Olejový spínač: typy, označenia + špecifiká použitia

Medzi spínacími zariadeniami zastáva čestné miesto ako veterán olejový istič, používaný v uzavretých aj otvorených rozvádzačoch akéhokoľvek napätia.

Jeho hlavnou funkciou je zapínanie a vypínanie jednotlivých vedení normálne fungujúceho elektrického systému alebo v neobvyklých situáciách. V závislosti od okolností dôjde k vypnutiu automaticky alebo manuálne.

V tomto článku sa pozrieme na existujúce typy týchto zariadení, ich klasifikáciu a označovanie. Budeme tiež venovať pozornosť výhodám a nevýhodám takýchto prepínačov, vlastnostiam a pravidlám ich používania. Pre lepšie pochopenie materiálu sme vybrali schémy, tabuľky, vizuálne fotografie a tematické videorecenzie.

Výhody a nevýhody olejových spínačov

Tieto zariadenia majú pomerne jednoduchý dizajn. Majú dobrú spínaciu schopnosť a nie sú ovplyvnené poveternostnými podmienkami. Ak sa vyskytnú poruchy, je možné vykonať opravu. Nádržové MV sú vhodné pre vonkajšiu inštaláciu. Existujú podmienky na inštaláciu vstavaných transformátorov prúdu.

Rýchlosť kontaktnej divergencie hrá dôležitú úlohu pri prevádzke MV. Môže nastať situácia, keď sa kontakty rozchádzajú obrovskou rýchlosťou a oblúk okamžite dosiahne dĺžku, ktorá je preň kritická. V tomto prípade veľkosť zotavovacieho napätia nemusí stačiť na prelomenie medzikontaktnej medzery.

Prepínače nádrží majú viac nevýhod.Prvým je prítomnosť veľkého množstva oleja, teda značné rozmery týchto jednotiek a rozvádzačov. Druhým je nebezpečenstvo požiaru a výbuchu; v núdzových situáciách môžu byť následky najviac nepredvídateľné.

Hladina oleja v nádrži a na prívodoch, ako aj jeho stav sa musia pravidelne monitorovať. Ak sa v obsluhovaných napájacích sieťach nachádza VN, je potrebné mať špeciálne ropné zariadenie.

Na obrázku je olejový spínač VMG. Dokáže odpojiť akékoľvek záťažové prúdy a skraty, vrátane maximálneho vypínacieho prúdu. Tento typ je široko používaný v transformátorových rozvodniach

Klasifikácia olejových spínačov

Olejové spínače sa začali používať koncom predminulého storočia. Takmer do polovice dvadsiateho storočia jednoducho vo vysokonapäťových sieťach neexistovali žiadne iné odpájacie zariadenia.

Existujú dve veľké skupiny týchto zariadení:

1. Nádrž, ktoré sa vyznačujú prítomnosťou veľkého objemu ropy. Pre toto zariadenie je to ako médium, v ktorom je oblúk zhášaný, tak aj izolácia.
2. Málo oleja alebo nízky objem. Samotný názov hovorí o množstve plniva v nich. Tieto spínače obsahujú dielektrické prvky a vyžadujú len olej na uhasenie oblúka.

Prvé sa používajú najmä v rozvodných inštaláciách od 35 do 220 kV. Druhý - do 10 kV. Nízkoolejové zariadenia radu VMT sa používajú aj vo vonkajších rozvádzačoch určených pre 110 a 220 kV.

Princíp zhášania oblúka je pre oba typy identický. Oblúk, ktorý sa objaví pri otvorení vysokonapäťových kontaktov spínača, spôsobuje rýchle odparovanie oleja. To vedie k vytvoreniu plynového obalu okolo oblúka. Táto formácia pozostáva z olejových pár (asi 20 %) a vodíka (H2).

Oblúková medzera je deionizovaná v dôsledku rýchleho ochladzovania valcového oblúka zmiešaním plynov s vysokou a nízkou teplotou v plášti.

