Przełącznik oleju: rodzaje, oznaczenia + specyfika zastosowania

Wśród urządzeń przełączających wyłącznik olejowy, stosowany zarówno w zamkniętych, jak i otwartych rozdzielnicach dowolnego napięcia, zajmuje honorowe miejsce jako weteran.

Jego główną funkcją jest załączanie i wyłączanie poszczególnych linii normalnie działającej instalacji elektrycznej lub w nietypowych sytuacjach. W zależności od okoliczności wyłączenie następuje automatycznie lub ręcznie.

W tym artykule przyjrzymy się istniejącym typom tych urządzeń, ich klasyfikacji i oznakowaniu. Zwrócimy również uwagę na zalety i wady takich przełączników, funkcje i zasady ich użytkowania. Dla lepszego zrozumienia materiału wybraliśmy diagramy, tabele, zdjęcia wizualne i tematyczne recenzje wideo.

Plusy i minusy przełączników oleju

Urządzenia te mają stosunkowo prostą konstrukcję. Mają dobrą zdolność przełączania i nie mają na nie wpływu warunki atmosferyczne. W przypadku wystąpienia usterek można przystąpić do naprawy. Zbiornikowe SN nadają się do montażu na zewnątrz. Istnieją warunki do montażu wbudowanych przekładników prądowych.

Szybkość rozbieżności styków odgrywa ważną rolę w działaniu SN. Może dojść do sytuacji, gdy styki rozchodzą się z ogromną prędkością, a łuk natychmiast osiąga krytyczną dla niego długość. W takim przypadku wielkość napięcia odzyskiwania może nie wystarczyć do przebicia przerwy międzystykowej.

Przełączniki zbiornikowe mają więcej wad.Pierwszą z nich jest obecność dużej ilości oleju, a co za tym idzie znaczne wymiary tych jednostek i rozdzielnic. Drugie to zagrożenie pożarem i wybuchem, którego skutki w sytuacjach awaryjnych mogą być najbardziej nieprzewidywalne.

Należy okresowo kontrolować poziom oleju w zbiorniku i na dopływach oraz jego stan. Jeśli w obsługiwanych sieciach zasilających znajduje się napięcie SN, konieczne jest posiadanie specjalnego zakładu naftowego.

Na zdjęciu widać wyłącznik oleju VMG. Może rozłączyć wszelkie prądy obciążenia i zwarcia, w tym maksymalny prąd wyłączalny. Ten typ jest szeroko stosowany w podstacjach transformatorowych

Klasyfikacja przełączników oleju

Stosowanie przełączników olejowych zaczęto stosować pod koniec przedostatniego stulecia. Prawie do połowy XX wieku w sieciach wysokiego napięcia po prostu nie było innych urządzeń rozłączających.

Istnieją dwie duże grupy tych urządzeń:

1. Czołg, które charakteryzują się obecnością dużej objętości oleju. W przypadku tego sprzętu jest to zarówno medium, w którym gaśnie łuk, jak i izolacja.
2. Niski poziom oleju lub mała objętość. Sama nazwa mówi o ilości zawartego w nich wypełniacza. Przełączniki te zawierają elementy dielektryczne i wymagają oleju wyłącznie do gaszenia łuku.

Te pierwsze stosowane są głównie w instalacjach dystrybucyjnych od 35 do 220 kV. Drugi - do 10 kV. Urządzenia niskoolejowe serii VMT stosowane są także w rozdzielnicach zewnętrznych przeznaczonych na napięcie 110 i 220 kV.

Zasada gaszenia łuku jest identyczna dla obu typów. Łuk powstający przy rozwarciu styków wysokiego napięcia wyłącznika powoduje szybkie odparowanie oleju. Prowadzi to do powstania powłoki gazowej wokół łuku. Formacja ta składa się z pary oleju (około 20%) i wodoru (H2).

Szczelina łukowa ulega dejonizacji w wyniku szybkiego chłodzenia lufy łuku poprzez zmieszanie w płaszczu gazów o wysokiej i niskiej temperaturze.

W momencie wyładowania łukowego w strefie styku temperatura jest bardzo wysoka – około 6000⁰. W zależności od instalacji wyróżnia się łączniki przeznaczone do użytku wewnętrznego, zewnętrznego, a także do stosowania w KRP – kompletne rozdzielnice.

Typ nr 1 – wyposażenie typu czołgowego

Urządzenia przełączające tego typu mogą mieć jeden zbiornik lub więcej, w zależności od napięcia. W pierwszym przypadku jest to do 10 kV, w niektórych przypadkach nawet do 35. Każda faza rozłączników pracujących w instalacjach wysokiego napięcia umieszczona jest w indywidualnym zbiorniku.

