 |
Высоковольтные выключатели переменного тока
|
|
|
|
Высоковольтные выключатели служат для включения и отключения высоковольтных цепей в нормальных и аварийных режимах работы электро- установок.
К выключателям предъявляются следующие основные требования: надежность в работе и безопасность в обслуживании, минимальное время отключения, удобство и простота монтажа в эксплуатации, возможность после отключения автоматического повторного включения (АПВ), малые габариты и масса.
По принципу гашения дуги и роду дугогасящей среды выключатели подразделяются на масляные, воздушные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные. На тяговых и трансформаторных подстанциях находится в эксплуатации еще достаточно большое количество масляных выключателей, однако в последнее время широкое распространение получают элегазовые и вакуумные выключатели, выпуск которых освоила отечественная промышленность.
1.1.1. Высоковольтные выключатели на напряжение 110 - 220 кВ
В открытых распределительных устройствах напряжением 110 - 220 кВ малообъемные масляные выключатели типа ВМТ-110 (220) заменяют морально устаревшие и отслужившие свой срок многообъемные выключатели. Основные характеристики выключателей серии ВМТ-110 (220) приведены в табл. 1.
В последние годы начинается широкое внедрение элегазовых выключателей. Гашение дуги в элегазовых выключателях происходит в среде шестифтористой серы SF6, плотность элегаза превышает в пять раз плотность воздуха. Достоинства элегазовых выключателей по сравнению с масляными: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами.
|
|
|
Выключатели элегазовые серии ВГТ предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также для работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 110 и 220 кВ.
Таблица 1
Основные характеристики маломасляных выключателей серии ВМТ
|
Параметр | Тип выключателя | |||
| ВМТ-110Б- 25/1250 УХЛ1 | ВМТ-220Б- 25/1250 УХЛ1 | ВМТ-110Б- 40/2000 УХЛ1 | ВМТ-110Б- 40/2000 УХЛ1 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Номинальное напряжение, кВ | 110 | 220 | 110 | 220 |
| Наибольшее рабочее напряжение, кВ | 126 | 252 | 126 | 252 |
| Номинальный ток, А | 1250
25
65
25
25
3 | 2000
40
102
40
50
3 | ||
| Номинальный ток отключения, кА | ||||
| Параметры сквозного тока к. з., кА: наибольший пик начальное действующее значение периоди- ческой составляющей ток термической стой- кости время протекания тока термической стойкос-ти, с | ||||
| Параметры тока включения, кА: наибольший пик начальное действующее значение периодической составляющей Собственное время отключения, с |
65
25
0,035 |
102
40
0,03 | ||
|
|
| |||
|
Окончание табл. 1 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Полное время отключения, с |
0,06 |
0,05 | ||
| Собственное время включения, с Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов управления привода, В |
0,13
110 или 220 | |||
| Минимальная бестоковая пауза при АПВ, с Тип привода |
0,3 Электромагнитный | |||
| Масса выключателя с приводом без масла, кг | 1700 | 5800 | 1950 | 6200 |
| Масса масла, кг | 250 | 730 | 340 | 930 |
Выключатели серии ВГТ имеют следующие преимущества:
высокая надежность работы, достигаемая благодаря пониженным усилиям оперирования выключателем, использованию в соединениях двойных уплотнений с обеспечением пониженного уровня естественных утечек, который составляет не более 1 % в год, современным технологиям и конструкторским решениям и применению надежных комплектующих, в том числе высокопрочных изоляторов зарубежных фирм;
|
|
|
высокая заводская готовность, простой монтаж и быстрый ввод в эксплуатацию;
высокая коррозийная стойкость покрытий, применяемых для стальных конструкций выключателя;
отсутствие необходимости в сложном техническом обслуживании и ремонтах при нормальных условиях эксплуатации, высокие механический и коммутационный ресурсы, повышенные сроки службы уплотнений и комплектующих, обеспечивающих 20-летний межремонтный период;
возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления элегаза в выключателе;
сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении, равном 1,15 от наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления элегаза в выключателе;
отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения;
отсутствие феррорезонанса в сетях при эксплуатации выключателя ВГТ-220;
низкий уровень шума при срабатывании соответствует высоким природоохранным требованиям;
низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
полная взаимозаменяемость (по габаритно-установочным размерам и приводам) с маломасляными выключателями серии ВМТ.
