ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Перемещение контактов и гашение дуги в этих выключателях осуществляются при помощи сжатого воздуха (газа). Выключатели выполняются: распределительные – на напряжения до 750 кВ, номинальные токи 3200 А с отключающей способностью I_{откл.ном} =40 ÷ 50 кА, генераторные – на напряжения до 25 кВ, номинальные токи до 20 кА с отключающей способностью до 160 кА. Независимо от типа и конструкции воздушный выключатель состоит из трех основных частей: дугогасительного устройства с отделителем или без него, системы снабжения сжатым воздухом и пневмоэлектрической системы управления.

Дугогасительное устройство, являющееся главным элементом всякого выключателя, может выполняться по любой схеме рис. 6-21 с соответствующим числом последовательных разрывов на полюс. Контакты могут быть любой известной конструкции.

В выключателях с отделителем размыкание дугогасительных контактов и гашение дуги осуществляются одним и тем же потоком сжатого воздуха, поступающего из отдельного резервуара. Контакты (один или оба) выполнены в виде контактно-поршневых механизмов. Во включенном положении выключателя в дугогасительном устройстве и в отделителе все контакты замкнуты. При подаче команды на отключение сжатый воздух из резервуара подается в дугогасительную камеру, размыкает контакты и гасит дугу. Обычно параллельно контактам включается шунтирующий резистор, облегчающий гашение дуги. После погасания дуги на основных дугогасительных контактах размыкается отделитель, который отключает оставшийся ток. Отделитель может выподняться открытым (до 35 кВ) или в виде воздухонаполняемых камер. После погасания дуги на отделителе подача воздуха в дугогасительные камеры прекращается и контакты под действием пружин замыкаются. Контакты же отделителя остаются разомкнутыми, обеспечивая необходимое изоляционное расстояние для разомкнутой цепи.

В выключателях без отделителя широко применяются воздухонаполненные металлические камеры (резервуары), в которых размещены дугогасительные устройства. Привод контактов отделен от гасящей среды. При размыкании контактов открываются выхлопные клапаны камер и сжатый воздух, вытекая из камер через соответствующие сопла контактов, гасит дугу. Контакты могут выполняться одно - и двухступенчатыми. Число последовательно включенных дугогасительных устройств определяется номинальным напряжением выключателя. Изоляционный промежуток в отключенном положении обеспечивается расхождением этих же контактов на соответствующее расстояние. Ниже приведены примеры исполнения выключателей, поясняющие сказанное.

Рис. 11-8. Конструктивная схема воздушного выключателя

Конструктивная схема воздушного выключателя с контактно-поршневым механизмом и открытым отделителем приведена на рис. 11-8. Выключатель состоит из трех механически связанных полюсов (на рисунке приведен разрез одного полюса), смонтированных на общем основании (резервуаре 1), и распределительного шкафа (на рисунке не показан). На резервуаре установлены: дугогасительные устройства 5 на опорных изоляторах 2, неподвижные контакты 12 отделителя 10 на изоляторах 16, электропневматическое устройство 17 (одно на три полюса) для управления встроенным в резервуар дифференциальным клапаном 18 и привод (на рисунке не показан), управляющий отделителем через вал 15 и изоляционные штанги 14. Полюсы выключателя (отделителя) разделены между собой изоляционными перегородками 11 и снабжены выводами 7 и 13. При открытии дифференциального клапана сжатый воздух из резервуара через полость опорного изолятора поступает в дугогасительную камеру, давит на контактно-поршневой механизм 8, размыкает контакты неподвижный 3, подвижный 6) и через сопло подвижного контакта выдувает и гасит угу. Пламя дуги охлаждается в пламегасительной решетке 9. Для облегчения гашения дуги контакты шунтированы резистором 4. После погосания дуги отделитель 10 размыкается и отключает оставшийся ток.

Длительность времени подачи дутья в дугогасительную камеру регулируется механизмом пневматической отсечки электропневматического устройства. После того как дифференциальный клапан закроется, подача воздуха в камеру прекратится, давление в ней упадет и подвижный контакт под действием пружины контактно-поршневого механизма возвратится на место, контакты замкнутся. Однако цепь останется разомкнутой отделителем.

