Suis voltan tinggi: klasifikasi, peranti, prinsip operasi

Keperluan untuk suis adalah seperti berikut:

1) kebolehpercayaan di tempat kerja dan keselamatan untuk orang lain;

2) tindak balas pantas — mungkin masa penutupan yang singkat;

3) kemudahan penyelenggaraan;

4) kemudahan pemasangan;

5) operasi senyap;

6) kos yang agak rendah.

Pemutus litar yang digunakan pada masa ini memenuhi keperluan yang disenaraikan pada tahap yang lebih besar atau lebih kecil. Pereka pemutus litar, bagaimanapun, berusaha untuk memadankan ciri pemutus litar dengan lebih baik dengan keperluan di atas.

Suis minyak

Terdapat dua jenis suis minyak - takungan dan minyak rendah. Kaedah penyahionan ruang arka dalam kekunci ini adalah sama. Satu-satunya perbezaan adalah dalam penebat sistem sentuhan dari asas tanah dan dalam jumlah minyak.

Sehingga baru-baru ini, tangki untuk tangki jenis berikut berfungsi: VM-35, S-35, serta suis siri U dengan voltan dari 35 hingga 220 kV. Suis tangki direka untuk pemasangan luaran, tidak sedang dalam pengeluaran.

Kelemahan utama suis tangki: letupan dan kebakaran; keperluan untuk pemantauan berkala keadaan dan tahap minyak dalam tangki dan salur masuk; jumlah minyak yang besar, yang membawa kepada pelaburan masa yang besar untuk penggantiannya, keperluan untuk rizab minyak yang besar; tidak sesuai untuk pemasangan dalaman.

Suis minyak rendah

Suis minyak rendah (jenis periuk) digunakan secara meluas dalam suis tertutup dan terbuka semua voltan. Minyak dalam suis ini berfungsi terutamanya sebagai medium lengkok dan hanya sebahagiannya sebagai penebat antara sesentuh terbuka.

Pengasingan bahagian hidup antara satu sama lain dan dari struktur yang dibumikan dilakukan dengan porselin atau bahan penebat pepejal lain. Kenalan suis untuk pemasangan dalaman terletak di dalam tangki keluli (periuk), itulah sebabnya nama suis "jenis periuk" dikekalkan.

Pemutus litar minyak rendah voltan 35 kV dan ke atas mempunyai badan porselin. Yang paling banyak digunakan ialah loket jenis 6-10 kV (VMG-10, VMP-10). Dalam pemutus litar ini, badan dipasang pada penebat porselin pada bingkai biasa untuk tiga tiang. Setiap tiang mempunyai satu putus hubungan dan pelongsor lengkok.

Skim reka bentuk suis minyak rendah 1 — sesentuh alih; 2 - pelongsor arka; 3 — sentuhan tetap; 4 — kenalan bekerja

Pada arus berkadar tinggi, sukar untuk beroperasi dengan sepasang sesentuh (bertindak sebagai sesentuh kendalian dan arka), oleh itu sesentuh kendalian disediakan di luar pemutus dan sesentuh arka berada dalam tangki logam. Pada arus pecah yang tinggi, terdapat dua patah lengkok untuk setiap tiang. Mengikut skema ini, suis siri MGG dan MG dibuat untuk voltan sehingga dan termasuk 20 kV.Sesentuh operasi luaran yang besar 4 membolehkan pemutus litar direka bentuk untuk arus berkadar tinggi (sehingga 9500 A). Untuk voltan 35 kV dan ke atas, badan suis diperbuat daripada porselin, siri VMK ialah suis lajur dengan minyak rendah). Dalam pemutus litar automatik 35, 110 kV, satu gangguan setiap tiang disediakan, pada voltan tinggi - dua atau lebih gangguan.

Kelemahan suis minyak rendah: risiko letupan dan kebakaran, walaupun lebih kurang daripada suis tangki; ketidakupayaan untuk melaksanakan penutupan automatik berkelajuan tinggi; keperluan untuk kawalan berkala, menambah nilai, penukaran minyak yang agak kerap dalam tangki arka; kesukaran memasang transformer semasa terbina dalam; kapasiti pecah yang agak rendah.

Bidang penggunaan pemutus litar minyak rendah ialah suis tertutup loji kuasa dan pencawang 6, 10, 20, 35 dan 110 kV, suis lengkap 6, 10 dan 35 kV dan suis terbuka 35 dan 110 kV.