Wszystkie przełączniki zbiornika mają w przybliżeniu ten sam układ. Stalowy zbiornik na wlotach oleju mieści komory łukowe. Styki zewnętrzne są zmostkowane trawersem

Napędy zarówno zbiornika, jak i przełączników niskiego poziomu oleju mogą być ręczne, automatyczne, montowane na cewce uruchamiającej cewkę elektromagnetyczną lub sprężynowe. W drugim przypadku wykorzystuje się właściwości magnetyczne elektromagnesu, które pozwalają na dokręcenie metalowego rdzenia połączonego specjalnym systemem z wałem SN.

Kiedy do uzwojenia elektromagnesu doprowadzany jest prąd stały, urządzenie włącza się poprzez wycofanie pręta rdzenia magnetycznego, a następnie obrócenie wału przełącznika.

Specjalny zatrzask utrzymuje wał w tej pozycji. Równocześnie z włączeniem elektromagnes ustawia określone położenie sprężyn wyłączających, które po otrzymaniu specjalnego impulsu elektrycznego wyłączą SN.

Proces wyłączania inicjuje drugi elektromagnes poprzez wybicie mechanizmu rolkowego (zatrzasku).W rezultacie wał natychmiast obraca się pod wpływem sprężyny i wyłącza się. Aby napęd elektromagnetyczny działał, musi być zainstalowany akumulator, który zasila go prądem stałym.

W przypadku braku akumulatora stosuje się napęd sprężynowy. Przełączanie odbywa się za pomocą silnika elektrycznego lub poprzez wysiłek mięśni. Ręczne wyłączenie możliwe jest dla jednostek małej mocy o wartości prądu zwarciowego do 30 kA, aby je wyłączyć należy przyłożyć siłę maksymalnie 25 kg.

Jednozbiornikowy MV z otwartym łukiem

Niektóre rozdzielnice są wyposażone w wyłączniki zbiornikowe, które nie posiadają komór łukowych. Łuk elektryczny gaśnie tutaj w najprostszy sposób - poprzez dwukrotne zerwanie styków w naczyniu napełnionym olejem. Takie urządzenia z otwartym łukiem obejmują modele domowe VMB i VME. Zaprojektowane są na prąd znamionowy 1,25 kA.

Schemat VME-6-200. Konstrukcja składa się ze zbiornika (1), pokrywy (2), izolatorów porcelanowych (3), styków stałych (4), styków ruchomych (5), trawersu (6), styków łukowych (7), płytek (8) , sprężyny (9 ), wał (10)

Symbol „E” oznacza koparkę, cyfra 6 to napięcie znamionowe 6 kV, 200 to prąd znamionowy w amperach. Próg wyłączenia prądu dla tego średniego napięcia wynosi 1,25 kA. Zbiornik tego MV jest wykonany ze stali i połączony z żeliwną pokrywą za pomocą śrub. Ściany zbiornika pokryte są izolacją (13).

Sześć izolatorów porcelanowych przechodzących przez pokrywę w miedzianych wspornikach, które służą jako stałe styki robocze. Seria VME posiada ręczny napęd na koło zamachowe.

Na trawersie lub moście stykowym znajdują się styki ruchome. Znajdują się tu także mobilne styki gaszące łuk w postaci mosiężnych kwadratów.Miedziane płytki z mosiężnymi końcówkami umieszczone na dolnych końcach izolatorów są stacjonarnymi stykami łukowymi. Pręt izolacyjny przekazuje ruch ruchomym stykom poprzez kontakt z mechanizmem napędowym.

Gdy trawers znajduje się w pozycji podniesionej, stałe styki są zamknięte, sprężyna odpowiedzialna za wyłączenie jest ściśnięta i włącza się SN. Przełącznik połączony jest z wałkiem napędowym zapadki, który utrzymuje go w pozycji roboczej. Po każdym rozłączeniu następuje zwolnienie zatrzasku, zwolnienie sprężyny i trawers szybko przesuwa się w dół. W tym przypadku styki robocze otwierają się kolejno: 4 i 5, następnie 7,8.

Powoduje to, że każdy biegun przełącznika otwiera obwód w dwóch punktach, powodując wyładowanie łukowe i rozkład oleju. Wewnątrz płaszczy 12 ciśnienie sięga od 0,5 do 1 MPa, aktywując w ten sposób proces dejonizacji. W ciągu maksymalnie 0,1 s łuki gasną, a unoszące się pociski trafiają pod osłonę i zwiększają objętość poduszki powietrznej.

