Масло в малообъемных выключателях используется только как дугогасящая среда, поэтому его количество незначительно. Изоляцией в этих выключателях является воздушное пространство, разделяющее горшковые баки отдельных фаз и фарфоровые изоляторы, на которых установлены баки. Таким образом, баки выключателя надежно изолированы друг от друга и от земли.
Рис. 91. Масляный выключатель ВМГ-133:
1 — металлический бак; 2 — опорный изолятор; 3 —рама; 4 — отключающая пружина; 5 — масляный буфер; 6 — вал; 7 — пружинный буфер; 8 — двуплечий рычаг; 9 — фарфоровая тяга; 10 — рычаг привода; 11 — гибкая связь; 12 и 16—контактные зажимы; 13 — скоба; 14— проходной изолятор; 15 — подвижные стержневые контакты
Малый объем горшковых баков позволяет строить их на большие давления (около 75— 100 ата).
Выключатели на напряжения 6—20 кВ с одним или двумя стальными горшковыми баками на фазу имеют дугогасительные камеры поперечного масляного дутья и предназначаются для внутренней установки.
Для наружной установки горшковые масляные выключатели изготовляют на номинальные напряжения 35, 110 и 220 кВ.
Масляный выключатель ВМГ-133 (трехбаковый масляный горшковый) с одним горшковым баком на фазу на номинальное напряжение 10 кВ и номинальные токи 600 и 1000 а имеет номинальную мощность отключения 350 МВА и вес масла до 10 кг.
На рис. 91 показан общий вид выключателя ВМГ-133.
Металлические баки 1 выключателя находятся под напряжением, так как шины подведены к контактным зажимам 16. Поэтому каждый бак закреплен на двух опорных изоляторах 2, установленных на стальной раме 3, в верхней части которой в двух чугунных подшипниках расположен вал 6 с приваренными к нему двуплечими рычагами 8. Вал выведен консольно по обе стороны рамы для установки рычага 10, соединяемого посредством тяги с приводом.
Внутри каждого бака на днище установлен розеточный контакт (см. рис. 93), в который входит подвижный контакт 15.
Стержневые контакты подвешены при помощи фарфоровых тяг 9 к длинным плечам рычагов 8. К коротким плечам крайних рычагов 8 присоединены отключающие пружины 4, удерживающие выключатели в отключенном положении. Натяжение пружин можно регулировать при помощи натяжных болтов.
Ход короткого плеча среднего рычага 8 при включении ограничивается пружинным буфером 7, закрепленным в верхней части рамы, который, смягчая удар при включении, обеспечивает вместе с отключающими пружинами 4 необходимую скорость отключения в момент размыкания контактов. Удары при отключении смягчаются вследствие ограничения хода короткого плеча среднего рычага масляным буфером 5.
На проходных изоляторах 14 укреплены стальные скобы 13 с контактными зажимами 12 для присоединения шин. Зажим 12 соединен гибкой связью 11 с подвижным контактом 15.
Кинематическая схема выключателя (рис. 92) дает представление о работе его механизма. Внутреннее устройство выключателя ВМГ показано на рис. 93.
К цилиндру 1 приварен дополнительный резервуар 13, который сообщается с цилиндром через шариковый клапан 14. В крышке цилиндра посредством фланца 3 закреплен проходной изолятор 6 с бакелитовой трубкой 4 для контакта 5.
Металлический цилиндр внутри изолирован бакелитовыми цилиндрами 2 и 16, между которыми закреплена дугогасительная камера 18. Камера собрана в пакет из гетинаксовых и фибровых пластин, между которыми предусмотрены три поперечные щели, расположенные в разных плоскостях и имеющие выход в общий вертикальный канал, сообщающийся с верхней частью цилиндра. Через центральное сквозное отверстие камеры проходит подвижный контакт в нижнюю часть цилиндра, где он входит в неподвижный розеточный контакт 17. При включении подвижный контакт перекрывает поперечные щели камеры.
Внутри дополнительного резервуара 13 приварена небольшая стальная камера 12, сообщающаяся с цилиндром 1 через прямоугольное отверстие. При заполнении бака маслом в камере 12 остается свободное буферное пространство 11.
