Типы рубильников. Вакуумные выключатели. Назначение и устройство
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра
«Электроснабжение»
Контрольная
работа
по
дисциплине
«Силовые
коммутационные аппараты»
Типы
рубильников. Вакуумные выключатели.
Назначение
и устройство
Орел
2015г
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
.
ТИПЫ РУБИЛЬНИКОВ
.
ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Коммутационный
аппарат - это электрическое устройство служащее для пропускания электрической
энергии и коммутации электрическое цепи.
Коммутация (в электротехнике) - процессы сопутствующие размыканию и замыканию
электрической системы, возникающие в начальные мгновения.
Коммутационные
электрические аппараты выделяют:
контактными
(механическое перемещение в контактной системе);
безконтактными
(отсутствие механических перемещений).
Безконтактные
коммутационные аппараты изготавливают на базе полупроводниковых или
газоразрядных приборов.
Аппараты
могут иметь несколько полюсов (от одного до четырёх) и в зависимости от их
количества называться - однополюсными, двухполюсными, трёхполюсными и
четырёхполюсными.
В
подавляющем большинстве аппараты являются двухпозиционными, то есть имеют два
положения - «включено» и «отключено» без каких-либо промежуточных.
Виды
коммутационных аппаратов
.
Выключатель (коммутационный аппарат имеющий два положения):
автоматический
выключатель <#"801453.files/image001.jpg">
2.
ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО
Современные
выключатели должны обладать коммутационными и механическими ресурсами,
обеспечивающими межремонтный период в эксплуатации 15-20 лет. Эти условия
трудно выполнимы при традиционных методах гашения дуги в масле или воздухе.
Возможности дальнейшего существенного совершенствования выключателей с
традиционными способами гашения дуги практически исчерпаны. Выпуск этих
выключателей пока будет продолжаться из-за того, что технология их изготовления
проста и цена их ниже вновь осваиваемых воздушных выключателей.
В
настоящее время выключатели с вакуумными дугогасящими устройствами (ДУ)
начинают все больше вытеснять масляные, электромагнитные и воздушные
выключатели. Вакуумные не требуют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в
то время как в масляных выключателях масло при отключениях загрязняется
частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла
снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости
смены масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства электромагнитных
выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки от копоти, пыли и влаги;
ДУ вакуумных выключателей заключены в герметичные оболочки, и их внутренняя
изоляция не подвергается воздействию внешней среды. Электрическая дуга при
отключениях в вакууме также практически не снижает свойств дугогасящей и
изолирующей среды.
На
рис. 1.1 показан схематический разрез вакуумной дугогасительной камеры с
поперечным магнитным дутьем с серповидными контактами, применяемой в вакуумных выключателях
на номинальные напряжения 10 кВ с номинальным током 1600 А и током отключения
до 31,5 кА. Поперечное магнитное поле быстро перемещает дугу, что позволяет
уменьшить износ контактов и улучшает процесс гашения дуги.
Рис
1.1 Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ,1600А
а-
схематический разрез камеры; б- контактная система камеы;1-контакты;
2-дугогасящие электроды; 3-зазор между контактами и дугогасящими электродами;
4-медный неподвижный ввод; 5-то же подвижный; 6- концевые фланцы; 7- сильфон из
нержавеющей стали; 8- экран, изолированный от вводов; 9-концевые экраны,
находящиеся под потенциалом соответствующего ввода; 10-керамические
изоляторы;11-металлическая прокладка;12- направляющая из силумина.
Гашение
дуги при коммутации электрической цепи осуществляется в вакуумной
дугогасительной камере (ВДК) рис 1.1, которая состоит из изоляционной
цилиндрической оболочки, снабженной по концам металлическими фланцами, внутри
которой помещаются подвижный и неподвижный контакты и электростатические
экраны. Неподвижный контакт жестко крепится к одному фланцу, а подвижный
соединяется с другим фланцем сильфоном из нержавеющей стали, обеспечивающим
возможность перемещения контакта без нарушения герметичности ВДК. Экраны
предназначены для защиты оболочки от брызг и паров металла, образующихся при
горении дуги а также для выравнивания распределения, напряжения по камере.
Оболочка ВДК изготовляется из специальной газоплотной керамики (в некоторых
конструкциях - из стекла). Внутри оболочки создается вакуум, в ВДК применяют
контакты торцевого типа достаточно сложной конфигурации, выполненные из
специальных сплавов. В выключателях напряжением до 35 кВ предназначенных для
работы в сетях трехфазного переменного тока промышленной частоты, используются
три ВДК (по одной на полюс выключателя), снабженные общим приводом - пружинным
или электромагнитным. При напряжении выше 35 кВ в каждом полюсе выключателя
используются несколько ВДК, соединенных последовательно.
Основные
достоинства вакуумных выключателей, определяющие их широкое применение:
.
Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и номинальных токов
отключения. Число отключений номинальных токов вакуумным выключателем (ВВ) без
замены ВДК составляет 10-50 тыс.число отключений номинального тока отключения -
20-200 что в 10 -20 раз превышает соответствующие параметры маломасляных
выключателей.
.
Резкое снижение эксплуатационных затрат по сравнению с маломасляными
выключателями. Обслуживание ВВ сводится к смазке механизма и привода, проверке
износа контактов по меткам 1 раз в 5 лет или через 5-10 тыс. циклов
«включение-отключение».
.
Полная взрыво- и пожаробезопасность и возможность работы в aгрессивных средах. рубильник
выключатель вакуумный
.
Широкий диапазон температур окружающей среды, в котором возможна работа ВДК.
.
Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие малой
массы и компактной конструкции аппарата.
.
Произвольное рабочее положение и малые габариты, что позволяет создавать
различные компоновки распределительных устройств, в том числе и шкафы с
несколькими выключателями при двух-трехъярусном их расположении.
.
Бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением
энергии в дуге и отсутствием выброса масла, газов при отключении токов КЗ.
.
Отсутствие загрязнения окружающей среды.
.
Высокая надежность и безопасность эксплуатации, сокращение времени на монтаж.
К
недостаткам ВВ следует отнести повышенный уровень коммутационных
перенапряжении, что в ряде случаев вызывает необходимость принятия специальных
мер по защите оборудования.
Вакуумные
выключатели серии BB/TEL
Это
коммутационные аппараты нового поколения, в основе принципа действия которых
лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в
глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в
замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных
электромагнитов («магнитная защелка»).
Отличительная
особенность конструкции вакуумных выключателей серии BB/TEL по сравнению с
традиционными коммутационными аппаратами заключается в использовании принципа
соосности электромагнита привода и вакуумной дугогасительной камеры в каждом
полюсе выключателя, которые механически соединены между собой общим валом.
Выключатели
вакуумные серии BB/TEL предназначены для коммутации электрических цепей с
изолированной нейтралью при нормальных и аварийных режимах работы в сетях
переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 6-10 кВ.
Оригинальность
конструкции выключателей BB/TEL позволила достичь следующих преимуществ по
сравнению с другими коммутационными аппаратами:
высокий
механический и коммутационный ресурс;
малые
габариты и вес;
небольшое
потребление энергии по цепям управления;
возможность
управления по цепям постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока;
простота
встраивания в различные типы КРУ и КСО и удобство организации необходимых
блокировок;
отсутствие
необходимости ремонта в течение всего срока службы;
доступная
цена.
«Таврида
Электрик» является первым предприятием-изготовителем, открывшим дорогу
вакуумным выключателям с магнитной защелкой к массовому потребителю
(оригинальность выключателей BB/TEL защищена патентом Российской Федерации).
Конструктивные
особенности
Неподвижный
контакт ВДК
Вакуумная
дугогасительная камера(ВДК)
Подвижный
контакт ВДК
Гибкий
токосъем
Тяговый
изолятор
Пружина
поджатия
Верхняя
крышка
Катушка
Кольцевой
магнит
Якорь
Нижняя
крышка
Пластина
Вал
Постоянный
магнит
Герконы
(контакты для внешних вспомогательных цепей)
Особенностью
дуги в вакууме является ее нестабильность при малых токах. Прекращение разряда
в вакууме приводит к срезу тока до его естественного перехода через нуль.
При
коммутациях индуктивных токов вакуумных выключателей могут возникать
перенапряжения, обусловленные: срезом тока, многократными повторными
зажиганиями и трехфазным одновременным отключением. Перенапряжения эти,
вследствие вероятностного характера процессов в выключателе, определяются
статистическими соотношениями, зависящими от схемы и параметров коммутируемой
сети.
Силовые
трансформаторы с облегченным уровнем изоляции по ГОСТ 1516.1-76* (сухие, с
литой изоляцией) рассчитаны на импульсные перенапряжения с максимальным
значением 23 и 34 кВ, соответственно для классов напряжения 6 и 10 кВ, что без
применения защиты может оказаться недостаточным для выдерживания максимальных
перенапряжений.
Наибольшую
опасность представляют собой коммутационные перенапряжения для электродвигателей,
имеющих пониженные, по сравнению с трансформаторами, уровни изоляции и в
особенности пониженную импульсную прочность обмотки при воздействии волн с
крутым фронтом.
Для
защиты трансформаторов общего назначения с облегченной изоляцией по ГОСТ
1516.1-76* (сухие, литые) у вводов трансформатора между каждой фазой и землей
должен быть подсоединен разрядник I группы по ГОСТ 16357-83* для
соответствующего класса напряжения.
Для
защиты электродвигателей между зажимами каждой фазы двигателя и землей должны
устанавливаться последовательные RС-цепочки с параметрами R = 50 Ом и С = 0,25
мкФ.
