Что такое воздушный автоматический выключатель?

Воздушные выключатели: принцип работы, классификация

Воздушный выключатель — это особый коммутационный аппарат, который применяется только в высоковольтных цепях. Гашение дуги, перемещение контактной силовой группы выполняется сильным потоком сжатого воздуха, нагнетаемого отдельным механизмом. Так как этот аппарат должен выполнять операции с высоким напряжением, то его надёжность и изоляционные свойства должны быть всегда на высоком уровне. Конструкция его выполняется согласно ГОСТа Р52565–2006. В мировой практике они используются в основном в постсоветском пространстве в цепях от 35 кВ и выше. После того как были изобретены элегазовые и вакуумные выключатели высокого напряжения, презентация и внедрение которых, состоялись ещё в 60-е годы прошлого века, этот тип выключателей начал исчезать постепенно с распределительных устройств самых развитых стран.

В современной электротехнике применяется на данный момент только воздушный автоматический выключатель способный производить действия по коммутации, а также надёжно защищать электроприёмники от аварийных режимов короткого замыкания или же перегрузок. В принципе это тот же обычный автомат, только очень редко выпускается он на напряжение выше 1000 Вольт.

Принцип действия

Принцип действия воздушных выключателей основан на гашении электрической дуги, появляющейся при разрыве нагрузки. Этот процесс может происходить двумя типа движения воздуха:

  1. Продольный;
  2. Поперечный.

Воздушный выключатель может иметь несколько контактных разрывов, и это зависит от номинального напряжения, на которое он рассчитан. Для облегчения гашения особо больших типов дуги к дугогасящим контактам подключается шунтирующее сопротивление. Автоматические воздушные выключатели, работающие по принципу гашения дуги в обычных камерах, без наличия сжатого воздуха не имеют таких элементов. Камера гашения дуги у них состоит из перегородок, которые разбивают дугу на мелкие части, и она поэтому не разгорается и быстро тухнет. В этой статье речь пойдёт больше о работе высоковольтных (выше 1000 Вольт) выключателей, не оснащённых встроенной, а имеют управление в схему которой заведены релейные защиты.

Принцип работы высоковольтного выключателя со сжатым воздухом отличается друг от друга конструктивными особенностями, а в частности, с отделителем и без него.

В выключателях, которые оснащены отделителями силовые контакты соединены с специальными поршнями и составляют один контактно-поршневой механизм. Отделитель же включен последовательно к контактам дугогашения. То есть отделитель с дугогасящими контактами образует один полюс выключателя. При замкнутом положении и дугогасящие контакты и отделитель находятся в одном замкнутом состоянии. Во время подачи отключающего сигнала, срабатывает механический пневмоклапан, который в свою очередь открывает пневмопривод, при этом воздух с расширителя воздействует на контакты дугогашения. Расширитель, кстати, также специалисты называют ресивером. При этом силовые контакты размыкаются, а возникшая вследствие этого дуга гасится потоком сжатого воздуха. После чего отключается и сам разделитель, разрывая ток, который остался. Подача воздуха должна быть чётко отрегулирована, чтобы её хватило на уверенное гашение дуги. После прекращения подачи воздуха дугогасительные контакты принимают включенное положение, а разрыв цепи обеспечивается только разомкнутым выключателем. Поэтому при работе на электроустановках, которые питаются от таких выключателей обязательно необходимо выполнять размыкание разъединителей для безопасного проведения работ. Одного отключения пневмовыключателя мало! Чаще всего в цепях до 35 кВ применяется конструкция с открытыми отделителями, а если напряжение, при котором, работает выключатель выше то отделители уже изготавливаются в виде специальных воздухонаполненных камер. Выключатели с отделителем, например, выпускались в советском союзе под маркой ВВГ-20.

Если выключатель воздушный высоковольтный не имеет отделителя, то дугогосящие контакты его выполняют также роль и разрывания цепи и гашения возникшей дуги. Привод в них отделён от среды, в которой происходит гашение, а контакты могут иметь одну или даже две ступени работы.

Классификация устройств

Все воздушные высоковольтные выключатели, кроме как, по конструкции (с отделителем и без) отличаются, также и по назначению:

  • Сетевые. Они рассчитаны на напряжение 6000 вольт и выше и используются в цепях переменного тока для включения и выключения потребителей в нормальных неаварийных режимах работы, а также отключение при возникших коротких замыканиях;
  • Генераторные. Применяются в сетях с рабочим напряжением от 6 до 24 тысяч Вольт, для подключения в эти цепи генераторов. Выдерживают пусковые токи, а также режимы К.З.;
  • Для электротермических установок. Рабочее напряжение, при котором возможна нормальная коммутация, составляет 6–220 кВ. Может работать также и в аварийных режимах.
  • Специального назначения. Они выпускаются не серийно, а под заказ и изготавливаются с учётом местных условий эксплуатации.

И также выключатели, имеющие пневмоустановку для работы, разделяются по виду и расположению этого механизма, нагнетающего воздух аппарата:

  1. Опорные;
  2. Подвесные. Имеют подвешивающую к порталу, установленному на ОРУ, конструкцию;
  3. Выкатные. Оснащены механизмом для выкатывания из распредустройства;
  4. Встраиваемые в КРУ (комплектные распределительные устройства).

Преимущества и недостатки

Преимуществ таких устаревших устройств немного вот основные из них:

  1. В связи с давним применением имеется большой опыт как эксплуатации, так и ремонта;
  2. В отличие от других более современных собратьев (особенно элегазовых) данные выключатели поддаются ремонту.

