Elektrické spínače: pokyny pro výběr a pravidla připojení

Funkční princip ovládacích mechanismů

Pneumatický pohon funguje na základě tlaku stlačeného vzduchu, který se pohybuje z jedné komory do druhé a pohání písty, které nakonec vyvíjejí tlak na izolační tyč. Počáteční povelový impuls se přenese na elektromagnety (zapnuté nebo vypnuté), které zasunou jádra a otevřou přístup stlačeného vzduchu do pístních komor.

Hydraulický pohon je ovládán tlakem kapaliny, který vytváří malá čerpací stanice. Ovládá se pomocí hydraulického signálu (zvýšení tlaku). Ten ovládá řadu ventilů, které přenášejí pohyb na izolační tyč, jež následně ovládá posuvný kontakt spínače s plynovou izolací. Snížením tlaku kapaliny se mechanismus obrátí.

Pružinový aktuátor má nejjednodušší schéma činnosti, které vychází z vlastností pružiny. Fungování tohoto zařízení je založeno výhradně na mechanických součástech. Silná pružina je zajištěna na místě při určitých parametrech komprese. Zámek se uvolní pomocí řídicího ramene a pružina se odjistí, aby poháněla závěs. Některé mechanismy jsou vybaveny hydraulickým systémem pro bezpečnější držení.

Konstrukce plynem izolovaných spínačů

Schopnost potlačení oblouku izolovaného plynem je nejúčinnější, když je rychlost proudění plynu vůči okolnímu oblouku vysoká. Plynem izolovaná řídicí jednotka je k dispozici v následujících provedeních:
1) s automatickým pneumatickým proplachováním. Tlakový rozdíl potřebný k vyfukování je vytvářen výkonem pohonu;
2) s chlazením oblouku izolovaného plynem při pohybu oblouku způsobeném interakcí proudu a magnetického pole.
3) udušení oblouku prouděním plynu z vysokotlaké nádoby do nízkotlaké nádoby (dvoutlaké spínače).
V současné době se hojně používá první metoda. Zařízení pro zhášení oblouku s automatickým pneumatickým nuceným přívodem vzduchu je znázorněno na obrázku 22. Je umístěno v uzavřené nádrži s tlakem plynu 0,2-0,28 MPa. Tím se dosáhne požadované dielektrické pevnosti vnitřní izolace. Při rozpojování se mezi pevným kontaktem 1 a pohyblivým kontaktem 2 vytvoří oblouk. Při vypnutí se teflonová tryska 3, přepážka 5 a válec 6 pohybují společně s pohyblivým kontaktem 2. Protože píst 4 je v klidu, plyn je stlačován a jeho proudění procházející tryskou proplachuje oblouk v podélném směru a zajišťuje jeho účinné hašení.

Obr. 22: schéma systému zhášení oblouku pro spínač AES s automatickým pneumatickým ofukováním
Obrázek 23: Komora pro potlačení oblouku plynem izolovaného jističe

Pro plynem izolované rozváděče byl vyvinut plynem izolovaný spínač se jmenovitým napětím 110 a 220 kV, jmenovitým proudem 2 kA a jmenovitým vypínacím proudem 40 kA. Doba sepnutí 0,065 s, doba uzavření 0,08 s, jmenovitý tlak plynu a vzduchu 0,55 MPa, pneumatický pohon s tlakem vzduchu 2 MPa.
Řídicí komora vypínače 220 kV SF6 se dvěma nespojitost na pól Při zapnutí jističe se válec 1 spolu s hlavním kontaktem 2 a s ním spojeným obloukovým zhášecím kontaktem 3 posune doprava. Trubička 2 přitom vstoupí do zásuvky 5 a zásuvka 3 se připojí ke kontaktu 4. PTFE tryska 6 se rovněž pohybuje doprava a nasouvá se na kontakt duté trubky 4. Dutina A nasává plyn a dutina B plyn vypuzuje.

