В данном материале мы расскажем про масляные выключатели, их устройство, принцип действия, область применения, достоинства и недостатки, разновидности и многое другое.
Что это такое масляные выключатели, назначение, где применяются
Масляные выключатели — это высоковольтное электрооборудование, служащее для коммутации сетей от 6 кВ, включения и отключения электродвигателей, трансформаторов, а также целых секций и вводов высоковольтных подстанций.
Такой выключатель состоит из трех полюсов. Каждый полюс, в свою очередь, состоит из шин и непосредственно выключателя.
При выключении устройства образуется электрическая дуга. Ее гашение происходит в горшке, в котором налит диэлектрик – трансформаторное масло.
Масляные выключатели (МВ) используются в электрических подстанциях, которые размещаются на промышленных предприятиях, а также в населенных пунктах.
Общее устройство, как работают
МВ состоит из следующих основных элементов:
- Силовая контактная группа. В нее входят подвижный шток и неподвижная розетка, в которую он вставляется. Гашение дуги происходит в баке с трансформаторным маслом.
- Фарфоровые изоляторы. С их помощью токоведущие части изолируются от корпуса и друг от друга.
- Бак, наполненный трансформаторным маслом. За счет последнего происходит гашение электрической дуги.
- Блок-контакты управления, которые соединены в одну группу.
- Привод. Устанавливается ручной и автоматический, на основе катушки соленоида.
- Пружины. Размыкают за счет энергии сжатия контакты масляного выключателя.
При подаче напряжения на катушку соленоида включения сердечник втягивается, запускает рычажный механизм, который, соединяет подвижные контакты (штыри) с неподвижной розеткой. Таким образом, происходит автоматическое включение масляного выключателя.
Также его можно включить и вручную. Для этого нужно приложить усилие на соленоид через специальный рычаг.
Воздействовать на рычаг нужно до того момента, пока механизм не зафиксируется специальной защелкой с характерным звуком. Работу необходимо производить в спецодежде и обуви, в электроизолирующих перчатках.
Типы устройств (классификация)
Существует два типа масляных выключателей:
- Баковые.
- Маломасляные.
По принципу действия дугогасительного они делятся на устройства:
- С автодутьём. Газомасляная смесь перемещается благодаря энергии, образующейся от электрической дуги.
- С масляным дутьём. Специальные гидравлические механизмы подают масло под давлением к месту разъединения контактов.
- С гашением в масле магнитным способом.
Баковые выключатели, устройство, принцип работы
Баковый выключатель представляет собой один или несколько больших баков с трансформаторным маслом в которых происходит гашение дуги при отключении МВ.
Баковый выключатель конструктивно состоит из наполненных трансформаторным маслом баков, системой контактов и блока управления. Гашение дуги происходит в непосредственно в баке (баках).
Масло в баке помимо гашения дуги выполняет функцию изолирующего вещества.
Такие типы выключателей в основном используются в распределительных установках 35-220 кВ, чаще всего имеют большие габариты и устанавливаются на открытых подстанциях.
Принцип работы их такой же, как и у маломасляных: как уже было отмечено выше, формирование дуги происходит при размыкании контактов, а гашение ее происходит благодаря газомасляной смеси, при этом выделяется большая температура и происходит испарение масла.
Баковые выключатели могут иметь как ручной, так и автоматический привод. Во втором случае включение осуществляется при помощи катушки соленоида.
Однобаковый с открытой дугой
Наиболее простая конструкция масляного выключателя. Состоит из одного большого бака, гашение дуги происходит в нем посредством двукратного разрыва контактов.
Такой тип выключателя имеет стандартное строение и состоит из блоков контактов (подвижных, неподвижных, дугогасительных), бака с трансформаторным маслом, фарфоровых изоляторов, пластин, траверсы, пружин и вала.
Шесть фарфоровых изоляторов проходят насквозь через крышку МВ и заканчиваются медными скобками. Последние и являются неподвижными рабочими контактами.
Подвижные контакты размещены на траверсе и приводит их в движение изолирующая тяга.
Магнитный выключатель включен при условии нахождения траверсы в верхнем положении. В этот момент пружина сжата, а контакты замкнуты.
Выключатель соединен с защелкой, удерживающей его во включенном положении. При отключении защелка высвобождается, пружина разжимается, контакты размыкаются. При этом на каждом полюсе цепь размыкается в двух точках. Образуется дуга, которая горит не более 0,1 с.
Данный тип выключателей является одним из наиболее простых по конструкции и в эксплуатации, неприхотливых и недорогих.
С дугогасительной камерой
Масляные выключатели с дугогасительной камерой имеют более качественные показатели в плане отключающей способности и надежности.
Достигается это как раз наличием дугогасительной камеры. Последняя располагается внутри бака в масле.