Основные технические характеристики элегазовых выключателей серии ВГТ приведены в табл. 2.
Таблица 2
Основные характеристики элегазовых выключателей серии ВГТ
|
Параметр | Тип выключателя | ||||
| ВГТ-110- 40/2500 У1 | ВГТ-220- 40/2500 У1 | ||||
| 1 | 2 | 3 | |||
| Номинальное напряжение, кВ | 110 | 220 | |||
| Наибольшее рабочее напряжение, кВ | 126 | 252 | |||
| Номинальный ток, А | 2500 | ||||
| Номинальный ток отключения, кА | 40 | ||||
| Параметры сквозного тока к. з., кА: наибольший пик начальное действующее значение перио- дической составляющей ток термической стойкости время протекания тока термической стой- кости, с Тип привода Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов управления привода, В |
102
40 40
3 Пружинный
110 или 220 | ||||
|
Окончание табл. 2 | |||||
| 1 | 2 | ||||
| Параметры тока включения, кА: наибольший пик начальное действующее значение перио- дической составляющей |
102
40 | ||||
| Собственное время отключения, с | 0,035 | ||||
| Полное время отключения, с | 0,055 | ||||
| Собственное время включения, с | 0,1 | ||||
| Минимальная бестоковая пауза при АПВ, с | 0,3 | ||||
| Масса выключателя, кг | 1650 | 5600 | |||
| Масса элегаза, кг | 6,3 | 20 | |||
Выключатель элегазовый баковый серии ВЭБ-110 также обладает рядом достоинств: срок эксплуатации 35 лет; период между капитальными ремонта-ми – 15 лет; минимальные затраты на обслуживание; транспортировка в собранном виде (отсоединен только привод); основной монтаж заключается в установке выключателя на раму и присоединении привода; не требуется отдельно стоящих трансформаторов тока; экономия площади ячейки ОРУ-110 кВ за счет малых габаритов выключателя.
Основные технические характеристики выключателя ВЭБ-110 приведены в табл. 3.
Таблица 3
Основные технические характеристики выключателя ВЭБ-110
| Параметр | Значение параметра |
| 1 | 2 |
| Номинальное напряжение, кВ | 110 |
| Номинальный ток, А | 2000 |
| Номинальный ток отключения, кА | 40 |
| Ток термической стойкости (3 с), кА | 40 |
| Ток электродинамической устойчивости, кА | 102 |
| Собственное время отключения, с | 0,03 |
| Собственное время включения, с | 0,1 |
| Номинальное давление элегаза, мПа | 0,4 |
| Окончание табл. 3 | |
| 1 | 2 |
| Номинальный вторичный ток трансформаторов тока, А | 5 |
| Количество трансформаторов тока на полюс, шт.: измерительных защитных | 2 4 |
| Тип привода | Пружинный |
| Напряжение питания электродвигателя привода и электронагревателей полюсов, В | 380 |
| Масса выключателя с приводом, кг | 3500 |
| Масса элегаза, кг | 15 |
1.1.2. Высоковольтные выключатели на напряжение 27,5 и 35 кВ
В открытых распределительных устройствах напряжением 27,5 и 35 кВ до недавнего времени эксплуатировались в основном выключатели с гашением дуги в масле (ВМК-27,5, ВМК-35, ВМУЭ-27,5, ВМУЭ-35, С-35 и др.). Эти аппараты морально устарели, в большинстве случаев выработали свой ресурс и требуют замены. Их постепенно вытесняют вакуумные выключатели благодаря своим преимуществам: простота конструкции, высокая степень надежности и быстродействие, отсутствие шума при операциях, удобство обслуживания, длительный срок службы без ремонта при частых отключениях, небольшие габаритные размеры и масса.
|
|
|
Особые требования предъявляются к выключателям, установленным на фидерах контактной сети тяговых подстанций переменного тока, так как частота отключения фидеров вследствие большой вероятности повреждения сети на один – два порядка превышает частоту отключений питающих линий промышленных трехфазных сетей. Кроме того, требуется быстрое отключение повреждения с целью уменьшения вероятности пережога контактных проводов.