V momente iskrenia v kontaktnej zóne je teplota veľmi vysoká - asi 6000⁰. V závislosti od inštalácie sa používajú spínače pre vnútorné, vonkajšie použitie, ako aj pre použitie v KRP - kompletné rozvádzače.

Typ #1 - vybavenie tankového typu

Spínacie zariadenie tohto typu môže mať jednu alebo viac nádrží v závislosti od napätia. V prvom prípade je to do 10 kV, v niektorých prípadoch až do 35. Každá fáza spínačov pracujúcich vo vysokonapäťových inštaláciách je umiestnená v samostatnej nádrži.

Všetky spínače nádrže majú približne rovnaké rozloženie. V oceľovej nádrži pri prívodoch oleja sú umiestnené oblúkové žľaby. Vonkajšie kontakty sú premostené traverzou

Pohony nádrží a spínačov s nízkym obsahom oleja môžu byť manuálne, automatické, namontované na cievke ovládania elektromagnetu alebo pružinové. V druhom prípade sa využíva magnetická vlastnosť solenoidu, ktorá mu umožňuje utiahnuť kovové jadro pripojené cez špeciálny systém k VN hriadeľu.

Keď sa do vinutia elektromagnetu privádza elektrický jednosmerný prúd, jednotka sa zapne zatiahnutím tyče magnetického jadra a potom otočením hriadeľa spínača.

Špeciálna západka drží hriadeľ v tejto polohe. Solenoid súčasne so zapnutím nastaví určitú polohu vypínacím pružinám, ktoré po prijatí špeciálneho elektrického impulzu vypnú MV.

Proces vypnutia iniciuje druhý solenoid vyrazením valčekového mechanizmu (západky).V dôsledku toho sa hriadeľ okamžite otáča vďaka pružine a vypne sa. Aby solenoidový pohon fungoval, musí byť prítomná batéria, ktorá ho napája jednosmerným prúdom.

Keď nie je batéria, používa sa pružinový pohon. Prepínanie sa vykonáva pomocou elektromotora alebo prostredníctvom svalového úsilia. Ručné vypnutie je možné pri jednotkách s nízkym výkonom s hodnotou skratového prúdu do 30 kA, na ich vypnutie je potrebné vyvinúť silu maximálne 25 kg.

Jednonádržové MV s otvoreným oblúkom

Niektoré rozvádzače sú vybavené ističmi nádrží, ktoré nemajú oblúkové žľaby. Elektrický oblúk sa tu uhasí najjednoduchším spôsobom - dvojitým prerušením kontaktov v nádobe naplnenej olejom. Medzi takéto zariadenia s otvoreným oblúkom patria domáce modely VMB a VME. Sú dimenzované na menovitý prúd 1,25 kA.

Schéma VME-6-200. Konštrukcia sa skladá z nádrže (1), krytu (2), porcelánových izolátorov (3), pevných kontaktov (4), pohyblivých kontaktov (5), traverzy (6), oblúkových kontaktov (7), dosiek (8) , pružiny (9), hriadeľ (10)

Symbol „E“ znamená rýpadlo, číslo 6 je menovité napätie 6 kV, 200 je menovitý prúd v ampéroch. Prahový vypínací prúd pre toto MV je 1,25 kA. Nádrž tohto MV je vyrobená z ocele a pomocou skrutiek je spojená s liatinovým vekom. Steny nádrže sú pokryté izoláciou (13).

Šesť porcelánových izolátorov prechádzajúcich cez veko končí v medených konzolách, ktoré slúžia ako pevné pracovné kontakty. Séria VME má ručný pohon zotrvačníka.

Na traverze alebo kontaktnom mostíku sú pohyblivé kontakty. Sú tu umiestnené aj mobilné kontakty zhášajúce oblúk v podobe mosadzných štvorcov.Medené dosky s mosadznými hrotmi umiestnenými na spodných koncoch izolátorov sú stacionárne oblúkové kontakty. Izolačná tyč sprostredkúva pohyb pohyblivým kontaktom prostredníctvom kontaktu s hnacím mechanizmom.