Масло в выключатель заливают через отверстие, закрытое пробкой 7, а спускают из него через отверстие, закрытое пробкой 15. Уровень масла в выключателе контролируется маслоуказателем 10. Болт 19 и выступ в верхней части цилиндра служат для крепления бака к опорным изоляторам.
На рис. 94, а контакты выключателя показаны во включенном положении.
При отключении выключателя стержень подвижного контакта 2 поднимается вверх и между ним и неподвижным розеточным контактом 6 возникает дуга. В подкамерной части при этом происходит бурное газообразование, возникает давление, которое закрывает клапан 5 и частично выдавливает масло в буферное пространство камеры 3, сжимая там воздух. При дальнейшем движении контакта 2 вверх поочередно открываются три горизонтальные щели камеры 4 и происходит дутье паров масла и газов поперек дуги и выбрасывание их в верхнюю часть цилиндра (рис. 94, б).
Давление из буферного пространства камеры 3 поддерживает дутье в момент прохода тока через нулевое значение, т. е. в то время, когда ослабевает давление в подкамерной части цилиндра 1.
Рис. 93. Разрез бака масляного выключателя ВМГ-133:
1 — стальной цилиндр; 2 и 16—бакелитовые цилиндры; 3 — фланец; 4 — бакелитовая трубка; 5 — контактный стержень (подвижный дугогасящий контакт); 6 — проходной изолятор; 7 и 15 — пробки; 8 — газоотводная щель; 9 — маслоотделитель; 10 — маслоуказатель; 11 — буферное пространство; 12 — стальная камера; 13 —дополнительный резервуар; 14 — шариковый клапан; 17 — розеточный контакт; 18 — дугогасительная камера; 19 — болт
Рис. 92. Кинематическая и электрическая схема масляного выключателя ВМГ-133:
1 — неподвижный розеточный контакт; 2 — подвижный контакт; 3 — гибкая связь; 4 — фарфоровая тяга; 5 — двуплечий рычаг; 6 — вал; 7 —пружинный буфер; 8 — масляный буфер; 9 —отключающая пружина
При отключении малых токов давление в подкамерной части может оказаться недостаточным для эффективного дутья в щелях камеры.
В таком случае дуга затягивается внутрь центрального отверстия камеры и при этом создается добавочное продольное дутье (рис. 94, в), обеспечивающее гашение дуги. Выброшенная в верхнюю часть цилиндра 1 смесь газов и масла поступает в лабиринтный маслоотделитель 9 (см. рис. 93) через отверстие в верхней части цилиндра. Здесь масло, оседая на стальных вертикальных перегородках, стекает в дополнительный резервуар 13, а газы выходят в атмосферу через газоотводные щели 8.
Рис. 94. Процесс гашения дуги в дугогасительной камере масляного выключателя ВМГ-133:
а — включено; б — отключение больших токов; в —отключение малых токов; 1 — цилиндр;
2 — подвижный контакт; 3 — стальная камера; 4 — дугогасительная камера; 5 — шариковый клапан; 6 — розеточный контакт
После отключения уровень масла в цилиндре будет несколько ниже, чем в дополнительном резервуаре 13, поэтому после снижения давления в цилиндре 1 клапан 14 открывается и часть масла из резервуара 13 свободно перетекает в цилиндр 1.
Масляные выключатели ВМП-10 (рис. 95) и ВМП-35 на номинальные напряжения 10 и 35 кВ относятся к той группе выключателей, что и ВМГ-133, но отличаются от выключателей ВМГ-133 значительно меньшими размерами и весом, полностью закрытой контактной системой с разъемной частью из тугоплавкой металлокерамики и некоторыми конструктивными деталями механизма. Благодаря этому выключатели ВМП-10 и ВМП-35 за последние годы получили широкое распространение.
