Выключатели Реферат. Введение Для включения и отключения разъединителей, выключателей нагрузки, масляных выключателей и другой коммутационной аппаратуры используют специальные устройства приводы.
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Содержание. Введение Общие сведения и краткая характеристика приводов Классификация приводов выключателя Классификация высоковольтных выключателей Заключение Список литературы введение Для включения и отключения разъединителей, выключателей нагрузки, масляных выключателей и другой коммутационной аппаратуры используют специальные устройства — приводы. Для автоматически отключаемых или включаемых аппаратов привод удерживает их соответственно во включенном или отключенном положении. По роду используемой энергии приводы разделяют на ручные, электрические (электромагнитные, электродвигательные), пружинные, пневматические. Раньше применялись грузовые приводы, которые оказались недостаточно надежными в работе. Различают также неавтоматические, полуавтоматические и автоматические приводы. Первые дают возможность включать или отключать аппарат только вручную. Вторые обеспечивают автоматическое (дистанционное) отключение или в некоторых случаях включение аппарата. Автоматические приводы дают возможность автоматически (от соответствующих устройств защиты и автоматики) или дистанционно включать и отключать коммутационные аппараты. Во всех приводах реализован механизм свободного расцепления, который при его активации отсоединяет механизм привода от механизма высоковольтного выключателя. Вал привода обычно соединяется с валом разъединителя, или высоковольтного выключателя, при помощи тяг и рычагов которые образуют механизм отключения. Наиболее тяжелой работой привода является включение выключателей и разъединителей, так как при этом преодолевается сопротивление контактов и всех пружин высоковольтного устройства, в таком режиме привод выключателя потребляет больше всего мощности. При отключении устройства всё гораздо проще – освобождается механическая защелка привода, которая удерживает его во включенном положении, и электроустановка отключается. Это процедура происходит уже без потребления особой мощности, так как после освобождения защелки привода, разъединитель и выключатель выключаются под действием отключающих пружин. Приводы различаются по способу включения и отключения, бывают ручные приводы, электромагнитные – такие как ПЭ-11, ПЭ-12, пружинные – ПП-67, ППО-10, а так же пневматические приводы. Для включения и отключения трехполюсных разъединителей обычно применяется ручной привод ПР-2, с ео помощью можно вручную включать и отключать разъединитель. Типы приводов к выключателям, применяемых в городских электросетях.
Примечание. Приводы ПРБА, УГП, УПГП, ПП-61 в настоящее время промышленностью не выпускаются, но находятся в эксплуатации в действующих сетях. 1.Общие сведения и краткая характеристика приводов Привод - это специальное устройство, создающее необходимое усилие для производства перечисленных операций. В некоторых выключателях привод конструктивно связан в одно целое с его контактной системой (воздушные выключатели). Основными частями привода являются: включающий механизм, запирающий механизм (защелка, собачка), который удерживает выключатель во включенном положении, и расцепляющий механизм, освобождающий защелку при отключении. Наибольшая работа в существующих конструкциях выключателем совершается приводом при включении, так как при этой операции преодолевается собственная масса подвижных контактов, сопротивление отключающих пружин, трение и силы инерции в движущихся частях. При включении на существующее КЗ механизм привода, кроме того, должен преодолеть электродинамические усилия, отталкивающие контакты друг от друга. Операция включения во избежание приваривания контактов выключателя должна производиться быстро. Чем меньше время включения, тем меньше пауза при АПВ. При отключении работа привода сводится к освобождению защелки, удерживающей механизм во включенном положении. Самоотключение происходит за счет силы сжатых или растянутых отключающих пружин. В зависимости от источника энергии, затрачиваемой на включение и отключение, применяются следующие типы приводов:
Требования к приводам:
Основные части привода:
Ручной привод применяется:
Недостатки: ограниченные применения. Электрические приводы - электромагнитные с перемещением сердечников вверх и вниз. К ним относят:
Достоинства:
Двигательные: на примере привода ПП - 60. Достоинства: потребление 1/2 мощности от привода электромагнитного. Недостатки: малая мощность операций включения: следствие применения при U - 6 - 10кВ и реже на U = 35 кВ. Пневматические приводы: работают на сжатом воздухе и состоят из преобразователя энергии сжатого воздуха в механическую и из системы рычагов, передающих включающее усилие приемному рычагу выключателя (давление 2МПа):
Применение: ПВ - 30 для МГ - 10 и МГ - 20 (ИПВ - для масленых бочковых выключателей). Недостаток:
Пневмогидравдические: в которых для передачи силовых импульсов к валу выключателя используется жидкость преимущественно масло под давлением:
Используются (тип 11111) для включения баковых выключателей: tоткл—0,25 с. Приводы воздушных выключателей отличаются отсутствием отключающих пружин, устройством передаточного механизма и др. Включение и отключение воздушных выключателей осуществляется пневмоклапанами, которые управляются соответствующими электромагнитами. Источником энергии, необходимой для управления выключателем, является электрическая система. Однако энергия из системы не поступает непосредственно в привод, а предварительно преобразуется и аккумулируется в том или ином виде, например в аккумуляторных батареях для электромагнитных приводов, в ресиверах сжатого воздуха для пневматических приводов, в напряженных пружинах в пружинных приводах. Аккумуляторы энергии любого вида обеспечивают работу привода в аварийных условиях при отсутствии энергии в рассматриваемой части системы. В современных типах маломасляных и вакуумных выключателей, применяемых в распределительных сетях 6-10 кВ, применяются встроенные электромагнитные и пружинные приводы, а для элегазовых выключателей применяются также гидравлические приводы. Приводы должны отвечать следующим требованиям:
2. Классификация приводов выключателей. Привод ручной автоматический ПРА-17 (смотри рисунок ниже) с механизмом свободного расцепления, позволяющим отключать как вручную, так и автоматически с помощью встроенного электромагнита, предназначен для управления выключателями нагрузки и состоит из чугунного литого корпуса 4, вала привода 10, на котором закреплен секторный рычаг 8, соединенный гнутой вилкой 9 и тягой с рычагом на валу выключателя.  Привод ПРА-17: 1 и 2 — рукоятка и рычажок ручного отключения, 3 — указатель положения выключателя, 4 — корпус, 5 — отключающий электромагнит, 6 — защелка, 7 и 11 — собачки, 8 — секторный рычаг, 9 — вилка, 10 — вал На рукоятке ручного отключения 1 размещены отключающая собачка 11 и защелка 6. Выключатель нагрузки во включенном положении удерживается приводом, а отключается дистанционно с помощью электромагнита и вручную рычажком ручного отключения 2, расположенным на рукоятке привода. Для включения выключателя следует нажать на рычажок ручного отключения 2, при этом рукоятка 1 опускается вниз и привод подготовлен к включению выключателя, для чего необходимо рукоятку быстро поднять вверх до упора. Привод рычажный блинкерный автоматический ПРБА (смотри рисунок ниже) состоит из чугунного корпуса 8, крышки 4, релейной коробки 7, рычага управления 2 и указателя положения механизма привода 10. В задней стенке корпуса имеется окно для прохода тяги 9 к выключателю. В крышке предусмотрено отверстие для рычага управления. В релейной коробке размещены реле.  Привод ПРБА: 1 и 2 — рычаги блок-контактов и управления, 3 — блокировочные контакты КСА, 4 — крышка, 5 и 6 — реле максимального тока и минимального напряжения, 7 — релейная коробка, 8 — корпус, 9 — тяга, 10 — указатель положения механизма привода Когда привод включен, рычаг управления находится в верхнем положении, когда отключен — в нижнем положении 2'. Указатель служит для сигнализации автоматического отключения выключателя. Во включенном положении привода указатель 10 находится в нижнем наклонном положении и загораживается крышкой привода. При автоматическом отключении выключателя указатель занимает горизонтальное положение 10' и находится впереди корпуса привода. Для