Конструкция МВ данного типа более сложная: имеются трансформаторы тока, нагревательный элемент, устройство для спуска масла.
Гашение дуги происходит в дугогасительной камере. Особенность процесса заключается в том, что величина давления, возникающего при гашении намного выше того, что наблюдается в МВ без дугогасительной камеры.
Более высокое давление уменьшает диаметр дуги, вследствие чего происходит более быстрое ее гашение.
Маломасляные выключатели (горшковые), устройство, принцип работы
Данный тип МВ предназначен для включения/отключения потребителей электрической энергии в штатном режиме, или при аварийных ситуациях. Отключение происходит в ручном и автоматическом режимах.
Рассмотрим устройство масляного выключателя на примере ВМГ-10.
Он состоит из следующих основных элементов:
- Металлический корпус, на котором устанавливаются полюса.
- Горшки с трансформаторным маслом. Это три полюса изолированных друг от друга при помощи воздуха и изоляторов, и расположенных на одной общей раме.
- Подвижные стержни и неподвижные контакты.
- Фарфоровые изоляторы. С их помощью горшки изолируются от металлического корпуса.
- Траверса.
- Масляный буфер.
- Изоляционные перегородки.
- Пружина.
- Вал.
- Рычаги. При помощи рычажного механизма происходит включение/выключение МВ.
Принцип действия данного типа масляного выключателя заключается в гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, находящихся под напряжением в газомасляной смеси.
Эта смесь образуется в результате воздействия разложения масла под воздействием высоких температур (может достигать 6000 градусов).
Как происходит выключение масляного выключателя
Выключение МВ происходит посредством нажатия на соответствующую кнопку.
При этом срабатывает защелка, которая не дает ему отключаться самопроизвольно в нормальном режиме, пружина разжимается и штоки выходят из розеток – выключатель отключается.
При отключении и размыкании контактов в полюсах в масле образуется электрическая дуга (если отключение происходило под напряжением), которая горит доли секунды.
Во время ее гашения масло очень сильно разогревается в месте разъединения контактов, выделяется газ. Происходит тушение дуги.
Маркировка масляных выключателей
Всю основную информацию о МВ можно получить, изучив маркировку, нанесенную на специальной табличке, прикрепленной на лицевой стороне оборудования.
Рассмотрим маркировку на основе МВ ВМГ-133:
- Первая буква «В» — выключатель.
- Вторая буква «М» — тип выключателя — маломасляный.
- Третья буква «Г» — принадлежность к виду — горшковый.
- 133 – серия.
Эксплуатация и обслуживание
Масляный выключатель на рабочей подстанции большую часть времени находятся во включенном положении. Отключение производится при авариях, плановых и внештатных ремонтах.
Обслуживание устройств производится специально обученным электротехническим персоналом организации, отвечающую за работу подстанции.
Оно включает себя следующие работы:
- Проверка уровня трансформаторного масла в горшках, доливка при необходимости.
- Проверка затяжки болтовых соединений шин. При необходимости, расслабленные соединения обжимаются во избежание перегрева и поломки.
- Чистка ветошью полюсов, горшков, шин от пыли, грязи, паутины.
- Осмотр, переборка, чистка контактов.
- Зачистка контактных соединений в токопроводящих частях.
Конструктивные схемы и где применяются масляные выключатели (по сериям)
Различают следующие основные серии МВ:
- ВМП. Это выключатель масляный подвесной. В нем дугогасящие контакты располагаются внутри бака, а рабочие размещены снаружи выключателя. Применяются при больших отключаемых токах в закрытых КРУ 6-10 кВ.
- ВК – выключатель масляный колонковый. Применяется в КРУ выдвижного исполнения.
- ВГМ. Применяется для отключения больших токов. Устройства этого типа имеют по 2 пары рабочих и дугогасительных контактов. Двукратный разрыв тока позволяет обеспечить более эффективное гашение дуги.
- ВМУЭ – колонковый. Применяется в установках 35 кВ.
- ВМТ. Применяется в установках 110 и 220 кВ.
Чем отличаются выключатели ВМП от ВПМ
Оба типа выключателей относятся к маломасляным, представляют собой трехполюсные коммутационные аппараты.
В целом они очень похожи, но имеют несколько отличий:
- Конструктивные особенности.
- Габариты.
- Особенности монтажа.
Управление и система приводов
Управлять МВ можно через кнопки схемы управления, либо вручную воздействуя на катушку соленоида.
Привод предназначен для включения устройства в ручном или автоматическом режимах, а также поддержания его во включенном состоянии.
Различают следующие типы приводов:
- Ручной (автоматический). Данный привод позволяет управлять масляным выключателем как вручную, так и автоматически при помощи встроенного электромагнита.
- Пружинный. Такой тип привода включает МВ за счет энергии заведенной пружины. Завод пружины осуществляется вручную, при помощи электромагнита, или электродвигателя.