Цилиндрические баки 4 выключателя ВМП-10 (так же как и ВМП-35) изготовлены из стеклоэпоксидной смолы и заармированы в металлические фланцы 3 с крышками 1. На верху баков установлены стальные корпуса 5 с механизмами подвижных стержневых контактов. Внутри баков на крышках фланцев размещены розеточные контакты, над которыми расположены дугогасительные камеры поперечного дутья, аналогичные камерам выключателя ВМГ-133.
Рис. 95. Масляный выключатель ВМП-10:
1 — крышка; 2 и 6 — зажимы; 3 — фланец; 4 — бак; 5 — корпус
Механизмы подвижных контактов связаны с валом выключателя посредством изолирующих тяг.
Для присоединения шин служат зажимы 2 и 6. Зажимы 2 соединены с неподвижными розеточными контактами, а зажимы 6 — с подвижными стержневыми контактами через роликовые токосъемные устройства (скользящий контакт). В верхней части корпуса 5 размещен маслоотделитель. Верхние торцы розеточных контактов и концы стержневых контактов имеют напайки из тугоплавкой металлокерамики, что обеспечивает дугоустойчивость контактов.
Шестибаковые масляные выключатели МГГ и МГ (масляный горшковый генераторный) с двумя горшковыми баками на фазу изготовляют на номинальные напряжения 10 и 20 кВ и большие номинальные токи и мощности отключения.
Рис. 96. Масляный выключатель МГГ-10:
1 — рама; 2 — междуполюсные изоляционные перегородки; 3 — цилиндр; 4 — штоки дугогасящих контактов; 5 — главные (рабочие) контакты; 6 — изоляционная штанга; 7 — масломерное стекло; 8~ изолятор; 9—природной механизм
Широкое применение на мощных присоединениях распределительных устройств напряжением 10 кВ получили выключатели МГГ-10 (рис. 96) на номинальные токи 2000— 4000 а при мощности отключения 500 и 750 МВА и весе масла 20—25 кг.
В выключателе МГГ-10 используют горшковые баки выключателя ВМГ-133 по два на каждую фазу. Их устанавливают на стержневые опорные изоляторы, закрепленные на стальной раме (стуле).
Более мощные выключатели этой серии МГГ-229, МГГ-529 и МГГ-20 в настоящее время заменены новой серией МГ-10 (рис. 97) и МГ-20 на номинальные напряжения 10 и 20 ке и номинальные токи 5000 и 6000 а при мощности отключения выключателей 1800 и 3000 МВА и весе масла 55 кг.
На рис. 98 показан схематический разрез выключателя МГГ по одной фазе. В этих выключателях в цепи каждой фазы имеется по две пары контактов — дугогасящие и рабочие, образующие в замкнутом положении два контура для прохождения тока.
Дугогасящие контакты розеточно-стержневого типа размыкаются в масле в дугогасительной камере. Стержни закреплены на силуминовой траверсе, которая при отключении движется кверху.
Рис. 97. Масляный выключатель МГ-10: 1 — отключающие пружины; 2 — пружина буфера; 3 — наконечник изоляционной штанги; 4 — главный вал выключателя; 5 — рама; 6 — опорный изолятор; 7 — изоляционная перегородка; 8— маслоуказатели 9 — крышка цилиндра; 10 — неподвижный рабочий контакт (нож); 11 —изоляционная штанга; 12 — контактный стержень (подвижный дугогасящий контакт); 13 — подвижный рабочий контакт; 14 — стяжной болт; 15 — гайка для крепления контакта; 16 — газоотводная труба; 17 — распорный болт; 18 —траверса; 19 — маслоотделительная труба; 20 — фарфоровые шарики маслоотделителя; 21 —уплотнение контактного стержня; 22— проходной изолятор; 23 — изолирующая стойка; 24 — дугогасительная камера; 25 — розеточный контакт; 26 — опорные конструкции
Рис. 98. Разрез и схема протекания тока по одной фазе масляного выключателя МГГ: а — включенное положение; б — процесс отключения; 1 — бак; 2 — контактный зажим (угольник); 3 — крышка; 4 — проходной изолятор; 5— траверса подвижных контактов; 6 — подвижные рабочие контакты; 7 — неподвижные рабочие контакты; 8 — подвижный дугогасящий контакт; 9 — изолирующая штанга контактной траверсы; 10 — дугогасительная камера; 11 — неподвижный дугогасящий контакт; 12 — опорный изолятор; 13 —трансформаторное масло
Траверса также несет подвижные рабочие контакты в виде пружинящих пальцевых ламелей, которые при включении образуют контакт с клинообразны» ми неподвижными ножами, расположенными на крышках баков.
