4-7. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
а) Назначение выключателей
Выключатель — это аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах.
Выключатели являются одними из наиболее ответственных аппаратов в электрических установках. Они должны обеспечивать четкую работу в любых режимах, так как отказ выключателя может привести к развитию аварии. Выключатель должен за минимальное время отключить цепь при к. з., он должен обладать достаточной отключающей способностью, т. е. надежно разрывать ток к. з. Выключатель должен допускать возможно большее число отключений без ревизии и ремонтов.
Основной характеристикой выключателя является его отключающая способность, т. е. наибольший ток к. з., который выключатель способен надежно отключить. Кроме того, выключатели характеризуются электродинамической и термической стойкостью при прохождении токов к. з.
По конструкции и способу гашения дуги различают масляные баковые, маломасляные, воздушные, элегазовые и электромагнитные выключатели.
б) Масляные баковые выключатели
В масляных баковых выключателях контактная система находится в стальном баке, залитом трансформаторным маслом (рис. 4-12). Масло служит для изоляции фаз друг от друга и от заземленного бака, а также для гашения дуги.
При отключении выключателя под действием приводного механизма и отключающей пружины 4 траверса движется вниз, образуется разрыв цепи в двух точках, и между неподвижными контактами 5 и траверсой загораются две дуги. Вследствие высокой температуры дуги (3000—4000° С) масло испаряется и разлагается. Газовый пузырь содержит до 70% водорода, что способствует охлаждению дуги, ее деионизации и постепенному погасанию. Давление внутри газового пузыря достигает 5— 10 кгс/см2 (0,5—1 МПа), поэтому для смягчения удара бак заливается маслом не полностью, под крышкой остается воздушное буферное пространство. При гашении дуги и образовании газового пузыря масло частично заполняет буферное пространство, сжимая воздух и уменьшая силу удара. После того как дуга погасла, газовый пузырь охлаждается, проходя сквозь слой масла над контактами, и выбрасывается наружу.
Если уровень масла низок, то газы попадут в буферное пространство сильно нагретыми и произойдет взрыв смеси водорода с воздухом. Если уровень масла высок, то в момент образования газового пузыря произойдет сильный удар в крышку выключателя, возможное повреждение выключателя, выброс горячего масла наружу и его загорание.
Рис. 4-12. Масляный баковый выключатель. 1 — бак; 2 — крышка; 3 — проходной изолятор; 4 — отключающая пружина; 5 — неподвижный контакт; 6 — подвижный контакт; 7 — траверса. — неподвижный контакт; 6 — подвижный контакт; 7 — траверса.
В рассмотренном выключателе никаких специальных устройств для гашения дуги нет, поэтому его отключающая способность невелика. Выключатели такой конструкции изготовляются для установок 6—10 кВ (типы ВМБ-10, ВМЭ-6, ВМЭ-10), их
номинальная мощность отключения соответственно 100, 15, 50 МВ-А.
Для ускорения гашения дуги и увеличения отключаемой мощности в баковых выключателях применяются гасительные камеры, в которых создается поперечное или продольное дутье маслом и газами. В выключателях на высокие напряжения осуществляется многократный разрыв цепи, что облегчает условия гашения дуги.
Выключатели 35 кВ и выше имеют отдельные баки на каждую фазу. Разрез по одной фазе выключателя У-220-2000-40 (Uн= 220 кВ; Iн=2000А; Iотк.н=40 кА) показан на рис. 4-13. Масло в этом выключателе также является изолирующей и дугогасящей средой. Гашение дуги происходит в камере поперечного газового автодутья 3, имеющей четыре разрыва. В маслонаполненных вводах 7 установлены встроенные трансформаторы тока 6, первичной обмоткой которых служит токоведущий стержень изолятора. Подобную же конструкцию имеют выключатели на 110 и 500 кВ.
Баковые выключатели содержат большой объем масла. Так, в выключателе на напряжение 35 кВ типа У-35-2500 900 кг масла, в выключателе на 110 кВ типа У-110 10 500 кг масла, в выключателе на 220 кВ типа У-220 28 000 кг масла.
Пожаро- и взрывоопасность, большой объем масла являются существенными недостатками баковых выключателей. Достоинствами этих выключателей являются простота конструкции, достаточно высокая надежность работы и наличие встроенных трансформаторов тока.
Рис. 4-13. Выключатель баковый типа У-220-2000-40.
1 — бак; 2 — траверса с подвижным контактом; 3 — дугогасительное устройство; 4 — направляющее устройство; 5 — изоляция бака; 6 — трансформатор тока; 7 — ввод маслонаполненный.