Из недостатков хотелось бы выделить следующие:

  1. Наличие для работы дополнительной пневмоаппаратуры или же компрессоров;
  2. Повышенный шум при отключении, особенно при аварийных режимах короткого замыкания;
  3. Крупные несовременные габариты, что вызывает увеличение территории выделяемой для ОРУ;
  4. Боятся влажного воздуха и запылённости. Поэтому для воздушных систем применяются дополнительные меры, устанавливается направленное на уменьшение этих вредных факторов оборудование.

Дополнительные элементы для воздушных выключателей

Сам выключатель не может создавать поток сжатого воздуха, на котором основана его работа, поэтому для его эксплуатации необходимы следующие основные компоненты:

  1. Компрессор для создания сжатого воздуха;
  2. Герметичную систему пневматических приводов;
  3. Ресивер для хранения уже готового сжатого воздуха.

В связи с применением этих компонентов также согласно ГОСТа необходимы:

  • Манометры. Они показывают реальное давление в резервуаре выключателя;
  • Реле минимального давления контакты которого обеспечат подачу сигнала в случае снижения определённого давления которое нормируется. Эту же роль может играть и манометр, содержащий электроконтактную часть;
  • Запорный общий клапан, который устанавливается на воздухопроводе;
  • Обратный клапан, обеспечивающий надёжное перекрывание выхода сжатого воздуха с резервуара при понижении давления в подводящем воздухопроводе;
  • Фильтр очищающий воздух от различной, токопроводящей и не только, пыли;
  • Устройство для спускания воздуха или воды из самой нижней точки резервуара.

Подготовка воздуха

Если распределительная подстанция оборудован этим типом выключатели то к воздуху, подаваемому в них тоже предъявляться ряд требований, направленных на подготовку воздуха его очистку и удаление влаги. Пыль, имеющаяся в воздухе, даже очень мелкая снижает разрядное напряжение, а также засоряет клапаны. Особую опасность вызывает влажность, которая при изменениях в окружающей среде может конденсироваться в воздуховоде. Из-за этого зимой, возможно, обледенение клапанов и труб, и нарушение проходимости воздуха под давлением. Стальные же элементы быстро ржавеют и изнашиваются. Появление конденсата на внутренней поверхности изоляторов, приводит к ухудшению электрической прочности и даже к пробоям.
Для очистки воздуха используются масляные фильтры, которые установлены на всасывающих патрубках. Чистка их должна быть регулярной, и чем выше запыленность тем меньше период между ними. Уменьшение влаги в воздухе производится путём подвергания его сжатию выше номинального давления в два раза. Влага, улавливаемая в змеевике, спускается, а сжатый воздух проходит через редуктор, который и снижает его давление. Дополнительная осушка выполнятся может с помощью абсорбентов, улавливающих воду из воздуха. Эти две беспрецедентные меры позволяют добиться значительного снижения влаги почти до нулевого значения.

Типы выпускаемых высоковольтных воздушных выключателей

Выключатели серии ВВБ

Они выпускаются ПО «Электроаппарат», рассчитаны на работы с U от 110 до 750 кВ. Их ключевые элементы устанавливаются на колонны, сделанные из фарфоровых надёжных изоляторов. Рабочее давление, которое должен создать компрессор от 2 до 2, 6 МПа этот фактор зависит от того на какое напряжение будет эксплуатироваться аппарат.

Выключатели серии ВВБК

Они предназначены для работы в сетях с напряжением 110–500 Кв. В их системах давление сжатого воздуха не должно быть меньше 4 МПа. Для улучшения гашения дуги при таких напряжениях применяется двухсторонняя подача очищенного воздуха. Простая пневматическая система, была заменена более усовершенствованной пневмомеханической, именно это позволило значительно уменьшить время срабатывания при отключениях, что важно в таких цепях.

Выключатели серии ВВГ-20

Они исключительно используются для генераторов. Они разработаны для работы с номинальным напряжением 20 кВ и номинальный ток 20 кА, а ток отключения составляет 160 кА. Давление воздуха в районе 2 МПа. При включении коммутатора сначала происходит срабатывание отделителя, а затем уже и сам дугогасящий механизм. Они предназначены только для внутренней установки.

При работе со сжатым воздухом и опасным высоким напряжением стоит быть особо осторожным, так как эти два вида энергии могут привести не только к травмам, но и к лишению жизни.

Что такое воздушный автоматический выключатель

Автоматический воздушный выключатель

Воздушный автоматический выключатель принято использовать как коммутационное устройство, которое защищает высоковольтные линии и электрическое оборудование.

Его название говорит само за себя, так как он использует воздушный зазор, возникающий между силовыми контактами. Чтобы понять, как он работает, стоит подробнее рассмотреть данный аппарат.

Как устроен автоматический воздушный выключатель

Устройство воздушного выключателя

Когда отключается нагрузка мощных электрических приборов, расходящиеся контакты образовывают своеобразную дугу. Ее сила может быть равна номинальному току. Такая дуга, появляется в результате повышения температуры и образования плазмы и может плавить контакты коммутационного устройства, а также вызывать КЗ. Стоит ли говорить, что это обычно приводит к выводу из строя дорогостоящей техники. Для защиты от действий данной дуги была разработана дугогасительная камера, которая установлена в автоматический воздушный выключатель. Его конструкцию вы можете найти на одном из изображений, представленных в сети.

Чтобы не допускать ошибок в использовании воздушного выключателя, следует внимательно изучить его конструкцию.

