Kõrgepingelülitid: klassifikatsioon, seade, tööpõhimõte

Nõuded lülititele on järgmised:

1) töökindlus ja ohutus teistele;

2) kiire reageerimine — võimalik, et lühike seiskamisaeg;

3) hooldamise lihtsus;

4) paigaldamise lihtsus;

5) vaikne töö;

6) suhteliselt madal hind.

Praegu kasutusel olevad kaitselülitid vastavad loetletud nõuetele suuremal või vähemal määral. Kaitselülitite projekteerijad püüavad aga kaitselülitite omadusi paremini kooskõlastada ülaltoodud nõuetega.

Õli lülitid

Õlilüliteid on kahte tüüpi - reservuaar ja madal õlitase. Kaarruumi deioniseerimise meetodid nendes klahvides on samad. Ainus erinevus on kontaktsüsteemi isolatsioonis maapinnast ja õli koguses.

Kuni viimase ajani töötasid järgmist tüüpi paagid: VM-35, S-35, samuti U-seeria lülitid pingega 35–220 kV. Paagi lülitid on ette nähtud väliseks paigaldamiseks, praegu ei toodeta.

Tankide lülitite peamised puudused: plahvatus ja tulekahju; vajadus perioodiliselt jälgida õli seisukorda ja taset paagis ja sisselaskeavades; suur õlimaht, mis nõuab selle asendamiseks palju aega, vajadus suurte naftavarude järele; ei sobi siseruumidesse paigaldamiseks.

Madala õlisisaldusega lülitid

Madala õlisisaldusega lüliteid (potitüüpi) kasutatakse laialdaselt suletud ja avatud jaotusseadmetes kõik pinged. Nendes lülitites olev õli toimib peamiselt kaare tekitajana ja ainult osaliselt isolatsioonina avatud kontaktide vahel.

Pinge all olevate osade eraldamine üksteisest ja maandatud konstruktsioonidest toimub portselani või muude tahkete isolatsioonimaterjalidega. Sisepaigalduse lülitite kontaktid asuvad teraspaagis (potis), mistõttu säilib lülitite nimetus "potitüüp".

Madala õlisisaldusega kaitselülititel pingega 35 kV ja üle selle on portselanist korpus. Enim kasutatavad on 6-10 kV tüüpi ripatsid (VMG-10, VMP-10). Nendes kaitselülitites on korpus kinnitatud portselanist isolaatoritele kolme pooluse ühise raami külge. Igal poolusel on üks kontaktkatkestus ja kaarrenn.

Madala õlisisaldusega lülitite konstruktsiooniskeemid 1 — liigutatav kontakt; 2 — kaarrenn; 3 — fikseeritud kontakt; 4 — töökontaktid

Suurte nimivoolude korral on ühe kontaktipaariga (toimivad töö- ja kaarkontaktidena) töötamine keeruline, seetõttu on töökontaktid väljaspool kaitselülitit ja kaarekontaktid on metallpaagis. Suure katkestusvoolu korral on iga pooluse jaoks kaks kaarekatkestust. Selle skeemi järgi valmistatakse MGG ja MG seeria lülitid pingetele kuni 20 kV (kaasa arvatud).Massiivsed välised töökontaktid 4 võimaldavad kaitselülitit projekteerida kõrgete nimivoolude jaoks (kuni 9500 A). Pingetele 35 kV ja üle selle on lüliti korpus portselanist, VMK seeria on madala õliga kolonnlüliti). Automaatsetes kaitselülitites 35, 110 kV on ette nähtud üks katkestus pooluse kohta, kõrgepingel - kaks või enam katkestust.

Madala õlisisaldusega lülitite puudused: plahvatus- ja tulekahjuoht, kuigi palju väiksem kui paagilülititel; suutmatus rakendada kiiret automaatset sulgemist; vajadus perioodilise kontrolli, lisamise, suhteliselt sagedase õlivahetuse järele kaarepaakides; sisseehitatud voolutrafode paigaldamise raskus; suhteliselt madal purunemisvõime.

Madala õlisisaldusega kaitselülitite kasutusalaks on elektrijaamade ja alajaamade kinnised jaotusseadmed 6, 10, 20, 35 ja 110 kV, täisjaotlusseadmed 6, 10 ja 35 kV ning avatud jaotusseadmed 35 ja 110 kV.

