Повітряні вимикачі: принцип роботи, класифікація

1. Принцип дії
2. Класифікація пристроїв
3. Переваги і недоліки
4. Додаткові елементи для повітряних вимикачів
5. підготовка повітря
6. Типи що випускаються високовольтних повітряних вимикачів
7. Вимикачі серії ВВБК
8. Вимикачі серії ВВГ-20

Повітряний вимикач - це особливий комутаційний апарат, який застосовується тільки в високовольтних ланцюгах. Гасіння дуги, переміщення контактної силової групи виконується сильним потоком стисненого повітря, що нагнітається окремим механізмом. Так як цей апарат повинен виконувати операції з високою напругою, то його надійність і ізоляційні властивості повинні бути завжди на високому рівні. Конструкція його виконується згідно ГОСТу Р52565-2006. У світовій практиці вони використовуються в основному в пострадянському просторі в ланцюгах від 35 кВ і вище. Після того як були винайдені елегазові та вакуумні вимикачі високої напруги, презентація і впровадження яких, відбулися ще в 60-і роки минулого століття, цей тип вимикачів почав зникати поступово з розподільних пристроїв найрозвиненіших країн.

У сучасній електротехніці застосовується на даний момент тільки повітряний автоматичний вимикач здатний виробляти дії по комутації, а також надійно захищати електроприймачі від аварійних режимів короткого замикання або ж перевантажень. В принципі це той же звичайний автомат, тільки дуже рідко випускається він на напругу понад 1000 Вольт.

Принцип дії

Принцип дії повітряних вимикачів заснований на гасінні електричної дуги, що з'являється при розриві навантаження. Цей процес може відбуватися двома типу руху повітря:

1. поздовжній;
2. Поперечний.

Повітряний вимикач може мати кілька контактних розривів, і це залежить від номінальної напруги, на яке він розрахований. Для полегшення гасіння особливо великих типів дуги до дугогасним контактам підключається шунтуючі опір. Автоматичні повітряні вимикачі, які працюють за принципом гасіння дуги в звичайних камерах, без наявності стисненого повітря не мають таких елементів. Камера гасіння дуги у них складається з перегородок, які розбивають дугу на дрібні частини, і вона тому не розпалюється і швидко гасне. У цій статті мова піде більше про роботу високовольтних (понад 1000 Вольт) вимикачів, які не оснащених вбудованою, а мають управління в схему якої заведені релейні захисту.

Принцип роботи високовольтного вимикача зі стисненим повітрям відрізняється один від одного конструктивними особливостями, а зокрема, з віддільником і без нього.

У вимикачах, які оснащені віддільниками силові контакти з'єднані з спеціальними поршнями і складають один контактно-поршневий механізм. Відокремлювач ж включений послідовно до контактів дугогашенія. Тобто відділювач з дугогасними контактами утворює один полюс вимикача. При замкнутому положенні і дугогасящие контакти і відділювач знаходяться в одному замкнутому стані. Під час подачі відключає сигналу, спрацьовує механічний пневмоклапан, який в свою чергу відкриває пневмопривід, при цьому повітря з розширювача впливає на контакти дугогашенія. Розширювач, до речі, також фахівці називають ресивером. При цьому силові контакти розмикаються, а виникла внаслідок цього дуга гаситься потоком стисненого повітря. Після чого відключається і сам роздільник, розриваючи струм, який залишився. Подача повітря повинна бути чітко відрегульована, щоб її вистачило на впевнене гасіння дуги. Після припинення подачі повітря дугогасительниє контакти приймають включене положення, а розрив ланцюга забезпечується тільки розімкненим вимикачем. Тому при роботі на електроустановках, які живляться від таких вимикачів обов'язково необхідно виконувати розмикання роз'єднувачів для безпечного проведення робіт. Одного відключення пневмовиключателя мало! Найчастіше в ланцюгах до 35 кВ застосовується конструкція з відкритими віддільниками, а якщо напруга, при якому, працює вимикач вище то отделители вже виготовляються у вигляді спеціальних воздухонаполненнимі камер. Вимикачі з віддільником, наприклад, випускалися в Радянському Союзі під маркою ВВГ-20.

Якщо вимикач повітряний високовольтний не має отделителя, то дугогосящіе контакти його виконують також роль і розривання ланцюга і гасіння виникла дуги. Привід в них відділений від середовища, в якій відбувається гасіння, а контакти можуть мати одну або навіть дві ступені роботи.

Класифікація пристроїв

Всі повітряні високовольтні вимикачі, крім як, по конструкції (з віддільником і без) відрізняються, також і за призначенням:

• Мережеві. Вони розраховані на напругою 6000 вольт і вище і використовуються в ланцюгах змінного струму для включення і виключення споживачів в нормальних неаварійних режимах роботи, а також відключення при виниклих коротких замикань;
• Генераторні. Застосовуються в мережах з робочою напругою від 6 до 24 тисяч Вольт, для підключення в ці ланцюги генераторів. Витримують пускові струми, а також режими К.З .;
• Для електротермічних установок. Робоча напруга, при якому можлива нормальна комутація, становить 6-220 кВ. Може працювати також і в аварійних режимах.
• Спеціального призначення. Вони випускаються не серійно, а під замовлення і виготовляються з урахуванням місцевих умов експлуатації.

