Маслен превключвател: видове, маркировка + специфика на използване

Сред комутационното оборудване почетно място, като ветеран, заема масленият прекъсвач, прилаган както в закрити, така и в открити разпределителни устройства с всякакво напрежение.

Неговата основна функция е включване-изключване на отделни линии на нормално работеща електрическа система или при нестандартни ситуации. Изключването в зависимост от обстоятелствата става автоматично или ръчно.

В тази статия ще разгледаме съществуващите видове на тези устройства, тяхната класификация и маркировка. Също така ще обърнем внимание на плюсовете и минусите на такива прекъсвачи, особеностите и правилата за тяхното използване. За по-добро разбиране на материала сме подбрали схеми, таблици, илюстративни снимки и тематични видеообзори.

Плюсове и минуси на маслените прекъсвачи

Тези устройства имат относително несложна конструкция. Те притежават добра изключваща способност, не зависят от метеорологичните условия. При възникване на неизправности могат да се извършват ремонтни работи. Баковите МП подхождат за външен монтаж. Съществуват условия за монтаж на вградени токови трансформатори.

Важна роля в работата на МП играе скоростта на раздалечаване на контактите. Може да възникне такава ситуация, когато контактите се раздалечават с огромна скорост и дъгата мигновенно достига дължина, която е критична за нея. При това величината на възстановяващото се напрежение може да не стигне за пробиване на междуконтактния промеждутък.

Недостатъците са повече при баковите прекъсвачи. Първият — наличие на голям обем масло, следователно немалки габарити на тези агрегати и разпределителни устройства. Вторият — пожаро- и взривоопасност, при нещатни ситуации последствията могат да бъдат най-непредвидими.

Нивото на маслото както в бака, така и във вводите, а също и неговото състояние трябва да се държи под периодичен контрол. При наличие в обслужваните мрежи на електрозахранване на МП, е необходимо да има специално маслено стопанство.

На снимката маслен прекъсвач ВМГ. Той може да изключва всякакви токове на натоварване и КЗ, включително пределния ток на изключване. Този тип се използва широко на трансформаторни подстанции.

Класификация на маслените прекъсвачи

Използването на маслени прекъсвачи започна още в края на XIX век. Почти до средата на XX век други изключващи устройства във високоволтовите мрежи просто не е имало.

Съществуват две големи групи от тези апарати:

1. Бакови, за които характерно е наличието на голям обем масло. За това оборудване то е едновременно среда, в която се гаси дъгата, и изолация.
2. Маломаслени или малообемни. За количеството на напълнителя в тях говори самото название. Тези прекъсвачи съдържат диелектрични елементи, а маслото тук е необходимо само за гасене на дъгата.

Първите се използват основно в разпределителни уредби от 35 до 220 kV. Вторите - до 10 kV. Уредите маломаслени от серия ВМТ се прилагат и в открити РУ, проектирани за 110 и 220 kV.

Принципът на гасене на дъгата при двата вида е идентичен. Дъгата, която се появява при разтваряне на високоволтовите контакти на прекъсвача, предизвиква бързо изпарение на маслото. Това води до създаване на газова обвивка около дъгата. Това образувание се състои от пари на маслото (около 20%) и водород (H2).

Дъговият промеждутък се деионизира в резултат на бързото охлаждане на ствола на дъгата чрез смесване в обвивката на газове с висока и ниска температура.

В момента на възникване на дъги в зоната на контакта температурата е много висока — около 6000⁰. В зависимост от уредбата се разграничават прекъсвачи, използвани за вътрешно, външно приложение, както и за приложение в КРП — комплектни разпределителни устройства.

Вид #1 — оборудване от баков тип

Комутационното оборудване от този тип може да има един бак или повече в зависимост от напрежението. В първия случай това е до 10 kV, в някои случаи до 35. Всяка фаза на прекъсвачите, работещи в уредби с по-високо напрежение, е поставена в индивидуален бак.

Всички бакови прекъсвачи имат приблизително еднаква компоновка. Стоманен бак на вводите с масло поставя камерите за гасене на дъгата. Външните контакти се свързват от траверса.

Задвижките както за баковите, така и за маломаслените прекъсвачи могат да бъдат ръчни, автоматични, монтирани на включващата намотка на соленоида или пружинни. Във втория случай се използва магнитното свойство на соленоида, което позволява да се притегли металната сърцевина, свързана посредством специална система с вала на МВ.