В 90-е годы на предприятиях промышленности по заданию Департамента электрификации и электроснабжения МПС налажен выпуск вакуумных выключателей ВВФ-27,5 и ВВК-27,5, которые использовались в ОРУ-27,5 кВ вместо масляных на тяговых подстанциях и постах секционирования. В процессе их эксплуатации были выявлены недостатки в конструкции вакуумных камер, привода и изолирующей тяги привода. Больших трудозатрат требует замена вакуумной камеры выключателя. Отсутствие встроенных трансформаторов тока привело к удорожанию и усложнило конструкцию ОРУ-27,5 кВ. Эти недостатки учтены при разработке новых конструкций вакуумных выключателей.
На Карпинском электромашиностроительном заводе был налажен выпуск вакуумных выключателей серии ВВС-27,5 и ВВС-35. В конструкции выключателей были максимально использованы элементы выключателей С-35. В дальнейшем при эксплуатации была выявлена их недостаточная надежность (по электромагнитному приводу и высоковольтным вводам). В настоящее время выпуск выключателей этой серии прекращен, преимущества имеют выключатели Нижнетуринского электроаппаратного завода серий ВБН-27,5, ВВФ-27,5, ВВК-27,5Б и ВБЦ-35.
Технические характеристики этих выключателей приведены в табл. 4.
Таблица 4
Технические характеристики выключателей
серий ВБЦ-35, ВБН-27,5, ВВК-27,5Б и ВВФ-27,5
|
Параметр | Тип выключателя | |||||
| ВБЦ-35 | ВБН-27,5 | ВВК-27,5Б | ВВФ-27,5 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Номинальное напряжение, кВ | 35 | 27,5 | 27,5 | 27,5 | ||
| Наибольшее рабочее напряжение, кВ Номинальный ток, А Номинальный ток отключения, кА Ток термической стойкости, кА Ток электродинамической стойкости, кА Собственное время отключения полюса, с Время отключения, с Время включения, с | 40,5 1600 25 20 50 0,04 0,06 0,3 | 29 1600 20 20 50 0,04 0,06 0,3 | 29 1250 20 20 45 0,04 0,05 0,2 | 29 1200 18 20 45 0,04 0,05 0,15 | ||
|
Окончание табл. 4 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Максимальный ток потребления электромагнитом привода, А включающим при 110 (220) В отключающим при 110 (220) В Ресурс циклов «включение-отключение» при номинальном токе |
100 (50)
5 (2,5)
20000 |
100 (50)
5 (2,5)
20000 |
60 (30)
5 (2,5)
20000 |
115 (58)
2,5 (1,25)
20000 | ||
Выключатели типа ВБЭТ-35 II (вакуумный быстродействующий с электромагнитным приводом и встроенными трансформаторами тока) предназначены для коммутаций электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в электрических сетях трехфазного переменного тока для открытых и закрытых распределительных устройств, объектов энергетики, тяговых подстанций.
Выключатели типа ВБЭТ-27,5 II предназначены для коммутаций электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в электрических сетях однофазного переменного тока частотой 50 Гц для тяговых подстанций электрифицированных железных дорог, а также для постов секционирования и пунктов параллельного соединения контактной сети.
Технические данные выключателей серии ВБЭТ приведены в табл. 5.
Выключатель вакуумный типа ВБПС-35 (вакуумный быстродействующий для производственных и сетевых установок) предназначен для коммутаций электрических цепей трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 35 кВ в нормальных и аварийных режимах в производственных и сетевых установках.
Технические данные выключателя серии ВБПС приведены в табл. 6.
Вакуумные выключатели серий ВБЭТ и ВБПС выпускаются научно-производственным предприятием «Контакт» (г. Саратов).