Při vypnutí se válec 1 a trubka 7 posunou doleva. Nejprve se rozpojí hlavní kontakty (2, 5) a poté kontakty pro potlačení oblouku (3, 4). V okamžiku rozepnutí kontaktů 3 a 4 vzniká oblouk, který je vyfukován plynem. Píst 10 zůstává v klidu. Stlačený plyn vzniká v oblasti A a zředěný plyn v oblasti B. V důsledku toho proudí plyn z oblasti A dutým kontaktem 7 do oblasti B otvory 8 a 9 pod vlivem tlakového rozdílu pl-(-Pb). Velký rozdíl tlaků umožňuje dosáhnout potřebné (kritické) rychlosti vyfukování oblouku. Při těžkých vypínacích stavech (neúspěšný zkrat) je oblouk zhášen také jeho ochlazením v trysce 6 poté, co opustí kontakt 4.
Obr. 24. Návrh plynem izolovaného jističe SF6 pro 220 kV

Na obr. 24 je znázorněna základní konstrukce spínače s plynovou izolací SF6 pro 220 V GIS. Pevný kontakt MCCB 1 je připevněn k nádrži jističe na tvarovaném izolátoru 2. Spínač má dva DU 3 a 4, zapojené sériově přes pouzdro 11. Rovnoměrné rozložení napětí po DU zajišťují keramické kondenzátory 6. Pro eliminaci korónování jsou DT zakryty štíty 5. Válce 3 a 4 jsou poháněny izolační tyčí 8 prostřednictvím pákového mechanismu 7. Jistič se zapíná a vypíná pneumatickým pohonem. Jistič je naplněn plynem s izolací pod tlakem 0,55 MPa. Pevné kontakty jističe 1 jsou vyvedeny z nádrže přes průchodky 9 a 10 plynového izolantu, což znamená přechod z plynem izolované dutiny jističe do dutiny celého rozváděče, rovněž vyplněné plynem izolovaným PRUE). Zde je 9 izolační přepážka, 10 je kontakt typu zásuvka. Tento izolátor umožňuje udržet plyn v jističi, když je odpojen od rozváděče.
Popsaný jistič s plynovou izolací má vysoký výkon a umožňuje 20násobný zkratový proud 40 kA bez údržby. Plynem izolovaný jistič s plynovou izolací má míru úniku menší než 1 % za rok. Životnost jističe před generální opravou je 10 let. Bylo vyvinuto jedno vypínací jmenovité napětí 220 kV a vypínací proud 40 kA s vysokou mírou rekuperace. Experimentální modely plynem izolovaných jističů jsou schopny vypínat proudy až 100 kA při vypnutí 245 kV a 40 kA při vypnutí 362 kV. Spínače Elegasic jsou nejperspektivnější pro napětí nad 35 kV a mohou být vyrobeny pro 800 kV a vyšší.

• Zpět

• Forward

Princip fungování

Princip činnosti vzduchových jističů je založen na zhášení elektrického oblouku, který je způsoben přerušením zátěže. Tento proces může probíhat při dvou typech pohybu vzduchu:

1. Podélná;
2. transverzální.

Vzduchový jistič může mít více než jednu kontaktní mezeru, což závisí na jmenovitém napětí, pro které je určen. K obloukovým kontaktům je připojen bočník, který usnadňuje zhášení obzvláště velkých typů oblouků. Vzduchové jističe, které pracují na principu zhášení oblouku v běžných komorách bez přítomnosti stlačeného vzduchu, takové prvky nemají. Jejich zhášecí komora se skládá z přepážek, které oblouk rozbíjejí na malé kousky, takže se nevznítí a rychle zhasne. Tento článek se zaměří spíše na provoz jističů středního napětí (nad 1 000 V), které nejsou vybaveny integrovaným jističem, ale mají řídicí systém, který zahrnuje reléovou ochranu.

Princip činnosti jističe VN se stlačeným vzduchem se od sebe liší konstrukcí, a to zejména s odlučovačem a bez něj.

