1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для автоматического включения и отключения выключателей высокого напряжения в настоящее время применяются главным образом электромагнитные приводы постоянного тока. Однако приводы на оперативном переменном токе также пригодны для автоматического управления выключателями. Кроме того, при их применении отпадает необходимость в установке аккумуляторных батарей, уменьшаются размеры зданий распределительных устройств и облегчаются монтажные работы.
Применение приводов на оперативном переменном токе может быть осуществлено путем создания специальных приводов на оперативном переменном токе либо путем подачи питания электромагнитных приводов постоянного тока от сети переменного тока через полупроводниковые выпрямители или через ионные выпрямители с жидким катодом.
При современных, все возрастающих требованиях к бесперебойности эксплуатации большинство районных, сетевых, фабрично-заводских подстанций и распределительных пунктов имеют двух- или многостороннее питание, что обеспечивает достаточную надежность питания приводов к выключателям на переменном токе, в частности, путем перекрестного питания приводов от различных вводов.
Можно предполагать, что в дальнейшем область применения выключателей с приводами на оперативном переменном токе будет расширяться за счет вытеснения постоянного тока, а также за счет перевода выключателей с ручными приводами на автоматические дистанционные приводы.
2. ОСОБЕННОСТИ ПРИВОДОВ НА ОПЕРАТИВНОМ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
а) Приводы однофазного тока.
В опубликованных материалах завода «Электроаппарат» было признано наиболее рациональным выполнение привода однофазного и трехфазного тока на базе наиболее массового электромагнитного привода постоянного тока.
Так в однофазном приводе (рис. 8-1), верхняя часть его, которая передает движение от силовой части электромагнита к валу выключателя через механизм со свободным расцеплением, взята от привода типа ПС-10.
Поскольку этот механизм взят от привода, зарекомендовавшего себя положительно в эксплуатации, то можно считать, что работа такого механизма с приводом на переменном токе может быть также вполне удовлетворительной.
Рис. 8-1. Общий вид привода однофазного переменного тока, выполненного на базе привода типа ПС-10.
Большой интерес представляет конструктивное оформление толкающего шихтованного сердечника 1, который набран из листовой трансформаторной стали и имеет ступенчатую форму.
Основой этого сердечника является сварной каркас из двух стальных полос толщиной 3 мм и стального вкладыша с резьбой под шток 2. Около каркаса располагаются пластины трансформаторной стали трех размеров (рис. 8-2) по числу ступеней. На рисунке видно, что жесткое соединение пластин с каркасом осуществлено с помощью трех стальных заклепок, расположенных вдоль оси сердечника. Одна заклепка проходит через вкладыш и состоит из двух половинок. Чтобы предотвратить выгибание наружных пластин сердечника при склепывании и в работе, поверх пакета пластин каждого размера помещены прижимные стальные планки. Неподвижные части магнитопровода остаются почти теми же, что и в приводе постоянного тока.
Рис. 8-2. Шихтованный сердечник, набранный из листовой трансформаторной стали.
В отличие от его исполнения в приводе постоянного тока кожух 3 (рис. 8-1) имеет продольный шлиц и отделен от кронштейна и основания привода изолирующими прокладками 4 и 5 во избежание образования короткозамкнутого витка. Сердечник привода имеет несколько больший диаметр по сравнению с таким у привода постоянного тока, поэтому основание 6 привода переменного тока и его механизм ручного включения 7 имеют несколько иную конструкцию и размеры при тех же габаритах. Обмотка привода 8 выполнена на гетинаксовом каркасе 9, который фиксирует ее относительно сердечника 1. Число витков обмотки в приводе переменного тока меньше, чем в приводе постоянного тока. Следовательно, удельные усилия, приходящиеся на один виток, в этом случае значительно выше. Для более надежного предохранения от деформаций обмотка катушки выполнена из ленточной меди, намотанной на ребро. При исследовании характеристик привода однофазного тока установлено, что тяговые усилия, потребляемый из сети ток и форма характеристики при одном и том же сечении магнитной цепи определяются не только числом витков обмотки включающего электромагнита, но и распределением их по длине обмотки.
Отсюда следует, что можно изменять форму тяговой характеристики за счет надлежащего распределения витков обмотки.
Применяя различные толщины межвитковой изоляции, можно легко осуществить неравномерное распределение витков по длине обмотки, если в этом будет необходимость. Из этого следует, что один и тот же привод однофазного тока можно применять для управления различными выключателями высокого напряжения в пределах прочности механизма привода.
б) Приводы трех фазного тока.