Таблица 5
Технические данные выключателя ВБЭТ-35 II (27,5 II)
|
Параметр | Тип выключателя | |
| ВБЭТ-35 II- 25/630 (1600) | ВБЭТ-27,5 II-25/630 (1600) | |
| Номинальное напряжение, кВ | 35 | 27,5 |
| Наибольшее рабочее напряжение, кВ | 40,5 | 29 |
| Номинальный ток, А | 630 (1600) | 630 (1600) |
| Номинальный ток отключения, кА | 25 | 25 |
| Собственное время отключения, мс, не более | 150 | 150 |
| Полное время отключения, мс, не более | 80 | 60 |
| Масса выключателя, кг | 720 | 380 |
Таблица 6
Технические данные выключателя ВБПС-35-40/2000 УХЛ1
| Параметр | Значение параметра |
| Номинальное напряжение, кВ | 35 |
| Наибольшее рабочее напряжение, кВ | 40,5 |
| Номинальный ток, А | 2000 |
| Номинальный ток отключения, кА | 40 |
| Собственное время включения, мс, не более | 150 |
| Собственное время отключения, мс, не более | 25 |
| Масса выключателя, кг | 1000 |
1.1.3. Высоковольтные выключатели на напряжение 10 кВ
В закрытых распределительных устройствах напряжением 10 кВ подстанций с большим числом отходящих линий рекомендуется применять вместо масляных вакуумные выключатели.
Выключатель типа ВВТЭ-М-10 (выключатель вакуумный трехполюсный со встроенным электромагнитным приводом) предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока с изолированной нейтралью частоты 50 Гц с номинальным напряжением до 12 кВ. Выключатели ВВТЭ-М-10 предназначены для установки в шкафы комплектных распределительных устройств, а также для замены маломасляных выключателей в любых типах распределительных устройств. Выключатели серии ВВТЭ выпускаются ОАО «Электрокомплекс» (г. Минусинск).
Технические данные вакуумного выключателя ВВТЭ-М-10 приведены в табл. 7.
Таблица 7
Технические данные выключателя ВВТЭ-10
| Параметр | Значение параметра |
| Номинальное напряжение, кВ | 10 |
| Номинальный ток, А | 630, 1000, 1600 |
| Номинальный ток отключения, кА | 12,5; 20; 31,5 |
| Процентное содержание апериодической составляющей, не более | 50 |
| Ток включения, кА | 12,5 |
| Параметры тока короткого замыкания: наибольший пик (ток электродинамической стойкости), кА начальное действующее значение периодической составляющей, кА, не менее среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости), кА время протекания тока (время короткого замыкания), с | 32 12,5 12,5 3 |
| Бестоковая пауза при АПВ, с | 0,3 |
| Собственное время отключения, с, не менее | 0,018 |
| Полное время отключения не более, с | 0,04 |
| Собственное время включения выключателя, с, не более | 0,1 |
| Номинальное напряжение электромагнитов управления и элементов вспомогательных цепей от сети переменного тока через выпрямительный блок, В | 220 |
| Масса выключателя, кг, не более | 77 |
Выключатели типа ВБПЭ-10 и ВППЭ-10 (выключатель вакуумный быстродействующий с подвесным исполнением полюсов с электромагнитным приводом) предназначены для работы в трехфазных сетях переменного тока с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью напряжением 6 – 10 кВ частотой 50 Гц в нормальных и аварийных режимах в электроустановках с частыми коммутациями.
Выключатели ВБПЭ-10 и ВППЭ-10 могут быть использованы для замены маломасляных выключателей ВМПЭ-10 в шкафах комплектных распределительных устройств, находящихся в эксплуатации. Они сконструированы таким образом, что исключают возникновение в электроустановках высокого уровня перенапряжения, в том числе при отключении индуктивных токов.
Основные технические характеристики выключателей ВБПЭ-10 и ВППЭ-10 приведены в табл. 8.