Gdy wszystkie fazy SN znajdują się w jednym pojemniku, olej izoluje styki między sobą i od korpusu zbiornika, które muszą być uziemione

Ten ostatni pełni rolę bufora, redukując siłę uderzenia podczas procesu gaszenia łuku. Normalna wysokość poduszki powietrznej wynosi około 25% objętości. Przekroczenie tego progu może spowodować eksplozję.

Przełączniki takie są łatwe w obsłudze, stosunkowo niedrogie i wygodne w użyciu w podstacjach otwartych. Jednak gorące opary oleju, nawet w prostym kontakcie z tlenem, są łatwopalne.

Spalanie łuku w środowisku oleju wyzwala proces polikondensacji, który pogarsza wytrzymałość elektryczną oleju. Zbiornik zatyka się osadem składającym się z cząstek węgla. Dlatego konieczne są przeglądy urządzenia wraz z wymianą oleju.

Przełączniki oleju z komorą łukową

Zdolność wyłączania i niezawodność wyłączników typu zbiornikowego jest znacznie zwiększona dzięki obecności komory łukowej. Umieszcza się go w oleju znajdującym się w zbiorniku. W wyłącznikach trójzbiornikowych każda faza jest umieszczona w oddzielnym zbiorniku.

Przekrój jednego bieguna wyłącznika zbiornika. Wyposażony jest w komorę gaszenia łuku C -35 – 630 – 10. Oznaczenie wskazuje, że wyłącznik przeznaczony jest do montażu w rozdzielnicach 35 kV i większych, zaprojektowanych na prąd znamionowy 630,4 kA, prąd wyłączalny 10 kA

Konstrukcja jest bardziej złożona niż konstrukcja VM bez komór łukowych i składa się z:

• słupy (1);
• przekładnik prądowy (2);
• obudowa napędu (3);
• pręty (4);
• styk stały (5);
• komora gaszenia łuku (6);
• izolacja (7);
• element grzejny (8);
• urządzenia do spuszczania oleju (9).

Górna część aparatu wyposażona jest w stały styk. Po włączeniu wnika w niego ruchomy styk w kształcie pręta. W przypadku rozłączenia pręt opuszcza stały styk, w wyniku czego w komorze pojawia się łuk. Wielkość wytworzonego w tym przypadku ciśnienia jest o rząd wielkości większa od odpowiedniego parametru wyłączników, które nie są wyposażone w komorę łukową.

Ciśnienie 8–7 MPa zmniejsza średnicę łuku i zwiększa wytrzymałość szczeliny na przebicie po przejściu prądu przez znak zerowy. Dzięki temu następuje szybszy proces wygaszania łuku. Po wyjściu ruchomego styku z komory, przez wolny otwór uwalniane są gazy z częściowym wychwytywaniem oleju.

Lufa łukowa szybko się ochładza i następuje intensywna dejonizacja. Wraz ze wzrostem prądu wzrasta wydajność komory łukowej.SN może również działać jako urządzenie z otwartym łukiem w przypadku małej przerwy w prądzie.

Oprócz zwiększania ciśnienia mieszaniny parowej w szczelinie łukowej, w celu przyspieszenia wygaszenia łuku, stosuje się metodę polegającą na zwiększonym wdmuchiwaniu koktajlu parowego do strefy łuku. Występuje wzdłużny, poprzeczny, przeciwny nadmuch

Rodzaj automatycznego przedmuchu zależy od konstrukcji komory łukowej. W pierwszym przypadku wektor mieszaniny par ma kierunek wzdłużny względem wału łukowego (fragment a). Przy poprzecznym kierunku nadmuchu strumień przemieszcza się w kierunku prostopadłym do kolumny łuku lub pod pewnym kątem (fragment b).

W przypadku, gdy przepływ ma kierunek przeciwny do wektora ruchu ruchomego styku z łukiem, następuje przeciwdmuchanie. W urządzeniach do gaszenia łuku często stosuje się kombinacje tych metod.

Łuk w SN gaśnie w 3 etapach. W pierwszym (a) w łuku wydziela się prąd i w zamkniętej osłonie wytwarza się wysokie ciśnienie. W momencie opuszczenia przez mieszaninę skorupy rozpoczyna się drugi etap (b). Trzecia (c) - usunięcie z komory pozostałych ogrzanych gazów i produktów rozkładu

W ostatnim etapie komora jest przygotowana do udziału w kolejnym cyklu postojowym. W przypadku automatycznego ponownego wyłączenia ten krok jest niezwykle ważny.