Принцип действия

Принцип действия автоматического воздушного выключателя

Как уже было сказано выше, после разрыва контактов, происходит образование дуги, которая растет и достигает дугогасительной решетки. После этого она растягивается, а воздух, который находится в камере, выходит через решетки под воздействием повышенной температуры. Благодаря этому, с воздухом утекают продукты, возникшие под воздействием плазмы, что снижает активность дуги до нуля.

Читайте также  Выбор бытового фильтра для очистки воды

Понимание всех процессов, которые протекают внутри коммутаторов, позволило производителям разработать способы устранения возможных перегревов, заключив механизмы в компактный корпус и сделав аппарат достаточно легким. Такое устройство способно мгновенно отключать ток, измеряемый сотнями ампер.

На первый взгляд, принцип действия этого устройства достаточно прост, но этим производители добились максимальной эффективности в его работе.

Для чего предназначен и где применяется

Применение автоматических воздушных выключателей

Данный тип автоматов может быть использован как на промышленных предприятиях, так и в частных квартирах. Это возможно благодаря разнообразию их габаритов и различному весу устройств. Они могут быть не только минимальных размеров (квартирные автоматы), но и достаточно больших (выкатного типа), которые оснащены контроллером параметров.

Используют их для защиты электрических приборов и высоковольтных линий передач от повышенного потребления тока и короткого замыкания. Это достигается путем определения количества тока, который протекает через автомат.

Конструкция автоматических воздушных выключателей достаточно проста, что делает их очень популярными и востребованными на рынке коммутационных устройств.

Среди его преимуществ можно назвать мгновенное отключение сети, оснащение внутренними механизмами защиты и повышенную устойчивость к перепадам температуры, которая возникает из-за амплитуды мощности тока.

Полезное видео

Дополнительную информацию о работе с воздушными выключателями вы можете почерпнуть из видео ниже:



Вывод

Из этой статьи вы почерпнули информацию об устройстве, принципах действия и области применения автоматического воздушного выключателя. Полученные знания помогут вам в использовании данного устройства, которое обезопасит вашу сеть от перенапряжения.

Особенности работы и применения воздушных высоковольтных выключателей

Воздушный выключатель — это особый коммутационный аппарат, который применяется только в высоковольтных цепях. Гашение дуги, перемещение контактной силовой группы выполняется сильным потоком сжатого воздуха, нагнетаемого отдельным механизмом. Так как этот аппарат должен выполнять alt=»выключатели» width=»131″ height=»300″ />операции с высоким напряжением, то его надёжность и изоляционные свойства должны быть всегда на высоком уровне. Конструкция его выполняется согласно ГОСТа Р52565–2006. В мировой практике они используются в основном в постсоветском пространстве в цепях от 35 кВ и выше. После того как были изобретены элегазовые и вакуумные выключатели высокого напряжения, презентация и внедрение которых, состоялись ещё в 60-е годы прошлого века, этот тип выключателей начал исчезать постепенно с распределительных устройств самых развитых стран.

В современной электротехнике применяется на данный момент только воздушный автоматический выключатель способный производить действия по коммутации, а также надёжно защищать электроприёмники от аварийных режимов короткого замыкания или же перегрузок. В принципе это тот же обычный автомат, только очень редко выпускается он на напряжение выше 1000 Вольт.

Принцип действия

Принцип действия воздушных выключателей основан на гашении электрической дуги, появляющейся при разрыве нагрузки. Этот процесс может происходить двумя типа движения воздуха:

  1. Продольный;
  2. Поперечный.

Воздушный выключатель может иметь несколько контактных разрывов, и это зависит от номинального напряжения, на которое он рассчитан. Для облегчения гашения особо больших типов дуги к дугогасящим контактам подключается шунтирующее сопротивление. Автоматические воздушные выключатели, работающие по принципу гашения дуги в обычных камерах, без наличия сжатого воздуха не имеют таких элементов. Камера гашения дуги у них состоит из перегородок, которые разбивают дугу на мелкие части, и она поэтому не разгорается и быстро тухнет. В этой статье речь пойдёт больше о работе высоковольтных (выше 1000 Вольт) выключателей, не оснащённых встроенной, а имеют управление в схему которой заведены релейные защиты.

Принцип работы высоковольтного выключателя со сжатым воздухом отличается друг от друга конструктивными особенностями, а в частности, с отделителем и без него.

В выключателях, которые оснащены отделителями силовые контакты соединены с специальными поршнями и составляют один контактно-поршневой механизм. Отделитель же включен последовательно к контактам дугогашения. То есть отделитель с дугогасящими контактами образует один полюс выключателя. При замкнутом положении и дугогасящие контакты и отделитель находятся в одном замкнутом состоянии. Во время подачи отключающего сигнала, срабатывает механический пневмоклапан, который в свою очередь открывает пневмопривод, при этом воздух с расширителя воздействует на контакты дугогашения. Расширитель, кстати, также специалисты называют ресивером. При этом силовые контакты размыкаются, а возникшая вследствие этого дуга гасится потоком сжатого воздуха. После чего отключается и сам разделитель, разрывая ток, который остался. Подача воздуха должна быть чётко отрегулирована, чтобы её хватило на уверенное гашение дуги. После прекращения подачи воздуха дугогасительные контакты принимают включенное положение, а разрыв цепи обеспечивается только разомкнутым выключателем. Поэтому при работе на электроустановках, которые питаются от таких выключателей обязательно необходимо выполнять размыкание разъединителей для безопасного проведения работ. Одного отключения пневмовыключателя мало! Чаще всего в цепях до 35 кВ применяется конструкция с открытыми отделителями, а если напряжение, при котором, работает выключатель выше то отделители уже изготавливаются в виде специальных воздухонаполненных камер. Выключатели с отделителем, например, выпускались в советском союзе под маркой ВВГ-20.

