Aukštos įtampos jungikliai: klasifikacija, įrenginys, veikimo principas

Reikalavimai jungikliams yra tokie:

1) patikimumas darbe ir sauga kitiems;

2) greita reakcija – galimas trumpas išjungimo laikas;

3) priežiūros paprastumas;

4) montavimo paprastumas;

5) tylus veikimas;

6) santykinai maža kaina.

Šiuo metu naudojami automatiniai jungikliai didesniu ar mažesniu mastu atitinka išvardytus reikalavimus. Tačiau grandinės pertraukiklių projektuotojai stengiasi geriau suderinti grandinės pertraukiklių charakteristikas su aukščiau nurodytais reikalavimais.

Alyvos jungikliai

Yra dviejų tipų alyvos jungikliai - rezervuaras ir mažai alyvos. Lanko erdvės dejonizacijos metodai šiuose klavišuose yra vienodi. Skiriasi tik kontaktinės sistemos izoliacija nuo žemės pagrindo ir alyvos kiekis.

Dar visai neseniai veikė šių tipų cisternos: VM-35, S-35, taip pat U serijos jungikliai, kurių įtampa nuo 35 iki 220 kV. Cisternos jungikliai skirti montuoti iš išorės, šiuo metu negaminami.

Pagrindiniai bako jungiklių trūkumai: sprogimas ir gaisras; poreikis periodiškai stebėti alyvos būklę ir lygį bake ir įleidimo angose; didelis naftos kiekis, dėl kurio reikia daug laiko investuoti ją pakeisti, reikia didelių naftos atsargų; netinka montuoti viduje.

Mažos alyvos jungikliai

Plačiai naudojami mažai alyvos jungikliai (puodo tipo). uždarose ir atvirose skirstomuosiuose įrenginiuose visos įtampos. Šiuose jungikliuose esanti alyva daugiausia naudojama kaip lanko terpė ir tik iš dalies kaip izoliacija tarp atvirų kontaktų.

Įtampingųjų dalių izoliavimas viena nuo kitos ir nuo įžemintų konstrukcijų atliekamas porcelianu ar kitomis kietomis izoliacinėmis medžiagomis. Jungiklių, skirtų vidiniam montavimui, kontaktai yra plieninėje talpykloje (puodelyje), todėl išsaugomas "puodo tipo" jungiklių pavadinimas.

Mažai alyvos 35 kV ir didesnės įtampos grandinės pertraukikliai turi porcelianinį korpusą. Plačiausiai naudojami 6-10 kV tipo pakabukai (VMG-10, VMP-10). Šiuose grandinės pertraukikliuose korpusas tvirtinamas ant porcelianinių izoliatorių prie bendro trijų polių rėmo. Kiekvienas stulpas turi vieną kontaktinį pertrauką ir lankinį lataką.

Mažai alyvos jungiklių projektavimo schemos 1 — kilnojamasis kontaktas; 2 — lankinis latakas; 3 — fiksuotas kontaktas; 4 — darbiniai kontaktai

Esant didelėms vardinėms srovėms, sunku dirbti su viena kontaktų pora (veikia kaip darbiniai ir lankiniai kontaktai), todėl darbiniai kontaktai yra numatyti pertraukiklio išorėje, o lankiniai kontaktai yra metalinėje talpykloje. Esant didelėms trūkimo srovėms, kiekvienam poliui yra du lankiniai lūžiai. Pagal šią schemą MGG ir MG serijų jungikliai gaminami įtampai iki 20 kV imtinai.Masyvūs išoriniai valdymo kontaktai 4 leidžia automatinį jungiklį pritaikyti didelėms vardinėms srovėms (iki 9500 A). 35 kV ir aukštesnei įtampai jungiklio korpusas pagamintas iš porceliano, VMK serija yra kolonėlės jungiklis su mažai alyvos). Automatiniuose 35, 110 kV grandinės pertraukikliuose kiekvienam poliui numatytas vienas pertraukimas, esant aukštai įtampai – du ir daugiau.

Mažai alyvos jungiklių trūkumai: sprogimo ir gaisro rizika, nors ir daug mažesnė nei bako jungiklių; nesugebėjimas įdiegti greito automatinio uždarymo; poreikis periodiškai kontroliuoti, papildyti, palyginti dažnas alyvos keitimas lanko bakuose; įmontuotų srovės transformatorių įrengimo sunkumai; santykinai maža pertraukimo galia.

Mažos alyvos jungiklių taikymo sritis – elektrinių ir pastočių 6, 10, 20, 35 ir 110 kV uždarieji skirstytuvai, 6, 10 ir 35 kV komplektiniai skirstytuvai bei 35 ir 110 kV atvirieji skirstomieji įrenginiai.