Keď je traverza vo zdvihnutej polohe, pevné kontakty sú zatvorené, pružina zodpovedná za vypnutie je stlačená a MV je zapnuté. Spínač je pripojený k hriadeľu pohonu západky, ktorý ho drží v prevádzkovej polohe. Vždy, keď sa odpojí, uvoľní sa západka, uvoľní sa pružina a traverza sa rýchlo posunie nadol. V tomto prípade sa pracovné kontakty otvárajú postupne: 4 a 5, potom 7,8.

To spôsobí, že každý pól spínača otvorí okruh v dvoch bodoch, vytvorí oblúk a rozloží olej. Vo vnútri škrupín 12 dosahuje tlak od 0,5 do 1 MPa, čím sa aktivuje deionizačný proces. Maximálne do 0,1 s oblúky zhasnú a škrupiny, ktoré sa zdvihnú, skončia pod krytom a zväčšia objem vzduchového vankúša.

Keď sú všetky fázy MV v jednej nádobe, olej izoluje kontakty medzi sebou a od telesa nádrže, ktoré musí byť uzemnené

Ten pôsobí ako nárazník, ktorý znižuje nárazovú silu počas procesu zhášania oblúka. Normálna výška vzduchového vankúša je približne 25 % objemu. Prekročenie tohto prahu môže spôsobiť výbuch.

Takéto spínače sú ľahko ovládateľné, relatívne lacné a vhodné na použitie v otvorených rozvodniach. Ale pary horúceho oleja, dokonca aj pri jednoduchom kontakte s kyslíkom, sú ľahko horľavé.

Horiaci oblúk v olejovom prostredí spúšťa proces polykondenzácie, ktorý zhoršuje elektrickú pevnosť oleja. Nádrž sa upchá sedimentom pozostávajúcim z uhlíkových častíc. Preto sú potrebné kontroly jednotky s výmenou oleja.

Olejové spínače s oblúkovým žľabom

Vypínacia schopnosť a spoľahlivosť ističov tankového typu je výrazne zvýšená prítomnosťou oblúkového žľabu. Je umiestnený v oleji umiestnenom v nádrži. V trojnádržových ističoch je každá fáza umiestnená v samostatnej nádrži.

Pohľad v reze na jeden pól spínača nádrže. Je vybavený zhášacou komorou C -35 – 630 – 10. Označenie udáva, že istič je určený na inštaláciu do rozvádzača 35 kV a viac, dimenzovaný na menovitý prúd 630,4 kA, vypínací výkon 10 kA

Konštrukcia je zložitejšia ako konštrukcia VM bez oblúkových žľabov a pozostáva z:

• tyče (1);
• prúdový transformátor (2);
• kryt pohonu (3);
• tyče (4);
• pevný kontakt (5);
• zhášacia komora (6);
• izolácia (7);
• vykurovací prvok (8);
• zariadenia na vypúšťanie oleja (9).

Horná časť kamery je vybavená pevným kontaktom. Po zapnutí do nej prenikne pohyblivý kontakt v tvare tyče. V prípade odpojenia tyč opustí pevný kontakt, v dôsledku čoho sa v komore objaví oblúk. Množstvo generovaného tlaku je v tomto prípade rádovo vyššie ako zodpovedajúci parameter spínačov, ktoré nie sú vybavené zhášacou komorou.

Tlak 8 -7 MPa znižuje priemer oblúka a zvyšuje prieraznú pevnosť medzery po prechode prúdu cez nulovú značku. V dôsledku toho dochádza k rýchlejšiemu procesu hasenia oblúka. Po výstupe pohyblivého kontaktu z komory sa cez voľný otvor uvoľňujú plyny s čiastočným zachytením oleja.

Hlaveň oblúka sa rýchlo ochladzuje a dochádza k intenzívnej deionizácii. So zvyšujúcim sa prúdom sa zvyšuje účinnosť oblúkovej komory.MV môže fungovať aj ako zariadenie s otvoreným oblúkom v prípade malého prerušenia prúdu.