приведения в соответствие положения рычага управления и механизма привода (рычаг в положении «включен», механизм привода отключен) необходимо рычаг управления опустить вниз. При этом указатель также опустится вниз. Включение привода осуществляется движением рычага управления 2 снизу вверх: система рычагов внутри привода, связанная с помощью тяги 9 с выключателем, произведет его включение. Отключение привода производится вручную или автоматически, при этом происходит свободное расцепление системы рычагов с тягой выключателя и выключатель под действием своих отключающих пружин отключается. Пружинно-грузовой привод УПГП и пружинные приводы ППМ-10 (смотри рисунок ниже, а), ПП-61 и ПП-67 (смотри рисунок ниже, б) предназначены для ручного управления выключателями, осуществления автоматического отключения и повторного включения (АПВ), а также автоматического включения резерва (АВР).  Пружинные приводы: а — ППМ-10, б — ПП-67 (без защитного диска); 1 — корпус, 2 — электродвигатель, 3 — редуктор, 4 — включающие пружины, 5 — регулировочный болт, 6 — груз Включение выключателя пружинно-грузовым приводом происходит за счет энергии предварительно заведенных (растянутых) пружин и энергии груза, поднятого в верхнее положение. Завод пружины и поворот груза в верхнее положение производят вручную или с помощью зубчатого моторного редуктора (АМР), расположенного в верхней части привода. Включение выключателя пружинным приводом ППМ-10 происходит за счет энергии предварительно заведенной спиральной пружины, приводами ПП-61 и ПП-67 — за счет энергии предварительно заведенных цилиндрических пружин. Заводят пружины также вручную или с помощью АМР. Операции по включению и отключению пружинных приводов ПП-61 и ПП-67 с редукторами АМР производят в такой последовательности: нажатием кнопки, установленной на камере КСО, включают мотор, в результате начинают вращаться редуктор и шестереночная передача, которая заводит (растягивает) пружины привода и подготовляет привод к включению. При нажатии кнопки «Вкл» в приводе выключателя запирающий механизм привода освобождает включающие пружины, которые сжимаются, и под их действием выключатель включается. Для отключения выключателя нажимают кнопку «Откл» в приводе, при этом происходит расцепление защелки зацепа привода с рычагом вала и выключатель под действием своих пружин отключается. Если выключатель предназначен для автоматического включения резерва, то включают мотор, который заводит пружины, и пружины остаются в заведенном положении при отключенном выключателе. При срабатывании реле, находящегося в электрической схеме АВР, подается импульс на отключающую катушку, расположенную в приводе, ударник катушки освобождает запирающий механизм привода, и выключатель под действием пружин привода включается. При отсутствии АВР приводы ПП-61 и ПП-67 заводят вручную специальными рычагами, вставляющимися в .привод. Автоматическое отключение выключателя можно осуществлять реле, встроенными в приводы. Приводы ВМП-10П и ВМПП-10 являются также пружинными, но встроены в выключатель ВМП-10. Пружины в приводе ВМП-10П заводятся электромагнитом постоянного тока, т. е. для его управления требуется аккумуляторная батарея или выпрямительное устройство, а в приводе ВМПП-10 — электродвигателем. Привод пружинный выносной ППВ-10 предназначен для работы с выключателем ВМГП-10. Включение выключателя происходит за счет энергии предварительно заведенных двух спиральных пружин. Завод пружин осуществляется электродвигателем или вручную. Электромагнитные приводы постоянного тока ПС и ПЭ состоят из рычажного механизма, электромагнитов включения и отключения и различных блок-контактов. Потребляя электроэнергию в процессе включения, эти приводы создают тяговые усилия в электромагнитной катушке с сердечником. Сердечник, взаимодействуя с системой рычагов, производит включение выключателя. Приводы обеспечивают автоматическое отключение выключателя с помощью встроенных в них отключающих электромагнитов, а также приспособлены и для ручного отключения. Электромагнитные приводы работают на постоянном токе при напряжении 110 и 220В. Наиболее распространен привод ПЭ-11, преимуществами которого являются простота и надежность в эксплуатации. С помощью