Typ nr 2 – przełączniki garnka lub niskiego poziomu oleju

W instalacjach zamkniętych wyłączniki garnkowe stosowane są jako generatory i obwody dystrybucyjne. W otwartych - jako podstacja i dystrybucja. W tego typu wyłącznikach olej nie pełni funkcji izolacyjnej, jest niezbędny jedynie jako medium do gaszenia łuku.

Zagrożenie pożarem i eksplozją maszyn wirtualnych o małej objętości jest znacznie niższe niż w przypadku maszyn wirtualnych opartych na zbiornikach.Montowane są zarówno w rozdzielnicach napowietrznych jak i wnętrzowych o dowolnym napięciu do 110 kV. Rolę izolacji biegunów względem siebie i uziemienia pełnią dielektryki takie jak porcelana, żywica lana, steatyt.

Olej w tych maszynach wirtualnych zajmuje tylko 3 do 4% objętości bieguna. Niewielka ilość oleju, niewielka waga i wygodne wymiary to niezaprzeczalne zalety tego sprzętu. Stosowane są jednak w takich elementach systemów, gdzie przełącznikom nie stawia się wysokich wymagań.

Ograniczenia te można wytłumaczyć silnym związkiem między zdolnością odłączania a prądem przerywanym oraz niemożnością pracy konstrukcji w warunkach częstych przerw w dostawie.

Innym powodem jest trudność we wdrażaniu wielu szybkich automatycznych zamknięć. W przełącznikach o małej objętości stosuje się następujące rodzaje podmuchu oleju: poprzeczny, wzdłużny, mieszany. Eksperci uważają, że ten pierwszy jest najskuteczniejszy.

W przypadku wyłączników tego typu, przeznaczonych do rozdzielnic zamkniętych, styki umieszczone są w zbiorniku stalowym. SN o napięciu 35 kV i wyższym mają powłokę porcelanową. Najczęściej stosowanym sprzętem jest podwieszany 6-10 kV. Jego korpus osadzony jest na ramie wspólnej dla wszystkich słupów. Wszystkie trzy bieguny mają komorę gaszącą łuk, każdy jest zaprojektowany na jedną przerwę stykową, a przy wysokich napięciach na 2 lub więcej.

Konstrukcja przełączników niskiego poziomu oleju obejmuje styki ruchome i nieruchome (1 i 3), komorę gaszenia łuku (2), styki robocze (4)

Zgodnie z powyższym schematem produkowane są wyłączniki VMP, VMG, MG przeznaczone na napięcia do 20 kV. Cechą konstrukcyjną przełączników dla dużych prądów znamionowych jest to, że styki robocze znajdują się na zewnątrz, a styki gaszące łuk znajdują się wewnątrz zbiornika.

Wyłączniki serii VMP są często stosowane w urządzeniach zamkniętych, a także w rozdzielnicach 6-10 kV. Rozdzielnice serii VK montowane są w rozdzielnicach kompletnych. Posiadają wbudowany napęd elektromagnetyczny lub sprężynowy i są przeznaczone do wyłączania prądów o natężeniu 20 - 31,5 kA i prądach znamionowych 630 - 3150 A.

Przełączniki kolumnowe, wyprodukowane specjalnie dla rozdzielnic, wyróżniają się wysuwaną konstrukcją. W instalacjach 35 kV instalowane są kolumny VM serii VMK i VMUE. RU 110, 220 kV są wyposażone w wyłączniki serii VMT. Urządzenie posiada spawaną podstawę, na której umieszczone są trzy bieguny. Sterowanie - napęd sprężynowy.

Na zdjęciu przełącznik VMT-110. Zdjęcie po lewej stronie przedstawia elementy, z których się składa: napęd sprężyny (1), izolator bieguna wspornika wyłącznika (2), urządzenie do gaszenia łuku (3), podstawa (4), mechanizm sterujący (5).

Prawa strona zdjęcia przedstawia moduł, gdzie: 1 to przewód odprowadzający, 2 to styk ruchomy podłączony do przewodu odprowadzającego poprzez odbieraki prądu. Komora łukowa oznaczona jest numerem 3, stały styk to 5. Wszystko to jest umieszczone w wydrążonym izolatorze (4) wykonanym z porcelany. Wewnątrz znajduje się olej transformatorowy, a na górze zakrętka (6).

Ten ostatni wyposażony jest w manometr umożliwiający monitorowanie ciśnienia w module. Dodatkowo pokrywa posiada zespół do napełniania sprężoną mieszaniną gazów, automatyczny zawór spustowy oraz wskaźnik poziomu oleju (8). Styk ruchomy i urządzenie sterujące są połączone prętami izolacyjnymi.

