Виды выключателей высокого напряжения

4.6.1. Масляные баковые выключатели

Первыми выключателями в цепях высокого напряжения были масляные баковые выключатели без специальных устройств для гашения дуги. Контактная система размещалась в стальном зазем­ленном баке, залитом изоляционным маслом, которое служило для гашения дуги и изоляции токоведущих частей друг от друга и от заземленного бака. При отключении возникает дуга между кон­тактами, которая разлагает и испаряет масло, образуется газопа­ровой пузырь с давлением внутри 0,5—1 МПа, в котором охлаж­дается и гаснет дуга.

4.6.1. Маломасляные выключатели

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных уст­ройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «гор­шковые» . Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение имеют выключатели 6—10 кВ подвесного типа (рис. 4.35, а, б). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к об­щей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.

4.6.1. Воздушные выключатели

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного уст­ройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолиру­ющими материалами.

Конструктивные схемы воздушных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоля­ционного промежутка между контактами в отключенном положе­нии и способа подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство.

В выключателях на большие номинальные токи (рис. 4.38, а, б) имеются главный и дугогасительный контуры, как и в маломас­ляных выключателях МГ и ВГМ. Основная часть тока во включен­ном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто. При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в дугогасительной ка­мере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 7, создается мощное дутье, гасящее дугу. Дутье может быть продольным (см. рис. 4.38, а) или попереч­ным (см. рис. 4.38, б). Необходимый изоляционный промежуток между контактами в отключенном положении создается в дугога­сительной камере путем разведения контактов на достаточное рас­стояние (см. рис. 4.38, б) или специальным отделителем 5, распо­ложенным открыто (см. рис. 4.38, а). После отключения отделите­ля 5 прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогаси­тельные контакты замыкаются. Выключатели, выполненные по такой конструктивной схеме, изготовляются для внутренней ус­тановки на напряжение 15 и 20 кВ и ток до 20000 А (серия ВВГ), а также на 35 кВ (ВВЭ-35-20/1600УЗ).

4.6.1. Электромагнитные выключатели

Электромагнитные выключатели для гашения дуги не требуют ни масла, ни сжатого воздуха, что является большим преимуще­ством их перед другими типами выключателей. Выключатели это­го типа выпускают на напряжение 6—10 кВ, номинальный ток до 3600 А и ток отключения до 40 кА.

На рис. 4.43, а показан выключатель ВЭ-10-40, установленный на тележке и предназначенный для ячейки КРУ. На сварном ос­новании 1, установленном на катках, крепятся привод 13, три полюса 5, состоящих из двух изоляционных стоек, на которых крепятся два проходных эпоксидных изолятора 6 с розеточными контактами. На верхнем изоляторе смонтированы неподвижные контакты 7, на нижнем — подвижные контакты 4, связанные изо­ляционной тягой 10 с валом выключателя 12. Последний соеди­нен с приводом 13 с помощью рычагов 11 и тяг.

Дугогасительные камеры Скрепятся на неподвижном контакте и специальных стойках. Каждый полюс изолирован кожухом. Пе­редняя часть кожуха обшита металлическим листом, надежно заземленным вместе с рамой выдвижного элемента КРУ. Цепи вторичной коммутации заключены в металлический шланг и за­канчиваются штепсельным разъемом 9.

При отключении выключателя размыкаются главные контак­ты, а затем дугогасительные 1 (рис. 4.43, б). Возникшая дуга А действием электродинамических сил токоведущего контура и воз­душных потоков выдувается вверх в дугогасительную камеру (по­ложение дуги Б), при этом в цепь между медным рогом 3 и кон­тактом включается обмотка электромагнита 2. Созданное попе­речное магнитное поле перемещает дугу в положение В — между левым 3 и правым 5 медными рогами. Включенная вторая обмот­ка 6 усиливает магнитное поле, дуга втягивается внутрь гаситель­ной камеры 4 с керамическими пластинами, растягивается, по­падает в узкую щель и гаснет при очередном переходе тока через нуль. При отключении малых токов (до 1000 А) напряженность магнитного поля невелика и не может обеспечить быстрое втяги­вание дуги в камеру. Гашение дуги в этом случае обеспечивается дутьевым устройством 2 с трубкой поддува 3, через которую по­дается поток воздуха на дугу (см. рис. 4.43, о).

Рис. 4.43. Выключатель электромагнитный ВЭ-10-40:

а — общий вид: 1 — основание; 2 — электромагнит; 3 — медный рог; 4 — подвижные контакты; 5 — полюс выключателя; 6 — проходной изолятор; 7 — неподвижные контакты; 8 — дугогасительная камера; 9 — штепсельный разъем; 10 — изоляционная тяга; 11 — рычаги связи с валом выключателя 12; 13 — привод; б — дугогасительная камера: 1 — дугогасительные контакты; 2 — элект­ромагнит; 3, 5 — медные рога; 4 — гасительная камера; 6 — обмотка второго электромагнита; А, Б, В, Г, Д — положение дуги в процессе гашения

4.6.2. Вакуумные выключатели

Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах КДВ (рис. 4.44). Рабочие контакты 1 имеют вид полных усеченных конусов с ради­альными прорезями. Такая форма контактов при размыкании со­здает радиальное электродинамическое усилие, заставляющее пе­ремещаться дугу через зазоры 3 на дугогасительные контакты 2. Ма­териал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество ис­паряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума (10^-4—10“⁶) происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство, и при первом переходе тока через нуль дуга гаснет.

Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней 4 и 5. Подвижный контакт крепится к верхнему фланцу

5 с помощью сильфона 7 из нержавеющей стали. Металлические экраны 8тл 9 служат для выравнивания электрического поля и для защиты керамического корпуса 10 от напыления паров металла, образующихся при горении дуги. Экран 8 крепится к корпусу ка­меры с помощью кольца 11. Поступательное движение верхнему контакту обеспечивается корпусом 12. Ход подвижного контакта составляет 12 мм.

На основе рассмотренной выше вакуумной дугогасительной камеры выпускаются выключатели напряжением 6 —110 кВ с но­минальным током до 3200 А и током отключения до 40 кА.

4.6.1. Элегазовые выключатели

Элегаз SF₆ представляет собой инертный газ, плотность кото­рого в 5 раз превышает плотность воздуха. Электрическая проч­ность элегаза в 2—3 раза выше прочности воздуха.

В элегазовых выключателях применяются автокомпрессионные дугогасительные устройства (рис. 4.47). При отключении цилиндр 4 вместе с контактом 3 перемещается вниз, образуется разрыв между подвижным 3 и неподвижным 1 контактами и загорается дуга. Пор­шень 5 остается неподвижным, поэтому при движении цилиндра вниз элегаз над поршнем сжимается, создается дутье в объем каме­ры и полый контакт 1, столб дуги интенсивно охлаждается, и она гаснет. При включении цилиндр 4 перемещается вверх, контакт 1 оказывается в верхней камере цилиндра и цепь замыкается.

Элегазовый выключатель представляет собой замкнутую систе­му без выброса газа наружу.

Более эффективным является двустороннее дутье, именно та­кие дугогасительные камеры применяются в современных элега­зовых выключателях, построенных на модульном принципе. Так, в выключателях на 110 кВ — один дугогасительный модуль, на 220 кВ — два, на 500 кВ — четыре. Соответственно меняется изоля­ция относительно земли.