этого привода возможно дистанционное управление выключателем. Особенностью его является необходимость выпрямительного устройства или наличие источника постоянного тока (аккумуляторная батарея). Классификация высоковольтных выключателей Все высоковольтные выключатели классифицируются по различным параметрам. В зависимости от способа гашения дуги, они могут быть автогазовыми и автопневматическими, вакуумными, воздушными, а также масляными и электромагнитными. По своему назначению эти устройства классифицируются следующим образом: Сетевые. Используются в электрических цепях с напряжением 6 кВ и выше. Основной функцией является пропуск и коммутирование тока в обычных условиях или в ненормальной ситуации в течение установленного времени, например, при коротких замыканиях. Генераторные. Предназначены для работы с напряжением 6-20 кВ. Применяются в цепях электродвигателей с высокой мощностью, генераторов и других электрических машин. Пропускают и коммутируют ток не только в обычном рабочем режиме, но и в условиях пуска и коротких замыканий. Отличаются большим значением тока отключения, а номинальный ток может составлять до 10 тыс. ампер. Устройства для электротермических установок. Рассчитаны на значение напряжений от 6 до 220 кВ и применяются в цепях с крупными электротермическими установками. Как правило, это рудотермические, сталеплавильные и другие печи. Могут пропускать и коммутировать ток в различных эксплуатационных режимах. Выключатели нагрузки. Их основное назначение состоит в работе с обычными номинальными токами, они используются в сетях с напряжением от 3 до 10 кВ и осуществляют коммутацию незначительных нагрузок. Данные устройства не рассчитаны на разрыв сверхтоков. Реклоузеры. Подвесные секционные выключатели, управляемые дистанционно. Они снабжены защитой и предназначены для установки на опорах воздушных линий электропередачи. Высоковольтный выключатель может устанавливаться разными способами. С соответствии с этим они бывают опорными, подвесными, настенными, выкатными. Кроме того, эти приборы могут встраиваться в КРУ – комплектные распределительные устройства. Основные требования к высоковольтным выключателям Все коммутирующие устройства, работающие с высокими токами, должны обладать следующими качествами: Быть надежными и безопасными для персонала и других лиц. Обладать быстродействием, затрачивая минимальное время на отключение Простой монтаж и удобное дальнейшее обслуживание. Низкий уровень шума в процессе работы. Относительно небольшая стоимость, оптимальное соотношение цены и качества. Наиболее распространенные конструкции высоковольтных выключателей следует рассмотреть более подробно. - Баковые и маломасляные выключатели  Оба устройства представляют собой масляные типы высоковольтных выключателей. Деионизация дуговых промежутков в каждом из них осуществляется одними и теми же методами. Они отличаются друг от друга лишь количеством используемого масла, а также способами, с помощью которых контактная система изолируется от заземленного основания. Баковые устройства в настоящее время сняты с производства, поскольку у них имелись серьезные недостатки. Уровень масла в баке требовалось постоянно контролировать. Оно использовалось в большом объеме, из-за чего замена масла отнимала много времени. Эти приборы относились к категории взрыво- и пожароопасных и не могли устанавливаться внутри помещений. На смену им пришли маломасляные или горшковые выключатели, рассчитанные на все виды напряжений. Они могут устанавливаться в любые распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типа. Масло в данном случае выступает прежде всего в качестве дугогасящей среды и лишь частично выполняет функции изоляции между разомкнутыми контактами. Токоведущие части изолируются между собой с помощью фарфора и других твердых изолирующих материалов.  