Для управления коммутационными аппаратами применяются приводы, которые служат для включения, удержания во включенном положении и отключения аппарат (выключателя или разъединителя). По способу управления аппаратами приводы делятся на ручные и дистанционные. Первые управляются только вручную, а вторые позволяют обеспечить дистанционное и автоматическое управление аппаратами.
Ручные приводы разъединителей применяются достаточно широко. На рис. показаны приводы разъединителей внутренней и наружной установки ПР-2 (привод рычажный второй серии) и ПРН-110 (привод рычажный наружной установки серии 110).
Привод ПР-2 (см. рис. 1) состоит из подшипников переднего 6 и заднего 3 с сектором 2. Отверстия в секторе 2 служат для регулировки угла поворота рычагов привода 1 и разъединителя, с которым рычаг 1 связан тягой. Передний и задний подшипники располагаются по обе стороны передней панели ячейки распределительного устройства и стягиваются шпильками 8. Рукоятка управления 4, связанная с сектором 2 шатуном 9, вращается на оси 7.
Фиксатор 5 рукоятки 4 во включенном и отключенном положении представляют собой защелку, которую при переключениях
отводят в сторону, после переключения она под действием пружины заскакивает в отверстие на башмаке рукоятки.
Рис. 1. Привод разъединителя типа ПР-2
Привод ПРН-110 (см. рис. 2) предназначен для управления разъединителями наружной установки на 35 и 110 кВ, не имеющими заземляющих ножей. Он состоит из основания 7 с полкой 6, к которой прикреплена полка 5, служащая подшипником для вала 4, жестко соединенного с рычагом 2. Свободный конец
вала 4 связан с разъединителем трубчатой тягой. Ось вала привода совпадает с осью ведущей колонки разъединителя. Пружинная защелка 1 и чашечки 3 обеспечивают четкую фиксацию привода во включенном и отключенном положениях. В цилиндрическом корпусе 8 расположены блок-контакты, которые переключаются одновременно с разъединителем при повороте рычага 2.
Привод ПЧ-50 (привод ручной червячный) применяется для управления разъединителями РУ-3,3 кВ на токи 2000 А и более
типов РВКЗ-10, РВРЗ-10. Он имеет червячный репродуктор, снижающий усилие, необходимое для включения и отключения разъединителей.
Для разъединителей с заземляющими ножами применяются приводы наружной установки типов ПРН-220 и ПРН-220М, а также приводы типа ПР-90-У1, которые пришли на смену приводам типа ПРН.
Приводы дистанционного управления разъединителями позволяют значительно упростить и ускорить процесс переключения, повысить безопасность персонала.
На рис. показан дистанционный привод 15 типа ПДН-1У1, который трубчатым валом 14 связан с ведущей колонкой 9 разъединителя. В приводе использован трехфазный асинхронный двигатель с реверсивным магнитным пускателем ПМЕ-214.
Рис. 2. Привод разъединителя типа ПРН-110
Схема управления разъединителем QS с заземляющими ножами с помощью дистанционного приводам типа ПДН-1У1 представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема дистанционного управления разъединителем с приводом ПДН-1
В распределительных устройствах тягового электроснабжения широко используются для дистанционного и телеуправления однополюсными разъединителями приводы типа УМП (универсальный моторный привод) серий II и III и УМПЗ для разъединителей с заземляющими ножами. Во всех приводах используется однофазный двигатель УЛ-0,62 (220 В, 270 Вт, 8000 об/мин). Время переключения разъединителя от подачи команды до окончания операции составляет 2,5 с.
Схема управления приводом УМП-П, представленная на рис. 4, обеспечивает реверсивное управление двигателем М с помощью переключателя, имеющего две пары контактов SAB1 и SAВ2. При нажатии кнопки включения SBC ток протекает по цепи 5-2, в которой находятся электродвигатель М и его обмотка возбуждения IМ. По обмотке ток протекает справа налево. Двигатель, вращаясь, включает разъединитель. В конце процесса включения специальная шайба на выходном валу привода своим выступом переключает контакты SABX и SABr Цепь 5-2 размыкается, двигатель останавливается.
Рис. 4. Схема дистанционного управления разъединителем с приводом УМП-11
Реле фиксации включенного положения разъединителя KQSC получает питание по цепи 3-2 и своими контактами замыкает цепь 7-4 красной лампы HLR, сигнализирующей включенное положение разъединителя.
Отключение разъединителя осуществляется нажатием кнопки отключения SB Т, при этом собирается цепь 1-2, ток через обмотку возбуждения LM протекает слева направо. Двигатель вращается в противоположную сторону, отключая разъединитель. В конце процесса отключения контакты SABluSAB2 переключаются в исходное состояние, размыкая цепи 1-2 и 3-2. Реле KQSC теряет питание и размыкает цепь 7-4 красной лампы HL R. Реле фиксации отключенного положения разъединителя KQST получает питание по цепи 3- 2 и замыкает цепь 9-6 зеленой лампы HL G, сигнализирующей отключенное положение разъединителя.