U jističů vybavených vyhazovačem jsou silové kontakty spojeny se speciálními písty a tvoří jeden kontaktní pístový mechanismus. Uvolňovací jednotka je zapojena do série s kontakty pro zhášení oblouku. To znamená, že oddělovací a zhášecí kontakty tvoří jeden pól jističe. V zavřené poloze jsou kontakty zhášení oblouku i izolátor ve stejné zavřené poloze. Mechanický pneumoventil se při vypínacím signálu uvede do činnosti, čímž se otevře pneumatický pohon, kterým vzduch z expandéru působí na kontakty zhášející oblouk. Mimochodem, expander je odborníky označován také jako přijímač. Tím se rozepnou silové kontakty a vzniklý oblouk se uhasí proudem stlačeného vzduchu. Samotný odlučovač se pak také vypne, čímž se přeruší stále přítomný proud. Přívod vzduchu musí být regulován tak, aby byl dostatečný k uhašení oblouku. Při výpadku přívodu vzduchu se obloukově zhášecí kontakty přepnou do zapnuté polohy a k přerušení obvodu dojde až po rozepnutí spínače. Při práci na elektrických zařízeních, která jsou napájena těmito spínači, je proto nutné odpojovače otevřít, aby byly zajištěny bezpečné pracovní postupy. Vypnutí vzduchového jističe nestačí! V obvodech do 35 kV je nejběžnější provedení s otevřenými odpojovači, ale pokud je napětí, při kterém jistič pracuje, vyšší, odpojovače se již vyrábějí ve formě speciálních vzduchem plněných komor. Spínače s izolátorem se například vyráběly v Sovětském svazu pod značkou VVG-20.

Pokud není vzduchový jistič vybaven odpojovačem, fungují kontakty vzduchového jističe také jako přerušovač a zhášecí zařízení oblouku. Pohon je oddělen od kalicího média a kontakty mohou mít jeden nebo dokonce dva pracovní stupně.

Údaje o údržbě a provozu

Při provozu těchto spínacích přístrojů v otevřeném rozváděči je třeba mít na paměti, že v rozváděčové skříni se může tvořit kondenzát, který může vést ke korozi v systému mechanismu i v sekundárních řídicích a signalizačních obvodech. K tomuto účelu jsou uvnitř skříní výrobcem dodávány topné odpory, které jsou trvale aktivní.

Veškeré úkony zapnutí nebo vypnutí spotřebiče jsou možné pouze tehdy, pokud tlak plynu není nižší než přípustný tlak; při zanedbání tohoto požadavku hrozí vysoké riziko poškození a poruchy poměrně drahého spínače. Za tímto účelem by měl být zajištěn alarm minimálního tlaku a blokování ovládacích obvodů.

Pokud obsluha zjistí, že tlak klesá, je třeba stroj vyjmout k opravě a zjistit příčiny poklesu tlaku, který je pro obsluhu životně důležitý. Samozřejmě by měl být vyřazen z provozu při dodržení všech bezpečnostních požadavků pro danou elektrickou instalaci, jak je stanoveno v místních předpisech.

Pro sledování tlaku musí být k dispozici funkční manometr a po opravě úniku plynu je vhodné jej doplnit prostřednictvím speciální přípojky umístěné uvnitř mechanismu pohonu.

Kontrola plynem izolovaných jističů se musí provádět denně a jednou za čtrnáct dní v noci.

Za vlhkého počasí je třeba dávat pozor na výskyt elektrické koróny. Pokud bylo dosaženo maximálního přípustného vypínacího proudu (v případě zkratu), musí být řádně provedena údržba.

Počet výpadků, běžných i havarijních, je zaznamenáván ve zvláštních protokolech.

I přes své nevýhody má jistič izolovaný plynem své silné stránky, které z něj činí důstojnou alternativu k jističům izolovaným olejem i k vysokonapěťovým vzduchovým jističům.

Výhody a nevýhody

Výhod těchto zastaralých zařízení je málo a zde jsou ty hlavní:

1. Vzhledem k dlouhé historii používání je zde mnoho zkušeností s provozem i opravami;
2. Na rozdíl od jiných modernějších přístrojů (zejména plynem izolovaných jističů) lze tyto jističe opravovat.

Mezi nevýhody patří následující:

1. Přítomnost dalších pneumatických zařízení nebo kompresorů pro provoz;
2. Vysoká úroveň hluku při vypínání, zejména v případě vadného zkratu;
3. Velké a zastaralé rozměry, které způsobují zvětšení plochy určené pro rozváděč;
4. Strach z vlhkého vzduchu a prašnosti. Proto se na vzduchotechnické systémy aplikují dodatečná opatření a instalují se zařízení, která tyto škodlivé faktory snižují.