Okrem zvýšenia tlaku parnej zmesi v oblúkovej medzere sa na urýchlenie zhášania oblúka používa metóda, ako je zvýšené fúkanie parného koktailu do zóny oblúka. Existuje pozdĺžne, priečne, protifúkanie

Typ automatického fúkania je určený konštrukciou oblúkového žľabu. V prvom prípade má vektor zmesi pár pozdĺžny smer vzhľadom na hriadeľ oblúka (fragment a). Pri priečnom smere fúkania sa prúdenie pohybuje v smere kolmom na stĺpec oblúka alebo pod určitým uhlom (úlomok b).

V prípade, keď má prúdenie opačný smer ako je vektor pohybu pohyblivého kontaktu s oblúkom, dochádza k protifúknutiu. V zariadeniach na zhášanie oblúka sa často používajú kombinácie týchto metód.

Oblúk v MV sa zháša v 3 stupňoch. Pri prvom (a) sa v oblúku uvoľní elektrina a v uzavretom plášti sa vytvorí vysoký tlak. V momente, keď zmes opustí škrupinu, začína druhá etapa (b). Tretí (c) - odstránenie zvyškov zahriatych plynov a produktov rozkladu z komory

V poslednej fáze je komora pripravená na účasť v ďalšom cykle odstavenia. Pre automatické opätovné vypnutie je tento krok mimoriadne dôležitý.

Typ #2 - spínače hrnca alebo nízkeho obsahu oleja

V uzavretých inštaláciách sa ističe používajú ako generátory a distribučné obvody. V otvorených - ako rozvodňa a rozvod. Olej v spínačoch tohto typu neplní izolačné funkcie, je potrebný len ako médium na zhasnutie oblúka.

Nebezpečenstvo požiaru a výbuchu pri maloobjemových VM je výrazne nižšie ako pri tankových.Inštalujú sa do vonkajších aj vnútorných rozvádzačov akéhokoľvek napätia do 110 kV. Úlohu izolácie pólov voči sebe a zemi vykonávajú dielektriká, ako je porcelán, liata živica, steatit.

Olej v týchto VM zaberá len 3 až 4 % objemu pólu. Malý objem oleja, nízka hmotnosť a pohodlné rozmery sú nepopierateľnými výhodami tohto zariadenia. Používajú sa však v takých systémových komponentoch, kde nie sú kladené vysoké nároky na spínače.

Tieto obmedzenia sú vysvetlené silným spojením medzi odpájacou kapacitou a prerušovaným prúdom a neschopnosťou konštrukcie fungovať v podmienkach častých výpadkov.

Ďalším dôvodom sú ťažkosti pri implementácii viacerých vysokorýchlostných automatických opätovných uzáverov. V maloobjemových výhybkách sa používajú tieto typy otryskávania oleja: priečny, pozdĺžny, zmiešaný. Odborníci považujú prvý z nich za najúčinnejší.

Pre spínače tohto typu, určené pre uzavreté rozvádzače, sú kontakty umiestnené v oceľovej nádrži. MV s napätím 35 kV a vyšším majú porcelánový plášť. Najčastejšie používané zariadenie je zavesené 6-10 kV. Jeho telo je upevnené na ráme spoločnom pre všetky stĺpy. Všetky tri póly majú komoru na zhášanie oblúka, každá je navrhnutá na prerušenie jedného kontaktu a pri vysokých napätiach na 2 alebo viac.

Konštrukcia spínačov s nízkym obsahom oleja zahŕňa pohyblivé a pevné kontakty (1 a 3), zhášaciu komoru (2), pracovné kontakty (4)

Podľa vyššie uvedenej schémy sa vyrábajú spínače VMP, VMG, MG, určené pre napätie do 20 kV. Konštrukčným znakom spínačov pre vysoké prúdové hodnoty je, že pracovné kontakty sú umiestnené vonku a kontakty na zhášanie oblúka sú umiestnené vo vnútri nádrže.

