На мощных подстанциях напряжением 6 и 10 кВ оперативное включение и отключение электрооборудования или отдельного аппарата, а также их автоматическое отключение при нарушении установленного режима работы осуществляется с помощью баковых или горшковых масляных выключателей.
Баковый масляный выключатель ВМБ-10 (рис. 169) состоит из бака с крышкой, приводного механизма, выводов и контактной системы.
Крышка 2 установлена на баке 1 выключателя и прикреплена к нему четырьмя стальными шпильками. Между крышкой и баком проложена уплотняющая прокладка 13 из маслостойкой резины, пробки или электрокартона. На крышке размещены шесть проходных фарфоровых изоляторов 3, пробка 9, закрывающая отверстие для заливки масла в бак, и болт для заземления выключателя.
Сбоку крышки установлен указатель положения выключателя и выведена выхлопная труба для отвода газов и масла, выбрасываемых из бака при отключениях электрических цепей с большими токами (например, с токами коротких замыканий).
Под крышкой выключателя расположен приводной механизм, вал 11 которого выведен наружу и заканчивается вилкой 12, соединяющей выключатель с приводом. Внутренняя поверхность бака изолирована электрокартоном для предотвращения перехода напряжения с токоведущих частей на стенки бака.
При отключении относительно больших токов масло и газы, выделяемые под действием дуги, могут (при недостаточном их отводе) взорвать выключатель. Поэтому выключатель снабжен устройством, предохраняющим его от взрыва. Это устройство состоит из отрезков тонкостенных труб 18, надетых на шпильки, крепящие бак к крышке выключателя. Трубки расположены между нижним торцом лап бака и гайкой. Размеры трубок и толщина их стенок подобраны так, что при повышении давления и достижении опасной величины трубки сминаются и дают возможность баку несколько опуститься. В результате между баком 1 и крышкой" 2 образуется кольцевая щель, через которую газы, находящиеся в баке, выходят наружу, чем и предотвращается взрыв выключателя.
Для опускания и подъема бака выключатель снабжен специальным приспособлением в виде скобы с серьгами, которое подвешено к крышке выключателя двумя шарнирными болтами. Бак может быть опущен частично и оставлен подвешенным на болтах или полностью опущен на пол камеры.
Рис. 169. Баковый масляный выключатель ВМБ-10:
1 — бак, 2 — крышка, 3 — изоляторы, 4 — токоведущий стержень, 5 — кольцевой прилив, 6 — неподвижный контакт, 7 — траверса с подвижными контактами, 8 — маслоуказатель, 9 — пробка маслоналивного отверстия, 10 — колпак, 11— вал выключателя. 12 — вилка для соединения с приводом, 13 — уплотняющая прокладка, 14 — изоляция бака. 15 — тяга, 16 —пружина, 17— масло слива а я пробка, 18 — предохранительное кольцо (отрезок тонкостенной трубки
Дно бака сферической формы, в центре его приварен штуцер с пробкой 17 для отбора пробы и выпуска масла из бака. Бак заливается чистым сухим трансформаторным маслом так, чтобы между маслом и внутренней поверхностью крышки бака оставалось свободное пространство («воздушная подушка») по объему не менее 20% от общего объема бака. Уровень масла в баке должен быть выше контактов не менее чем на 10 см.
Рис. 170. Детали контактной системы и приводного механизма выключателя ВМБ-10:
4 — контакты, б — приводной механизму 1 — шпилька. 2 — гайка, 3 — угольник, 4 — штанга, 5 — неподвижный контакт, 6 — съемный подвижный контакт, 7 — медная шина, 5 — контактная траверса. 8 — пружина, 10 — колпачок. Н — серьга, 12 — ось, 13 — впит упора, 14 — отключающая пружина, 15 — пластинчатый буфер. 16 — направляющий стержень, 17 — траверса
Приводной механизм представляет собой кривошипно-шатунное устройство с верхним расположением вала. На рис. 170 приводной механизм и контакты выключателя ВМБ-10 показаны во включенном положении. Чтобы включить выключатель поворачивают его вал по часовой стрелке на 90—130°. При этом механизм поднимает траверсы с подвижными контактами до плотного их соприкосновения с неподвижными контактами. Отключающие пружины 14, надетые на направляющие стержни 16, сжимаются. При отключении вал под действием пружин поворачивается против часовой стрелки до тех пор, пока траверсы 17 не упрутся в пластинчатые буфера 15.
Изоляторы 3 (см. рис. 169) представляют собой ребристые фарфоровые втулки с пропущенными через них круглыми токоведущими стержнями 4 из меди. На верхних концах токоведущих стержней имеется резьба с гайками для присоединения выключателя к шинам распределительного устройства. На нижних концах токоведущих стержней, находящихся внутри бака, укреплены неподвижные контакты.
Изоляторы установлены и закреплены на крышке бака с наклоном наружу, что существенно увеличивает расстояние между токоведущими частями выключателя и улучшает условия присоединения к ним шин распределительного устройства с подвижными контактами может сжимая пружины 9.
Контактная система выключателя состоят из комплекта подвижных и неподвижных контактов. Контактная траверса 8 (см. рис. 170, а) перемещаться вдоль шпилек, контакты 5 выполнены в виде массивных колодок из меди и укреплены на нижних концах токоведущих стержней выводов.
При включения подвижные контакты движутся снизу вверх до соприкосновения их наконечников с неподвижными контактами. Однако штанга, соединенная с механизмом выключателя, продолжает еще двигаться вверх на некоторое расстояние. При этом пружины сжимаются и таким образом во включенном выключателе обеспечивается необходимое давление контактов друг на друга.
В выключателе типа ВМБ-10 отсутствуют специальные дугогасительные устройства. Гашение дуги в выключателе происходит в масле, находящемся в баке выключателя и занимающем 70—80% его объема. Такие баковые выключатели из-за наличия большого количества масла взрыво- и пожароопасны.
В последние годы широкое применение в электроустановках 6 и 10 кВ находят конструктивно более совершенные горшковые масляные выключатели ВМГ-133 и ВМП-10, содержащие небольшое количество масла.
Малообъемный горшковый масляный выключатель ВМГ-133 (рис. 171) имеет сварную раму 13, в верхней части которой расположен вал 10 с приваренными к нему тремя двуплечими рычагами 8 с коротким и длинным плечами. К длинному плечу каждого рычага подвешена одним концом фарфоровая тяга 7, а к противоположному концу этой тяги присоединен стержень 19 подвижного контакта; короткие плечи рычагов механически связаны с пружинами 12, работающими на растяжение и служащими для создания усилий, обеспечивающих быстрое отключение выключателя.
Нижняя часть рамы 13 связана широкой стальной полосой, которая придает раме необходимую жесткость и в то же время является опорной поверхностью для установки на ней сдвоенных опорных изоляторов 16.
На головках опорных изоляторов имеются приливы, на которые навешиваются цилиндры (горшки) 15 выключателя. Приводной рычаг 20 устанавливается на валу 10 и тягами 3 и 18 соединяется с приводом 1. Вал привода соединен тягой с рычагом блок-контакта 2.
На передних угольниках рамы установлен щиток с прямоугольным вырезом (окном)на, в котором при включении и отключении выключателя появляются надписи «Вкл.» или «Откл.», сигнализирующие о положении выключателя.
Выключатели ВМГ-133 на разные номинальные токи отличаются устройством цилиндров и дугогасительного устройства. У масляного выключателя ВМГ-133-1 на номинальный ток 600 а и предельную мощность отключения 200 Мва цилиндр (рис. 172, α'ι имеет простую конструкцию как стального горшка, так и дугогасительного устройства. У выключателей ВМГ-133-П и ВМГ- 133-Ш на 600 и 1000 а с предельной мощностью отключения 350 Мва цилиндр снабжен дополнительным резервуаром 16, который сообщается с горшком через обратный клапан 15.
Наличие дополнительного резервуара позволяет увеличить объем масла, а применение обратного клапана обеспечивает возможность беспрепятственного перехода масла из дополнительного резервуара в цилиндр. Внутренняя полость резервуара 16 сообщается с гасительной камерой.
При отключении выключателем больших токов (токов перегрузки или короткого замыкания) и соответствующем повышении при этом давлении в цилиндре клапан закрывается, чем препятствует переходу опасного давления из гасительной камеры в резервуар и предохраняет таким образом дополнительный резервуар от действия высокого давления. Надкамерная полость цилиндра, не заполненная маслом, сообщается с наружной средой через маслоотделитель 6, приваренный к верхней части цилиндра. Масло, попавшее в маслоотделитель, стекает обратно в цилиндр через отверстие в маслоотделителе.
Внутри стального цилиндра выключателя помещены бакелитовые цилиндры 3 и 5. Бакелитовый цилиндр 3 фиксирует расстояние между дугогасительной камерой 14 и розеточным контактом 2, а цилиндр 5 изолирует внутренние стенки металлического цилиндра 13 от токоведущего подвижного контакта 9 и прижимает сверху камеру 14.
Стальной цилиндр выключателя закрыт крышкой с установленным в нем проходным изолятором 8.
В верхней части стального цилиндра имеется пробка 7 для заливки масла, а в донышке цилиндра — пробка 1 для спуска масла.
Уровень масла в цилиндре выключателя контролируется указателем 4, установленным в средней части металлического цилиндра (ВМГ-133-1) или дополнительного резервуара 16 (ВМГ-133-П и ΒΜΓ-133-ΙΙΙ). Указатель уровня масла выключателей ВМГ- 133-II и ВМГ-133-III не имеет шарикового клапана, чем и отличается от указателя уровня масла выключателя ВМГ-133-1.
Необходимость применения шарикового клапана в указателе уровня масла выключателя ВМГ-133-1 вызвана тем, что высокое давление, создающееся внутри цилиндра при отключении выключателем тока короткого замыкания, может разбить стекло и выбросить масло из цилиндра.
Гашение электрической дуги в выключателе ВМГ-133 осуществляется в дугогасительном устройстве (гасительной камере), встроенном в нижней части цилиндра в месте разрыва контактов и выполненном из гетинакса или фибры.
Пружинный буфер (рис. 173, а) прикреплен к верхней связи рамы так, что конец короткого плеча среднего рычага упирается в его головку и при включенном положении выключателя сжимает пружину буфера. Пружинный буфер служит для создания необходимой скорости расхождения контактов в момент выхода контактного стержня из розеточного контакта при отключении выключателя, а также для смягчения ударов при включении выключателя.
Через корпус 2 пружинного буфера проходит шток 3. Между донышком корпуса и шайбой 5 помещена пружина 4. Буфер имеет гайку 1, регулирующую степень сжатия пружины.
Рис. 171. Горшковый масляный выключатель ВМГ-133 на 10 кВ:
в — общий вид, б —установка выключателя на стене; 1—ручной привод ПРБА, 2 — сигнально-блокировочные контакты. 3 и 18 — стальные тяги, 4 — стальной контактный угольник, а —зажим подвижного контакта, 6 —гибкая связь. 7 — фарфоровая тяга, 8 —двуплечий рычаг, 9 — пружинный буфер, 10 — вал, 11 — масляный буфер, 12 — отключающая пружина, 13 — стальная рама, 14 — контактный зажим неподвижного контакта, 15 — цилиндр (горшок). 16 — опорный изолятор. 17 — проходной изолятор, 19 — стержень подвижного контакта, 20 — приводной рычаг
Рис. 172. Разрез цилиндров выключателя ВМГ;
с — ВМГ-1ЭЭ-1, б —ВМГ-133-И и ΒΜΓ-133-1Ι1; 1 — пробка для спуска масла, 2 — розеточный контакт. 3 и 5 — бакелитовые цилиндры, 4 — указатель уровня масла. 6 — маслоотделитель. 7 — пробка, 8 — проходной изолятор, 7 — контактный стержень. 10 — контактный угольник. 11 — гибкая связь. 12 —контактная колодка, 13 — металлический цилиндр, 14 — гасительная камера. 15 — обратный клапан, 16 — дополнительный резервуар
Pile. 173. Детали масляного выключателя ВМГ-133.
а — пружинный буфер, б —масляный буфер, а — проходной изолятор, г — розеточный контакт; 1 — гайка регулировочная, 2 — корпус буфера, 2 — шток. 4 — пружина, 5 — шайба, 6 — стяжная шпилька, 7 — поршень, Я — головка, 9 — колпачок, 10 — фарфоровый изолятор. 11 — фланец, 12 — маслостойкая прокладка, 13 — бакелитовая трубка, 14— хомут. 15 — манжета. 15—бакелитовое кольцо, 16 — сегменты, 17 —контактная пружина, 19 — болт. 20 — гибкая связь. 21 — упорное кольцо
1 Предприятия электропромышленности выпускают также магнитные пускатели, у которых тепловые реле отсутствуют.
Масляный буфер (рис. 173, б) установлен в раме выключателя и служит для смягчения ударов при отключении выключателя. Он состоит из корпуса 2 с поддоном, пружины 4, поршня 7 и крышки, через которую проходит шток 3 с головкой 8 на конце. Крышка буфера соединена с поддоном четырьмя стяжными шпильками 6 с гайками и уплотнена маслостойкой прокладкой. Буфер заполнен чистым трансформаторным маслом, уровень которого на 10 мм выше верхней кромки поршня.
Проходной изолятор (рис. 173, в) заармирован в чугунный фланец служащий одновременно крышкой цилиндра выключателя и имеющий пазы для уплотняющей маслостойкой прокладки 12,
На головке изолятора установлен чугунный колпачок 9. Для выключателя на 1000 а фланец (крышка) и колпачок изолятора изготовляют из специального (немагнитного) чугуна. В изолятор вставлена бакелитовая трубка 13, в которой укреплена кожаная манжета для предотвращения выброса масла и газов вдоль контактного стержня при отключении выключателя.
Бакелитовая трубка изолирует контактный стержень от крышки и направляет его движение. Трубка крепится в изоляторе 10 пружиной 4 и хомутом 14. Она сцентрирована бакелитовым кольцом 16 и проходит через манжету 15, уплотняющую внутреннюю полость изолятора. 1
Токоведущая система выключателя ВМГ-133 (см. рис. 172) состоит из розеточного контакта 2, расположенного на дне цилиндра, токоведущего подвижного стержня 9, контактного угольника 10 и гибкой связи 11, набранной из тонких листов твердокатаной меди марки Ml. Конец контактного стержня снабжен съемным наконечником.
Розеточный контакт (рис. 173, г) состоит из шести сегментов 17, образующих отверстие цилиндрической формы, в которое входит токоведущий стержень. Сегменты под воздействием контактных пружин плотно охватывают стержень и создают в месте соприкосновения с ним надежный контакт. Сегменты размещены внутри опорного кольца 21 из гетинакса и соединены с основанием контакта гибкими связями 20 и болтами 19. Сегменты розеточного контакта легкосменяемы и заменяются при сильном оплавлении их электрической дугой.
Одним из наиболее совершенных малообъемных масляных выключателей, применяемых в электроустановках напряжением 8 и 10 кВ, является выключатель ВМП (выключатель масляный подвесной).
Масляные выключатели ВМП рассчитаны на токи 600, 1000 и 1500 а при напряжении 10 кВ и выпускаются в двух исполнениях: для установки в обычном распределительном устройстве (ВМП-10) и для малогабаритных комплектных распределительных устройств (ВМП-10К). Эти выключатели изготовляются для нормальных климатических условий (ВМП-10) и для тропических стран (ВМП-10Т) (рис. 174).
Выключатель ВМП-10 состоит из полюсов, буферных устройств· и механизма, смонтированных на общей раме.
Полюсы выключателя крепят на опорных изоляторах 4, установленных на стальной раме 6. В раму встроены масляный буфер 9, смягчающий удары при отключении выключателя, и пружинный буфер 7, смягчающий удары при включении масляного выключателя. Усилия, необходимые для отключения, создают имеющиеся в раме 6 отключающие пружины 5. Контактная система приводится в действие тягой 12, связанной с валом 11 выключателя.
Каждый полюс выключателя состоит из двух цилиндров: верхнего металлического, внутри которого расположен подвижный контакт; нижнего изоляционного (из стеклоэпоксида), в котором установлено дугогасительное устройство.
Верхний цилиндр закрыт крышкой, к которой изнутри подвешен роликовый токосъем; нижний цилиндр также закрыт крышкой, в которой установлен розеточный контакт. Дугогасительные камеры и розеточные контакты выключателя ВМП-10 конструктивно выполнены так же, как камеры и контакты выключателя ВМГ-133-П и ВМГ-133-Ш.
Расположение деталей внутри полюса выключателя ВМП-10 показано на рис. 175.
Выключатели ВМП по сравнению с выключателями ВМГ-133 имеют меньшие габаритный размер и вес.