Daugiau informacijos rasite čia: Alyvos jungiklių tipai

Oro jungikliai

Oro grandinės pertraukikliai, skirti 35 kV ir aukštesnei įtampai, skirti didelėms trumpojo jungimo srovėms nutraukti. Įjungiamas oras 15 kV įtampa elektrinėse naudojamas kaip generatorius. Jų privalumai: greita reakcija, didelė pertraukimo galia, nežymus kontaktų deginimas, brangių ir nepakankamai patikimų įvorių trūkumas, priešgaisrinė sauga, mažesnis svoris lyginant su alyvos jungikliais bake. Trūkumai: sudėtingas oro taupymas, sprogimo pavojus, įmontuotų srovės transformatorių trūkumas, įrenginio ir veikimo sudėtingumas.

Oro jungikliuose lankas gesinamas suslėgtu oru, kurio slėgis yra 2-4 MPa, o įtampingųjų dalių izoliacija ir lanko gesinimo įtaisas – porcelianu ar kitomis kietomis izoliacinėmis medžiagomis. Oro jungiklių projektavimo schemos yra skirtingos ir priklauso nuo jų įtampos, izoliacinio tarpo tarp kontaktų sudarymo išjungtoje padėtyje būdo ir suspausto oro tiekimo į lanko gesinimo įrenginį būdo.

Aukštos vardinės grandinės pertraukikliai turi pagrindinę ir lankinę grandinę, panašią į mažai tepalo MG ir MGG grandinės pertraukiklius. Pagrindinė srovės dalis uždarytoje jungiklio padėtyje eina per pagrindinius kontaktus 4, kurie yra atviri. Išjungus jungiklį, pirmiausia atsidaro pagrindiniai kontaktai, tada visa srovė praeina per lanko kontaktus, uždarytus 2 kameroje. Šiems kontaktams atsidarius, suslėgtas oras iš bako 1 tiekiamas į kamerą, sukuriamas galingas sprogimas, gesinant. lankas. Pūtimas gali būti išilginis arba skersinis.

Būtinas izoliacijos tarpas tarp kontaktų atviroje padėtyje sukuriamas lanko latake, atskiriant kontaktus pakankamu atstumu. Pagal projektą pagaminti jungikliai su atviru separatoriumi gaminami 15 ir 20 kV įtampai ir srovei iki 20 000 A (serija VVG) instaliacijai viduje. Su tokio tipo jungikliais, atjungus separatorių 5, suspausto oro tiekimas į kameras sustabdomas ir uždaromi lankiniai kontaktai.

Oro jungiklių konstrukcijos schemos 1 — suslėgto oro bakas; 2 — lankinis latakas; 3 — manevravimo rezistorius; 4 — pagrindiniai kontaktai; 5 — separatorius; 6 – talpinis įtampos daliklis 110 kV – du pertraukimai fazei (d)

Oro grandinės pertraukikliuose, skirtuose atviram įrengimui 35 kV įtampai (VV-35), pakanka vieno pertrūkio fazei.

Jungikliuose, kurių įtampa 110 kV ir didesnė, užgesus lankui, atsidaro separatoriaus 5 kontaktai ir separatoriaus kamera visą laiką būna pilna suspausto oro išjungtoje padėtyje. Tokiu atveju suspaustas oras į lankinį lataką nėra tiekiamas, o kontaktai jame yra uždaryti.

Pagal šią projektavimo schemą sukurti VV serijos grandinės pertraukikliai iki 500 kV įtampai. Kuo didesnė vardinė įtampa ir didesnė ribinė galia, tuo daugiau pertraukų turi būti lanko latake ir separatoriuje.

VVB serijos oru pripildyti automatiniai jungikliai pagaminti pagal projektavimo schemą pav., D. VVB modulio įtampa yra 110 kV, kai suslėgto oro slėgis gaisro gesinimo kameroje yra 2 MPa. VVBK automatinio jungiklio modulio (didelio modulio) vardinė įtampa yra 220 kV, o oro slėgis gesinimo kameroje – 4 MPa. VNV serijos grandinės pertraukikliai turi panašią konstrukcijos schemą: modulis, kurio įtampa yra 220 kV, esant 4 MPa slėgiui.

VVB serijos automatiniams jungikliams lanko latakų (modulių) skaičius priklauso nuo įtampos (110 kV — vienas; 220 kV — du; 330 kV — keturi; 500 kV — šeši; 750 kV — aštuoni), o dideliems. automatinių jungiklių moduliai (VVBK, VNV), moduliai su atitinkamai dvigubai mažesniais skaičiais.

