ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ВОЗДУШНЫЕ И ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
3.1. ОБЩАЯ КОМПОНОВКА ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Гашение электрической дуги в воздушных выключателях производится в дугогасительных устройствах (ДУ) — камерах, в которых эффективное охлаждение происходит за счет воздействия воздуха, текущего с большой скоростью относительно дугового столба.
Рис. 3.1. Камеры продольного дутья
Возможные варианты ДУ продольного дутья изображены на рис. 3.1. Характерной их особенностью является то, что газовый поток, вытекая из камеры при давлении рк=1,0-4,0 МПа, направлен вдоль оси дуги. В настоящее время эти ДУ нашли преимущественное распространение.
Имеются ДУ, в которых воздушный поток воздействует на дугу в направлении, перпендикулярном оси дуги, — это камеры поперечного дутья (рис. 3.2). Такие выключатели используются при напряжении не более 20 кВ и токах отключения не более 120 кА. ДУ выполняется из органических изоляционных материалов, имеет большие габаритные размеры и подвергается быстрому износу. В связи с этим такие ДУ в настоящее время не являются перспективными. Более подробный анализ современных ДУ будет дан в § 3.9.
Общая компоновка воздушных выключателей на напряжение 110 кВ представлена на рис. 3.3. На рис. 3.3, а изображен выключатель с внешним открытым делителем. В основании выключателя расположен бак со сжатым воздухом. Два ДУ 1 и механизм ножа отделителя 3 изолированы от земли опорным фарфоровым изолятором 2, внутри которого расположены главный воздухопровод, питающий ДУ сжатым воздухом, и вспомогательный воздухопровод, осуществляющий включение отделителя. Для эффективного гашения дуги контакты 4 должны расходиться на оптимальное расстояние. Это расстояние недостаточно, чтобы выдержать восстанавливающееся напряжение при атмосферном давлении. Поэтому после отключения цепи контакты отделителя размыкаются и нож 3 отходит на расстояние, обеспечивающее необходимую электрическую прочность. После этого контакты ДУ смыкаются. Включение выключателя производится ножом отделителя. Такая же принципиальная схема применяется в выключателях 10— 20 кВ.
Рис. 3.2. ДУ с поперечным дутьем: 1— перегородки из фибры; 2, 3 — контакты
Ненадежная работа отделителя в условиях открытого распределительного устройства (ОРУ) (на отделитель воздействуют дождь, снег, лед) заставила отказаться от него и перейти к выключателю с газонаполненным отделителем (рис. 3.3,б). Контакты отделителя 1 находятся в фарфоровой камере и защищены от воздействия окружающей среды. При отключении вначале расходятся контакты основных ДУ 2 и дуга гаснет. После этого расходятся контакты отделителя 1. В отключенном состоянии отделитель заполнен сжатым воздухом. Такая компоновка позволяет шунтировать основные ДУ низкоомным резистором, так как возникающая на контактах отделителя дуга с током шунта легко отключается в ДУ отделителя. Недостатком этих вариантов является потеря времени при отключении на наполнение ДУ сжатым воздухом. Конструкция получается довольно громоздкой — по существу два выключателя (один на большой ток, а второй на малый) соединяются последовательно. Кроме того, затруднено развитие выключателя по напряжению — с его ростом увеличивается число разрывов, включенных последовательно. Это вызывает необходимость увеличения диаметра питающих воздухопроводов, увеличения расстояния между основными ДУ и отделителем.
Рис. 33. Конструкции выключателей на напряжение 110 кВ
Вследствие указанных недостатков выключатели с такой компоновкой в ближайшее время должны быть сняты с производства.
С целью упрощения изготовления и облегчения возможности увеличения номинального напряжения выключателей в настоящее время широко используется модульный принцип при создании выключателей на различные классы напряжения.
Рис. 34. Компоновка выключателей на напряжение Uном>110 кВ
Так, например, создается модуль выключателя на напряжение 110 кВ, заданный ток отключения и номинальный ток. Выключатель на номинальное напряжение 220 кВ можно полупить путем последовательного соединения двух модулей 110 кВ и соответствующего усиления игорной изоляции
На рис. 3.3, в показан модуль воздушного бакового выключателя (ВВБ). ДУ выключателя расположены в верхнем стальном баке 1, наполненном сжатым воздухом. При напряжении 110 кВ выключатель имеет два разрыва на полюс. Выключатель на напряжение 220 кВ имеет два таких модуля, соединенных последовательно, только опорная изоляция в каждом модуле соответственно усиливается.
В выключателях на сверхвысокое напряжение приходится соединять последовательно большое число модулей (рис. 3.4, а). С целью уменьшения габаритных размеров- выключателя уменьшают число модулей путем увеличения номинального напряжения каждого модуля. Так, модуль отечественного выключателя серии ВНВ имеет два разрыва и номинальное напряжение 250 кВ. При напряжении выключателя 1150 кВ последовательно соединяются четыре-пять модулей. На рис. 3.4, б показан выключатель, у которого первый модуль имеет встроенный трансформатор тока, что позволяет уменьшить площадь, занимаемую подстанцией. В выключателях на сверхвысокое напряжение очень тяжелой и громоздкой получается опорная изоляция, так как она должна быть рассчитана на полное номинальное напряжение аппарата и должна выдерживать большие механические нагрузки.
С целью облегчения выключателей при сверхвысоких напряжениях начинают применять подвесной вариант (рис. 3.4, в). Баки со сжатым воздухом и ДУ 1 подвешиваются на гирляндах дешевых и простых тарельчатых изоляторов 2. Управление выключателем производится по пневматическому каналу с изоляцией на полное номинальное напряжение либо с помощью оптического канала связи (§10.).