Täpsemalt vaata siit: Õlilülitite tüübid

Õhulülitid

Õhkkaitselülitid pingetele 35 kV ja üle selle on ette nähtud suurte lühisvoolude katkestamiseks. Õhk on sisse lülitatud pinge 15 kV kasutatakse elektrijaamades generaatorina. Nende eelised: kiire reageerimine, suur katkestusvõime, kontaktide ebaoluline põlemine, kallite ja ebapiisavalt töökindlate pukside puudumine, tuleohutus, väiksem kaal võrreldes paagi õlilülititega. Puudused: tülikas õhusäästlikkuse olemasolu, plahvatusoht, sisseehitatud voolutrafode puudumine, seadme ja töö keerukus.

Õhulülitites kustutatakse kaar suruõhuga rõhul 2-4 MPa ning pingestatud osade ja kaarekustutusseadme isolatsioon tehakse portselani või muu tahke isolatsioonimaterjaliga. Õhklülitite konstruktsiooniskeemid on erinevad ja sõltuvad nende pingest, väljalülitatud asendis olevate kontaktide vahele isoleeriva pilu loomise meetodist ja kaarekustutusseadme suruõhu tarnimise meetodist.

Kõrge nimiväärtusega kaitselülititel on põhi- ja kaareahel, mis sarnaneb vähese õlisisaldusega MG ja MGG kaitselülititega. Voolu põhiosa lüliti suletud asendis läbib põhikontakte 4, mis asuvad avatud. Lüliti väljalülitamisel avanevad esmalt põhikontaktid, seejärel läbib kogu vool kambris 2 suletud kaarekontakte. Nende kontaktide avanemise ajal juhitakse paagist 1 suruõhk kambrisse, tekib võimas plahvatus, mis kustutab. kaar. Puhumine võib olla piki- või põikisuunaline.

Vajalik isolatsioonivahe avatud asendis olevate kontaktide vahel tekib kaarekanalisse, eraldades kontaktid piisava vahemaaga. Projekti järgi valmistatud avatud separaatoriga lülitid toodetakse sisepaigalduseks pingetele 15 ja 20 kV ning vooludele kuni 20 000 A (VVG seeria). Seda tüüpi lülitite puhul peatatakse pärast separaatori 5 lahtiühendamist suruõhu tarnimine kambritesse ja kaarekontaktid suletakse.

Õhulülitite ehitusskeemid 1 — suruõhupaak; 2 — kaarrenn; 3 — manöövertakisti; 4 — põhikontaktid; 5 — eraldaja; 6 — mahtuvuslik pingejagur 110 kV jaoks — kaks katkestust faasi kohta (d)

Pinge 35 kV (VV-35) avatud paigalduse õhukaitselülitites piisab ühest katkestusest faasi kohta.

110 kV ja enama pingega lülitites avanevad peale kaare kustumist separaatori 5 kontaktid ja separaatorikamber jääb kogu aeg väljalülitatud asendisse suruõhku täis. Sel juhul suruõhku kaarrennile ei suunata ja selles olevad kontaktid on suletud.

Selle projekteerimisskeemi järgi luuakse VV-seeria kaitselülitid kuni 500 kV pingele. Mida kõrgem on nimipinge ja suurem piirav võimsus, seda rohkem peab olema katkestusi kaarekanalis ja separaatoris.

VVB-seeria õhuga täidetud kaitselülitid on valmistatud vastavalt joonisel D näidatud konstruktsiooniskeemile. VVB-mooduli pinge on 110 kV suruõhu rõhul tulekustutuskambris 2 MPa. VVBK kaitselüliti mooduli (suurmoodul) nimipinge on 220 kV ja õhurõhk kustutuskambris 4 MPa. VNV-seeria kaitselülititel on sarnane konstruktsiooniskeem: moodul pingega 220 kV rõhul 4 MPa.

VVB-seeria kaitselülitite puhul sõltub kaarekanalite (moodulite) arv pingest (110 kV — üks; 220 kV — kaks; 330 kV — neli; 500 kV — kuus; 750 kV — kaheksa) ja suurtel. kaitselüliti moodulid (VVBK, VNV), moodulid, mille numbrid on vastavalt kaks korda väiksemad.