Между
зажимами и землей у электродвигателей выше 1000 кВт дополнительно к RС-цепочке
должны устанавливаться разрядники I группы по ГОСТ 16357-83* для соответствующего
класса напряжения.
Для
электрооборудования напряжением 6-10 кВ с нормальной изоляцией по ГОСТ
1516.1-76* (маслонаполненные трансформаторы) никаких дополнительных средств
защиты не требуется.
В
части требований безопасности шкафы КРУ соответствуют ГОСТ 12.2.007.0-75*. Они
оборудованы блокировками (механическими и электромеханическими),
обеспечивающими безопасность работ при эксплуатации.
Помимо
вышеназванных существуют еще и другие типы вакуумных выключетелей.
Вакуумные
выключатели типа ВБЭ-10 (рис. 1.2) используются в серийных КРУ
общепромышленного назначения (типа КМ-1, КМ-1Ф, К-104).
Разработаны
вакуумные выключатели с пружинным приводом для КРУ общепромышленного исполнения
типа ВБ-10-20/1600 и ВБ-10-31,5/3150 на токи отключения 20 и 31,5 кА соответственно.
Отличие этих выключателей от ВБЭ-10 в типе привода.
Кроме
перечисленных выключателей выпускаются также вакуумные выключатели с
номинальным напряжением 10 кВ:
ВБТЭ-10-10/630У2
- для технического перевооружения действующего парка экскаваторов (номинальный
ток 630 А, ток отключения 10 кА); ВБТЭ( 2 )-10-20/630-1000 УХЛ2 - для
экскаваторов (номинальный ток 630 и 1000 А, ток отключения 20 кА);
ВБТШ-10-20/630
ХЛ5 - для электроснабжения шахт (номинальный ток 630 А, ток отключения 20 кА).
Вакуумные
выключатели ВБЛ - 35 выкатного типа разработаны для КРУ напряжением 35 кВ.
Условное обозначение выключателя - ВБЛ-35-31,5/1600 УЗ и ВБЛ-35-31,5/2500 УЗ.
Рис
1.2 Вакуумный выключатель типа ВБЭ-10
Разработаны
вакуумные выключатели наружной установки типа ВБК-35Б-20/1000У1. Они
представляют собой коммутационные аппараты, состоящие из трех полюсов,
установленных на общей раме и управляемых электромагнитным приводом. Отличие
этих выключателей от ВБЛ-35 по параметрам:
Вакуумные
выключатели типа ВБК-110Б-20/1000У1 предназначены для выполнения коммутационных
операций в нормальных и аварийных режимах электроустановок с частыми
коммутациями. В состав каждого полюса входят четыре камеры типа
КВД-35-20/1250УХЛ2, соединенные последовательно, опорная изоляция и механизм.
Выключатель предназначен для работы в шкафах комплектных распределительных
устройств (КРУ), шкафах КСО, а также замены маломасляных выключателей в
распределительных устройствах напряжением 6-10 кВ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рубильник
<http://volt220.ru/index.php/st/switch/index.php?option=com_content&view=article&catid=13:switch&id=69:knife-switch>,
являясь, пожалуй, наиболее простым устройством коммутации электрических цепей
постоянного и переменного тока, тем не менее, имеет довольно большое количество
различных параметров, классифицирующих и определяющих его тип. В нашей стране
рубильники этой модификации получили наибольшее распространение рубильники с
поворотным приводом.
Благодаря
своим преимуществам вакуумные выключатели BB/TEL широко применяются во вновь
разрабатываемых комплектных распределительных устройствах (КРУ, КСО, КРН), а
также для реконструкции КРУ, находящихся в эксплуатации и имеющих в своем
составе на момент реконструкции выключатели других конструкций, которые
устарели морально и физически
СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
.
Александров Г.Н., Афанасьев А.И. - Электрические аппараты высокого напряжения -
СПБГТУ, 2000, 500 с.
.Афонин
В.В., Набатов К.А., Зарандия Ж.А - Силовые коммутационные аппараты - ТГТУ,
2011, 100 с.
.Вагин,
Г. Я. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике : учебник / Г. Я.
Вагин, А. Б. Лоскутов, А. Б. Севостьянов. - 2-е изд., испр. - М. : Академия,
2011. - 224 с
.Журнал
«Энергетика»
.Розанов
Ю.К. - Электрические и электронные аппараты. - ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1998, 752 с.
.Соколов
Б.А., Соколова Н.Б. «Монтаж электрических установок», (М.: Энергоатомиздат,
1991 г.,-592 с.:ил.).
.Фролов
Ю. М., Шелякин В. П. - Основы электроснабжения.-С-Пб.:ЛАНЬ, 2012 (ЭБС)
.Щербаков
Е. Ф., Александров Д.С., Дубов А. Л. - Электроснабжение и электропотребление в
строительстве.-С-Пб.:ЛАНЬ, 2012 (ЭБС)