Курсовая работа (т): Вакуумный выключатель ВТБЭ-10/630-УХЛ3

Рисунок 1 Конструкция вакуумного выключателя.

Для управления (включения и отключения) выключателями, а также для сопряжения с существующими цепями релейной защиты и управления предназначены блоки управления BU/TEL различных типов. При выполнении операций ВКЛ/ОТКЛ на катушки электромагнитных приводов выключателя разряжаются предварительно заряженные конденсаторы блоков управления. Таким образом обеспечивается строгое дозирование электрической энергии, что позволяет снизить совокупное разрушительное воздействие на контактную систему ВДК электроэрозионных, тепловых и механических факторов, что в свою очередь способствует повышению коммутационного и механического ресурса всего вакуумного выключателя.

Применяются следующие типы блоков управления предприятия «Таврида Электрик»:

·              BU/TEL-220-05A (ИТЕА468332.021РЭ) с блоком питания ВР/TEL-220-02A (ИТЕА436535.007РЭ)№

·              БУ/TEL-220-10 (ИТЕА468332.017РЭ);

·              БУ/TEL-100/220-12-01; (БУ/TEL-12/64-12-01); (АРТА468332.001РЭ);

·              БУ/TEL-100/220-12-02; (БУ/TEL-12/64-12-02); (АРТА468332.001РЭ);

·              БУ/TEL-100/220-12-03; (БУ/TEL-12/64-12-03); (АРТА468332.001РЭ).

Блок управления BU/TEL-220-05A используется только в комплекте с блоком питания BP/TEL-220-02A. Остальные типы блоков управления имеют встроенные блоки питания. Выбор типа блока управления зависит от рода оперативного напряжения (постоянное, переменное, выпрямленное), его источников, функционального назначения ячейки, объёма РЗиА, типа используемой аппаратуры и др. параметров.

1.3 Устройство и работа выключателя

Включение и отключение коммутационного аппарата осуществляется за счет соответствующих пружин. Срабатывание пружин осуществляется воздействием специальных электромагнитов (соленоидов) включения и отключения, либо нажатием кнопок включения и отключения непосредственно в приводе ВВ.

Перед включением выключателя необходимо привести в рабочее положение пружину включения, то есть взвести ее. Взвод пружины происходит при подаче оперативного тока на электпродвигатель привода ВВ. При отсутствии возможности подачи оперативного тока, например при обесточении распределительного щита постоянного тока, взвести пружину можно вручную при помощи специальной рукоятки.

Итак, для включения выключателя дистанционно, через ключ управления подается оперативный ток (как правило постоянный) на соленоид включения. Для управления выключателем с места нажимается кнопка включения. В обоих случаях происходит воздействие на защелку включения, которая освобождает пружину включения, которая включает вакуумный выключатель. При этом заводится пружина отключения. Электрическая схема привода устроена таким образом, что после включения аппарата происходит автоматический взвод пружины включения.

Рисунок 2. Конструкция и устройство вакуумного выключателя.

В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда, называемого «вакуумная дуга». Существование «вакуумной дуги» поддерживается за счёт металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, является проводником тока и поддерживает его протекание между контактами до момента перехода через ноль. В этот момент дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7-10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасительной камеры, восстанавливая электропрочность вакуумного промежутка. В это же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение. Если при восстановлении напряжения на поверхности контакта (как правило, анода) остаются перегретые участки, они могут служить источником эмиссии заряженных частиц, вызывающих пробой вакуумного промежутка, с последующим протеканием тока через него. Для избежания подобных отказов необходимо управлять вакуумной дугой, равномерно распределяя тепловой поток по всей поверхности контактов. Наиболее эффективным способом управления дугой является наложение на неё продольного (сонаправленного с направлением тока) магнитного поля, которое индуцируется самим током. Данный способ применён в вакуумных дугогасительных камерах, которые разработаны и производятся предприятием «Таврида Электрик». Эта конструкция имеет явные преимущества:

·              высокая отключающая способность;

·              минимальные габариты и вес;

·              малая величина тока среза (4-5 ампер), ограничивающая коммутационные перенапряжения до безопасных величин;

·              продольное магнитное поле минимизирует коммутационный износ контактов (эрозию) и обеспечивает значительный коммутационный ресурс.

Для управления (включения и отключения) выключателями, а также для сопряжения с существующими цепями релейной защиты и управления предназначены блоки управления BU/TEL различных типов.