Ističe série VMP sa často používajú v uzavretých zariadeniach, ako aj v rozvádzačoch 6-10 kV. Rozvádzače radu VK sú inštalované v kompletných rozvádzačoch. Sú vybavené vstavaným elektromagnetickým alebo pružinovým pohonom a sú určené na vypínacie prúdy 20 - 31,5 kA a menovité prúdy 630 - 3150 A.

Stĺpové spínače, vyrobené špeciálne pre rozvádzače, sa vyznačujú výsuvným dizajnom. V 35 kV inštaláciách sú inštalované stĺpové VM série VMK a VMUE. RU 110, 220 kV sú vybavené ističmi radu VMT. Jednotka má zváranú základňu, na ktorej sú umiestnené jej tri póly. Ovládanie - pružinový pohon.

Na fotografii je prepínač VMT-110. Na obrázku vľavo sú komponenty, z ktorých sa skladá: pružinový pohon (1), izolátor nosného pólu spínača (2), zariadenie na zhášanie oblúka (3), základňa (4), ovládací mechanizmus (5)

Pravá strana fotografie zobrazuje modul, kde: 1 je spodný vodič, 2 je pohyblivý kontakt pripojený k spodnému vodiču cez zberače prúdu. Zhášacia komora je označená číslom 3, pevný kontakt je 5. Všetko uvedené je umiestnené v dutom izolátore (4) z porcelánu. Vo vnútri je transformátorový olej a na vrchu je uzáver (6).

Ten je vybavený tlakomerom na monitorovanie tlaku v module. Okrem toho má kryt jednotku na plnenie zmesi stlačených plynov, automatický vypúšťací ventil a indikátor oleja (8). Mobilný kontakt a ovládacie zariadenie sú spojené izolačnými tyčami.

Konštrukcia stožiara je identická pre celú sériu vypínačov. Nádrže MV pre prúdy od 630 do 1600 A obsahujú 5,5 kg oleja, nad 1600 a do 3150 A vrátane - 8 kg.

Pre zvýšenie spoľahlivosti obsahuje konštrukcia jednotlivých spínačov ďalšie ovládacie a ochranné prvky:

• odpojenie elektromagnetov;
• relé pracujúce okamžite a s oneskorením pri prahovom prúde;
• relé minimálneho napätia;
• ďalšie kontakty.

V závislosti od spôsobu rozloženia existujú nízkoolejové ističe s oblúkovým žľabom umiestneným dole a opačne hore. V prvom prípade pohyblivý kontakt vykonáva pohyb zhora nadol, v druhom - naopak. Vypínacia schopnosť posledne menovaného je vyššia.

Označenie olejových spínačov

Rozlúštenie značiek aplikovaných výrobcom na olejový spínač vám umožní zoznámiť sa so základnými informáciami o ňom. Pozrime sa ako príklad na označenie prepínača VMG-133. Prvý znak „B“ znamená, že pred vami je prepínač.

Tento diagram znázorňuje zloženie symbolu pre vysokonapäťové spínače vrátane spínačov pre zariadenia naplnené olejom

druhá - "M" označuje typ spínača, v tomto konkrétnom prípade - nízkoolejový. List "G" určuje príslušnosť k určitému druhu - črepník. 133 - séria MV.

Pravidlá prevádzky MV

Opravárenský a prevádzkový personál, špecialisti na údržbu a prevádzku olejových spínačov musia poznať príslušné pokyny, štruktúru a princíp činnosti zariadenia.

Počas prevádzky sú pracovníci obsluhujúci MV povinní sledovať:

1. Efektívne napätie, zaťažovací prúd. Ukazovatele by nemali presahovať tabuľkové hodnoty.
2. Výška stĺpca oleja na póloch, absencia netesností.
3. Prítomnosť maziva na trecích častiach.Kontakty môžu stratiť pohyblivosť a zamrznúť, ak sa mazivo trecích prvkov stane hustým a znečisteným.
4. Prach v miestnostiach, kde sa nachádzajú rozvádzače.
5. Súlad mechanických vlastností ovládaných spínačov s tabuľkovými normami.