Kaitselülitid SF6

Gaas SF6 (SF6 – väävelheksafluoriid) on inertgaas, mille tihedus on 5 korda suurem kui õhul. SF6 gaasi elektriline tugevus on 2-3 korda suurem kui õhu tugevus; rõhul 0,2 MPa on SF6 gaasi dielektriline tugevus võrreldav nafta omaga.

SF6 gaasis atmosfäärirõhul saab kaare kustutada vooluga, mis on 100 korda suurem kui samadel tingimustel õhus katkev vool. SF6 gaasi erakordne võime kaare kustutada on seletatav asjaoluga, et selle molekulid püüavad kinni kaare kolonni elektronid ja moodustavad suhteliselt liikumatuid negatiivseid ioone. Elektronide kadu muudab kaare ebastabiilseks ja kergesti kustuvaks. SF6 gaasi voolus, st gaasijoa ajal, on elektronide neeldumine kaarkolonnist veelgi intensiivsem.

SF6 kaitselülitid kasutavad automaatpneumaatilisi (automaatselt kokkusuruvaid) kaarekustutusseadmeid, kus gaas surutakse väljalülitamise ajal kolbseadmega kokku ja suunatakse kaarealasse. SF6 kaitselüliti on suletud süsteem, mis ei eraldu väljapoole gaasi.

Praegu kasutatakse SF6 kaitselüliteid kõikidele pingeklassidele (6-750 kV) rõhul 0,15 — 0,6 MPa. Suurendatud rõhku kasutatakse kõrgema pingeklassiga lülitite puhul. Järgmiste välismaiste ettevõtete SF6 kaitselülitid on end hästi tõestanud: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Guerin ja teised. Valdatakse PO «Uralelectrotyazmash» kaasaegsete SF6 kaitselülitite tootmist: VEB, VGB seeria paagikaitselülitid ja VGT, VGU seeria kolonnlülitid.

Näiteks kaaluge Merlin Gerini 6-10 kV LF kaitselüliti konstruktsiooni.

Kaitselüliti põhimudel koosneb järgmistest elementidest:

— kaitselüliti korpus, milles asuvad kõik kolm poolust, mis kujutab endast "surveanumat", mis on täidetud madala ülerõhuga (0,15 MPa või 1,5 atm) gaasiga SF6;

— mehaaniline ajam tüüp RI;

— ajami esipaneel koos vedru käsitsi laadimise käepideme ning vedru ja kaitselüliti olekunäidikutega;

— kõrgepinge toiteallika kontaktpadjad;

— mitme kontaktiga pistik sekundaarsete lülitusahelate ühendamiseks.

Vaakumkaitselülitid

Vaakumi dielektriline tugevus on oluliselt kõrgem kui teistel kaitselülitites kasutatavatel meediumitel. Seda seletatakse elektronide, aatomite, ioonide ja molekulide keskmise vaba tee suurenemisega rõhu langusega. Vaakumis ületab osakeste keskmine vaba tee vaakumkambri mõõtmed.

1/4" pilu taastamise dielektriline tugevus pärast 1600 A voolukatkestust vaakumis ja erinevate gaaside korral atmosfäärirõhul

Nendes tingimustes tekivad osakeste löögid kambri seintele palju sagedamini kui osakeste kokkupõrked. Joonisel on kujutatud vaakumi ja õhu läbilöögipinge sõltuvus elektroodide vahelisest kaugusest, mille läbimõõt on 3/8 «volfram. Nii suure dielektrilise tugevuse korral võib kontaktide vahe olla väga väike (2 — 2,5 cm), seega võivad kambri mõõtmed olla ka suhteliselt väikesed...

Kontaktide vahe elektrilise tugevuse taastamise protsess voolu väljalülitamisel toimub vaakumis palju kiiremini kui gaasides.Kaasaegsetes tööstuslikes kaarekanalites on vaakumi (jääkgaasi rõhu) tase tavaliselt Pa. Vastavalt gaaside elektrilise tugevuse teooriale saavutatakse vaakumpilu nõutavad isolatsiooniomadused ka madalamatel vaakumitasemetel (suurusjärgus Pa), kuid vaakumtehnoloogia praegusel tasemel luuakse ja hooldatakse vaakumpilu. Pa tase kogu vaakumkambri eluea jooksul ei ole probleem.See tagab vaakumkambritele elektrilise tugevuse tagavara kogu kasutusea (20-30 aasta) jooksul.

Tüüpiline vaakumkaitselüliti konstruktsioon on näidatud joonisel.