2.4.5 Elegance a životní prostředí

Znečišťující látky z lidské činnosti se dělí do dvou kategorií podle účinků, které způsobují:
- úbytek stratosférického ozonu (díry v ozonové vrstvě);
- globální oteplování (skleníkový efekt).
Elegas má malý vliv na úbytek stratosférického ozonu, protože neobsahuje chlor, který je hlavním činidlem při katalýze ozonu, ani na skleníkový efekt, protože jeho množství v atmosféře je zanedbatelné (IEC 1634 (1995)).
Použití SF6 v rozváděčích pro všechny provozní podmínky přineslo výhody z hlediska výkonu, velikosti, hmotnosti, celkových nákladů a spolehlivosti. Pořizovací a provozní náklady, včetně nákladů na údržbu, mohou být výrazně nižší než u starších typů rozváděčů.
Dlouholeté zkušenosti ukázaly, že SF6 nepředstavuje žádné nebezpečí pro obsluhu ani pro životní prostředí, pokud jsou dodržována základní pravidla pro manipulaci a používání plynem izolovaných zařízení.

• Zpět

• Forward

Princip činnosti

Fungování spínače je založeno na principu zhášení oblouku pomocí vysokorychlostního proudu směsi stlačeného vzduchu přiváděného do tryskacích kanálů. Proud vzduchu rozšiřuje sloupec výboje a směřuje jej do obloukových kanálů, kde je nakonec uhašen.

Konstrukce obloukových zhášecích komor se liší jak vzájemným uspořádáním spalinových kanálů, tak otevíracích kontaktů. Na této funkci jsou založeny následující úpravy foukání:

1. Podélné profukování kovového kanálu.
2. Podélné profukování izolačního kanálu.
3. Oboustranné symetrické foukání.
4. Oboustranný asymetrický.

Foukací vzory Poslední z uvedených možností je nejúčinnější.

Klasifikace a typy vzduchových jističů

Jističe, včetně vzduchových, se obvykle nejprve klasifikují podle typu konstrukce a použití a teprve poté se posuzují jejich technické vlastnosti. Začněme s kritériem vyšší priority pro klasifikaci.

Podle účelu

Vzduchové jističe se dělí podle účelu na následující typy:

• Síťová skupina zahrnující elektromechanické přístroje se jmenovitým napětím od 6,0 kV. Lze je použít jak pro provozní spínání, tak pro nouzové vypínání, např. v důsledku zkratu.
• Skupina generátorů. Patří sem spotřebiče se jmenovitým napětím 6,0-20,0 kV. Tato zařízení mohou spínat obvody jak za normálních podmínek, tak v případě zkratu nebo rozběhových proudů.
• Kategorie pro energeticky náročné spotřebiče (obloukové pece, rudné termické pece, pece na tavení oceli atd.).
• Skupina pro zvláštní účely. Zahrnuje tyto podskupiny:

1. Přepěťové spínače mimořádně vysokého napětí slouží k připojení bočníků k vedení, pokud se ve vedení vyskytne přepětí.
2. Jističe s generátorem přepětí (používané při stolních zkouškách) určené pro spínání za normálních provozních podmínek a v případě abnormálních situací.
3. Přístroje v obvodech 110,0-500,0 kV, které zajišťují průchod jak za normálních provozních podmínek, tak po určitou dobu při zkratech.
4. Vzduchem chlazený rozváděč je součástí sady rozváděčů.

Podle návrhu

Konstrukční vlastnosti spínačů určují typ jejich instalace. Na základě toho se rozlišují následující typy přístrojů:

• Součástí sady rozváděčů (vestavěných).
• Výsuvný typ zahrnuje rozváděč vybavený speciálním zařízením pro vyjmutí z rozváděčových panelů.

  Samohybný vzduchový jistič Metasol.

• Verze pro montáž na stěnu. Nástěnné rozváděče Metasol v uzavřených rozváděčových skříních.
• Zavěšené a kolébkové (různé typy izolace k zemi).

Zastaralé a neaktuální jističe způsobují při používání mnoho problémů.

Podle RAO UES 15 % všech vysokonapěťových jističů nesplňuje provozní podmínky; amortizace zařízení rozvoden přesahuje 50 %. Více než třetina vypínačů 330-750 kV, které tvoří základ spínacího zařízení propojovacích sítí, má životnost delší než 20 nebo dokonce 30 let. Podobná situace je i u rozvoden 110-220 kV.

Zastaralé jističe a jejich podpůrné systémy vyžadují vysoké provozní náklady.