При включенном положении выключателя оба контура тока включены параллельно и преобладающая часть тока проходит через рабочий контур, имеющий по сравнению с дугогасящим значительно меньшее сопротивление (рис. 98, а). Дугогасящий контур тока вступает в действие только при отключении и включении выключателя: при отключении (рис. 98, б) — после размыкания и при включении — до замыкания рабочего контура.
Рис. 99. Процесс гашения дуги в дугогасительной камере масляного выключателя МГГ: а — включено; б — процесс отключения; в — отключено
Конструкция выключателя предусматривает определенную последовательность работы контактов, при которой в процессе отключения сначала7 размыкаются рабочие контакты, затем дугогасящие, а в процессе включения сначала замыкаются дугогасящие контакты, затем рабочие. Таким образом, замыкание и размыкание цепи каждой фазы осуществляется одновременно в двух местах посредством дугогасящих контактов, разрыв которых происходит в масле дугогасительных камер внутри баков. На рис. 99 показан принцип работы дугогасительной камеры. Две латунные заслонки с пружинами закрывают выход из центрального отверстия в нижнюю часть камеры; при включении подвижный контактный стержень отжимает эти заслонки вниз.
При отключении между розеточным контактом и подвижным стержнем возникает дуга. По выходе стержня из нижней части камеры заслонки под действием пружин закрываются и дуга разбивается на две части: нижнюю, генерирующую, — между неподвижным контактом и заслонкой, и верхнюю, гасимую, — между заслонкой и стержнем.
Под действием генерирующей дуги давление в нижней части камеры возрастает до 30—34 ата, отчего при открывании поперечного канала создается интенсивный поток через верхнюю дугу, который быстро ее деионизирует и гасит.
Гашение дуги при отключении малых токов, так же как и в выключателе ВМГ, происходит в верхней части дугогасительной камеры. Вслед за подвижным стержнем дуга входит в верхнюю горловину гасительной камеры, сильно растягивается, охлаждается и гаснет.
Продукты разложения и пары масла попадают из верхней части цилиндра в имеющийся в каждом цилиндре маслоотделитель, который представляет собой достаточно широкую (150 мм) бакелитовую трубку, заполненную фарфоровыми шариками. Пары масла, попадая в маслоотделитель, конденсируются в нем, и масло стекает в бачок; газы же отходят через газоотводную трубку в сборный коллектор и выбрасываются наружу.
Масляные выключатели МГ-35 и МГФ-35. Малообъемные выключатели на напряжение 35 кВ изготовляют двух типов: МГ-35 — для наружной установки и МГФ-35 — для внутренней установки. Эти выключатели строятся на номинальный ток 600 а и номинальную мощность отключения 500 МВА. Вес масла на фазу 36 кг. На рис. 100, а приведен общий вид, а на рис. 100, б — разрез одной фазы выключателя МГ-35.
Основанием выключателя является стальная рама 2, выполненная в форме короба и опирающаяся на две стальные конструкции 3 из угловой стали. К верхнему основанию рамы внутри короба приварены стойки 15 приводного механизма, а к нижнему основанию рамы снаружи короба — цилиндрические коробки, в которых расположены трансформаторы тока 7.
Внутри короба на нижнем основании с помощью стальных фланцев закреплены гетинаксовые втулки 18, защищенные двумя ребристыми фарфоровыми покрышками: верхней 8 и нижней 16. Сквозь каждую втулку проходит подвижный токоведущий стержень 17, верхний конец которого посредством гибкой связи 20, закрытой колпаком 1, соединен с контактным зажимом для присоединения шин (на рис. 100 не видны).