Vaakumkaitselüliti plokkskeem

Vaakumkambri konstruktsioon koosneb paarist kontaktidest (4; 5), millest üks on liigutatav (5), mis on ümbritsetud vaakumkindlasse kesta, mis on keevitatud keraamiliste või klaasist isolaatoritega (3; 7), ülemine ja alumine metallist kaaned (2; 8) ) ja metallkilp (6). Liigutatava kontakti liikumine fikseeritud kontakti suhtes on tagatud hülsi (9) abil. Kaamera kaableid (1; 10) kasutatakse selle ühendamiseks pealüliti ahelaga.

Tuleb märkida, et vaakumkambri korpuse valmistamiseks kasutatakse ainult spetsiaalseid vaakumkindlaid metalle, mis on puhastatud lahustunud gaasidest, vasest ja spetsiaalsetest sulamitest, samuti spetsiaalset keraamikat. Vaakumkambri kontaktid on valmistatud metallkeraamilisest koostisest (reeglina on see vask-kroom vahekorras 50%-50% või 70%-30%), mis tagab suure purunemisvõime, kulumiskindluse ja takistab keevituspunktide tekkimist kontaktpinnale. Silindrilised keraamilised isolaatorid koos vaakumpiluga avatud kontaktidel tagavad isolatsiooni kambri klemmide vahel, kui lüliti on välja lülitatud.

Tavrida-electric on välja andnud uue disainiga magnetlukuga vaakumkaitselüliti. Selle konstruktsioon põhineb vedava elektromagneti ja vaakumkaitselüliti joondamise põhimõttel kaitselüliti igas pooluses.

Lüliti sulgub järgmises järjestuses.

Algseisundis on vaakumkatkestuskambri kontaktid avatud sulgemisvedru 7 toimel neile läbi tõmbeisolaatori 5. Kui elektromagneti mähisele 9 rakendatakse positiivse polaarsusega pinget, tekib magnetvoog. koguneb magnetsüsteemi pilusse.

Hetkel, kui magnetvoo poolt tekitatud armatuuri survejõud ületab tõkestusvedru 7 jõu, hakkab elektromagneti armatuur 11 koos tõmbeisolaatoriga 5 ja vaakumkambri liikuva kontaktiga 3 liikuma. üles, surudes vedru peatumiseks kokku. Sel juhul tekib mähises mootor-EMF, mis takistab voolu edasist suurenemist ja isegi vähendab seda mõnevõrra.

Liikumise käigus saavutab armatuur kiiruse umbes 1 m / s, mis väldib sisselülitamisel esialgseid kahjustusi ja välistab VDK kontaktide põrkumise. Kui vaakumkambri kontaktid on suletud, jääb magnetsüsteemi täiendav 2 mm survevahe. Armatuuri kiirus langeb järsult, kuna see peab ületama ka kontakti 6 täiendava eelkoormuse vedrujõu. Magnetvoo ja inertsi tekitatud jõu mõjul aga jätkab armatuur 11 liikumist üles, suruge kokku tõkke 7 vedru ja lisavedru kontaktide 6 eelkoormustamiseks.

Magnetsüsteemi sulgemise hetkel puutub armatuur kokku ajami 8 ülemise kaanega ja peatub. Pärast sulgemisprotsessi lülitatakse ajamipooli vool välja. Lüliti jääb suletud asendisse, kuna lüliti tekitab jääk-induktsiooni rõnga püsimagnet 10, mis hoiab armatuuri 11 tõmmatud asendis ülemise kaane 8 külge ilma täiendava vooluta.

Lüliti avamiseks tuleb pooli klemmidele panna negatiivne pinge.

Praegu on vaakumkaitselülitid muutunud 6-36 kV pingega elektrivõrkude domineerivateks seadmeteks. Seega ulatub vaakumkaitselülitite osa Euroopas ja USA-s toodetud seadmete koguarvust 70%, Jaapanis - 100%. Venemaal on see osakaal viimastel aastatel pidevalt tõusnud ja 1997. aastal ületas see 50% piiri. Lõhkeainete peamised eelised (võrreldes nafta- ja gaasilülititega), mis määravad nende turuosa kasvu, on järgmised:

— suurem töökindlus;

— madalamad hoolduskulud.
Vaata ka: Kõrgepinge vaakumkaitselülitid – konstruktsioon ja tööpõhimõte