Do roku 2010 se na světovém trhu neobjevila žádná alternativa k plynem izolovaným a vakuovým jističům. Z tohoto důvodu probíhá další vývoj.

Proces autopneumatického odtlakování je kombinován se současným rozšířeným procesem autogenerace v plynem izolovaných jističích. Tím se snižuje spotřeba energie pohonu a je možný cenově výhodný a spolehlivý pružinový pohon pro plynem izolované jističe 245 kV a vyšší.

Zvýšená účinnost zhášení oblouku umožňuje zvýšit napětí na jeden jistič na 360-550 kV.

Pracuje se na dalším zdokonalení kontaktních systémů VDK, nalezení optimálního rozložení magnetického pole pro účinné zhášení vakuového oblouku a zmenšení průměru komor. Pokračují práce na výrobě VDC pro napětí nad 35 kV (110 kV a vyšší) pro vysokonapěťové vakuové vypínače.

Vakuová zařízení se začínají používat při nízkých napětích (1140 V a méně), a to nejen ve formě stykačů, ale také ve formě jističů a ovládacích zařízení.

Pracuje se na nahrazení směsí plynu a vzduchu jinými plyny a na použití jiných plynů.

Úroveň vývoje plynem izolovaných a vakuově izolovaných přístrojů do značné míry splňuje požadavky zákazníků.

V současné době je objem nabídky na ruském trhu zahraničních V současné době objem zahraničních plynem izolovaných zařízení na ruském trhu výrazně převyšuje objem prodeje domácích zařízení. Pro ruské výrobce je stále obtížnější konkurovat zahraničním výrobcům kvůli technologické zaostalosti a nedostatku prostředků na technické dovybavení.

2814

Záložky

Nedávné publikace

Společnost EKF získala patent na průchozí terminály SMK-222

27. listopadu v 17:11

33

Nová řada frekvenčních měničů Vector80 EKF Basic

27. listopadu v 17:10

35

KRUG zvyšuje energetickou účinnost čerpací stanice č. 4 Saratovské tepelné sítě

26. listopadu v 18:39

74

Atos poskytuje společnosti Nornickel platformu BullSequana S pro implementaci SAP

26. listopadu v 14:48

79

Národní výzkumná univerzita MPEI diskutovala se zástupci vlády a podniků o problémech vzdělávání pracovníků pro odvětví elektroenergetiky a teplárenství.

24. listopadu v 21:07

107

Národní výzkumná univerzita "MPEI" hovořil o vytvoření univerzity 3.0. na prezidentském fóru UASR

23. listopadu ve 22:35

62

KTPM 35 kV na ulici Lva Tolstého.

23. listopadu ve 12:25

197

Praktické sady dielektrických nástrojů pro montéry od společnosti EKF

22. listopadu v 23:34

197

Nová velikost balení flexibilních vlnitých HDPE trubek od společnosti EKF

22. listopadu v 23:33

190

Držák od společnosti EKF s podpěrou pro upevnění kabelových žlabů na stěnu

22. listopadu v 23:31

257

Nejzajímavější publikace

Nová elektrárna s plynovou turbínou v Kasimově dodá do energetické soustavy Rjazaňské oblasti více než 18 MW

4. června 2012 v 11:00

147466

Plynem izolovaný jistič VGB-35, VGBE-35, VGBEP-35

12. července 2011 v 08:56

31684

Jističe pro 6, 10 kV

28. listopadu 2011 v 10:00

19520

Spínače nádrží Elegas typ VEB-110II

21. července 2011 v 10:00

13899

Správná likvidace baterií

14. listopadu 2012 v 10:00

13250

Známky poruchy výkonových transformátorů v provozu

29. února 2012 v 10:00

12581

Rozváděč 6(10) kV s mikroprocesorovými svorkami BMRZ-100

16. srpna 2012 v 16:00

12015

Sestavení "seznamu provozních dokumentů"

24. května 2017 v 10:00 hod.

11856

Problémy v systému koncepcí. Nedostatek logiky

25. prosince 2012 v 10:00

11049

Výpočet sítí podle ztrát napětí

27. února 2013 v 10:00

9150

Oblast použití

Transformátor napětí se používá v různých elektrických stanicích. Zařízení je schopno přenášet signál do měřicích přístrojů, ochranných prvků rozváděčů. Transformátory napětí jsou připojeny k třífázové (průmyslové) síti. Jejich úkolem je transformovat střídavý proud o frekvenci 50 Hz. Instalace je povolena ve středně chladném a mírně chladném podnebí.