К нижней фарфоровой покрышке 16 прикреплен стальной горшок 5 с контактным устройством и дугогасительной камерой. Горшок 5 и часть фарфоровой покрышки 16 заполнены маслом, уровень которого контролируют при помощи маслоуказатели 4. Снизу горшок имеет масловыпускную пробку. Выключатель снабжен электроподогревателями, помещенными внутри короба.
Токоведущий стержень 17 приводится в движение прикрепленными к его верхнему концу двумя гетинаксовыми тягами 19, расположенными по обеим сторонам втулки 18 и шарнирно связанными с ведущим рычагом 9 приводного механизма. При движении токоведущего стержня 17 вниз он соединяется с контактным устройством горшка 5. Держатель контактного устройства и дугогасительной камеры соединен с нижним контактным зажимом 6 для присоединения шин.
Приводной механизм каждой фазы представляет собой шатуннокривошипную систему, состоящую из следующих элементов: двух гетинаксовых тяг 19; вала 10, вращающегося в двух вертикальных стойках 15, двух ведущих рычагов 9, укрепленных на валу 10; двуплечего рычага 12, насаженного на вал 10 и имеющего на одном конце шарнирную связь с общей тягой 11 выключателя, а на другом конце — с отключающей пружиной 14.
Рис. 100. Масляный выключатель МГ-35:
а — общий вид; б — разрез одной фазы; 1 — колпак; 2 — рама; 3 — стальная конструкция; 4 —маслоуказатели 5 — горшок; 6 — контактный зажим; 7 — трансформатор тока; 8 и 16 — верхняя и нижняя фарфоровые покрышки; 9 — ведущий рычаг; 10 — вал; 11 — общая тяга; 12 — рычаг; 13— масляный буфер; 14 — отключающая пружина; 15 —стойка; 17 — токоведущий стержень; 18 — втулка; 19 — тяга; 20 — гибкая связь
Для смягчения ударов при отключениях выключателя приводной механизм каждой фазы имеет масляный буфер 13.
Передаточный механизм от привода к общей тяге 11 выключателя помещается в коробе на правом торце рамы 2 и представляет собой треугольный двуплечий рычаг на валу, который вращается в подшипниках, закрепленных на боковых стенках короба. Снаружи короба на одном конце вала установлен механический указатель положения выключателя. На стенках короба сделаны надписи, oпределяющие положение выключателя.
Дугогасительная камера выключателя МГ-35 продольного масляного дутья показана на рис. 101.
Рис. 101. Разрез дугогасительной камеры выключателя МГ-35:
1 — пружина; 2 — горизонтальная ось; 3 — поршень; 4 — центральное отверстие; 5 — подвижный стержень; 6 — гасимая дуга; 7 — трансформаторов масло; 8 и 9 — карманы; 10 — промежуточный контакт; 11 — генерирующая дуга; 12 — неподвижный контакт
Стальной корпус нижней части камеры укреплен на фланце фарфоровой покрышки и отделен от верхней части изоляционной перегородкой; нижняя часть камеры является газогенерирующей, верхняя дугогасительной, обе части камеры заполнены трансформаторным маслом 7.
В нижней части камеры на медной скобе установлен неподвижный контакт (полуцилиндр) 12. Промежуточный контакт 10 закреплен шарнирно на горизонтальной оси 2 и отжимается спиральной пружиной 1 кверху. Горизонтальная ось вращения промежуточного контакта при помощи тяги, соединенной с поршнем 3, может менять свое положение и ход промежуточного контакта. В зависимости от давления в нижней части камеры поршень поднимается или опускается, чем регулируются длина генерирующей дуги и степень открытия отверстия 4.
Во включенном положении выключателя подвижный стержень 5 проходит через центральное отверстие камеры, нажимает на промежуточный контакт и, сжимая пружину, замыкает его с неподвижным контактом.
Рис. 102. Масляный выключатель МГ-110: 1 — полюсы; 2 — рама; 3 — общий привод
При отключении выключателя размыкаются неподвижный и промежуточный контакты, между ними возникает генерирующая дуга 11 и в нижней чисти камеры нарастает давление. Как только промежуточный контакт остановится, между ним и подвижным контактом возникает вторая дуга 6.