При подаване на електрически постоянен ток към намотката на соленоида става включване на агрегата чрез притегляне на пръта на магнитопровода с последващо завъртане на вала на прекъсвача.

Валът се държи в такова положение от специална закопчалка. Едновременно с включването соленоидът задава определено положение на изключващите пружини, които при постъпване на специален електрически импулс ще изключат МВ.

Процесът на изключване задейства втория соленоид чрез избиване на ролковия механизъм (ключалката). В резултат на това валът моментално се завърта от пружината и настъпва изключване. За работата на соленоидния механизъм е необходимо наличието на акумулаторна батерия за захранването му с постоянен ток.

Когато батерията липсва, се прилага пружинен механизъм. Включването се извършва с помощта на електродвигател или чрез мускулно усилие. Ръчното изключване е възможно за маломощни агрегати със стойност на токовете на КЗ в рамките до 30 kA, за изключването на които трябва да се приложи усилие максимум 25 kg.

Еднобаков МВ с отворена дъга

В някои разпределителни устройства се монтират бакови изключватели, които нямат дъгогасителни камери. Електродъгата тук се гаси по най-простия начин – чрез двукратно прекъсване на контактите в маслонапълнен съд. Към такива устройства с отворена дъга се отнасят местните модели ВМБ и ВМЕ. Те са предназначени за номинален ток 1,25 kA.

Схема на ВМЕ-6-200. Конструкцията се състои от бак (1), капак (2), порцеланови изолатори (3), неподвижни контакти (4), подвижни контакти (5), траверса (6), дъгогасителни контакти (7), пластини (8), пружина (9), вал (10)

Символът «Е» означава екскаваторен, цифрата 6 – номинал на напрежение 6 kV, 200 – номинален ток в ампери. Праговият ток на изключване за този МВ е 1,25 kA. Бакът на този МВ е изработен от стомана и е свързан към капака от чугунен отлив посредством болтове. Стените на бака са покрити с изолация (13).

Шест порцеланови изолатора, преминаващи през капака, завършват с медни скоби, изпълняващи функцията на неподвижни работни контакти. Серията ВМЕ има ръчен маховичен механизъм.

На траверсата или контактния мост се намират подвижните контакти. Тук са разположени и дъгогасителните мобилни контакти под формата на месингови ъгълници. Пластините от мед с месингови накрайници, намиращи се долу на краищата на изолаторите, са неподвижни дъгогасителни контакти. Изолиращата тяга чрез контакт с приводния механизъм предава движение на подвижните контакти.

При повдигнато положение на траверсата неподвижните контакти са затворени, пружината, отговаряща за изключването, е свита, МВ е включен. Изключвателят е свързан с вала на приводния механизъм на ключалката, която го задържа в работно положение. При всяко изключване ключалката се освобождава, пружината се отпуска и траверсата стремително се движи надолу. При това става последователно отваряне на работните контакти: 4 и 5, след това – 7,8.

Това предизвиква на всеки полюс на изключвателя отваряне на веригата в две точки, поява на дъга и разлагане на маслото. Вътре в обвивките 12 налягането достига от 0,5 до 1 MPa, активирайки по този начин процеса на деионизация. В рамките на максимум 0,1 s дъгите се гасят, а обвивките, повдигайки се, се озовават под капака и увеличават обема на въздушната възглавница.

Когато всички фази на МП се намират в един съд, маслото изолира контактите помежду им и от корпуса на резервоара, който задължително се заземява

Последната изпълнява ролята на буфер, който намалява силата на удара в процеса на дъгогасене. Нормалната височина на въздушната възглавница е приблизително 25% от обема. Превишаването на този праг може да доведе до експлозия.

Такива прекъсвачи са лесни за експлоатация, сравнително евтини, удобно е да се прилагат на открити подстанции. Но горещите маслени пари дори при обикновен контакт с кислород лесно се запалват.

Горенето на дъга в маслена среда задейства процес на поликондензация, което влошава електрическата здравина на маслото. Резервоарът се замърсява от утайка, състояща се от въглеродни частици. Затова са необходими прегледи на агрегата със смяна на масло.