Кнопка блокировки дверцы привода SBB размыкает цепь двигателя при отпирании дверцы и запрещает переключение разъединителя.
Приводы высоковольтных выключателей операции по включению и отключению осуществляют дистанционно оператором или устройствами автоматического управления (отключение — релейной защитой, включение — различными видами автоматики). Приводы допускают ручное управление выключателями в процессе наладки или ремонта.
При включении выключателя требуется создать значительное усилие для преодоления сил натяжения или сжатия отключающих и контактных пружин, трения в механизмах привода и выключателя, на обеспечение определенной скорости движения подвижному контакту, источником энергии, необходимой для управления выключателем, является электроустановка. Однако энергия непосредственно в привод не поступает, а предварительно преобразуется и аккумулируется в том или ином виде, например, в аккумуляторных батареях для электромагнитных приводов, в ресиверах (специальных сосудах) сжатого воздуха для пневматических приводов, в напряженных пружинах в пружинных приводах. Аккумуляторы энергии любого вида обеспечивают работу привода в аварийных условиях при полном отключении электроустановки или той ее части, которая обеспечивает энергией приводы.
Во включенном положении выключателя механизм привода заперт с помощью защелки, которая препятствует отключающим пружинам произвести отключение выключателя. Для отключения необходимо освободить подвижную систему механизма с помощью маломощного электромагнита. При этом отключающие пружины приходят в действие и сообщают контактной системе необходимую скорость. Отключающее устройство должно обеспечивать возможность беспрепятственного отключения выключателя не только из включенного положения, но также из любой стадии процесса включения. Это связано с возможностью включения выключателя на КЗ. В этом случае релейная защита подает команду на отключение в момент касания контактов выключателя до полного завершения процесса включения. Механическое устройство, позволяющее нарушить механическую связь между механизмом включения привода и валом выключателя, называется механизмом свободного расцепления (МСР). Свободное расцепление осуществляется системой ломающихся рычагов, которые в процессе обычного включения представляет собой жесткую систему. Большинство приводов снабжено МРС, он отсутствует в некоторых пневматических приводах, где свободное отключение обеспечивается другими способами.
Электромагнитный привод имеет простую и достаточно надежную конструкцию, высокую скорость срабатывания и невысокую стоимость. Благодаря этим достоинствам, он получил широкое распространение.
На рис. 5 показан малообъемный масляный выключатель с электромагнитным приводом 8 типа ПЭ-11, связанным тягами 7 и б с главным валом 4 выключателя. Последний соединяется тягами 3 с рычагами управления полюсов 5, закрепленных с помощью изоляторов 2 на стальной раме 1.
Рис. 5. Внешний вид выключателя с приводом типа ПЭ-11
Устройство привода ПЭ-11 приведено на рис. 60. Включающий электромагнит состоит из сердечника 1 со штоком 3 и включающей катушки 2. Высоту штока можно регулировать путем его ввинчивания или вывинчивания с последующей фиксацией стопорным винтом. Во включенном состоянии выключателя ролик 6, находящийся на оси, шарнирно связывающей серьги 7, находится на торцевой поверхности защелки 4. Серьга 7 упирается в плечо треугольного рычага 9, второе плечо роликом 16 упирается в защелку 11, на оси которой закреплена рукоятка 12 ручного отключения выключателя. Под действием пружины 10 рычаг 9 стремится повернуться по часовой стрелке, чему препятствует защелка 11, имеющая также свою пружину. Для дистанционного отключения служит отключающий электромагнит 13. Вал 8 привода связан рычагом с серьгой 7 и тягами с блок-контактами 5 (более подробно они показаны на рис. 63). На клеммник 14 выведены концы катушек включающего и отключающего электромагнитов, а также блок-контакты сигнальных и блокировочных цепей. Привод закрыт кожухом 15.
Рис. 6. Устройство привода типа ПЭ-11
Поэтапная работа привода показана на четырех эскизах рис. 6:
а) отключенное положение привода;
б) процесс включения;
в) включенное положение привода;
г) процесс дистанционного отключения.
На рис. 7 изображен механизм привода во включенном положении, указаны величины зазоров, которые нужно поддерживать в процессе эксплуатации привода. Угол расцепления а должен составлять 15°, а полный угол поворота рукоятки 12 ручного отключения — 60°. Нумерация деталей на рис. 61 принята такая же как на рис. 60 за исключением винта 5 для регулировки глубины защепления ролика 16 и защелки 11.
При включении выключателя на включающую катушку 2 подается большой ток (58 А при напряжении 220 В и 16 А при напряжении 110 В). Сердечник / втягивается в катушку, сжимая пружину. Шток 3 перемещает ролик 6 по защепке 4, которая отводится влево, сжимая пружину. Вместе с роликом перемещаются серьги 7 и рычаг вала 8.
