Воздушные выключатели высокого напряжения

В высоковольтных сетях для коммутации токов нагрузки и отключения токов коротких замыканий используются выключатели различных типов; в зависимости от среды гашения электрической дуги различают воздушные, элегазовые, вакуумные, масляные устройства.

Воздушные выключатели (ВВ) 

Применяются для напряжений 110 кВ и выше, но наиболее широкое распространение они получили в сетях 220 кВ и выше. Серьезным достоинством выключателей воздушного типа является экологичность, так как дугогасящей средой в них является обычный воздух.

Гашение дуги происходит за счет высокого давления воздуха во внутреннем пространстве выключателя. Дуга сбивается потоком большого давления, а устойчивость межконтактного пространства к электрическому пробою достигается избыточным давлением.

Воздух обеспечивает гашение дуги и управление приводным механизмом. Конструктивно, они различаются по типу создания изоляционного промежутка между контактами отключенного выключателя, по способу подачи воздуха в дугогасящие каналы, по наличию шунтирующих элементов. Наиболее широкое распространение получили устройства серии ВВШ0, ВВБ и крупномодульные ВВБК.

ВВШ

Эти выключатели состоят из двух полуполюсов, соединенных между собой трубчатыми шинами. В совокупности, полюс представляет собой две последовательно соединенные контактные системы.

Контакты одного полуполюса зашунтированы резисторами, ограничивающими ток гашения дуги, контакты другого полуполюса зашунтированы конденсаторами, предназначенными для выравнивания распределения напряжения между разрывами контактов.

Контактная система, зашунтированная ограничительными резисторами, размыкается лишь кратковременно, только на время гашения дуги, контактная система второго полуполюса создает надежный видимый разрыв, когда контакты дугогасительного устройства замкнуты. Каждый полюс выключателя установлен на резервуар сжатого воздуха.

Сжатый воздух, через дутьевые клапаны, расположенные у основания каждого полюса, поступает в дугогасительные камеры и отделители из резервуаров по опорным изоляторам.

Корпуса дутьевых клапанов снабжены обратными клапанами, через которые сжатый воздух поступает во внутренние полости опорных изоляторов, тем самым обеспечивая продувку выключателей. Работа обеспечивается электромагнитами, управляющими пусковыми клапанами.

ВВБ

Баковые ВВ имеют отличие от коммутационных устройств упомянутой выше серии ВВШ. Так, система контактов вместе с дутьевыми клапанами находится в металлическом баке со сжатым воздухом, изолированных от земли опорными изоляторами. Внутри бака проходит два стеклопластиковых цилиндра подачи сжатого воздуха.

По одному цилиндру воздух поступает постоянно для продувки внутренних полостей выключателя, по второму цилиндру подается импульс воздуха в момент гашения дуги. Дугогасительная камера имеет два основных и два вспомогательных контакта.

Основные контакты разрывают ток нагрузки, они зашунтированы ограничительными резисторами. Резисторы, также служат для ограничения скорости восстановления напряжения. Вспомогательные контакты отключают ток, проходящий через ограничительные резисторы. В металлический бак токопроводы заходят через эпоксидные ввода, защищенные от воздействия атмосферных явлений фарфоровыми покрышками. Для поддержания постоянного давления в баке отключенного ВВБ осуществляется продувка, высушенным воздухом.

Воздух, проходя через полости выключатели, выходит в атмосферу через указатель продувки. Во включенном положении воздух поступает также в воздуховодные цилиндры. Управление его продувкой происходит редукторным клапаном, расположенным в распределительном шкафу. Кроме редукторного клапана в распределительном шкафу находятся: система клапанов, электроконтактный манометр, ряды зажимов вторичных цепей и вспомогательных блок-контактов, электромагниты включения и отключения.

С помощью распределительного шкафа производится очистка сжатого воздуха, распределение воздуха из магистрали по полостям выключателя, блокировка работы при снижении давления в баке. Питание сжатым воздухом обеспечивается компрессорным хозяйством.

В зависимости от класса напряжения выключателей, давление в баке может составлять 4МПа – для 500 кВ, и 2 МПа – для 220 кВ и ниже. Осушка воздуха происходит при его последовательном сжатии в пяти последовательных ступенях компрессора.

Кроме того, дополнительная осушка происходит в БОВах (блоках осушки воздуха, наполненных цеолитом). Через редукционный клапан, компрессоры работают на группу баллонов высокого давления, откуда по магистральным воздухопроводам происходит распределение между выключателями.

В настоящее время, во многих энергосистемах отказываются от использования ВВ из-за больших эксплуатационных затрат на содержание компрессорного хозяйства, дополнительного персонала, обслуживающего баллоны высокого давления. К тому же, находясь в постоянной длительной эксплуатации, они становятся менее надежными.

Во многом, это объясняется тем, что все детали привода, уплотнительные элементы постоянно подвержены высокому давлению, из-за чего на резино-технических изделиях появляется остаточная деформация. В некоторых случаях, при переключениях приходится несколько раз “перехлопывать” выключатель, чтобы устранить утечку воздуха.

Много внимания требуют и компрессора, так как работают в непрерывном режиме и под очень высоким давлением. ВВ успешно заменяются элегазовыми аналогами, которые занимают намного меньше места в распределительных устройствах, и требуют значительно меньше внимания.