Маслени прекъсвачи с дъгогасителна камера

Отключателната способност и надеждността на работа на прекъсвачите от резервоарен тип значително се увеличава от наличието на дъгогасителна камера. Тя се поставя в маслото, намиращо се в резервоара. При трирезервоарните прекъсвачи всяка фаза се разполага в отделен резервоар.

Един полюс на резервоарен прекъсвач в разрез. Той е оборудван с дъгогасителна камера С -35 – 630 – 10. Маркировката означава, че прекъсвачът е предназначен за монтаж в РУ 35 кВ и по-високо, изчислен е за номинален ток 630,4 кА, номинал на изключване — 10 кА

Конструкцията е по-сложна от тази на МП без дъгогасителни камери и се състои от:

• полюс (1);
• трансформатор на ток (2);
• корпус на задвижване (3);
• щанга (4);
• неподвижен контакт (5);
• дъгогасителна камера (6);
• изолация (7);
• нагревателен елемент (8);
• устройство за източване на масло (9).

Горната част на камерата е оборудвана с неподвижен контакт. При включване в него прониква подвижен контакт, който има вид на прът. В случай на изключване прътът напуска неподвижния контакт, в резултат на което в камерата се появява дъга. Големината на налягането, което възниква при това, е с порядък по-голяма от съответния параметър на прекъсвачи, които не са оборудвани с дъгогасителна камера.

Налягане 8 -7 МПа намалява диаметъра на дъгата, увеличава пробивната здравина на междината, след като токът премине през нулевата отметка. В резултат на това се осъществява по-бърз процес на гасене на дъгата. След като подвижният контакт излезе от камерата, през свободния отвор следва изпускане на газове с частично увличане на масло.

Цевта на дъгата се охлажда бързо, настъпва интензивна деионизация. С увеличаването на тока ефективността на функциониране на дъгогасителната камера нараства. МП може да работи и като оборудване с отворена дъга в случай на изключване на малки токове.

Освен усилване на налягането на парната смес в промеждутъка на дъгата за ускоряване на гасенето на дъгата се използва метод като усилено духане на парен коктейл в зоната на дъгата. Съществува надлъжно духане, напречно, насрещно.

Видът на автоматичното духане се определя от конструкцията на дъгогасителната камера. В първия случай векторът на парната смес има надлъжно направление спрямо стълба на дъгата (фрагмент а). При напречна насоченост потокът на духане се движи в перпендикулярно на стълба на дъгата направление или под определен ъгъл (фрагмент б).

В случай, когато течението на потока има насоченост, противоположна на вектора на движение на подвижния контакт с дъгата, има място насрещно духане. Не рядко в дъгогасителните устройства се прилагат комбинации от тези методи.

Дъгата в МВ се гаси в 3 етапа. На първия (а) в дъгата става отделяне на електроенергия и в затворената обвивка се генерира високо налягане. В момента на излизане на сместа от обвивката започва вторият етап (б). Третият (в) — отстраняване от камерата на остатъци от нагрети газове и продукти на разпадане.

На последния етап се извършва подготовка на камерата за участие в следващия цикъл на изключване. За автоматично повторно изключване този етап е изключително важен.

Вид #2 — гърневи или маломаслени прекъсвачи

В затворени инсталации горшковите изключватели се използват като генераторни и разпределителни. В отворени — като подстанционни и разпределителни. Изолационни функции в изключвателите от този тип маслото не изпълнява, то е необходимо само като среда за гасене на дъгата.

Пожаро- и взривоопасността на малкообемните ВМ е значително по-ниска, отколкото при баковите. Инсталират ги както в ОРУ, така и в ЗРУ за всякакви напрежения до 110 kV. Ролята на изолация на полюсите един спрямо друг и спрямо земята изпълняват такива диелектрици като порцелан, леена смола, стеатит.

Маслото в тези ВМ заема само от 3 до 4% от обема на полюса. Малкият обем на маслото, малката маса и удобните размери са безспорно предимство на това оборудване. Обаче ги прилагат в такива възли на системата, където към изключвателите не се поставят високи изисквания.

Тези ограничения се обясняват със силната връзка на изключващата способност с изключвания ток, непригодността на конструкцията за работа при условия на чести изключвания.