Рис. 7. Механизм привода типа ПЭ-11
Вал 8 поворачивается по часовой стрелке, примерно, на 90°. Когда ролик 6 поднимется над защелкой 4, последняя под действием пружины займет исходное положение, препятствуя перемещению ролика вниз. После отключения включающего электромагнита и возвращения сердечника со штоком 3 в исходное положение ролик 4 ложится на торцевую поверхность защелки, механизм привода оказывается заперт во включенном положении.
При отключении выключателя на катушку отключающего электромагнита подается ток величиной в несколько ампер. Сердечник электромагнита 13 втягивается в катушку и его шток поворачивает защелку 11 по часовой стрелке. Рычаг 9 также поворачивается по часовой стрелке под действием сил отключающих пружин выключателя, которые воздействуют на него через вал 8 и серьги 7. Ролик б соскакивает с защелки 4, вал 8 поворачивается против часовой стрелки и выключатель отключается. Рычаг 9 под действием своей пружины поворачивается в исходное состояние до упора на регулировочный винт 5. Катушка отключающего электромагнита 13 теряет питание, сердечник опускается в низ, защелка Ц по действием своей пружины возвращается в первоначальное положение под ролик 16.
В процессе перемещения сердечника отключающего электромагнита вместе с ним перемещается закрепленная снизу изоляционная тяга, на которой закреплены подвижные контактные мостики вспомогательных контактов отключающего электромагнита. Неподвижные контакты закреплены на изолирующей планке 14. Зазор между пружиной поджатая и подвижным контактом при отключенном электромагните отключения должен быть 2-3 мм (рис. 7)
Упрощенная схема управления высоковольтным выключателем с электромагнитным приводом показана на рис. 62.
Включение выключателя осуществляется нажатием кнопки SAt, при этом образуется цепь: плюсовая шина шинок управления ЕС — предохранитель FU1 — контакт SA1 — блок-контакт Qx — катушка контактора КМ — предохранитель FUt — минусовая шина ЕС. Контактор КМ замыкает своими контактами цепь питания катушки включения ГА С от шинок включения ЕY через предохранители FU2. Выключатель Q включается, через систему тяг и рычагов переключаются блок-контакты g, и Qr Q{ размыкает Цепь катушки контактора КМ, тот в свою очередь — цепь YA С. Защелка удерживает выключатель во включенном положении о чем сигнализирует красная лампа HL R, через которую протекает ток по цепи: плюс ЕС — HLR — R2 — Q1 — катушка отключения YА т минус ЕС.
Рис. 8. Упрощенная схема управления выключателем с электромагнитным приводом
Одновременно красная лампа HLR сигнализирует об исправности цепи катушки отключения Y А Т.
Отключение выключателя осуществляется нажатием кнопки SA , после чего собирается цепь: плюс ЕС—Ft/, — SA2 — Q2 — YAT—Fu минус EC. Сердечник YA T поворачивает защелку и освобождается подвижная система, которая под действием отключающей пружины придет в движение и выключатель отключится. Блок-контакты и Q2 переключается в исходное состояние: Q2 разомкнет цепь катушки YAT и лампы HL R; Qx замкнет цепь зеленой лампы HLG (плюс ЕС — FUl — HLG — Qx — катушка KM—FUX — минус ЕС), сигнализирующей об отключенном положении выключателя и исправности цепи контактора КМ, готовности схемы к следующему включению выключателя.
Автоматическое отключение выключателя осуществляется релейной защитой, которая в рассматриваемой схеме упрощенно представлена одним токовым реле К А, катушка которого подключена ко вторичной обмотке трансформатора тока ТА. При КЗ на линии увеличивается ток в первичной обмотке ТА, увеличивается ток во вторичной обмотке ТА к обмотке К А. Контакты реле КА замыкают цепь: плюс С—FUl —КА —Q2—YAT—FUX — минус ЕС. При прохождении тока по отключающей катушке ГА Т происходит отключение выключателя. После отключения тока КЗ реле КА возвращается в исходное состояние. Блок-контакты Qt и Q2 к моменту отключения К А уже находятся в исходном состоянии и цепь YA Т оказывается разомкнутой, т.е. реле К А, имеющее довольно маломощные контакты, не отключает ток этой цепи.
Блокировочные контакты КСА (контакты сигнальные аппаратные) состоят из отдельных секций (рис. 9, б), каждая из которых содержит изоляционное основание 7, неподвижные контакты 2 с зажимами 3 для подключения проводов, подвижный контакт 4 в виде фасонной медной шайбы, изолированной от оси 5 втулкой 6, в которую шайба запрессована. Плоские пружины 1 необходимы для обеспечения достаточного контактного нажатия. При сборке блок-контактов секции надевают на общую ось 5, в отверстия 9 пропускают шпильки 10, на которые надевают переднюю стальную щечку 9 и заднюю 12, стягивают секции гайками 11, навертывая их на концы шпилек. Блок-контакты КСУ (рис. 63, в) отличаются наличием ускоряющего механизма 13, обеспечивающего ускоренное переключение контактов в конце хода привода выключателя.
Рис. 9. Блок-контакты приводов выключателей: а — конструкция КСА; б — внешний вид КСА; в — внешний вид КСУ