Lihat di sini untuk butiran lanjut: Jenis suis minyak

Suis udara

Pemutus litar udara untuk voltan 35 kV dan ke atas direka untuk memecahkan arus litar pintas yang besar. Udara dihidupkan voltan 15 kV digunakan dalam loji kuasa sebagai penjana. Kelebihan mereka: tindak balas cepat, kapasiti pecah yang tinggi, pembakaran kenalan yang tidak ketara, kekurangan sesendal yang mahal dan tidak boleh dipercayai, keselamatan kebakaran, kurang berat berbanding suis minyak dalam tangki. Kelemahan: kehadiran ekonomi udara yang menyusahkan, bahaya letupan, kekurangan transformer arus terbina dalam, kerumitan peranti dan operasi.

Dalam suis udara, arka dipadamkan dengan udara termampat pada tekanan 2-4 MPa, dan penebat bahagian hidup dan peranti pemadam arka dibuat dengan porselin atau bahan penebat pepejal lain. Skim reka bentuk suis udara adalah berbeza dan bergantung pada penarafan voltannya, kaedah mewujudkan jurang penebat antara sesentuh dalam kedudukan mati, dan kaedah membekalkan udara termampat ke peranti pemadam arka.

Pemutus litar berkadar tinggi mempunyai litar utama dan lengkok serupa dengan pemutus litar MG dan MGG minyak rendah. Bahagian utama arus dalam kedudukan tertutup suis melalui kenalan utama 4, yang terletak terbuka. Apabila suis dimatikan, sesentuh utama mula-mula terbuka, kemudian semua arus melalui sesentuh arka ditutup dalam ruang 2. Semasa sesentuh ini terbuka, udara termampat dari tangki 1 dimasukkan ke dalam ruang, letupan kuat dicipta, memadamkan arka. Tiupan boleh membujur atau melintang.

Jurang penebat yang diperlukan antara kenalan dalam kedudukan terbuka dibuat dalam pelongsor arka dengan memisahkan kenalan dengan jarak yang mencukupi. Suis yang dibuat mengikut projek dengan pemisah terbuka dihasilkan untuk pemasangan dalaman untuk voltan 15 dan 20 kV dan arus sehingga 20,000 A (siri VVG). Dengan suis jenis ini, selepas memutuskan sambungan pemisah 5, bekalan udara termampat ke ruang dihentikan dan sesentuh arka ditutup.

Gambar rajah pembinaan suis udara 1 — tangki untuk udara termampat; 2 - pelongsor arka; 3 - perintang shunting; 4 — kenalan utama; 5 - pemisah; 6 — pembahagi voltan kapasitif untuk 110 kV — dua patah setiap fasa (d)

Dalam pemutus litar udara untuk pemasangan terbuka untuk voltan 35 kV (VV-35), ia adalah mencukupi untuk mempunyai satu gangguan setiap fasa.

Dalam suis dengan voltan 110 kV dan lebih, selepas arka dipadamkan, sesentuh pemisah 5 terbuka dan ruang pemisah kekal penuh dengan udara termampat sepanjang masa dalam kedudukan mati. Dalam kes ini, udara termampat tidak dibekalkan ke pelongsor arka dan kenalan di dalamnya ditutup.

Pemutus litar siri VV untuk voltan sehingga 500 kV dicipta mengikut skema reka bentuk ini. Semakin tinggi voltan terkadar dan semakin tinggi kuasa mengehadkan, semakin banyak gangguan mesti ada dalam pelongsor arka dan dalam pemisah.

Pemutus litar terisi udara siri VVB dibuat mengikut skema reka bentuk dalam Rajah., D. Voltan modul VVB ialah 110 kV pada tekanan udara termampat dalam ruang pemadam api 2 MPa. Voltan terkadar modul pemutus litar VVBK (modul besar) ialah 220 kV dan tekanan udara dalam ruang pemadam ialah 4 MPa. Pemutus litar siri VNV mempunyai skema reka bentuk yang sama: modul dengan voltan 220 kV pada tekanan 4 MPa.

Untuk pemutus litar siri VVB, bilangan pelongsor arka (modul) bergantung pada voltan (110 kV — satu; 220 kV — dua; 330 kV — empat; 500 kV — enam; 750 kV — lapan), dan untuk besar modul pemutus litar (VVBK, VNV), modul dengan nombor dua kali kurang, masing-masing.