Още една причина са трудностите при реализирането на многократни бързодействащи АПВ. В малкообемните изключватели се прилагат следните видове маслено духане: напречно, надлъжно, смесено. Специалистите смятат за най-ефективен първият от тях.

При изключвателите от този тип, предназначени за ЗРУ, контактите са поставени в стоманен резервоар. ВМ с напрежение 35 kV и повече имат обвивка от порцелан. По-често използвано е оборудването подвесно 6-10 kV. Неговият корпус е фиксиран на обща за всички полюси рамка. И трите полюса имат дъгогасителна камера, всеки е проектиран за едно прекъсване на контактите, а при по-високи напрежения за 2 и повече.

Конструкцията на маломаслените прекъсвачи включва подвижен и неподвижен контакт (1 и 3), дъгогасителна камера (2), работни контакти (4)

По приведената схема се произвеждат прекъсвачи ВМП, ВМГ, МГ, предназначени за напрежение до 20 kV. Особеност на конструкцията на прекъсвачите за големи номинални токове е, че отвън са разположени работните контакти, а вътре в резервоара – дъгогасителните.

Прекъсвачите от серия ВМП често се използват в закрити устройства, както и в КРУ 6-10 kV. В комплектните разпределителни устройства се монтират прекъсвачи от серия ВК. Те са оборудвани с вграден електромагнитен или пружинен привод и са предназначени за показатели на изключващи токове 20 – 31,5 kA и за номинални токове 630 – 3150 A.

Колонковите прекъсвачи, произвеждани специално за КРУ, се отличават с изтеглящо изпълнение. В инсталации 35 kV се монтират ВМ от колонков тип от серии ВМК и ВМУЭ. РУ 110, 220 kV се оборудват с прекъсвачи от серия ВМТ. Агрегатът има заварена основа, върху която са разположени трите му полюса. Управлението е с пружинен привод.

На снимката е прекъсвач ВМТ-110. На изображението отляво са показани възлите, от които се състои: пружинен привод (1), опорен изолатор на полюса на прекъсвача (2), дъгогасително устройство (3), основание (4), управляващ механизъм (5)

От дясната страна на снимката е показан модул, където: 1 – токоотвод, 2 – подвижен контакт, свързан с токоотвода чрез токоснемащи устройства. Дъгогасителната камера е обозначена с номер 3, неподвижният контакт – 5. Всичко изброено е поставено в кух изолатор (4) от порцелан. Вътре в него се намира трансформаторно масло, а отгоре калпак (6).

Последният е оборудван с манометър за възможност за осъществяване на контрол на налягането в модула. Освен това на капака има възел за пълнене със сгъстена газова смес, автоматичен изпускателен клапан, маслопоказател (8). Подвижният контакт и управляващото устройство са свързани с изолационни тегличи.

Конструктивното изпълнение на полюса е идентично за цялата серия прекъсвачи. В резервоарите на МВ за номинални токове от 630 до 1600 A се намира 5,5 кг масло, а от 1600 до 3150 A включително – 8 кг.

За повишаване на надеждността в конструкцията на отделните прекъсвачи се включват допълнително елементи за управление и защита:

• изключващи електромагнити;
• релета, действащи моментално и със закъснение при прагов ток;
• реле за минимално напрежение;
• допълнителни контакти.

В зависимост от начина на компоновка има маломаслени прекъсвачи с долно разположение на дъгогасителната камера и противоположно – горно. В първия случай подвижният контакт осъществява движение отгоре надолу, а във втория – обратно. Изключващата способност на последните е по-висока.

Маркировка на маслените прекъсвачи

Декодирането на маркировката, нанесена от производителя върху масления превключвател, ще позволи да се запознаете с основните сведения за него. Нека за пример разгледаме маркировката на превключвателя ВМГ-133. Първият символ «В» показва, че пред вас е превключвател.

На тази схема е показан съставът на условното означение на превключвателите за високо напрежение, включително и за маслено напълненото оборудване

Вторият — «М» означава тип на превключвателя, в конкретния случай — маломаслен. Буквата «Г» определя принадлежност към определен вид — гърневиден. 133 — серия МВ.

Правила за експлоатация на МП

Ремонтният и оперативният персонал, специалистите, свързани с обслужването и експлоатацията на маслените превключватели, са задължени да знаят съответните инструкции, устройството и принципа на действие на оборудването.