Таблица 8
Технические характеристики выключателей ВБПЭ-10 и ВППЭ-10
| Параметр | Значение параметра |
| Номинальное напряжение, кВ | 10 |
| Номинальный ток, А | 630, 1000, 1600 |
| Номинальный ток отключения, кА | 20 |
| Сквозной ток короткого замыкания, кА | 52 |
| Начальное действующее значение периодической составляющей | 20 |
| Номинальный ток включения, кА | 52 |
| Собственное время включения, с, не более | 0,2 |
| Номинальное напряжение постоянного тока электромагнита включения, В | 220/110 |
| Потребляемый ток включающего электромагнита, А, не более: при U = 220 В при U = 110 В | 75 150 |
| Потребляемый ток отключающего электромагнита, А, не более: при U = 220 В при U = 110 В | 2,5 5 |
| Масса, кг, не более | 200 |
Выключатели вакуумные серии ВБЭ-10 (выключатель вакуумный быстродействующий с электромагнитным приводом) предназначены для частых коммутаций электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в ячейках комплектных распределительных устройств в электрических сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 6 - 10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Выключатели выпускаются научно-производственным предприятием «Контакт» (г. Саратов).
Вакуумные выключатели серии ВБЭС-10 предназначены для стационарного варианта исполнения, ВБЭК-10 – для встраивания в базовые ячейки с выкатными контактами.
Основные технические характеристики выключателей ВБЭ-10 приведены в табл. 9.
Таблица 9
Технические характеристики выключателей ВБЭ-10
|
Параметр | Тип выключателя | |||
| ВБЭ-10-20 | ВБЭ-10-31,5 | ВБЭК-10-40 | ||
| Номинальное напряжение, кВ | 10 | |||
| Номинальный ток, А | 630, 1000, 1600 | 630, 1000, 1600, 2000 | 3150 | |
| Номинальный ток отключения, кА | 20 | 31,5 | 40 | |
| Собственное время включения, с | 0,1 | 0,22 | ||
| Собственное время отключения, с | 0,04 | 0,05 | ||
| Ток потребления электромагнита включения, А: при напряжении 220 В, не более при напряжении 110 В, не более | 40 80 |
70 – | 105 210 | |
| Коммутационная износостойкость: при номинальном токе, циклов «ВО» при номинальном токе отключения, циклов «ВО» |
50000
100 | |||
| Масса, кг, не более: при стационарном исполнении при выкатном исполнении | 110 170 | 120 – |
– 260 | |
Вакуумные выключатели BB/TEL фирмы «Таврида-электрик» (г. Москва) являются коммутационными аппаратами нового поколения. В основе принципа управления выключателя лежит использование пофазных электромагнитных приводов с «магнитной защелкой», механически связанных общим валом. Такая конструкция выключателя BB/TEL позволила достичь следующих отличительных особенностей аппарата по сравнению с традиционными вакуумными выключателями: высокий механический ресурс; малое потребление электроэнергии по цепям включения и отключения; малые габарит и вес; возможность управления как по цепям оперативного тока, так и оперативного переменного; отсутствие необходимости ремонта в течение всего срока службы; низкая трудоемкость производства и, как следствие, умеренная цена.
В настоящее время принцип фиксации подвижных контактов вакуумных выключателей фирмы «Таврида-электрик» во включенном положении с помощью постоянного магнита с некоторым отставанием стал активно использоваться в конструкциях новых вакуумных выключателей других фирм.
Вакуумный выключатель BB/TEL, в котором изготовитель использует вакуумную дугогасительную камеру собственного производства, конструктивно отличается от большинства вакуумных выключателей, выпускаемых в последнее время. В основу его конструкции заложен принцип строгой соосности электромагнита привода и вакуумной дугогасительной камеры в каждом полюсе выключателя. Такая компоновка выключателя позволяет существенно упростить кинематическую схему, отказаться от нагруженных узлов трения, что, в свою очередь, позволяет изготовить выключатель с механическим ресурсом 50 тысяч операций «включение-отключение» («ВО»), не требующий его обслуживания в течение всего срока службы.
Технические характеристики вакуумных выключателей ВВ/TEL представлены в табл. 10.
|
|
|