Grandinės pertraukikliai SF6

SF6 dujos (SF6 – sieros heksafluoridas) yra inertinės dujos, kurių tankis 5 kartus didesnis už oro tankį. SF6 dujų elektrinis stiprumas yra 2-3 kartus didesnis už oro stiprumą; esant 0,2 MPa slėgiui, SF6 dujų dielektrinis stipris yra panašus į naftos.

SF6 dujose esant atmosferos slėgiui lankas gali būti užgesintas srove, kuri yra 100 kartų didesnė už srovę, nutrūkusią ore tomis pačiomis sąlygomis. Išskirtinis SF6 dujų gebėjimas gesinti lanką paaiškinamas tuo, kad jo molekulės fiksuoja lanko stulpelio elektronus ir sudaro gana nejudrius neigiamus jonus. Dėl elektronų praradimo lankas tampa nestabilus ir lengvai užgęsta. Esant SF6 dujų srautui, tai yra, dujų srovės metu, elektronų absorbcija iš lanko kolonėlės yra dar intensyvesnė.

SF6 automatiniuose jungikliuose naudojami autopneumatiniai (automatiškai suspaudžiantys) lanko gesinimo įtaisai, kai suveikimo metu dujos suspaudžiamos stūmokliniu įtaisu ir nukreipiamos į lanko zoną. SF6 grandinės pertraukiklis yra uždara sistema, kuri neišskiria dujų į išorę.

Šiuo metu SF6 automatiniai jungikliai naudojami visoms įtampos klasėms (6-750 kV) esant 0,15 — 0,6 MPa slėgiui. Padidintas slėgis naudojamas aukštesnių įtampos klasių jungikliams. Gerai pasiteisino šių užsienio kompanijų SF6 automatiniai jungikliai: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Guerin ir kt. Įvaldyta modernių SF6 PO „Uralelectrotyazmash“ automatinių jungiklių gamyba: VEB, VGB serijos bakų grandinės pertraukikliai ir VGT, VGU serijos kolonų jungikliai.

Kaip pavyzdį apsvarstykite Merlin Gerin 6–10 kV LF grandinės pertraukiklio projektą.

Pagrindinis grandinės pertraukiklio modelis susideda iš šių elementų:

— grandinės pertraukiklio korpusas, kuriame yra visi trys poliai, vaizduojantis „slėginį indą“, užpildytą SF6 dujomis esant mažam pertekliniam slėgiui (0,15 MPa arba 1,5 atm);

— mechaninės pavaros tipas RI;

— pavaros priekinis skydelis su rankine spyruoklių apkrovimo rankena ir spyruoklinių bei grandinės pertraukiklio būsenos indikatoriais;

— aukštos įtampos maitinimo šaltiniai;

— kelių kontaktų jungtis, skirta prijungti antrines perjungimo grandines.

Vakuuminiai grandinės pertraukikliai

Vakuumo dielektrinis stipris yra žymiai didesnis nei kitų terpių, naudojamų grandinės pertraukikliuose. Tai paaiškinama elektronų, atomų, jonų ir molekulių vidutinio laisvojo kelio padidėjimu sumažėjus slėgiui. Vakuume vidutinis laisvas dalelių kelias viršija vakuuminės kameros matmenis.

1/4" tarpo atkūrimo dielektrinis stiprumas po 1600 A srovės nutraukimo vakuume ir įvairiose dujose esant atmosferos slėgiui

Tokiomis sąlygomis dalelių smūgiai į kameros sieneles įvyksta daug dažniau nei dalelių susidūrimai. Paveikslėlyje parodyta vakuumo ir oro gedimo įtampos priklausomybė nuo atstumo tarp elektrodų, kurių skersmuo 3/8 «volframo. Esant tokiam dideliam dielektriniam stiprumui, atstumas tarp kontaktų gali būti labai mažas (2–2,5 cm), todėl kameros matmenys taip pat gali būti palyginti maži...

Tarpo tarp kontaktų elektrinio stiprumo atstatymo procesas, kai srove išjungta, vakuume vyksta daug greičiau nei dujose.Vakuumo (liekamojo dujų slėgio) lygis šiuolaikiniuose pramoniniuose lankiniuose ortakiuose dažniausiai yra Pa. Remiantis dujų elektrinio stiprumo teorija, reikiamos vakuuminio tarpo izoliacinės savybės pasiekiamos ir esant žemesniam vakuumo lygiui (Pa eilės), tačiau esant dabartiniam vakuumo technologijos lygiui, reikia sukurti ir palaikyti Pa lygis per visą vakuuminės kameros eksploatavimo laiką nėra problema.Tai suteikia vakuuminėms kameroms elektros stiprumo atsargas visam tarnavimo laikui (20-30 metų).

Tipiška vakuuminio grandinės pertraukiklio konstrukcija parodyta paveikslėlyje.