Pemutus litar SF6

Gas SF6 (SF6 — sulfur heksafluorida) ialah gas lengai dengan ketumpatan 5 kali lebih besar daripada udara. Kekuatan elektrik gas SF6 adalah 2-3 kali lebih tinggi daripada kekuatan udara; pada tekanan 0.2 MPa, kekuatan dielektrik gas SF6 adalah setanding dengan petroleum.

Dalam gas SF6 pada tekanan atmosfera, arka boleh dipadamkan dengan arus yang 100 kali lebih tinggi daripada arus yang terganggu di udara dalam keadaan yang sama. Keupayaan luar biasa gas SF6 untuk memadamkan arka dijelaskan oleh fakta bahawa molekulnya menangkap elektron lajur arka dan membentuk ion negatif yang agak tidak bergerak. Kehilangan elektron menjadikan arka tidak stabil dan mudah dipadamkan. Dalam aliran gas SF6, iaitu, semasa pacutan gas, penyerapan elektron daripada lajur arka adalah lebih sengit.

Pemutus litar SF6 menggunakan peranti pemadam arka auto-pneumatik (pemampatan automatik) di mana gas dimampatkan oleh peranti omboh semasa tersandung dan diarahkan ke kawasan arka. Pemutus litar SF6 ialah sistem tertutup tanpa pelepasan gas ke luar.

Pada masa ini, pemutus litar SF6 digunakan untuk semua kelas voltan (6-750 kV) pada tekanan 0.15 — 0.6 MPa. Peningkatan tekanan digunakan untuk suis dengan kelas voltan yang lebih tinggi. Pemutus litar SF6 syarikat asing berikut telah membuktikan diri mereka dengan baik: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Guerin dan lain-lain. Pengeluaran pemutus litar SF6 moden PO «Uralelectrotyazmash» dikuasai: pemutus litar tangki siri VEB, VGB dan suis lajur siri VGT, VGU.

Sebagai contoh, pertimbangkan reka bentuk pemutus litar 6-10 kV LF oleh Merlin Gerin.

Model pemutus litar asas terdiri daripada elemen berikut:

— badan pemutus litar, di mana ketiga-tiga kutub terletak, mewakili "bejana tekanan", diisi dengan gas SF6 pada tekanan berlebihan rendah (0.15 MPa atau 1.5 atm);

— jenis pemacu mekanikal RI;

— panel hadapan penggerak dengan pemegang pemuatan spring manual dan penunjuk status spring dan pemutus litar;

— pad sentuh untuk bekalan kuasa voltan tinggi;

— penyambung berbilang pin untuk menyambungkan litar pensuisan sekunder.

Pemutus litar vakum

Kekuatan dielektrik vakum adalah jauh lebih tinggi daripada media lain yang digunakan dalam pemutus litar. Ini dijelaskan oleh peningkatan purata laluan bebas elektron, atom, ion dan molekul dengan penurunan tekanan. Dalam vakum, laluan bebas purata zarah melebihi dimensi ruang vakum.

1/4" kekuatan dielektrik pemulihan jurang selepas 1600 A pemotongan arus dalam vakum dan pelbagai gas pada tekanan atmosfera

Di bawah keadaan ini, kesan zarah pada dinding ruang berlaku lebih kerap daripada perlanggaran zarah-ke-zarah. Rajah menunjukkan pergantungan voltan pecahan vakum dan udara pada jarak antara elektrod dengan diameter 3/8 « tungsten. Dengan kekuatan dielektrik yang tinggi, jarak antara sesentuh boleh menjadi sangat kecil (2 — 2.5 cm ), jadi dimensi ruang juga boleh menjadi agak kecil...

Proses memulihkan kekuatan elektrik celah antara sesentuh apabila arus dimatikan berlaku dalam vakum lebih cepat daripada gas.Tahap vakum (tekanan gas sisa) dalam salur arka industri moden biasanya Pa. Selaras dengan teori kekuatan elektrik gas, sifat penebat yang diperlukan bagi jurang vakum juga dicapai pada tahap vakum yang lebih rendah (daripada susunan Pa), tetapi untuk tahap teknologi vakum semasa, penciptaan dan penyelenggaraan Tahap Pa sepanjang hayat ruang vakum tidak menjadi masalah.Ini menyediakan ruang vakum dengan rizab kekuatan elektrik untuk keseluruhan hayat perkhidmatan (20-30 tahun).

Reka bentuk pemutus litar vakum biasa ditunjukkan dalam rajah.