- Пружинно-грузовой. Включение осуществляется путем энергии взведенных пружин и груза, поднятого в верхнее положение.
- Электромагнитный. Управление масляным выключателем осуществляется за счет создания тягового усилия в электромагнитной катушке с сердечником. Для включения сердечник взаимодействует с рычажным механизмом.
Возможные поломки
Масляные выключатели являются не самым надежным электрооборудованием, периодически они ломаются.
Перечень наиболее распространенных поломок:
- Перегрев контактных соединений в шинах, горшках с последующим аварийным отключением.
- Плохое включение.
- Частые отключения.
- Ухудшение изоляции, перекрытие полюсов при КЗ (коротком замыкании).
- Поломки механизмов и приводов.
- Неполадки контактной системы (не полное включение подвижных контактов, зависание их в промежуточном положении, поломки розеточных контактов).
Достоинства и недостатки масляных выключателей
Перечислим сначала основные достоинства МВ данного типа:
- Неприхотливость, возможность эксплуатации при различной температуре.
- Простая конструкция.
Недостатки:
- Высокая взрыво — и пожароопасность.
- Необходимо постоянно контролировать уровень масла в горшках, доливать в случае необходимости, иметь масляное хозяйство.
- Необходимость наличия квалифицированного персонала, который занимался бы обслуживанием и ремонтом.
Как проводят испытание масляных выключателей
После проведения ремонтов и планового технического обслуживания масляных выключателей, обязательно проводятся высоковольтные испытания. Они включают в себя подачу высокого напряжения на полюса устройств.
Для масляных выключателей напряжением 6 кВ подается чаще всего 30-36 кВ испытательного напряжения с повышающего трансформатора от специальной лаборатории.
Испытательное напряжение подается в течение 5 минут на каждую фазу поочередно (или сразу на 3 фазы, если позволяет конструкция испытательной лаборатории). Если за это время изоляция выдержит это напряжение и не случится пробоя, то испытание считается успешным.
Также перед и после испытания замеряется сопротивление изоляции каждого полюса, которое должно быть больше в 1,3 раза того, что было до испытаний.
Если испытание прошло успешно, масляный выключатель вводится в эксплуатацию, если же на какой-то фазе случается пробой, то производится осмотр и, при необходимости, ремонт (поиск места пробоя, усиление или замена изоляции в этом месте).
После этого снова проводятся высоковольтные испытания до тех пор, пока все три фазы не выдержат испытательное напряжение заданное время.
Целесообразность замены на вакуумный
Масляные выключатели наибольшую популярность и распространение получили в XX веке, в XXI веке они все активные вытесняются вакуумными выключателями.
Последние имеют следующие преимущества:
- Значительно меньшие габариты и масса.
- Высокая надежность.
- Простота в обслуживании.
- Гораздо более простое и безопасное включение и отключение.
- Значительно больший ресурс.
Исходя из вышеописанных пунктов становится очевидно, что вакуумные выключатели по всем параметрам выигрывают по сравнению с масляными.
Конечно, заменить целую секцию подстанции, или всю подстанцию с масляных на вакуумные выключатели сложно: это долго и дорого.
Однако на долгой дистанции в несколько десятков лет такое вложение полностью оправдывает себя.
Особенности капитального ремонта
Капитальный ремонт масляного выключателя может включать в себя следующие работы:
- Отключение выключателя, разборка, отключение шин.
- Слив масла из горшков.
- Разборка, чистка, смазка, ремонт, настройка привода.
- Чистка, ремонт, испытания, замена изоляторов.
- Зачистка контактных токопроводящих поверхностей.
- Испытание.
- Измерение сопротивления изоляции полюсов.
- Испытание изоляторов.
- Измерение переходных сопротивлений шин.
- Регулировка включения.
- Смазка губок для более мягкого подключения выключателя к шинам в ячейке.
- Сборка выключателя после ремонта, доливка масла.
- Удаление пыли, грязи, масла с шин и горшков.
- Затяжка ослабленных болтовых соединений шин.
- Уборка рабочего места после окончания всех работ.
Капитальный ремонт выполняется строго специально обученным персоналом, имеющим все необходимые допуски и разрешения для работы в установках и подстанциях с напряжением 6 и выше кВ.
Работы проводятся под наблюдением ответственного лица с группой электробезопасности не ниже 5. Посторонние люди не должны иметь доступа к месту проведения работ, а само рабочее место должно быть огорожено, должны быть вывешены предупреждающие и запрещающие плакаты.
Капитальный ремонт и испытания масляных выключателей проводится, как правило, раз в 6 лет, при интенсивной эксплуатации значительно чаще.
После каждого внештатного отключения устройства перед его последующим включением проводятся высоковольтные испытания.