І також вимикачі, які мають Пневмоустановка для роботи, поділяються за видом і розташуванню цього механізму, що нагнітає повітря апарату:

1. опорні;
2. Підвісні. Мають підвішуючу до порталу, встановленому на ВРП, конструкцію;
3. Викатні. Оснащені механізмом для викочування з розподільчого пристрою;
4. Вбудовувані в КРУ (комплектні розподільчі пристрої).

Переваги і недоліки

Переваг таких застарілих пристроїв трохи ось основні з них:

1. У зв'язку з давнім застосуванням є великий досвід як експлуатації, так і ремонту;
2. На відміну від інших більш сучасних побратимів (особливо елегазових) дані вимикачі піддаються ремонту.

З недоліків хотілося б виділити наступні:

1. Наявність для роботи додаткової Пневмоапаратура або ж компресорів;
2. Підвищений шум при відключенні, особливо при аварійних режимах короткого замикання;
3. Великі несучасні габарити, що викликає збільшення території виділяється для ОРУ;
4. Бояться вологого повітря і запиленості. Тому для повітряних систем застосовуються додаткові заходи, встановлюється спрямоване на зменшення цих шкідливих факторів обладнання.

Додаткові елементи для повітряних вимикачів

Сам вимикач не може створювати потік стисненого повітря, на якому заснована його робота, тому для його експлуатації необхідні наступні основні компоненти:

1. Компресор для створення стисненого повітря;
2. Герметичну систему пневматичних приводів;
3. Ресивер для зберігання вже готового стисненого повітря.

У зв'язку з застосуванням цих компонентів також згідно ГОСТу необхідні:

• Манометри. Вони показують реальний тиск в резервуарі вимикача;
• Реле мінімального тиску контакти якого забезпечать подачу сигналу в разі зниження певного тиску яке нормується. Цю ж роль може грати і манометр, що містить електроконтактні частина;
• Запірний загальний клапан, який встановлюється на повітропроводі;
• Зворотний клапан, що забезпечує надійне перекриття виходу стисненого повітря з резервуара при зниженні тиску в підвідному воздухопроводе;
• Фільтр очищає повітря від різної, токопроводящей і не тільки, пилу;
• Пристрій для спускання повітря або води з найнижчої точки резервуара.

підготовка повітря

Якщо розподільна підстанція обладнаний цим типом вимикачі то до повітря, що подається в них теж пред'являтися ряд вимог, спрямованих на підготовку повітря його очищення і видалення вологи. Пил, що є в повітрі, навіть дуже дрібна знижує розрядну напругу, а також засмічує клапани. Особливу небезпеку викликає вологість, яка при змінах в навколишньому середовищі може конденсуватися в повітроводі. Через це взимку, можливо, обмерзання клапанів і труб, і порушення прохідності повітря під тиском. Сталеві ж елементи швидко іржавіють і зношуються. Поява конденсату на внутрішній поверхні ізоляторів, призводить до погіршення електричної міцності і навіть до пробоїв.
Для очищення повітря використовуються масляні фільтри, які встановлені на всмоктуючих патрубках. Частка їх повинна бути регулярною, і чим вище запиленість тим менше період між ними. Зменшення вологи в повітрі проводиться шляхом піддавання його стиску вище номінального тиску в два рази. Волога, вловлюється в змійовику, спускається, а стиснене повітря проходить через редуктор, який і знижує його тиск. Додаткова осушка виконуватися може за допомогою абсорбентів, що уловлюють воду з повітря. Ці дві безпрецедентні заходи дозволяють домогтися значного зниження вологи майже до нульового значення.

Типи що випускаються високовольтних повітряних вимикачів

Вимикачі серії ВВБ

Вони випускаються ПО «Електроапарат», розраховані на роботи з U від 110 до 750 кВ. Їх ключові елементи встановлюються на колони, зроблені з порцелянових надійних ізоляторів. Робочий тиск, яке має створити компресор від 2 до 2, 6 МПа цей фактор залежить від того на яку напругу буде експлуатуватися апарат.

Вимикачі серії ВВБК

Вони призначені для роботи в мережах з напругою 110-500 кв. В їх системах тиск стисненого повітря не повинно бути менше 4 МПа. Для поліпшення гасіння дуги при таких напружених застосовується двостороння подача очищеного повітря. Проста пневматична система, була замінена більш вдосконаленій пневмомеханічної, саме це дозволило значно зменшити час спрацьовування при відключеннях, що важливо в таких ланцюгах.

Вимикачі серії ВВГ-20

Вони виключно використовуються для генераторів. Вони розроблені для роботи з номінальною напругою 20 кВ і номінальний струм 20 кА, а струм відключення становить 160 кА. Тиск повітря в районі 2 МПа. При включенні комутатора спочатку відбувається спрацьовування отделителя, а потім вже і сам дугогасящий механізм. Вони призначені тільки для внутрішньої установки.

При роботі зі стисненим повітрям і небезпечним високою напругою варто бути особливо обережним, так як ці два види енергії можуть привести не тільки до травм, а й до позбавлення життя.

Відео про будову і призначення частин вимикача