Gambar rajah blok pemutus vakum

Reka bentuk ruang vakum terdiri daripada sepasang sesentuh (4; 5), salah satunya boleh alih (5), disertakan dalam cangkerang ketat vakum yang dikimpal oleh penebat seramik atau kaca (3; 7), logam atas dan bawah. penutup (2; 8) ) dan perisai logam (6). Pergerakan sesentuh alih relatif kepada yang tetap dipastikan dengan menggunakan lengan (9). Kabel kamera (1; 10) digunakan untuk menyambungkannya ke litar suis utama.

Perlu diingatkan bahawa hanya logam tahan vakum khas, disucikan daripada gas terlarut, tembaga dan aloi khas, serta seramik khas digunakan untuk pembuatan perumahan ruang vakum. Kenalan ruang vakum diperbuat daripada komposisi logam-seramik (sebagai peraturan, ia adalah tembaga-kromium dalam nisbah 50% -50% atau 70% -30%), yang memberikan kapasiti pecah yang tinggi, ketahanan terhadap haus dan menghalang penampilan mata kimpalan pada permukaan sentuhan. Penebat seramik silinder, bersama-sama dengan celah vakum pada sesentuh terbuka, menyediakan pengasingan antara terminal ruang apabila suis dimatikan.

Tavrida-electric telah mengeluarkan pemutus litar vakum reka bentuk baharu dengan kunci magnet. Reka bentuknya adalah berdasarkan prinsip menjajarkan elektromagnet pemacu dan pemutus vakum di setiap tiang pemutus.

Suis ditutup dalam urutan berikut.

Dalam keadaan awal, sesentuh ruang pencelah vakum terbuka disebabkan oleh tindakan spring penutup 7 ke atasnya melalui penebat tarik 5. Apabila voltan kekutuban positif dikenakan pada gegelung 9 elektromagnet, fluks magnet terkumpul dalam celah sistem magnetik.

Pada masa ini apabila daya mampatan angker yang dicipta oleh fluks magnet melebihi daya spring henti 7, angker 11 elektromagnet, bersama-sama dengan penebat daya tarikan 5 dan sentuhan alih 3 ruang vakum, mula bergerak. ke atas, memampatkan spring untuk berhenti. Dalam kes ini, motor-EMF berlaku dalam penggulungan, yang menghalang peningkatan selanjutnya dalam arus dan bahkan mengurangkannya.

Dalam proses pergerakan, angker memperoleh kelajuan kira-kira 1 m / s, yang mengelakkan kerosakan awal apabila menghidupkan dan menghapuskan lantunan kenalan VDK. Apabila sesentuh ruang vakum ditutup, jurang mampatan tambahan sebanyak 2 mm kekal dalam sistem magnetik. Kelajuan angker menurun dengan mendadak, kerana ia juga perlu mengatasi daya spring pramuat tambahan sesentuh 6. Walau bagaimanapun, di bawah pengaruh daya yang dicipta oleh fluks magnet dan inersia, angker 11 terus bergerak ke atas, memampatkan spring untuk hentian 7 dan spring tambahan untuk pramuat sesentuh 6.

Pada saat menutup sistem magnetik, angker menghubungi penutup atas pemacu 8 dan berhenti. Selepas proses penutupan, arus ke gegelung pemacu dimatikan. Suis kekal dalam kedudukan tertutup disebabkan oleh sisa aruhan yang dicipta oleh cincin magnet kekal 10, yang memegang angker 11 dalam kedudukan ditarik ke penutup atas 8 tanpa bekalan arus tambahan.

Untuk membuka suis, voltan negatif mesti digunakan pada terminal gegelung.

Pada masa ini, pemutus litar vakum telah menjadi peranti dominan untuk rangkaian elektrik dengan voltan 6-36 kV. Oleh itu, bahagian pemutus litar vakum dalam jumlah peranti perkilangan di Eropah dan Amerika Syarikat mencapai 70%, di Jepun - 100%. Di Rusia, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahagian ini mempunyai aliran menaik yang berterusan, dan pada tahun 1997 ia melebihi tanda 50%. Kelebihan utama bahan letupan (berbanding dengan suis minyak dan gas) yang menentukan pertumbuhan bahagian pasaran mereka ialah:

- kebolehpercayaan yang lebih tinggi;

- kos penyelenggaraan yang lebih rendah.
Lihat juga: Pemutus Litar Vakum Voltan Tinggi — Reka Bentuk dan Prinsip Operasi