воздушный и элегазовый выключатель

Если выключатель воздушный высоковольтный не имеет отделителя, то дугогосящие контакты его выполняют также роль и разрывания цепи и гашения возникшей дуги. Привод в них отделён от среды, в которой происходит гашение, а контакты могут иметь одну или даже две ступени работы.

Классификация устройств

Все воздушные высоковольтные выключатели, кроме как, по конструкции (с отделителем и без) отличаются, также и по назначению:

  • Сетевые. Они рассчитаны на напряжение 6000 вольт и выше и используются в цепях переменного тока для включения и выключения потребителей в нормальных неаварийных режимах работы, а также отключение при возникших коротких замыканиях;
  • Генераторные. Применяются в сетях с рабочим напряжением от 6 до 24 тысяч Вольт, для подключения в эти цепи генераторов. Выдерживают пусковые токи, а также режимы К.З.;
  • Для электротермических установок. Рабочее напряжение, при котором возможна нормальная коммутация, составляет 6–220 кВ. Может работать также и в аварийных режимах.
  • Специального назначения. Они выпускаются не серийно, а под заказ и изготавливаются с учётом местных условий эксплуатации.

И также выключатели, имеющие пневмоустановку для работы, разделяются по виду и расположению этого механизма, нагнетающего воздух аппарата:

  1. Опорные;
  2. Подвесные. Имеют подвешивающую к порталу, установленному на ОРУ, конструкцию;
  3. Выкатные. Оснащены механизмом для выкатывания из распредустройства;
  4. Встраиваемые в КРУ (комплектные распределительные устройства).

Преимущества и недостатки

Преимуществ таких устаревших устройств немного вот основные из них:

  1. В связи с давним применением имеется большой опыт как эксплуатации, так и ремонта;
  2. В отличие от других более современных собратьев (особенно элегазовых) данные выключатели поддаются ремонту.

Из недостатков хотелось бы выделить следующие:

  1. Наличие для работы дополнительной пневмоаппаратуры или же компрессоров;
  2. Повышенный шум при отключении, особенно при аварийных режимах короткого замыкания;
  3. Крупные несовременные габариты, что вызывает увеличение территории выделяемой для ОРУ;
  4. Боятся влажного воздуха и запылённости. Поэтому для воздушных систем применяются дополнительные меры, устанавливается направленное на уменьшение этих вредных факторов оборудование.

Дополнительные элементы для воздушных выключателей

Сам выключатель не может создавать поток сжатого воздуха, на котором основана его работа, поэтому для его эксплуатации необходимы следующие основные компоненты:

  1. Компрессор для создания сжатого воздуха;
  2. Герметичную систему пневматических приводов;
  3. Ресивер для хранения уже готового сжатого воздуха.

В связи с применением этих компонентов также согласно ГОСТа необходимы:

  • Манометры. Они показывают реальное давление в резервуаре выключателя;
  • Реле минимального давления контакты которого обеспечат подачу сигнала в случае снижения определённого давления которое нормируется. Эту же роль может играть и манометр, содержащий электроконтактную часть;
  • Запорный общий клапан, который устанавливается на воздухопроводе;
  • Обратный клапан, обеспечивающий надёжное перекрывание выхода сжатого воздуха с резервуара при понижении давления в подводящем воздухопроводе;
  • Фильтр очищающий воздух от различной, токопроводящей и не только, пыли;
  • Устройство для спускания воздуха или воды из самой нижней точки резервуара.

Подготовка воздуха

Если распределительная подстанция оборудован этим типом выключатели то к воздуху, подаваемому в них тоже предъявляться ряд требований, направленных на подготовку воздуха его очистку и удаление влаги. Пыль, имеющаяся в воздухе, даже очень мелкая снижает разрядное напряжение, а также засоряет клапаны. Особую опасность вызывает влажность, которая при изменениях в окружающей среде может конденсироваться в воздуховоде. Из-за этого зимой, возможно, обледенение клапанов и труб, и нарушение проходимости воздуха под давлением. Стальные же элементы быстро ржавеют и изнашиваются. Появление конденсата на внутренней поверхности изоляторов, приводит к ухудшению электрической прочности и даже к пробоям.
Для очистки воздуха используются масляные фильтры, которые установлены на всасывающих патрубках. Чистка их должна быть регулярной, и чем выше запыленность тем меньше период между ними. Уменьшение влаги в воздухе производится путём подвергания его сжатию выше номинального давления в два раза. Влага, улавливаемая в змеевике, спускается, а сжатый воздух проходит через редуктор, который и снижает его давление. Дополнительная осушка выполнятся может с помощью абсорбентов, улавливающих воду из воздуха. Эти две беспрецедентные меры позволяют добиться значительного снижения влаги почти до нулевого значения.

Типы выпускаемых высоковольтных воздушных выключателей

Выключатели серии ВВБ

выключатель ВВБ

Они выпускаются ПО «Электроаппарат», рассчитаны на работы с U от 110 до 750 кВ. Их ключевые элементы устанавливаются на колонны, сделанные из фарфоровых надёжных изоляторов. Рабочее давление, которое должен создать компрессор от 2 до 2, 6 МПа этот фактор зависит от того на какое напряжение будет эксплуатироваться аппарат.