Vakuuminio pertraukiklio blokinė schema

Vakuuminės kameros konstrukcija susideda iš poros kontaktų (4; 5), iš kurių vienas yra judantis (5), įtaisytas vakuumui nepralaidžiame korpuse, suvirintame keraminiais arba stikliniais izoliatoriais (3; 7), viršutinis ir apatinis metalinis. dangteliai (2; 8) ) ir metalinis skydas (6). Judančio kontakto judėjimas fiksuoto atžvilgiu užtikrinamas mova (9). Kameros kabeliai (1; 10) naudojami prijungti prie pagrindinio jungiklio grandinės.

Pažymėtina, kad vakuuminės kameros korpuso gamybai naudojami tik specialūs vakuumui atsparūs metalai, išgryninti iš ištirpusių dujų, vario ir specialių lydinių, taip pat speciali keramika. Vakuuminės kameros kontaktai pagaminti iš metalo-keramikos kompozicijos (paprastai tai yra varis-chromas santykiu 50%-50% arba 70%-30%), kuri užtikrina aukštą trūkumą, atsparumą dilimui. ir apsaugo nuo suvirinimo taškų atsiradimo ant kontaktinio paviršiaus. Cilindriniai keraminiai izoliatoriai kartu su vakuuminiu tarpu prie atvirų kontaktų užtikrina izoliaciją tarp kameros gnybtų, kai jungiklis išjungtas.

Tavrida-electric išleido naujo dizaino vakuuminį grandinės pertraukiklį su magnetiniu užraktu. Jo konstrukcija pagrįsta varomojo elektromagneto ir vakuuminio pertraukiklio išlygiavimo kiekviename pertraukiklio poliuje principu.

Jungiklis užsidaro tokia seka.

Pradinėje būsenoje vakuuminio pertraukiklio kameros kontaktai yra atviri dėl uždarymo spyruoklės 7 veikimo juos per traukos izoliatorių 5. Kai į elektromagneto ritę 9 įjungiama teigiamo poliškumo įtampa, magnetinis srautas. kaupiasi magnetinės sistemos plyšyje.

Tuo momentu, kai magnetinio srauto sukuriama armatūros gniuždymo jėga viršija stabdymo spyruoklės 7 jėgą, elektromagneto armatūra 11 kartu su traukos izoliatoriumi 5 ir vakuuminės kameros judančiu kontaktu 3 pradeda judėti. aukštyn, suspaudžiant spyruoklę, kad sustotų. Šiuo atveju apvijoje atsiranda variklis-EMF, kuris neleidžia toliau didinti srovės ir net šiek tiek ją sumažina.

Judėjimo metu armatūra įgyja apie 1 m/s greitį, todėl išvengiama išankstinių pažeidimų įjungiant ir pašalinamas VDK kontaktų atšokimas. Uždarius vakuuminės kameros kontaktus, magnetinėje sistemoje lieka papildomas 2 mm suspaudimo tarpas. Armatūros greitis smarkiai sumažėja, nes ji taip pat turi įveikti papildomos kontakto 6 išankstinės apkrovos spyruoklės jėgą. Tačiau veikiama magnetinio srauto ir inercijos sukuriamos jėgos, armatūra 11 toliau juda aukštyn, suspaudžiant spyruoklę, skirtą stabdžiui 7, ir papildomą spyruoklę, skirtą iš anksto apkrauti kontaktus 6.

Magnetinės sistemos uždarymo momentu armatūra susiliečia su viršutiniu pavaros dangteliu 8 ir sustoja. Po uždarymo srovė į pavaros ritę išjungiama. Jungiklis lieka uždarytoje padėtyje dėl likutinės indukcijos, kurią sukuria žiedinis nuolatinis magnetas 10, kuris laiko armatūrą 11 patrauktą prie viršutinio dangčio 8 be papildomo srovės tiekimo.

Norėdami atidaryti jungiklį, ritės gnybtuose turi būti prijungta neigiama įtampa.

Šiuo metu 6-36 kV įtampos elektros tinklų dominuojančiais įrenginiais tapo vakuuminiai automatiniai jungikliai. Taigi, vakuuminių jungiklių dalis visame pagamintų prietaisų skaičiuje Europoje ir JAV siekia 70%, Japonijoje – 100%. Rusijoje pastaraisiais metais ši dalis nuolatos didėjo, o 1997 metais viršijo 50% ribą. Pagrindiniai sprogmenų pranašumai (palyginti su naftos ir dujų jungikliais), lemiantys jų rinkos dalies augimą:

- didesnis patikimumas;

- mažesnės priežiūros išlaidos.
Taip pat žiūrėkite: Aukštos įtampos vakuuminiai grandinės pertraukikliai – konstrukcija ir veikimo principas