При выполнении операций ВКЛ/ОТКЛ на катушки электромагнитных приводов выключателя разряжаются предварительно заряженные конденсаторы блоков управления. Таким образом обеспечивается строгое дозирование электрической энергии, что позволяет снизить совокупное разрушительное воздействие на контактную систему ВДК электроэрозионных, тепловых и механических факторов, что в свою очередь способствует повышению коммутационного и механического ресурса всего вакуумного выключателя.

1.4 Устройство и работа составных частей вакуумного выключателя

Блок дугогасительный состоит из вакуумной дугогасительной камеры (ВДК), гибкого токоподвода со стороны подвижного контакта ВДК и механизма поджатия, выводов для внешнего присоединения подвижного и неподвижного контактов ВДК. Выводы от подвижного и неподвижного контактов ВДК выполняются для присоединения переходных шин и для установки ламельных узлов.

Привод состоит из несущей панели выключателя 4, установленного на ней мотор-редуктора 10 для заводки включающих пружин, синхронизирующего вала привода 2, электромагнита отключения МХ 7, электромагнита включения XF 8, блока коммутирующих контактов для внешних вспомогательных цепей 6, органы управления выключателем (кнопка включения 5 и отключения 1), указатели состояния пружин 11 и положения выключателя 12. На синхронизирующем валу привода 2 установлен компенсатор 13 и закреплена одним концом пружина демпфера 3. Вал служит для передачи усилия возникающего при освобождении запасенной энергии включающих и отключающих пружин через управляющую и изоляционную тягу к дугогасительным блокам.

На напряжение 10 кВ разработаны вакуумные дугогасительные камеры (ВДК) с токами отключения 40 и 50 кА. На рис. 3 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 3150 А и током отключения до 20 кА. Поперечное магнитное поле быстро перемещает дугу, что позволяет уменьшить износ контактов и улучшает процесс гашения дуги.

Рисунок 3 - Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ, 3150 А. 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- напрявляющая из силумина

Механизм свободного расцепления включает в себя два рычага 6, приваренных к валу 10 выключателя, коромысло 8 с роликами на обеих концах и защелками 9. Коромысло 8 установлено на оси 5 между рычагами 6. Благодаря пружине 4 коромысло постоянно стремится повернуться против часовой стрелки, его движение ограничено осью 7 между рычагами 6, положение защелки 9 устанавливается с помощью болта 13 и пружины, которая стремится повернуть защелку 9 относительно ее оси против часовой стрелки. Главная защелка 3, фиксирующая включенное положение выключателя, может поворачиваться вокруг своей оси и под действием пружины стремится повернуться по часовой стрелке.

В исходном состоянии выключатель отключен. Положение элементов механизма свободного расцепления, вала выключателя и контактов ВДК показана на рисунке 3, а. Рассмотрим включение выключателя. Толкатель электромагнита включения 1, перемещаясь, начинает воздействовать на ролик коромысла 8 механизма свободного расцепления. Другой ролик коромысла 8 находится на защелке 9, поэтому оно не может повернуться вокруг своей оси вращения 5, т.е. вал выключателя поворачивается по часовой стрелке, и через рычаги 11, изоляционные тяги 12, узлы поджатия происходит замыкание контакт-деталей 15 и 16 ВДК. Одновременно взводится пружина отключения 2. В конце хода толкателя электромагнита под действием прижимной силы пружины возврата защелка 3 поворачивается, фиксируя выключатель во включенном положении. Под действием возвратной пружины 9 электромагнита включения его якорь возвращается в исходное положение после обесточивания катушки.

Положение элементов механизма свободного расцепления при включенном положении выключателя показана на рисунке 3, б. Для отключения выключателя необходимо вывести из зацепления с роликом коромысла 8 защелку 9 (повернуть вокруг своей оси по часовой стрелке). Это можно выполнить вручную посредствам воздействия на рычаг 20 кнопкой ручного отключения 19 или толкателем 18 электромагнита отключения 17. Когда защелка 9 выйдет из зацепления, становится возможным поворот вала 10 против часовой стрелки за счет энергии пружины электромагнита отключения 17 и пружины узлов поджатия. При повороте вала 10 разводятся контакт-детали 15 и 16 ВДК 14, и коромысло 8, поворачивается по часовой стрелке. Примерно этот момент в процессе отключения выключателя приведен на рисунке 6, в. Далее при повороте коромысло 8 по часовой стрелке его ролик соскальзывает с защелки 3, и выключатель отключается. Коромысло 8 под действием пружины 4 становится на защелку 9. Механизм готов к включению.

Кроме механизма свободного расцепления выключатель снабжен блоком сигнализации и пневматическим буфером. Блок сигнализации может содержать от 8 до 16 коммутирующих контактов для внешних вспомогательных цепей. Пневматический буфер предназначен для амортизации удара при отключении выключателя.