Выключатели для внутренней установки оборудованы контактами, помещенными в стальной бачок или горшок. Эта конструктивная особенность дала название всему устройству. В зависимости от модели, приводы высоковольтных выключателей могут различаться между собой. Приборы, рассчитанные на работу при напряжении 35 кВ, помещаются в фарфоровом корпусе. Наибольшее распространение получили подвесные устройства ВМГ-10 и ВМП-10 на 6-10 кВ. У них крепление корпуса осуществляется с помощью фарфоровых изоляторов к основанию, общему для всех полюсов. В свою очередь, каждый полюс оборудуется одним разрывом контактов и камерой для гашения дуги. При работе с большими номинальными токами недостаточно одной пары контактов, которые одновременно являются рабочими и дугогасительными. Поэтому снаружи выключателя отдельно устанавливаются рабочие контакты, а внутри металлического бачка – дугогасительные. Маломасляные выключатели используются в закрытых распределительных устройствах на подстанциях и электростанциях напряжением 6, 10, 20, 35 и 110 кВ. Кроме того, они устанавливаются в комплектных и открытых распределительных устройствах. - Выключатели воздушные  Для гашения дуги в выключателях воздушного типа используется сжатый воздух под давлением 2-4 Мпа. Дугогасительное устройство и токоведущие части изолируются с помощью фарфора и других аналогичных материалов. Воздушные выключатели конструктивно различаются между собой в зависимости от таких факторов, как номинальное напряжение, способ подачи сжатого воздуха и других. Устройства высокого номинального тока, аналогично маломасляным выключателям, оборудованы главным и дугогасительным контурами. При включении основной ток попадает на главные контакты, расположенные открыто. После отключения они размыкаются первыми и далее ток попадает уже на дугогасительные контакты, расположенные в другой камере. Непосредственно перед их размыканием из резервуара в камеру осуществляется подача сжатого воздуха, гасящего дугу, в продольном или поперечном направлении. В отключенном положении между контактами создается изоляционный зазор необходимых размеров. С этой целью контакты разводятся на достаточное расстояние. Выключатели для внутренней установки рассчитаны на ток до 20 тыс. ампер и напряжение 10-15 кВ. Они имеют отделитель открытого типа, после отключения которого сжатый воздух перестает поступать в камеры и происходит замыкание дугогасительных контактов. Типовая конструктивная схема воздушного выключателя состоит из дугогасительной камеры, резервуара со сжатым воздухом, главных контактов, шунтирующего резистора, отделителя и емкостного делителя напряжения на 110 кВ, обеспечивающего два разрыва на фазу. В выключателях открытой установки, рассчитанных на напряжение 35 кВ, вполне достаточно одного разрыва на фазу. - Элегазовые высоковольтные выключатели  Элегазом называется смесь серы и фтора в определенной пропорции. В результате образуется инертный газ с плотностью выше чем у воздуха примерно в 5 раз и электрической прочностью в 2-3 раза больше воздушной. Данный вид выключателей, используя элегаз, способен погасить дугу, ток которой примерно в 100 раз выше тока, отключаемого в обычном воздухе, в тех же самых условиях. Такая способность объясняется возможностями молекул улавливать электроны, находящиеся в дуговом столбе, с одновременным созданием относительно неподвижных отрицательных ионов. При потере электронов дуга становится неустойчивой и очень легко гаснет. Если элегаз подается под давлением, то электроны из дуги поглощаются еще быстрее. Конструкция элегазового выключателя включает в себя корпус с тремя полюсами, наполненный элегазом. Внутри создается низкое избыточное давление в пределах 1,5 атмосфер. Сюда же входит механический привод и передняя панель привода, где находится рукоятка ручного взвода пружин. Устройство дополнено высоковольтными силовыми контактными площадками и разъемом для подключения вторичных коммутационных цепей. - Выключатели вакуумного типа  Вакуум обладает электрической прочностью, многократно превышающей этот показатель у масла, элегаза и других сред, используемых в высоковольтных выключателях. Здесь увеличивается средний свободный пробег электронов, молекул, атомов и ионов при снижении давления. Вакуумная камера включает в себя подвижный и неподвижный контакты, помещенные в плотную оболочку из керамического или стеклянного изоляционного материала. Сверху и снизу установлены металлические крышки и общий металлический экран. Подвижный контакт перемещается относительно неподвижного контакта с помощью специального сильфона. К выводам камеры подключается главная токоведущая