Выключатели серии ВВБК

Они предназначены для работы в сетях с напряжением 110–500 Кв. В их системах давление сжатого воздуха не должно быть меньше 4 МПа. Для улучшения гашения дуги при таких напряжениях применяется двухсторонняя подача очищенного воздуха. Простая пневматическая система, была заменена более усовершенствованной пневмомеханической, именно это позволило значительно уменьшить время срабатывания при отключениях, что важно в таких цепях.ВВБК выключатель

Выключатели серии ВВГ-20

ВВГ-20 выключатель

Они исключительно используются для генераторов. Они разработаны для работы с номинальным напряжением 20 кВ и номинальный ток 20 кА, а ток отключения составляет 160 кА. Давление воздуха в районе 2 МПа. При включении коммутатора сначала происходит срабатывание отделителя, а затем уже и сам дугогасящий механизм. Они предназначены только для внутренней установки.

Читайте также  Как установить уличные лампы

При работе со сжатым воздухом и опасным высоким напряжением стоит быть особо осторожным, так как эти два вида энергии могут привести не только к травмам, но и к лишению жизни.

Воздушные выключатели: определение аппаратуры, принцип функционирования, нормативные требования к эксплуатации

Посмотрите наши проекты за 2007-2018 г

В качестве воздушного выключателя рассматривается специально разработанный коммутационный аппарат, применяемый исключительно в высоковольтных электрических цепях – как правило, свыше 35 кB. Отдельный механизм в составе коммутатора позволяет быстро гасить дугу и перемещать контактную силовую группу. Это делается при помощи сильного потока сжатого воздуха, который нагнетается этим компонентом. Конструкция выключателя соответствует ГОСТу P52565 – 2006.

Принцип функционирования воздушных выключателей в зависимости от их конструкции

Воздушные выключатели работают по принципу гашения электрической дуги. Она появляется, если происходит разрыв нагрузки. Сжатый воздух может подаваться продольно или поперечно. С целью облегчить гашение сверхбольших дуг в некоторых случаях дугогасящие контакты дополняются шунтирующим сопротивлением.

Для высоковольтных автоматических выключателей принцип срабатывания при помощи сжатого воздуха отличается в зависимости от конструктивных особенностей каждого отдельного устройства. В частности, это касается наличия или отсутствия отделителя.

Аппараты, в оснащение которых входят отделители, соединение силовых контактов обеспечивается при помощи специальных поршней, при этом включение отделителя к дугогасительным контактам происходит последовательно. Так, образуется один полюс автовыключателя. Когда подается отключающий сигнал, пневмомеханический клапан срабатывает, открывая пневматический привод. Сжатый воздух моментально активирует контакты дугогашения, после чего происходит отключение самого разделителя, который, в свою очередь, разрывает и остаточный ток.

После того, как подача воздуха прекращается, дугогасительные контакты возвращаются в исходное положение, при этом цепь разрывается лишь в месте установки разомкнутого выключателя. Учитывая этот факт, для безопасного выполнения работ на электрооборудовании важно размыкать разъединители.

Зачастую для электрических цепей менее 35 кB используются конструкции с открытым типом отделителей. При более высоких значениях напряжения изготовление отделителей производится в виде специальных камер, наполненных воздухом.

При отсутствии отделителя в воздушном высоковольтном выключателе роль гашения дуги и разрыва цепи выполняют те же дугогасящие контакты. Они могут иметь как одну, так и две ступени функционирования, а их привод, как правило, отделен от то среды, где гасится дуга.

Как классифицируются устройства – основные параметры и специфика применения

Как классифицируются устройства – основные параметры и специфика применения

Все типы высоковольтных воздушных выключателей отличаются по конструкции и по назначению. Конструкция этих устройств может включать отделитель или быть без него. Назначение же бывает разное:

  • Сетевые выключатели – предназначены для использования в цепях с переменным током и напряжением свыше 6000 Вольт, обеспечивают включение/отключение потребителей в привычном рабочем режиме (неаварийном). Также позволяют проводить отключение в случае возникновения коротких замыканий.
  • Генераторные выключатели – используются для сетей, рабочее напряжение которых варьирует в диапазоне 6000-24 000 Вольт, с целью обеспечения подключения к этим цепям генераторных установок. Таким установкам не страшны режимы коротких замыканий или пусковые токи. Величина рабочего напряжения может колебаться от 6 до 220 кB, а коммутация в нормальном режиме возможна даже в случае аварий.
  • Выключатели со специальным назначением. Как правило, такие устройства выпускаются сериями или под заказ – в последнем случае учитываются местные эксплуатационные условия.

Специфика применения дистанционных выключателей. Преимущества и недостатки

К основным преимуществам воздушных выключателей относятся:

  • большой опыт их использования и ремонтопригодность,
  • обеспечение работы как в горизонтальном, так и в вертикальном положении,
  • низкий уровень пожароопасности,
  • долговечность в использовании и эксплуатации.

Среди недостатков указываются:

  • Необходимость дополнительной установки пневматической аппаратуры;
  • Большие габариты;
  • Подверженность влиянию влаги и пыльной среды;
  • Повышенный уровень шума.

Чтобы минимизировать эти недостатки, к воздушным системам отключения добавляются дополнительные средства и оборудование.

Технические требования, нормативные документы

В спектр основных требований, предъявляемых к воздушным выключателям высоковольтных электросетей, включены следующие:

  • Высокая степень надежности в функционировании, безопасность для людей и имущества;
  • Быстрое время срабатывания – отключение в случае возникновения аварийных ситуаций на линии должно проводиться моментально;
  • Удобство в эксплуатации и во время периодичного технического обслуживания;
  • Простота в проведении монтажных работ;
  • Отсутствие шумов во время работы;
  • Доступность по стоимости – проектирования, установки и обслуживания.