Работы, проведенные на заводе «Электроаппарат», показали, что электромагнитный привод трехфазного тока удовлетворяет требованиям, предъявляемым к приводу выключателей высокого напряжения. Оказалось, что характеристики включения выключателей типов ВМБ-10, ВМГ-133, ВМ-16 и ВМ-22 приводом переменного тока, разработанным на заводе «Электроаппарат», вполне удовлетворительны, причем тяговые усилия электромагнитных приводов переменного тока могут изменяться в широких пределах путем изменения числа витков в обмотке, схемы соединения (звезда или треугольник), включением в цепь фазных обмоток регулировочного активного сопротивления и т. д. При этом мгновенное значение усилия на штоке сердечника есть величина постоянная и равна сумме средних значений усилий на каждом сердечнике привода.
Сравнительные испытания приводов трехфазного и однофазного тока показали, что характеристики приводов трехфазного тока при тех же тяговых усилиях значительно лучше характеристик приводов однофазного тока.
Токи включения привода переменного тока загружают сеть на промежуток времени, измеряемый десятыми долями секунды. Это обстоятельство позволяет использовать для питания приводов трансформаторы, полностью загруженные другими приемниками энергии. Привод трехфазного тока может быть снабжен встроенным блоком защиты, состоящим из реле максимального тока и минимального напряжения. Электромагнитный привод трехфазного переменного тока имеет следующие весьма существенные технико-экономические показатели по сравнению с другими приводами:
а) Простота конструкции и изготовления. Механизм привода можно использовать от электромагнитного привода постоянного тока.
б) Относительная дешевизна вместе с блоком защиты (для него не требуются специальные аккумуляторные батареи и специальные помещения).
в) Небольшие габаритные размеры.
г) Малое собственное время.
д) Возможность простого регулирования тяговой характеристики в широких пределах.
В приводе трехфазного тока (рис. 8-3), как и в приводе однофазного тока, представляет интерес магнитная система, подвижная часть которой состоит из трех пакетов Г-образных пластин, набранных из трансформаторной стали и расположенных симметрично вокруг штока со сдвигом между горизонтальными осями на 120°.
Каркасом трехстержневого сердечника служат перевернутые П-образные стальные пластины, между которыми укладываются Г-образные пластины пакетов. Горизонтальная часть этих пластин в средней части изогнута, а вертикальная часть служит основанием смежных пакетов.
В трехфазном приводе, как и в однофазном приводе, крепление набранных пластин к пластинам каркаса производится посредством стальных заклепок, расположенных по вертикальной оси пакетов, а соединение пакетов сердечника со штоком 5 выполнено три помощи стального вкладыша 6 в виде трехгранной призмы с резьбой под шток. Для упрощения изготовления и повышения надежности каркас сердечника выполнен сварным.
На нижней части кронштейна привода 1 укреплена подвижная часть магнитопровода, выполненного в виде ленточного сердечника 2, вместе с тремя катушками 3, оси которых параллельны и смещены в горизонтальной плоскости относительно штока на угол 120°. Для опоры катушек и направления сердечника в средней части привода введена текстолитовая плита 4.
Рис. 8-3. Общий вид привода трехфазного тока на базе привода ПС-10.
В приводе применены встроенные реле минимального напряжения 10 и два максимального тока 11 аналогично тому, что выполняется в ручных автоматических приводах. Так как в этом приводе работа, производимая исполнительными органами реле, значительно меньше работы отключающих катушек привода постоянного тока, то механизм отключения переделан.
В механизме изменена форма серьги 7 и введена дополнительная собачка 8, которая удерживает своим зубом серьгу в этом положении. При действии штока реле минимального напряжения 10 или реле максимального тока 11 на хвост собачки 8 зуб ее освобождает серьгу 7, после чего механизм свободного расцепления складывается. Если по каким-либо причинам механизм свободного расцепления не сложится, то три дальнейшем движении штока реле хвост собачки упрется в серьгу 7 и заставит ее повернуться в сторону складывания механизма. Механизм реле минимального напряжения заводится при отключении привода заводным рычагом 13, который связан с тягой 14 и с рычагом 15 на валу 16.
Привод может включить выключатель, если на катушке 9 (реле минимального напряжения) будет необходимое напряжение, если же напряжение будет ниже необходимого для удержания сердечника, то как только заводной рычаг освободит релейный валик 12, сразу же произойдет отключение привода.
Во включенном положении привода заводной рычаг отведен от рычажка релейного валика, и защита может произвести отключение. Надлежащий выбор кинематической связи вала с заводным рычагом обеспечивает работу защиты и отключение привода на большой части хода. Как было указано, в привод могут быть встроены реле максимального тока 11, но они могут быть заменены вынесенным реле с нормально замкнутыми контактами, включенными в цепь катушки реле минимального напряжения. Кроме того, в этот привод могут быть встроены и реле с механической выдержкой времени.
Другая конструкция магнитной системы трехфазного привода была разработана на заводе «Уралэлектроаппарат» (по предложению инж. Е. С. Хейнштейна и др.). Эта система содержит два Ш-образных сердечника с катушками. Катушки крайних фаз соединены с перекрещиванием. Такое соединение позволило значительно увеличить тяговую силу привода, но конструктивно эта система отличается сложностью.