цепь выключателя. Вакуумный выключатель работает в следующем порядке. В исходном положении контакты находятся разомкнутыми, поскольку на них через тяговый изолятор воздействует отключающая пружина. Под действием приложенного к катушке электромагнита напряжения со знаком «плюс», в зазоре магнитной системы происходит нарастание магнитного потока. Поток воздействует на якорь с силой, превышающей усилие отключающей пружины, после чего начинается движение якоря вверх совместно с тяговым изолятором и подвижным контактом вакуумной камеры. Пружина отключения сжимается, в катушке возникает противо-ЭДС, снижающая ток и препятствующая его дальнейшему нарастанию. Высокая скорость движения якоря исключает появление пробоев и шума работы контактов. Когда контакты замыкаются, якорь резко замедляет движение, поскольку на него начинает действовать пружина дополнительного поджатия контактов. Однако, по инерции он все равно двигается вверх, сжимая пружины отключения и дополнительного поджатия контактов. Чтобы отключить устройство к выводам катушки прикладывается напряжение с отрицательной полярностью. Заключение. Приводы выключателей служат для включения, удержания во включенном состоянии и отключения выключателей. Источником энергии для управления выключателем является электрическая система при этом энергия предварительно преобразуется и аккумулируется, то есть не поступает непосредственно в привод. Например, она аккумулируется в ресиверах сжатого воздуха для пневматических приводов или в напряженных пружинах пружинных приводов или накапливается в аккумуляторных батареях для электромагнитных приводов. Аккумулируемая энергия обеспечивает работу привода в аварийных условиях при отсутствии электрической энергии, поставляемой системой. Электрический привод (сокращённо - электропривод) - это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Современный электропривод - это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %) и главным источником механической энергии в промышленности. Электромагнитные приводы относятся к приводам прямого действия. Энергия потребляется от источника большой мощности. Усилие, необходимое для включения выключателя создается стальным сердечником, который втягивается в катушку электромагнита при прохождении по ней тока. При отключении выключателя используется другой электромагнит, который воздействует на рычаг механизма свободного расцепления. Достоинство: простота конструкции и надежность работы в условиях севера. Недостатки: большой потребляемый ток и необходимость источника большой мощности. Пружинный привод - энергия для включения выключателя запасается мощной пружиной, которая заводится вручную или электродвигателем (пружинно-моторный привод) через редуктор с большим передаточным числом. После окончания процесса включения электропривода происходит повторная заводка пружины. Пружинный привод с автоматическим заводом от электродвигателя обеспечивает возможность многократного повторного включения с интервалом 5-10 с. Недостатком пружинного привода является уменьшение тягового усилия в конце хода при включении аппарата из-за уменьшения деформации пружины. Для устранения этого недостатка пружинные приводы снабжаются маховиком, который поглощает избыточную энергию в начале включения и отдает ее в конце. Пневматические приводы создают усилие на включение выключателя за счёт сжатого воздуха, который подается в цилиндр с поршнем, заменяющий элемент выключателя. Такие электрические приводы требуют установки компрессоров. Список использованной литературы. 1- Киреева Э.Л., Конюхова ЕЛ. Надежность электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергопрогресс, 2001. 2- Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок. М.: Высшая школа, 2003. 3- Метельский В.А. Высоковольтные выключатели нагрузки, выпускаемые в странах СНГ // Электрик. 2012. № 5. 4 - Румянцев, Д.Е. Современное вакуумное коммутационное электротехническое оборудование сетей и подстанций /2000 г. 5- Методические материалы и инструкции по эксплуатации BB/TEL группы "Таврида Электрик" за 2003, 2004 годы. 6- Афонин В.В., Набатов К.А. Элегазовые выключатели распределительных устройств высокого напряжения. Учебное пособие. Тамбов. Издательство ТГТУ, 2009. |