Воздушные выключатели, которые применяются в современных сетях, по большому счету отвечают вышеперечисленным требованиям. Все же, конструкторам еще есть над чем работать для обеспечения полного соответствия заявленных характеристик специализированного оборудования выдвинутым требованиям на нормативном уровне.

Электрическая прочность изоляции

Согласно этому критерию, воздушные выключатели должны соответствовать требованиям ГОСТов 1516.3, 9920 и техническим условиям, указанным в документах по эксплуатации.

Нагрев

Требования к допустимым значениям нагрева воздушных выключателей указаны в ГОСТе 8024. В частности, в документе содержатся условия эксплуатации главных цепей, электромагнитных обмоток минимальных и максимальных расцепителей, контактов, зажимов и иных компонентов, которые относятся к вспомогательной цепи.

Механическая работоспособность

Нужные характеристики функционирования механизмов воздушных выключателей, как и допустимые значения отклонений, указываются в ТУ и документах по их эксплуатации.

Стойкость механизмов при воздействии сквозного тока КЗ

В рабочем режиме воздушные выключатели должны выдерживать большие нагрузки без каких-либо повреждений, а также термическое и электродинамическое воздействия сквозного тока КЗ, согласно установленным нормированным значениям.

Коммутационная способность при возникновении короткого замыкания

Должна соответствовать условиям и характеристикам, указанным в ТУ, а также в соответствующих подразделах нормативной документации.

Электро лаборатория: измерения, испытания, протоколы, цены на услуги.

Автоматические воздушные выключатели

Автоматические воздушные выключатели (автоматы) предназначены для автоматического отключения электрических цепей при КЗ или ненормальных режимах (перегрузках, исчезновении или снижении напряжения), а также для нечастого включения и отключения токов нагрузки. В автоматах нс применяется какой-либо специальной среды для гашения дуги. Дуга гасится в воздухе, поэтому автоматические выключатели называются воздушными.

Преимущества по сравнению с предохранителями:

  • • многократность действия;
  • • более точные защитные характеристики;
  • • большая отключающаяся способность;
  • • совмещение функций коммутации и защиты электрических цепей. Автоматические выключатели подразделяются на одно-, двух-,

грех- и четырехполюсные, на токи до 6300 А, напряжения переменного тока до 660 В и постоянного до 1000 В. В цеховых электрических сетях напряжением до 1000 В применяются автоматические выключатели различных типов: АЕ, ABM, А3700, Электрон. Наиболее современными являются автоматические выключатели серии ВА (табл. 4.7, рис. 4.21), предназначенные для замены устаревших. Они имеют уменьшенные габариты, совершенные конструктивные узлы и элементы.

Технические данные автоматических выключателей серии ВА

Номинальный ток, А

Номинальный ток расцепителей с обратнозависимой характеристикой, А

Уставки срабатывания по току в зоне КЗ

1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63

16; 25; 31,5; 40; 50; 63;80; 100

16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250

130, 190, 260, 275,500,625,760, 800

2; 2,5; 3; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8

По времени срабатывания /Ср автоматические выключатели различают:

  • • нормальные (неселективные) с /ср = 0,02-0,1 с;
  • • селективные с регулируемой выдержкой времени до 1 с;
  • • токоограничивающие (быстродействующие) с /Ср ^ 0,005 с.

Рис. 4.21. Автоматические воздушные выключатели серии В А: а) однополюсный; б) двухполюсный; в) трехполюсный; г) четырехполюсный

Основные элементы автоматического выключателя: неподвижный и подвижные контакты (4, 5, 6), дугогасительная решетка (20), привод, механизм свободного расцепления (7, 16, 19), расцепители и вспомогательные контакты (рис. 4.22).

Автоматический выключатель

Рис. 4.22. Автоматический выключатель:

  • 1 — основание: 2 — крышка;
  • 3 — шина; 4 — неподвижный контакт; 5, 6 — подвижный контакт:
  • 7. 16, 19 — механизм свободного расцепителя; 8 — ось; 9 — гибкий проводник; 10-шинка расцепителей; 11- якорь электромагнита;
  • 12 сердечник электромагнита:
  • 13 — термобиметаллический элемент;
  • 14 — собачка расцепителя;
  • 15 — пружина; 17 — отключающая пружина; 18- рукоятка;
  • 20 дугогасительная решетка

Расцепители автоматического воздушного выключателя

Рис. 4.23. Расцепители автоматического воздушного выключателя: а) термобиметаллический расцепитель; б) электромагнитный расцепитель максимального тока; в) расцепитель минимального напряжения; г) независимый расцепитель; 1катушка; 2 — биметаллическая пластина; 3 — нагреватель;

4 — шунт; 5сердечник подвижный; 6 — пружина; 7независимый расцепитель

Наиболее важными элементами автоматического воздушного выключателя являются встроенные расцепители (рис. 4.23), которых может быть один или несколько:

  • Тепловой (термобиметаллический) или электронный инерционный расцепитель максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени. Обратно зависимая от тока защитная характеристика подобна характеристике плавкого предохранителя. С помощью теплового расцепителя осуществляется защита электрических цепей от перегрузок.
  • Электромагнитный или электронный расцепитель максимального тока мгновенного срабатывания с независимым от тока временем срабатывания (отсечка) (рис. 4.23, б). С помощью электромагнитного расцепителя осуществляется защита от токов КЗ. Ток срабатывания регулируется. Настройка на заданный ток срабатывания называется уставкой тока срабатывания. Кроме того, может снабжаться механизмом выдержки времени, зависимой или не зависимой от тока, что позволяет осуществлять селективную защиту.
  • Расцепитель минимального напряжения (рис. 4.23, в). Срабатывает при недопустимом снижении напряжения в сети.
  • Независимый расцепитель (рис. 4.23, г). Служит для дистанционного отключения и для автоматического отключения по сигналу внешних защитный устройств.