Рис. 11-9. Функциональная электрическая схема полюса генераторного выключателя с воздухонаполненным отделителем

Функциональная электрическая схема полюса генераторного выключателя ВВГ-20 (U_ном = 20 кВ, I_ном = 20 кА, I_{откл.ном} = 160 кА) с воздухонаполненным отделителем приведена на рис, 11-9. Полюс состоит из основного токоведущего контура – выводов 1 и 4 и разъединителя 2, основных дугогасительных контактов 7 и 10, которые шунтированы резисторами 8 и 11 соответственно, вспомогательных дугогасительных контактов 6, отделителя 9 и разрядника 3 с нелинейным резистором 5.

Все устройства монтируются на баке и снабжаются соответствующими электропневматическими приводами. Выключатель состоит из трех одинаковых полюсов, связанных между собой воздуховодами, и распределительного шкафа.

Во включенном положении большая часть тока протекает через основной токоведущий контур. При отключении сначала размыкается разъединитель 2 и весь ток переходит в дугогасительный контур. Затем размыкаются основные дугогасительные контакты 7 и 10; ограниченный резисторами 8 и 11 ток протекает через вспомогательные дугогасительные контакты 6. После их размыкания и погасания дуги ток в цепи прекращается и размыкается отделитель 9, обеспечивая необходимый изоляционный промежуток. Разрядник служит для ограничения перенапряжений при отключении (в случае их возникновения).

Рис. 11-10. Общий вид (а) и функциональная электрическая схема (б) дугогасительного устройства без отделителя

Общий вид (а) и функциональная схема (б) дугогасительного устройства без отделителя приведены на рис. 11-10. В металлическом резервуаре (камере) 6, заполненном воздухом под высоким давлением (1,6 – 2,4МПа), размещается дугогасительное устройство с двумя разрывами (контакты – подвижные 8, неподвижные 9) одностороннего дутья (сопло 4). Резервуар находится под высоким потенциалом. Напряжение подводится через выводы 13 с эпоксидной изоляцией 14, защищенные снаружи фарфоровыми рубашками 12. Основные разрывы (контакты 8 и 9) шунтированы линейными резисторами 10, что облегчает гашение дуги на них. Оставшийся ток отключается вспомогательными дугогасительными разрывами (контакты – неподвижный 15, подвижный, полый, он же сопло, 17 закрыты кожухом 1). Камеры могут выполняться и без вспомогательных контактов, а следовательно, и без шунтирующих резисторов. Полное гашение осуществляется на основных разрывах. Конденсаторы (делительные) 11 служат для выравнивания напряжения по разрывам в отключенном положении выключателя.

Контакты камеры управляются пневмоэлектрическими механизмами 18 и 19. При подаче воздуха в цилиндр 2 поршень 3, связанный с траверсой 7, размыкает основные контакты. Одновременно открываются клапаны выхлопных каналов сопел. Сжатый воздух устремляется наружу (показано стрелками), гасит дугу в соплах. Аналогично гасится дуга на вспомогательном разрыве. После погасания дуги выхлопные клапаны сопел закрываются. Давление внутри резервуара несколько снижается. Объем резервуара и давление в нем рассчитаны так, что камера способна выполнить несколько отключений. При этом давление в резервуаре не упадет ниже допустимого для надежного гашения дуги.

В отключенном положении контакты удерживаются давлением в цилиндре 2. Для включения выключателя воздух из цилиндра выпускается через клапан 16. Возвратный механизм 5 замыкает контакты. Соответственно управляются и вспомогательные разрывы.

Камера устанавливается на изоляционную опору 20, через которую проходят воздуховоды – основной 22 (высокого давления) и управления 21.

Приведенное дугогасительное устройство принято как модуль для выключателей до 750 кВ без отделителей. Каждый выключатель состоит из трех полюсов, не имеющих между собой механической связи, и одного (35, 110, 220 кВ) или четырех (330, 500 и 750 кВ) распределительных шкафов. Отсутствие механической связи между полюсами позволяет выполнять общее или пополюсное отключение.

Полюсы выключателей на 35, 110 кВ состоят из одной дугогасительной камеры (одного резервуара 6 – рис. 11-10), расположенной на изоляционной опоре. Полюс выключателей на 220кВ (рис. 11-11) состоит из двух металлических дугогасительных камерlразделенных промежуточным изолятором 2 и расположенных на соответствующей изоляционной опоре 3. Полюсы выключателей на 330, 500 и 750 кВ состоят соответственно из двух, трех и четырех однотипных элементов, каждый из которых представляет собой полюс выключателя на 220кВ на соответствующей изоляционной опоре (показано штрихпунктирными линиями).

Рис. 11-11. Полюс выключателя на 220 кВ