Работниците, обслужващи МВ, по време на експлоатация са задължени да контролират:

1. Действащото напрежение, токът на натоварване. Показателите не трябва да излизат извън рамките на табличните стойности.
2. Височината на масления стълб в полюсите, липсата на течове.
3. Наличие на смазка по триещите се части. Контактите могат да загубят подвижност и да заседнат, ако смазката на триещите се елементи стане гъста и мръсна.
4. Запрашеност на помещенията, в които са разположени разпределителните устройства.
5. Съответствие на механичните характеристики на експлоатираните превключватели с табличните норми.

След всяко изключване при късо съединение трябва да се оглежда оборудването. Сведенията за тези изключвания се вписват в специален журнал. Задължително трябва да има журнал за дефекти, за записване на данни за неизправности, установени по време на работа на агрегата. Превключвателят, на който е станало изключване в резултат на късо съединение, подлежи на преглед.

Проверява се дали няма изхвърляне на масло. Ако такова е станало, при това в голямо количество, това показва нерегламентирано изключване при късо съединение. Оборудването се извежда от експлоатация и се подлага на преглед. Когато маслото е тъмно, е необходима подмяна. Скоростта на разтваряне се влияе отрицателно от вискозитета на маслото, който нараства при спадане на температурата.

Понякога възниква необходимост от подмяна на старата смазка по време на ремонт с нова: ЦИАТИМ-221, ГОИ-54 или ЦИАТИМ-201.

Таблица с техническите характеристики на маслените превключватели. Ако действителните стойности не съответстват на заводските, регулирането се извършва повторно.

След извеждане на МВ от работа, на внимателен преглед подлежат опорните изолатори, тегличите, изолацията на съдовете за наличие на пукнатини. Силно замърсената изолация се избърсва. Необходимост от извънреден ремонт възниква след определен брой къси съединения.

Периодичният преглед (ПП) се извършва ежемесечно. При това се обръща внимание на степента на нагряване на прекъсвача. ТР (текущ ремонт) се провежда ежегодно. Той включва работи като проверка и отстраняване на дефекти на крепежните елементи, кинематиката на задвижването, нивото на маслото, уплътненията. Проверяват се също изолационните детали за тяхната цялост.

След изтичане на 3-4 години след капиталния ремонт се извършва среден ремонт (СР). В него влиза целият набор от работи от ТР плюс допълнително се извършват измервания на преходното съпротивление на полюсите и се проверяват механичните и скоростните параметри.

В случай на установяване на несъответствие на контролираните характеристики с табличните данни, прекъсвачът се разглобява, извършва се регулиране и пълен комплекс от високоволтови изпитания.

По време на извънредния ремонт основно се стараят да оставят без промени предишната регулировка. По тази причина прекъсвачът се разглобява минимално. Периодичността на капиталния ремонт е от 6 до 8 години. В неговия обем се извършва общ преглед, свалят се от рамата цилиндрите, отделят се шините, ремонтират се задвижването, дъгогасителните устройства, блок-контактите.

След всичко се прави регулиране, боядисване, присъединяват се шините, провеждат се изпитания. За всички работи се оформя документация.

Освен прекъсвачите от маслен тип във високоволтовите мрежи се използват и други изключващи устройства. Например, елегазови и вакуумни. На нашия сайт има други статии, в които подробно са разгледани характеристиките и устройството на тези типове прекъсвачи, както и особеностите на тяхното използване:

• Вакуумен превключвател: устройство и принцип на работа + нюанси при избора и свързването
• Елегазови превключватели: ориентири за избор и правила за свързване

Изводи и полезно видео по темата

Устройство, видове, предназначение и експлоатация на МП:

Подробен преглед на ВМП-10:

На всички основни изисквания, предявявани към прекъсвачите, работещи в условия на високо напрежение, отговарят и маслените прекъсвачи. Повечето от тях са безопасни и надеждни в работа, осигуряват бързо изключване, прости са за монтаж. Въпреки това, производителите се стремят да осигурят още по-голямо съответствие на изискванията, предявявани към МП.

Вие притежавате знания за маслените прекъсвачи и искате да допълните изложения материал с полезни сведения? Може би сте забелязали несъответствие или грешка? Или имате въпроси по темата? Пишете ни, моля, за това под статията – ние ще ви бъдем благодарни.