Первые два вида расцепителей максимального тока устанавливаются во всех фазах автоматического выключателя. Остальные но одному на выключатель.

Автоматический выключатель характеризуются следующими параметрами:

(/ном — номинальное напряжение (максимальное напряжение постоянного и переменного тока для нормальной работы выключателя).

/ном — номинальный ток (максимальный длительный ток главных контактов автомата).

Читайте также  Как самостоятельно установить счетчик газа

/Ср — ток срабатывания (трогания) — это наименьший ток, при котором автомат отключает цепь.

/пр — предельный ток отключения — это наибольший ток, который способен отключить автомат без повреждения.

/н.расц — номинальный ток теплового расцепителя — это максимальный длительный ток, при котором расцепитель не срабатывает.

/у — уставка расцепителя — эго наименьший ток срабатывания расцепителя, на который он настраивается.

/у. м — уставка тока мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя (то же, что и /кз).

Автоматические воздушные выключатели и установочные автоматы

Автоматические воздушные выключатели, или как их сокращенно называют — автоматы, применяются для защиты генераторов и электродвигателей, а также для их нечастого ручного включения или отключения. Таким образом, автоматы являются защитно-коммутационными аппаратами.

Обычно контактная система воздушных автоматов состоит из двух параллельно включенных контактов: главных (рассчитанных на номинальный ток автомата) и вспомогательных (по размерам меньше главных и легко заменяемых).

Вспомогательные контакты замыкаются раньше, а размыкаются позже главных. Поэтому дуга, возникающая при разрыве электрической цепи, воздействует только на вспомогательные (разрывные) контакты, заменить которые значительно легче, чем главные.

В автоматах защиты генераторов и в автоматах защиты электродвигателей имеются одни и те же основные части:

а) контакты, размыкающиеся автоматически и замыкаемые по большей части вручную и в отдельных случаях при помощи специальных электромагнитов;

б) искрогасящая система, состоящая из искрогасительных камер (на каждый полюс отдельная камера) и других устройств для ускорения гашения электрической дуги, возникающей между контактами при их размыкании (например, дугогасительная решетка, разбивающая дугу на целый ряд отдельных коротких дуг, или искрогасительная катушка, «выдувающая» дугу);

в) включающее устройство, состоящее из рукоятки или рычажного (в некоторых случаях — электромагнитного) привода, действующее на вал автомата через так называемый механизм свободного расцепления;

г) реле, называемые расцепителями, которые действуют непосредственно на механизм свободного расцепления, разрывая контакты автоматов;

д) коммутатор, т. е. несколько находящихся под воздействием вала автомата контактов, служащих для подачи сигналов о том, включен или выключен автомат.

Автомат максимального тока

Устройство и принцип действия автомата максимального тока показаны схематически на рис.1. Основной частью автомата является электромагнит Э, обмотка которого включается в цепь последовательно с нагрузкой генератора.

Когда сила тока, отдаваемого генератором (и проходящего в обмотке электромагнита), достигает определенной величины, электромагнит преодолевает натяжение пружины П1, и вращающийся на оси О якорь Я притягивается левым концом к сердечнику электромагнита. При этом имеющаяся на правом конце якоря защелка 3 освобождает нож рубильника, который под действием пружины П2 размыкает цепь.

Регулируя натяжение пружины П1, можно изменять ток, вызывающий срабатывание автомата, т. е. варьировать величину так называемой уставки автомата.

Автоматический выключатель а3700 (а3726, а3792, а3796) обеспечивают токовую защиту во время перегрузки и коротких замыканий в цепях постоянного тока (напряжение до 440 В) или переменного тока (до 660 В) частотой 50-60 Гц.

Автомат максимального напряжения

Автомат максимального напряжения отличается от автомата максимального тока только тем, что обмотка его электромагнита включается в цепь параллельно генератору (рис. 2). Когда напряжение в цепи достигает определенной величины (не допустимой для нормальной работы), электромагнитом притянется левый конец якоря, в результате чего цепь разомкнётся.

Автомат минимального или нулевого тока

В автомате минимального или нулевого тока электромагнит Э, обмотка которого включена в цепь последовательно нагрузке (рис. 3), преодолевая натяжение пружины П1, держит левый конец якоря притянутым к сердечнику.

При уменьшении тока до определенной величины (или при полном прекращении тока, т. е. при «нулевом» токе) притяжение якоря электромагнитом ослабевает. Пружина П1 поворачивает тогда якорь Я на оси О, вследствие чего защелка 3 освобождает нож рубильника и цепь размыкается.

Автомат минимального напряжения

Автомат минимального напряжения отличается от автомата максимального тока лишь тем, что обмотка электромагнита его приключается параллельно генератору.

При понижении напряжения в сети до определенной величины притяжение якоря электромагнитом ослабевает и под действием пружины происходит размыкание цепи.

Автоматические выключатели серии а3700 (а3726, а3792, а3796) также осуществляют защиту электроустановок от недопустимого снижения напряжения.