Подвижный контакт при дальнейшем движении вверх открывает карманы 9 и 8, где создается радиально-встречное дутье, и, наконец, при выходе контакта из горловины — продольное дутье.
Как и в ранее рассмотренных камерах, при отключении больших токов дуга гаснет благодаря сильному дутью, создаваемому генерирующей дугой. При малых токах и слабой генерирующей дуге гасимая дуга сильно удлиняется и, попадая в верхнюю часть камеры, подвергается дополнительному продольному обдуванию, где и гаснет.
Масляный выключатель МГ-110 на номинальное напряжение 110 кВ и номинальный ток 600 а имеет номинальную мощность отключения 2500 МВА и вес масла 600 кг.
Выключатель МГ-110 (рис. 102) состоит из трех отдельных полюсов, собранных на общей раме. Он имеет либо общий привод на весь выключатель, либо самостоятельные приводы на каждый полюс для пофазного управления.
Полюс выключателя (рис. 103) состоит из полого фарфорового опорного изолятора 2, внутри которого проходит изолирующая штанга 3, корпуса 4 с механизмом движения контактов и двух одинаковых дугогасительных устройств, укрепленных в фарфоровых покрышках 7 на корпусе 4 и расположенных один относительно другого под углом 60°. Внутри рамы 1 размещены: междуфазные тяги, связанные с приводом; рычаги, передающие движение изолирующим штангам всех трех фаз; электроподогреватели.
Рис. 103. Полюс масляного выключателя МГ-110 со схемой дугогасительной камеры:
1 — рама; 2 — опорный изолятор; 3 — изолирующая штанга; 4 — корпус; 5 — стержень; 6 — фланец; 7 — фарфоровая покрышка; 8 — промежуточный контакт; 9 — неподвижный контакт; 10 — кожух; 11 — клапан- отдушина; 12 — аварийный клапан; 13 — газоотвод; 14 — дугогасительная щель; 15 — дугогасительная камера; 16 — цилиндр; 17 — маслоуказатель; 18 — гибкая связь; 19 — гасимая дуга; 20 — генерирующая дуга
Каждое дугогасительное устройство полюса состоит из бакелитового цилиндра 16, закрытого снаружи фарфоровой покрышкой 7. Покрышка залита трансформаторным маслом, уровень которого контролируют при помощи маслоуказатели 17, помещенного на корпусе 4. Внутри цилиндра 16 находится стержень 5 подвижного контакта, приводимый в действие механизмом, расположенным в корпусе 4. Контактные стержни обоих дугогасительных устройств внутри корпуса 4 соединены между собой гибкой связью 18. При движении контактный стержень входит в отверстие фланца 6, закрывающего нижний торец бакелитового цилиндра, в верхней части которого закреплена дугогасительная камера.
При включении привод выключателя через междуфазные тяги и изолирующие штанги замыкает контакты выключателя и одновременно заводит отключающие пружины, расположенные на междуфазных тягах. При этом контактный стержень 5 упирается в промежуточный контакт 8 и, продолжая движение, прижимает промежуточный контакт к неподвижному контакту 9.
В начале процесса отключения под действием пружины промежуточный контакт движется вместе со стержнем подвижного контакта, образуя гасимую дугу 19 в первом разрыве в непосредственной близости от дугогасительных щелей 14 камеры 15. При дальнейшем движении промежуточный контакт останавливается и подвижный контакт, оторвавшись от него, образует генерирующую дугу 20 во втором разрыве. Дуга 20 разлагает масло и создает давление в подкамерной части бакелитового цилиндра, откуда масло гонится на дугу 19 к щелям 14 камеры. Для предупреждения чрезмерно высоких давлений при отключении больших токов служит клапан-отдушина 11, который открывается при давлении в 10 ата и больше.
Газы при отключении отводятся через газоотвод 13 и аварийный клапан 12, расположенный на кожухе 10. В верхней части кожуха помещены контактные зажимы для присоединения шин.