Для надежной работы выключатель должен быть правильно отрегулирован.

1.5 Техническое обслуживание и ремонт вакуумных выключателей

• систематическое наблюдение за их техническим состоянием, в особенности за состоянием приводов к ним, обеспечение их работоспособности с номинальными параметрами;

•устранение в них в возможно короткие сроки неисправностей, которые могут привести к аварии;

• своевременный ремонт и профилактические испытания элементов выключателей и приводов.

Сроки проведения внеочередных и плановых ремонтов выключателей и приводов к ним зависят от коммутационной и механической износостойкости контактов выключателей, степени изменения технических характеристик с течением времени вследствие высыхания смазки, загрязнения изоляции, отказа отдельных узлов и т.д. Эти сроки, в зависимости от конструктивного исполнения этих коммутационных аппаратов, обычно регламентируются заводами-изготовителями. При этом маломасляные и электромагнитные выключатели и особенно приводы к ним требуют постоянного устранения неполадок и неисправностей, в то время как современные вакуумные и элегазовые выключатели отличаются повышенным механическим и коммутационным ресурсом, что позволяет осуществлять их гарантированную эксплуатацию в течение 25 и более лет без проведения капитального ремонта.

Вакуумные выключатели не требуют проведения периодических (плановых) текущих, средних и капитальных ремонтов в течение всего срока их службы.

Профилактический контроль технического состояния выключателей рекомендуется проводить в следующие сроки: первую проверку - через 1-2 года эксплуатации, повторные - через каждые 10 лет. При эксплуатации выключателей в цепи приемников с частой коммутацией, например, на сталеплавильных печах, где в течение суток может быть до 50-60 операций «ВО», контроль технического состояния рекомендуется проводить ежегодно.

В объем профилактического контроля входят: проверка общего состояния выключателя, выполняемая внешним осмотром, проверка работоспособности выключателя, измерение переходного сопротивления главной цепи и испытание электрической прочности изоляции переменным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Вакуумные выключатели, находящиеся постоянно во включенном или отключенном положении, должны 1 -2 раза в год проходить проверку их работоспособности путем опробования в соответствии с Правилами технической эксплуатации или местными инструкциями по обслуживанию высоковольтной аппаратуры распределительных устройств.

При контроле токоведущих цепей выключателя путем измерения переходного сопротивления постоянному току следует использовать результаты предыдущих измерений сопротивления, в том числе полученные при вводе выключателя в эксплуатацию.

При отсутствии нарушений контактных соединений увеличение значения переходного сопротивления возможно за счет увеличения переходного сопротивления между контактами ВДК за счет воздействия электрической дуги возникающей при отключении токов нагрузки и токов короткого замыкания. Как показывают результаты испытаний, переходное сопротивление главной цепи вакуумных выключателей серии BB/TEL увеличивается не более чем на 10 мкОм после многократных отключений тока короткого замыкания.

Во время измерения сопротивления в условиях эксплуатации следует обращать внимание на относительную разницу значений сопротивления в полюсах выключателя. Разница более чем на 25 - 30% свидетельствует о нарушении контактного соединения в полюсе с увеличенным значением переходного сопротивления. Если переходное сопротивление вакуумного выключателя будет превышать нормированное значение более чем в 2 раза, выключатель не должен вводиться в работу. Его дальнейшая эксплуатация возможна только с разрешения предприятия- изготовителя. Значительное увеличение сопротивления может иметь место при потере вакуума в одной из ВДК и коммутации выключателем токов нагрузки. Такие случаи наиболее вероятны на присоединениях с частыми коммутациями, например, в цепях плавильных печей. Для подтверждения случая потери вакуума необходимо провести испытание продольной изоляции ВВ переменным напряжением.

В случае нарушения работоспособности выключателя вакуумного по вине завода-изготовителя до истечения гарантийного срока, работа по восстановлению или его замене производится предприятием безвозмездно.

В случае выработки коммутационного ресурса или истечения срока службы выключатель подлежит замене. Выключатель, выработавший механический ресурс, подлежит освидетельствованию согласно. Если коммутационный ресурс не выработан и переходное сопротивление находится в допустимых пределах, необходимо обратиться в службу сервиса для замены привода выключателя.

В процессе эксплуатации выключателя необходимо проводить осмотр, техническое обслуживание. Порядок и периодичность технического обслуживания устанавливается в соответствии с технической и эксплуатационной документацией на электроустановки, в которых применяются выключатели.