Po každom skrate je potrebné zariadenie skontrolovať. Informácie o týchto výpadkoch sa zaznamenávajú do špeciálneho denníka. Musí existovať protokol o chybách na zaznamenávanie informácií o poruchách zistených počas prevádzky jednotky. Kontrole podlieha spínač, na ktorom došlo k vypnutiu v dôsledku skratu.

Skontrolujte únik oleja. Ak sa to stane a vo veľkých množstvách, znamená to abnormálne vypnutie skratu. Zariadenie je vyradené z prevádzky a skontrolované. Keď je olej tmavý, treba ho vymeniť. Rýchlosť otvárania negatívne ovplyvňuje viskozita oleja, ktorá sa s poklesom teploty zvyšuje.

Niekedy je počas opravy potrebné vymeniť staré mazivo za nové: CIATIM-221, GOI-54 alebo CIATIM-201.

Tabuľka s technickými charakteristikami olejových spínačov. Ak skutočné hodnoty nezodpovedajú hodnotám z výroby, nastavenie sa vykoná znova

Po vyradení MV z prevádzky sú nosné izolátory, tyče a izolácia nádrže podrobené dôkladnej kontrole na prítomnosť trhlín. Silne znečistená izolácia sa utrie. Potreba núdzových opráv sa objaví po určitom počte skratov.

Periodická kontrola (PI) sa vykonáva mesačne. V tomto prípade dávajte pozor na stupeň zahrievania spínača. TR (aktuálne opravy) sa vykonávajú ročne. Zahŕňa prácu, ako je kontrola a odstraňovanie defektov spojovacích prvkov, kinematiky pohonu, hladiny oleja a tesnení.Kontroluje sa aj celistvosť izolačných častí.

Po 3-4 rokoch po väčších opravách sa vykoná stredná oprava (SR). Zahŕňa celý súbor TR prác, plus navyše merajú prechodový odpor pólov a kontrolujú mechanické a rýchlostné parametre.

Ak sa zistí nesúlad medzi sledovanými charakteristikami a tabuľkovými údajmi, prepínač sa rozoberie, vykonajú sa úpravy a celý rad vysokonapäťových testov.

Pri mimoriadnych opravách sa spravidla snažia ponechať predchádzajúcu úpravu nezmenenú. Z tohto dôvodu je spínač demontovaný na minimum. Frekvencia veľkých opráv je od 6 do 8 rokov. V jej rámci sa vykonáva generálna kontrola, vyberajú sa valce z rámu, odpájajú sa pneumatiky, opravuje sa pohon, zhášacie zariadenia, kontakty bloku.

Po všetkom sa vykonajú úpravy, lakovanie, napojenie pneumatík, testy. Ku všetkým prácam je vypracovaná dokumentácia.

Okrem spínačov olejového typu sa vo vysokonapäťových sieťach používajú aj iné odpojovacie zariadenia. Napríklad SF6 a vákuum. Na našej webovej stránke máme ďalšie články, ktoré podrobne rozoberajú vlastnosti a dizajn týchto typov prepínačov, ako aj vlastnosti ich použitia:

• Vákuový spínač: zariadenie a princíp činnosti + nuansy výberu a pripojenia
• Ističe SF6: pokyny pre výber a pravidlá pripojenia

Závery a užitočné video na túto tému

Konštrukcia, typy, účel a prevádzka MV:

Podrobná recenzia VMP-10:

Olejové spínače tiež spĺňajú všetky základné požiadavky na ističe pracujúce v podmienkach vysokého napätia.Väčšina z nich je bezpečná a spoľahlivá v prevádzke, poskytuje rýchle vypnutie a ľahko sa inštalujú. Napriek tomu sa výrobcovia snažia zabezpečiť ešte väčší súlad s požiadavkami kladenými na MV.

Máte znalosti o olejových spínačoch a chcete doplniť prezentovaný materiál o užitočné informácie? Možno ste si všimli nezrovnalosť alebo chybu? Alebo máte ešte otázky k téme? Napíšte nám o tom pod článok – budeme vám vďační.