Электрооборудование ТЭС - Воздушные выключатели

В воздушных выключателях для гашения дуги используется сжатый воздух, который создает дутье в продольном или поперечном направлении, охлаждает дугу, удаляет продукты горения и быстро гасит ее. Для получения сжатого воздуха необходима компрессорная установка, а для его очистки и сушки — специальные устройства.
В выключателях на напряжение до 20 кВ применяются камеры поперечного дутья, а для более высоких напряжений — камеры продольного дутья. Воздушные выключатели обеспечивают быстрое отключение в любом режиме: время гашения дуги в них составляет 0,02 с, а полное время отключения 0,06 с.
Движение контактов в воздушном выключателе осуществляется силой сжатого воздуха, при этом контакты расходятся на небольшое расстояние, обеспечивающее наилучшие условия гашения дуги. После погасания дуги необходимо поддерживать высокую электрическую прочность между контактами, чтобы не произошло перекрытия и повторного зажигания дуги. Существует несколько способов решения этого вопроса:

1. применение внешнего отделителя, ножи которого автоматически отключаются после гашения дуги в камере;
2. применение внутреннего отделителя, контакты которого. размыкаются в специальной камере, заполненной сжатым воздухом, после гашения дуги в дугогасительной камере;
3. использование дугогасительных контактов в качестве отделителя. В этом случае после гашения дуги контакты разводятся на необходимые расстояния и камера остается заполненной сжатым воздухом.

В воздушных выключателях 15—20 кВ для внутренней установки применяется внешний отделитель в виде рубящего ножа, пристроенного снаружи выключателя (типы ВВ-15, ВВ-20).
Для наружных установок внешний отделитель не обеспечивает надежной работы, особенно при обледенении контактов, поэтому выключатели 110 кВ и выше типа ВВН имеют воздухонаполненные отделители (рис. 4-16).
На резервуаре со сжатым воздухом с одной стороны расположена камера гашения дуги, а с другой отделитель.
Камера продольного гашения имеет несколько однотипных элементов с полыми трубчатыми контактами, между которыми гасится дуга, возникающая при отключении выключателя.
В выключателях на 110 кВ в каждой фазе выполняется последовательно два разрыва (две гасительные камеры), на  154 кВ — три разрыва, на 220 кВ — четыре разрыва, на 500 кВ — десять разрывов. Многократный разрыв цепи облегчает условия гашения дуги. 

Рис. 4-16. Воздушный выключатель с внутренним отделителем.
1 — резервуар; 2 — дутьевой клапан камеры; 3 — опорный изолятор камеры; 4 — камера гашения; 5 — шунтирующее сопротивление; 6 — трубчатые шины; 7 — емкостный делитель напряжения; 8 — отделитель; 9 — опорный изолятор отделителя; 10 — дутьевой клапан отделителя; 11 — шкаф управления.

 Для равномерного распределения напряжения между отдельными гасительными камерами параллельно их контактам включены шунтирующие сопротивления 5.
Отделитель 8 предназначен для создания постоянного изоляционного промежутка в отключенном положении выключателя, а также для гашения тока, проходящего через шунтирующие сопротивления гасительных камер, и для включения выключателя. Отделитель имеет неподвижные и подвижные контакты, обеспечивающие несколько разрывов. Для выравнивания напряжения по разрывам каждый элемент отделителя снабжен емкостным делителем напряжения.
Управление выключателем осуществляется электромагнитами включения и отключения, которые воздействуют на дутьевые клапаны.

Рис. 4-17. Воздушный выключатель типа ВВБ-110.
1 — шкаф управления; 2 — опорный изолятор; 3 — гасительная камера; 4 — проходные фарфоровые изоляторы; 5 — делительный конденсатор.

Работа выключателя происходит следующим образом: при отключений сжатый воздух под давлением 20 кгс/см² (2 МПа) подается через полость изолятора 3 в гасительные камеры, где разводит контакты и гасит дугу. После подачи воздуха в гасительные камеры открывается дутьевой клапан отделителя, сжатый воздух заполняет камеры отделителя, разводит контакты на необходимое изоляционное расстояние, после чего подача сжатого воздуха в гасительную камеру прекращается и ее контакты под действием пружин замыкаются. Камера отделителя остается заполненной сжатым воздухом все время, пока выключатель отключен.
Для включения выключателя выпускается сжатый воздух из камеры отделителя, и контакты отделителя под действием своих пружин замыкают цепь.

Выключатели подобных конструкций выпускаются на напряжение 110, 220, 330 и 500 кВ. Недостатком таких выключателей является длительное нахождение под давлением камер отделителя, при этом фарфоровая покрышка камеры испытывает большие механические усилия.
Более совершенной является конструкция выключателя ВВБ, у которого гасительная камера находится в стальном баке со сжатым воздухом (рис. 4-17). Металлическая дугогасительная камера 3, постоянно заполненная воздухом под давлением 20 кгс/см² (2 МПа), изолируется от заземленных частей опорным изолятором 2, внутри которого расположены два стеклопластиковых изолирующих воздухопровода.
В каждую гасительную камеру, имеющую два главных разрыва, напряжение вводится через два горизонтальных твердых ввода из эпоксидного компаунда, защищенных от атмосферных влияний фарфоровыми покрышками. Параллельно дугогасительному разрыву внутри камер подсоединены шунтирующие сопротивления со вспомогательными контактами, прерывающими ток через эти сопротивления, а снаружи — делительные конденсаторы 5.
Выключатели серии ВВБ выпускаются на напряжение до 750 кВ; устройство гасительных камер для всех выключателей одинаково, количество камер определяется напряжением. В выключателе 220 кВ на один полюс — две камеры, в выключателях 500 и 750 кВ — соответственно шесть и восемь камер.
Выключатели этой серии обеспечивают быстрое отключение больших токов к. з. Выключатели рассчитаны на номинальный ток 2000 А и имеют мощность отключения:

Достоинствами выключателей ВВБ являются их полная взрывобезопасности и возможность перехода на более высокое давление воздуха в камере, что позволит еще больше увеличить отключающую способность.
В новой серии выключателей типа ВИВ использована дугогасительная камера с двусторонним дутьем и двумя разрывами. Давление воздуха в камере 40 кгс/см² (4 МПа), что обеспечивает лучшие условия гашения дуги и увеличение отключающей способности. Так, выключатель на 500 кВ ВНВ-500 имеет мощность отключения 63 000 МВ-А, что в 2 с лишним раза больше, чем у ВВБ-500. Выключатели этой серии созданы на напряжение до 1200 кВ.