Provoz transformátorů s plynovou izolací je možný téměř ve všech oblastech lidské průmyslové činnosti. Zařízení slouží k přenosu zpracovaného signálu do měřicích zařízení, bezpečnostních a ochranných systémů. Instalace slouží k zajištění provozu různých zařízení pro měření elektrické energie.

Jednotka je ideální pro uzavřené nebo podzemní rozvodny ve vnitřním městě. Jednotky jsou instalovány v oblastech citlivých na životní prostředí. Úniky oleje se v těchto oblastech netolerují. Proto musí být tato oblast provozována pouze s plynem izolovaným médiem.

Funkce a oblast použití

Jak funguje vysokonapěťový plynem izolovaný jistič? Izolace fází mezi nimi pomocí plynem izolovaného média. Princip fungování mechanismu je následující: když je elektrické zařízení vypnuto, kontakty každé komory se rozepnou. Integrované kontakty vytvářejí elektrický oblouk, který se usazuje v plynném médiu.

Toto médium rozděluje plyn na jednotlivé částice a složky a díky vysokému tlaku v nádrži dochází k redukci samotného média. Pokud systém pracuje s nízkým tlakem, je možné použít další kompresory. Kompresory pak zvýší tlak a vytvoří výduch plynu. Používá se také bypass, jehož použití je nezbytné pro vyrovnání proudu.

Označení v následujícím schématu označuje umístění jednotlivých prvků v mechanismu spínače:

U modelů s nádrží se ovládání provádí pomocí akčních členů a transformátorů. K čemu slouží aktuátory? Jeho mechanismus je regulátor a jeho účelem je zapnout nebo vypnout napájení a v případě potřeby udržet oblouk na nastavené úrovni.

Pohony se dělí na pružinové a pružinohydraulické. Pružinové pohony mají vysokou spolehlivost a jednoduchý princip činnosti: veškerou práci vykonávají mechanické části. Pružina se aktivuje speciální páčkou a je schopna se stlačovat a rozkládat a blokovat na definované úrovni.

Pružinově-hydraulické spínací akční členy mají navíc ve své konstrukci hydraulický řídicí systém. Tento typ pohonu je považován za účinnější a spolehlivější, protože pružinové zařízení může samo měnit úroveň uzamčení.

Návrh a konstrukce vzduchového spínače

Vezměme si jako příklad výkonového spínače BBB konstrukci vzduchového jističe, jehož zjednodušené konstrukční schéma je uvedeno níže.

Typické provedení vzduchových jističů řady BBB

Symboly:

• A - Zásobník, nádrž, do které se čerpá vzduch, dokud hladina tlaku neodpovídá jmenovitému tlaku.
• B - Kovová nádrž obloukové kalicí komory.
• C - Koncová příruba.
• D -Kondenzátor děliče napětí (nepoužívá se v současných konstrukcích spínačů).
• E - Montážní tyč pro sestavu pohyblivých kontaktů.
• F - Porcelánový izolátor
• G - pomocný obloukový kontakt pro obcházení.
• H - Bočníkový odpor.
• I - Vzduchový tryskací ventil.
• J - Impulsní vzduchový kanál.
• K - Hlavní přívod směsi vzduchu.
• L - banka ventilů.

Jak je vidět, v této sérii jsou kontaktní skupina (E, G), spojovací/rozpojovací mechanismus a tryskací ventil (I) uzavřeny v kovové nádrži (B). Samotná nádrž je naplněna směsí stlačeného vzduchu. Póly spínače jsou odděleny mezilehlým izolátorem. Vzhledem k tomu, že se v nádobě vyskytuje vysoké napětí, je ochrana podpěrného sloupu obzvláště důležitá. Je vyroben z izolačních porcelánových "plášťů".

Směs vzduchu je přiváděna dvěma kanály K a J. První je hlavní, slouží k vhánění vzduchu do nádrže, druhý pracuje v pulzním režimu (dodává vzduchovou směs, když se kontakty spínače rozpojí, a resetuje se, když se sepne).