Автомат обратного тока

Автомат обратного тока в отличие от рассмотренных выше автоматов имеет не одну, а две обмотки электромагнита, из которых одна присоединяется к цепи последовательно, а другая — параллельно генератору. При этом обмотки включаются так, что магнитные поля, создаваемые токами в каждой из них, имеют противоположные друг другу направления. Вследствие этого суммарное поле, создаваемое электромагнитом, незначительно и не оказывает никакого действия на якорь. Когда же ток в цепи изменит свое направление на обратное, оба магнитных поля окажутся направленными одинаково — сердечник электромагнита намагнитится и притянет к себе якорь, вследствие чего цепь будет разомкнута.

Обмотки электромагнитов в автоматах можно комбинировать таким образом, что один автомат будет служить и для защиты от перегрузок, и для защиты от обратного тока. Такие комбинированные автоматы устанавливаются на главных распределительных щитах судовых электростанций для защиты параллельно работающих генераторов.

В последнее время чаще всего применяются автоматы с максимальными расцепителями и выключающей катушкой, которые производят автоматическое выключение контактов независимо друг от друга. Указанная катушка может быть включена как реле нулевого напряжения (т. е. работать на отключение автомата при исчезновении напряжения в сети) или может действовать через какое-либо отдельно стоящее реле. В зависимости от назначения реле и способа включения катушки один и тот же тип автомата можно использовать для различных условий работы.

Рассмотренные выше автоматы срабатывают сразу, как только величина тока или напряжения выходит за допустимые пределы. Однако при работе вспомогательных механизмов судна могут быть такие перегрузки, которые длятся всего лишь несколько секунд. Если автомат действует мгновенно, то и при такой кратковременной неопасной перегрузке генератор будет отключен автоматом от сборных шин распределительного щита, вследствие чего все механизмы, питавшиеся этим генератором, остановятся. Выход же некоторых из них из строя может иметь вредные для судна последствия, а иногда и привести к аварии (выход из строя рулевого устройства во время маневрирования).

Поэтому часто автоматы снабжают устройством, которое заставляло бы автомат действовать не мгновенно, а с замедлением, или, как говорят, с выдержкой времени.

В качестве такого устройства применяют реле времени, часовые механизмы и масляные демпферы (замедлители).

Если это устройство позволяет регулировать выдержку времени, то автоматы с таким устройством носят название селективных автоматов.

Рассмотрим устройство изображенного на рис. 4 трехполюсного максимально-нулевого автомата. На каркасе 1 укреплены изолированные неподвижные контакты. Подвижные контакты насажены на изолированный вал автомата и приходят в соприкосновение с неподвижными при включении автомата. Включение осуществляется поворотом вала с помощью рукоятки 2 или рычажного привода, не показанного на рисунке.

Механизм свободного расцепления поддерживает контакты в соприкосновении до тех пор, пока на него не подействует реле (расцепитель). При действии того или иного реле подвижные контакты отрываются от неподвижных и автомат выключается. Повторное включение автомата рукояткой 2 будет возможно только после устранения причин, вызвавших действие того или иного реле, т. е. лишь тогда, когда этот расцепитель возвратится в исходное положение.

До этого момента механизм свободного расцепления делает невозможным поворот вала. От подвижных контактов ток проходит к зажимам, находящимся внизу автомата, по катушкам двух максимальных реле 3. Нулевое реле 4 расположено справа от них (под рукояткой). Контакты автомата закрыты искрогасительными камерами 5.

На рис. 5 представлена схема включения двухполюсного максимально-нулевого автомата.
Цифрами 1 и 2 обозначены максимальные реле (расцепители), 3 — минимальный расцепитель с добавочным сопротивлением 4 (оно требуется не всегда, а в зависимости от напряжения сети), 5 — сигнальные лампы, питающиеся через коммутатор 6.

Максимальные расцепители снабжены масляными замедлителями.

Автоматы являются более совершенными аппаратами защиты, чем плавкие предохранители, так как они могут быть более точно отрегулированы на определенный ток срабатывания. Кроме того, после отключения, вызванного появлением ненормального режима работы, автоматы могут быть включены снова без замены каких-либо частей.

Установочные автоматы, получившие за последнее время исключительно широкое применение на судах морского флота, так же как и воздушные автоматы, относятся к защитно-коммутационным аппаратам.

Обычно установочные автоматы монтируют на распределительных щитах для защиты отходящих магистральных линий от перегрузок и коротких замыканий.

Эти автоматы выпускаются промышленностью в одно-, двух- и трехполюсном исполнении для цепей постоянного (до 220 в) и переменного (до 500 б) тока и рассчитаны на номинальные токи от 50 до 600а.

На рис. 6 дан эскиз (вид спереди) установочного трехполюсного автомата на номинальный ток 100 а. Автомат смонтирован на пластмассовом основании и закрыт пластмассовым кожухом. Механизм управления с выведенной через окно в центре кожуха рукояткой управления имеет свободное расцепление. Контакты автомата выполнены из специального материала, исключающего возможность приваривания контактов друг к другу.

Контакты заключены в дугогасительные камеры.

Установочные автоматы комплектуются следующими видами расцепителей:

а) электромагнитными, срабатывающими мгновенно при токах, превышающих ток уставки в 7— 10 раз (защита от токов короткого замыкания);

б) тепловыми, срабатывающими в течение 1 ч при токах, составляющих 1,3—1,45 от номинального тока расцепителя (защита от перегрузок);

в) комбинированными, состоящими из электромагнитных и тепловых элементов.

Расцепители установочных автоматов (выпускаемые на номинальные токи от 15 до 600 а) не имеют приспособлений для регулировки тока срабатывания в эксплуатации. Регулируют расцепители на заводе-изготовителе автоматов, после чего расцепители опечатывают с тем, чтобы их регулировка не могла быть нарушена эксплуатационным персоналом.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: