Управление баковыми и горшковыми масляными выключателями осуществляется с помощью приводов, снабженных включающим, запирающим и расцепляющим механизмами.
Включающий механизм привода сообщает определенную скорость движения подвижным контактам выключателя в процессе его включения. Мощность, развиваемая при этом, должна быть достаточной, чтобы преодолеть сопротивление отключающих пружин, трение в механизме, силы инерции движущихся частей, сопротивление масла (в масляных выключателях) движению контактов, а также собственный вес движущихся частей выключателя в случае движения подвижных частей снизу вверх.
Запирающим механизм служит для удерживания подвижных частей выключателя во включенном положении.
Расцепляющий механизм обеспечивает отключение выключателя путем освобождения его движущихся частей от запирающего механизма. Расцепляющий механизм воздействует обычно на защелку (собачку) запирающего механизма.
Рис. 176. Привод ручной блинкерный автоматический ПРБА:
1 — рычаг включения привода. 2 — коробка сигнально-блокировочных контактов, 3 — корпус привода, 4 — релейная коробка с реле прямого действия» 5 — сигнальный блинкер
Привод представляет собой самостоятельный механизм, устанавливаемый рядом с управляемым им аппаратом п соединенный с ним валом или тягой.
Приводы по роду используемой энергии подразделяются на ручные, грузовые, пружинные и электромагнитные.
В ручном и электромагнитном приводах энергия, необходимая для включения, сообщается приводу непосредственно при выполнении этой операции.
В грузовых, пружинных и пружинно-грузовых приводах энергия, необходимая для включения, предварительно запасается в поднятом грузе или заведенной пружине.
Приводы обеспечивают автоматическое отключение выключателей при воздействии импульсов тока, подаваемых приборами релейной защиты и автоматики в отключающие электромагниты привода.
Все приводы, кроме ручных, допускают дистанционное включение и отключение или только отключение выключателей.
На подстанциях напряжением 6 и 10 кВ наиболее широкое распространение получили ручной привод ПРБА, пружинный типа ППМ-10, универсальный пружинно-грузовой привод УПГП и электромагнитные приводы ПС-10, ПЭ-2 и .ПЭ-11.
Привод ручной блинкерный автоматический ПРБА (рис. 176) состоит из корпуса 3 и механизма привода, размещенного внутри его и соединенного с рычагом 1. В нижней части привода (в релейной коробке) устанавливаются реле максимального тока и минимального напряжения, позволяющие осуществить различные схемы защиты. Ручное управление привода производится рычагом 1. Привод ПРБА снабжён сигнальным блинкером 5, который при автоматическом отключении выключателя переходит из вертикального положения в горизонтальное 5 и таким образом сигнализирует персоналу об отключении выключателя. Для осуществления световой и звуковой сигнализации над приводом устанавливается коробка 2 с сигнально-блокировочными контактами. Валик сигнально-блокировочных контактов соединен с механизмом привода посредством системы рычагов и тяг.
Механизм привода ПРБА (рис. 177) состоит из рычага управления 1 и ряда промежуточных звеньев, при помощи которых рычаг воздействует на тягу 14 выключателя. Рычаг 1 и соединенный с ним диск 12 свободно вращаются на оси Ot. Движение от рычага управления 1 к тяге 14 передается с помощью серьги 11 и главного рычага 10. Рычаг 10 снабжен штифтом 8, который служит осью его вращения. Штифт может перемещаться в горизонтальной щели 9, предусмотренной в стенках кронштейна, на котором закреплен весь механизм привода. На штифт 8 свободно надета защелка 7, шарнирно соединенная с серьгой 19. Эта серьга и рычаг 6 насажены на неподвижную ось О2.
Чтобы включить выключатель, поворачивают рычаг управления 1 (рис. 177, а и б) снизу вверх на 180°. При этом серьга 11, шарнирно связанная с ним, поворачивает главный рычаг 10 около временно неподвижного центра 8на. Тяга 5, связанная с главным рычагом 10, перемещается вправо, и выключатель включается. При этом пружины сжимаются и стремятся его отключить, но выключатель удерживается во включенном положении потому, что шар- нир 13, соединяющий серьгу 11 с рычагом привода 1, заходит за «мертвую» точку, и механизм привода оказывается запертым. Исключена также возможность смещения центра, так как штифт 8 упирается в полуось рычага 6, а нижний конец последнего упирается в палец отключающей планки 3, соединенной с пружиной 4.
Для отключения выключателя вручную поворачивают (опускают) рычаг сверху вниз. Одновременно с ним поворачивается и диск 12, ведя за собой фрикционно связанный с ним рычаг 16, свободно насаженный на ось О1. Для регулировки пружины фрикциона на рычаге 16 предусмотрен винт 14.
Рис. 177. Механизм привода ПРБА в разных положениях: а — отключенное (привод отключен вручную и готов к включению), б — включенное, в — отключенное автоматически
Нижний конец рычага 16 упирается в палец отключающей планки 3 и поворачивает ее. При этом рычаг 6 освобождается, и выключатель отключается.
Автоматическое отключение выключателя осуществляется следующим образом. Ударник 2, поднимаясь, упирается в палец планки и поворачивает ее против часовой стрелки. Рычаг 6 освобождается и под действием пружины 17 отходит влево и освобождает защелку 7. При этом штифт 8 отходит влево (положение 8на), а рычаг 10 поворачивается по часовой стрелке и автоматически отключает выключатель. Рычаг управления 1 при автоматическом отключении выключателя (рис. 177, в) остается неподвижным так же, как во включенном положении. При этом блинкер сигнализации автоматического отключения занимает горизонтальное положение, что не соответствует включенному положению рычага управления. Кнопка 18 служит для возврата реле в исходное положение при автоматическом отключении.
Рис. 178. Привод пружинный моторный типа ППМ-10: а — общий вид привода.
б — кинематическая схема
Для последующего включения выключателя необходимо рычаг управления повернуть сверху вниз, при этом поворачивается и диск 12, который при помощи тяги 15 отводит рычаг б влево. Конец защелки 7 заходит за полуось 6на, а нижний конец рычага 6 западает за палец планки 3, после чего привод оказывается подготовленным к включению. Одновременно с поворотом рычага управления опустится вниз до нормального положения и блинкер сигнализации автоматического отключения выключателя.
В случае автоматического отключения выключателя под действием встроенного в привод реле минимального напряжения рычаг 1, опустившись вниз, нажмет на кнопку 18 и возвратит реле в исходное положение.
Привод ППМ-10 (привод пружинный моторный) и его кинематическая схема показаны на рис. 178. Он служит для ручного или дистанционного включения и отключения выключателей, а также для автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР) линии или силового трансформатора.
На приводе вверху расположен автоматический моторный редуктор (АМР), состоящий из электродвигателя 5 типа МУН мощностью 350 вт и соединенного с ним червячного редуктора 6. АМР автоматически заводит спиральную пружину 7 после каждого включения выключателя. Пружина может быть заведена также вручную с помощью ручки, имеющейся на редукторе. Пружина 7 массой 6.7 кг закрыта массивным ободом 8 с крышкой.
Автоматический пуск и остановка электродвигателя АМР осуществляются блок-контактами 3, связанными с механизмом привода посредством тяги 4. Включение выключателя приводом производится заведенной пружиной.
При дистанционном включении цепь катушки включающего электромагнита 40 замыкают контактами ключа управления, установленного на щите или на пульте управления подстанции. При этом от поданного импульса тока сердечник, втягиваясь в катушку, воздействует на удерживающий механизм пружины.
Для ручного включения нажимают снизу вверх на нижний конец сердечника 39 включающего электромагнита, выступающий из корпуса привода слева внизу и образующий собой кнопку 1 с надписью «Включено». Для дистанционного и автоматического отключения в приводе имеются электромагнит отключения и реле 9.
Ручное отключение осуществляется рукояткой 2 с надписью «Отключено», находящейся на лицевой стороне привода.
При повороте рукоятки вверх до отказа произойдет отключение, а при повороте до первого фиксированного положения — вывод АПВ.
Основными элементами механизма привода являются:
- Механизм отключения и свободного расцепления. Он состоит из литого серповидного рычага 13 (см. рис. 178. б) с укрепленным на нем уголком 23, удерживающим рычаг 13 во взведенном состоянии (в поднятом положении), и планки 19 для взвода рычага. Планка может поворачиваться только по часовой стрелке.
- Релейно-отключающий механизм. Он состоит из планки 30, вращающейся в опорах 32, четырех планок 31, удерживающего механизма 26 с роликом, а также планки ручного отключения 37, вращающейся в опоре 38.
- Механизм вала привода. Состоит из собственно вала 25, вращающегося в подшипниках, установленных в корпусе привода рычага 28, жестко закрепленного на валу, удерживающей заделки 29 и рычага 24 для механического пуска АПВ.
- Механизм включения. Он состоит из рычага 21, свободно вращающегося на валу привода, и защелки 17, служащей для захвата рычага 28 при включении. На выступающую четырехгранную втулку рычага 21 насаживается штурвал со спиральной пружиной и шестерней взвода.
Провод рычага 21 ограничивается резиновым буфером 33.
- Механизм пуска АПВ, закрепленный на валике 16. Он состоит из удерживающего спиральную пружину устройства 15 и устройства пуска АПВ— рычага 14.
- Комплект деталей ручного управления приводом и блокировкой АПВ. Состоит из якоря (кнопки) 39, находящейся внизу привода с левой его стороны, и рукоятки 42, расположенной на лицевой стороне привода и вращающейся в опоре 41. Поворот опоры до отказа вверх производит отключение, а поворот до первого фиксированного среднего положения — вывод АПВ.
- Релейный блок. Состоит из четырех реле: 34, 35 и 36. Включающий электромагнит 40 действует на устройство 15, удерживающее рычаг 21 включающей пружины привода.
Для включения выключателя необходимо освободить рычаг 21, удерживаемый роликом устройства 15. Для этого нажимают на якорь (кнопку) включающего электромагнита 39 или же подается импульс тока в катушку 40 электромагнита. Освобожденный рычаг 21, вращаясь под воздействием пружины по часовой стрелке, захватывает защелкой 17 рычаг 18. Последний показан в положении, соответствующем включенному состоянию выключателя. В отключенном положении этот рычаг повернут против часовой стрелки на угол 100—140° (в зависимости от типа выключателя). Рычаг 18 защелкой 17 приводится в положение, в котором его запирает вторая неподвижная защелка 29. Так как рычаг 28 жестко соединен с валом 25 привода, то при повороте рычага вместе с ним поворачивается и вал привода. Для ограничения поворота рычага 21 служит буфер 33. Рычаг 21 в начале поворота по часовой стрелке производит (посредством ролика рычага 18, упирающегося в планку 19) взвод серповидного рычага 13. Поднятый рычаг 13 защелкивается роликом удерживающего механизма 26 и, таким образом, подготовляется к действию на расцепление (отключение).
Отключение выключателя производится воздействием на релейно-отключающий механизм. Отключение может производиться, либо вручную—поворотом рукоятки 42 планки 37, либо дистанционно— посредством электромагнита отключения, либо от реле защиты. При ручном и дистанционном отключении в начале поворота рукоятки 42 правый конец рычага 14, поднимаясь вверх, выходит из участка зацепления с роликом рычага 24, чем блокирует действие АПВ. При дальнейшем повороте рукоятки 42 до положения «Отключено» через планку 37 происходит поворот планки 30,. которая отводит от «мертвой» точки стойку удерживающего механизма 26, освобождая серповидный рычаг 13. Последний ударяет по нижнему концу защелки 29, чем освобождает рычаг 28; вал привода 25, находящийся под воздействием пружин выключателя, свободно поворачивается. Дистанционное отключение происходит при подаче импульса тока в обмотку одного из электромагнитов.
При отключении выключателя под воздействием защиты (пружина предварительно заведена) происходит мгновенное повторное включение, а именно: рычаг 24 с роликом, вращаясь при отключении вместе с валом привода против часовой стрелки, ударяет своим роликом по рычагу 14 и воздействует на устройство 15. Удерживающийся роликом устройства 15 рычаг 21 освобождается и под действием спиральной пружины поворачивается по часовой стрелке. При этом он (рычаг 21), захватив защелкой 17 рычаг 28, производит включение. Полный взвод рычага 13 происходит в начальной стадии поворота рычага 2J по часовой стрелке (на угол около 40°). При дальнейшем повороте рычага 21 чугунный рычаг 13 может свободно падать при действии защиты, произведя расцепление рычага 28 и не допуская включения выключателя.
Электрическое (релейное) повторное включение может быть осуществлено по типовым схемам АПВ, как и для электромагнитных приводов (например, ПС-10), но при этом необходимо в приводе вывести механическое АПВ. Импульс тока на включение от релейной схемы АПВ должен подаваться на катушку 40 дистанционного включения.
Временный вывод механического АПВ осуществляется путем поворота рукоятки 42 до фиксированного положения «Без АПВ». При этом рычаг 14 будет повернут и при отключении выключатели ролик рычага 24 пройдет под рычагом 14, не воздействуя на механизм АПВ.
Привод УПГП (рис. 179) по назначению и кинематике механизма аналогичен приводу ΠΓΙΜ-10, но отличается от него тем, что в конструкции включающего механизма применены не только пружины, но и груз. Пружины и груз механически связаны, вследствие чего для приведения привода в действие используется энергия и натянутых пружин, и поднятого груза.
Рис. 179. Универсальный пружинно-грузовой привод УПГП:
1 — электродвигатель, 2 — редуктор. 3 — пружина, 4 — груз
Привод УПГП позволяет осуществлять автоматическое и дистанционное управление всеми типами выключателей, применяемых в электроустановках напряжением 6, 10 и 35 кВ. Натяжение пружин привода производится автоматически посредством электродвигателя и редуктора или же вручную — съемной раздвижной ручкой. С помощью привода УПГП осуществляется:
а) ручное включение и отключение выключателя путем нажатия соответственно верхней пли нижней кнопок, установленных на лицевой стороне привода;
б) дистанционное включение и отключение выключателя при помощи встроенных в привод электромагнитов;
в) автоматическое, мгновенное или с выдержкой времени отключение выключателя при подаче импульса от релейной защиты (без АПВ или с механическим АПВ);
г) автоматическое отключение выключателя при подаче импульса от релейной защиты с электрическим автоматическим повторным включением посредством обычных релейных схем АПВ (механическое АПВ снимается);
д) автоматическое включение резерва АВР, которое может быть осуществлено механически — посредством рычагов или электрическим способом — посредством электромагнитов включения и отключения.
Ручные пружинные и грузовые приводы получили большое распространение, но когда необходимо осуществлять оперативное дистанционное управление тяжелыми выключателями, применяют электромагнитные приводы. Электромагнитные приводы работают на постоянном токе, источниками которого являются мощные аккумуляторные батареи.
Наиболее распространенным является электромагнитный привод ПС-10 (рис. 180), представляющий собой подвесную конструкцию, состоящую из механизма, магнитной системы и буферного фланца.
Механизм расположен в верхней части привода на литом чугунном кронштейне 6, который крепится к стене четырьмя болтами. Справа на литом кронштейне расположен отключающий электромагнит 7, выступающий сердечник δ которого предназначен для ручного отключения. Слева и справа смонтированы сигнально-блокировочные контакты δ и 5 и зажимы к ним. Весь механизм вместе с контактами и зажимами закрыт съемным кожухом, имеющим окно для указателя положения.
Магнитная система расположена в стальном цилиндре в средней части привода между кронштейном и буферным фланцем. Верхней частью магнитопровода служит нижняя часть литого кронштейна, а нижней частью —верхняя часть буферного фланца. Наружная часть магнитопровода выполнена в виде цилиндра из мягкой листовой стали, который одновременно используется в качестве кожуха, предохраняющего обмотку включающего электромагнита от механических повреждений. Обмотки включающих электромагнитов имеют одну или две секции (для номинальных напряжений ПО и 220 в).
Подвижная часть магнитной системы состоит из стального цилиндрического сердечника 11 с ввернутым в него штоком, который проходит через отверстие в нижней части кронштейна и воздействует на ролик механизма привода.
Для предотвращения «прилипания» сердечника после включения к нижней поверхности кронштейна привернута латунная шайба, а на шток надета отжимающая пружина.
Буферный фланец, расположенный в нижней части привода, представляет собой чугунную отливку, которая при помощи четырех стяжных болтов вместе с цилиндрическим кожухом магнитопровода притянута к кронштейну привода. Внутри буферного фланца под сердечником расположены резиновые прокладки, служащие для смягчения ударов сердечника, падающего после окончания операции включения. В нижней части буферного фланца запрессованы подшипники, в которых вращается ось рычага 9 ручного включения привода.
Буферный фланец может быть повернут на 90°, что позволяет при установке привода более удобно для обслуживающего персонала расположить рычаг 9 ручного управления приводом. Для соединения привода с выключателем конец вала (выступающий сзади привода) снабжен соединительной вилкой. Электромагнит включения привода соединен с силовой цепью, замыкание и размыкание которой производятся контактором постоянного тока.
Кинематика механизма привода ПС-10 показана на рис, 18,1, При включении питания катушки включающего электромагнита сердечник его втягивается и своим штоком 4 (рис. 181, а) упирается в ролик 5, поднимая его вверх. Одновременно с этим ры
Рис. 181. Механизм электромагнитного привода ПС-10 в различных положениях: а — отключенное положение (привод готов к включению). б—в процессе включения, в — включенное положение (сердечник подтянут), г — включенное положение (сердечник возвращен в исходное положение), б — в процессе отключения, е— выключатель отключен, привод не готов к включению
чаг 3 получает вращательное движение вокруг временно неподвижной оси 12, скользя осью 6 по внутреннему контуру защелки 7 (рис. 181, б).
Рычаг 3 сообщает поступательно-вращательное движение рычагу 8, а последний воздействует на рычаг 9, жестко связанный с валом 10 выключателя, и поворачивает его вправо. Шток сердечника заканчивает свое движение после того, как удерживающая защелка 7, выйдя из зацепления с осью 6, попадает под нее, чем обеспечивается надежное удержание выключателя во включенном положении (рис. 181, в).
В конце движения штока цепь электромагнита разрывается и сердечник его падает вниз, возвращаясь в исходное положение (рис. 181, г). Разрыв цепи питания электромагнита происходит после осуществления надежного включения выключателя.
Выключатель может быть отключен либо вручную; либо дистанционно — путем подачи импульса тока в цепь отключающей катушки. При воздействии на отключающую катушку 1 боек сердечника 2, ударив в систему «ломающихся рычагов» 13, 14 и 11, освободит временно неподвижную ось 12, и выключатель под действием сил его пружин отключится. При этом ось 6 соскакивает с торца удерживающей защелки и падает вниз (рис. 181, д, е). Одновременно с этим разрывается цепь питания отключающей катушки, рычаги 13 и 14 возвращаются в исходное положение под воздействием пружин, и восстанавливается положение, соответствующее рис. 181, а.
Электромагнитные приводы других типов (ПЭ-2, ПЭ-11), применяемые в РУ подстанций, построены и работают на том же принципе, что и привод ПС-10, несколько отличаясь от последнего только по конструктивному исполнению отдельных элементов.
