51. Выключатели переменного тока. Назначение и требования, предъявляемые к выключателям

Выключатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов к.з. и включение на существующее короткое замыкание.

Основные параметры:

1. Номинальное напряжение Uном;

2. Максимальное рабочее напряжение Uр.max (10–15 % от номинального напряжения);

3. Номинальный ток Iном;

4. Отключающая способность характеризуется Iоткл.ном (наибольший ТКЗ, который способен отключить выключатель без повреждения;

5. Iпред.скв (наибольший начальный ТКЗ, который выключатель должен выдержать во включённом состоянии без повреждения);

6. Допустимое относительное содержание апериодической составляющей в токе отключения:

Цикличность операций. При АПВ О–t_б(0,4–1,2с)–ВО–15мин–О–t_б–О; При БАПВ О–t_б(0,25–0,4с)–ВО–180с–ВО; Без АПВ О–180с–ВО–180с–ВО. t_б – время бестоковой паузы; О – отключение; ВО – включение отключения.

7. Стойкость при сквозных ТКЗ ( );

8. Номинальный ток включения;

9. T_св – время от подачи команды на отключение до момента погасания дуги.

Требования предъявляемые к выключателям:

1. Надежное отключение и включение;

2. Быстрота действий;

3. Пригодность к БАПВ (быстродействующее АПВ);

4. Возможность пофазного управления для выключателей 110 кВ и выше;

5. Легкость осмотра контактов;

6. Взрыво-пожарная безопасность;

7. Удобство транспортировки;

8. Длительность выдержки номинального тока и напряжения (20 лет).

Выбор выключателей:

1. Номинальное напряжение

2. Номинальный ток

3. Проверка на симметричный ток отключения

4. Возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

5. Проверка по включающей способности

6. Проверка на электродинамическую стойкость

7. Проверка на термическую стойкость

Классификация:

1. Масляные (баковые, маломасляные);

2. Воздушные;

3. Элегазовые;

4. Электромагнитные;

5. Вакуумные;

6. Автогазовые;

7. Сверхбыстродействующие синхронизированные.

По роду установки:

1. Внутренней установки;

2. Внешней установки;

Для КРУ.

52. Масляные выключатели и принцип гашения дуги в них

Различают масляные выключатели двух видов – баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.

Принцип действия дугогаситсльпых устройств. В дугогасительных устройствах традиционных масляных выключателей гашение дуги осуществляется путем эффективного ее охлаждения в потоке газопаровой смеси, вырабатываемой дугой в результате разложения и испарения масла. В зависимости от назначения масла можно выделить две основные группы масляных выключателей:

- баковые (многообъемные) масляные выключатели, в которых масло используется для гашения и изоляции токоведущих частей от заземленного бака;

- маломасляные (малообъемные) масляные выключатели, в которых масло используется только для гашения дуги и изоляции между разомкнутыми контактами одного полюса.

Гашение дуги может быть разбито на три основных этапа:

- первый этап. После размыкания контактов дуга горит в замкнутом, как правило небольшом, пространстве, создавая засчет разложения масла значительные давления. Это так называемый «режим замкнутого пузыря». В течение этого этапа в результате выделяющейся в дуге энергии в замкнутом объеме создается (аккумулируется) высокое давление (до 10 МПа), которое используется на следующем этапе гашения дуги;

- второй этап. Наступает с момента начала истечения газопаровой смеси из области замкнутого объема через рабочие каналы, открываемые при перемещении подвижного контакта за пределы предкамерного объема. Этап характеризуется изменением давления газопаровой смеси в камере и рабочих каналах, куда затягивается дуга, а также интенсивного истечения газопаровой смеси и завершается процессами распада столба дуги и восстановления элетрической прочности межконтактного промежутка;

- третий этап. Происходят удаление из камеры оставшихся после гашения дуги горячих газов, продуктов разложения масла и заполнение внутренней полости камеры свежим маслом. На этом этапе происходит подготовка камеры для последующего ее включения и нового отключения. В масляных выключателях, предназначенных для работы в цикле АПВ, этот этап имеет очень важное значение.

М асляные баковые выключатели. В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей. При напряжении до 10 кВ (в некоторых типах выключателей до 35 кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз, при большем напряжении для каждой фазы предусматривается свой бак.

Данные выключатели имеют несколько разрывов на фазу и высокую скорость восстановления электрической прочности в момент погасания дуги при переходе тока через нулевое значение. Разрывы шунтированы сопротивлениями для равномерного распределения восстанавливающегося напряжения и облегчения гашения дуги. (1-вводы с встроенными трансформаторами тока; 2-корпус; 3-дугогасительная камера;4-шунтирующее сопротивление; 5-траверса)

У-220-2000-40-УI

220 кВ – номинальное напряжение

40 кА – номинальный ток отключения

2000 А – номинальный ток максимальный длительного режима

Основные преимущества баковых выключателей: простота конструкции, высокая отключающая способность, пригодность для наружной установки.

Недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений; большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.