Konstrukcja słupa jest identyczna dla całej serii wyłączników. Zbiorniki SN dla prądów znamionowych od 630 do 1600 A zawierają 5,5 kg oleju, powyżej 1600 i do 3150 A włącznie – 8 kg.

Aby zwiększyć niezawodność, konstrukcja poszczególnych przełączników obejmuje dodatkowe elementy sterujące i zabezpieczające:

• odłączanie elektromagnesów;
• przekaźniki działające natychmiastowo i z opóźnieniem przy prądzie progowym;
• przekaźnik minimalnego napięcia;
• dodatkowe kontakty.

W zależności od sposobu ułożenia występują wyłączniki niskoolejowe z komorą łukową umieszczoną na dole i odwrotnie na górze. W pierwszym przypadku ruchomy kontakt realizuje ruch od góry do dołu, w drugim - odwrotnie. Zdolność zrywania tego ostatniego jest wyższa.

Oznaczenie przełączników oleju

Rozszyfrowanie oznaczeń zastosowanych przez producenta na włączniku oleju pozwoli Państwu zapoznać się z podstawowymi informacjami na jego temat. Spójrzmy na przykład na oznaczenia włącznika VMG-133. Pierwszy znak „B” oznacza, że ​​przed tobą znajduje się przełącznik.

Ten diagram przedstawia skład symboli przełączników wysokiego napięcia, w tym przełączników dla urządzeń napełnionych olejem

Drugi - "M" oznacza typ przełącznika, w tym konkretnym przypadku - niski poziom oleju. List "G" określa przynależność do określonego gatunku - doniczkowa. 133 - Seria MV.

Zasady eksploatacji SN

Personel naprawczy i operacyjny, specjaliści zajmujący się konserwacją i obsługą przełączników oleju muszą znać odpowiednie instrukcje, budowę i zasadę działania sprzętu.

Podczas pracy pracownicy obsługujący SN są zobowiązani do monitorowania:

1. Efektywne napięcie, prąd obciążenia. Wskaźniki nie powinny wykraczać poza wartości tabelaryczne.
2. Wysokość kolumny oleju na biegunach, brak wycieków.
3. Obecność smaru na częściach trących.Styki mogą utracić ruchliwość i zamarznąć, jeśli smar elementów trących stanie się gęsty i brudny.
4. Kurz w pomieszczeniach, w których znajduje się rozdzielnia.
5. Zgodność charakterystyk mechanicznych obsługiwanych przełączników z normami tabelarycznymi.

Po każdym wyzwoleniu zwarciowym należy sprawdzić sprzęt. Informacje o tych awariach zapisywane są w specjalnym dzienniku. Należy prowadzić dziennik usterek, w którym będą zapisywane informacje o usterkach stwierdzonych podczas eksploatacji urządzenia. Kontroli podlega wyłącznik, na którym nastąpiło wyłączenie w wyniku zwarcia.

Sprawdź, czy nie ma wycieków oleju. Jeśli tak się stanie, i to w dużych ilościach, oznacza to nieprawidłowe wyłączenie zwarcia. Sprzęt jest wycofywany z użytku i sprawdzany. Gdy olej jest ciemny, należy go wymienić. Na prędkość otwierania negatywnie wpływa lepkość oleju, która wzrasta wraz ze spadkiem temperatury.

Czasami podczas napraw konieczna staje się wymiana starego smaru na nowy: CIATIM-221, GOI-54 Lub CIATIM-201.

Tabela z charakterystyką techniczną przełączników oleju. Jeśli wartości rzeczywiste nie odpowiadają wartościom fabrycznym, regulacja zostanie przeprowadzona ponownie

Po wycofaniu SN z eksploatacji izolatory wsporcze, pręty i izolacja zbiornika poddawane są dokładnej kontroli pod kątem obecności pęknięć. Mocno zanieczyszczoną izolację wyciera się. Konieczność napraw awaryjnych pojawia się po określonej liczbie zwarć.

Przegląd okresowy (PI) przeprowadzany jest co miesiąc. W takim przypadku należy zwrócić uwagę na stopień nagrzania przełącznika. TR (naprawy bieżące) przeprowadzane są corocznie. Obejmuje prace polegające na sprawdzeniu i usunięciu usterek elementów złącznych, kinematyki napędu, poziomu oleju i uszczelek.Części izolacyjne są również sprawdzane pod kątem ich integralności.

Po 3-4 latach od naprawy głównej wykonuje się naprawę średnią (SR). Obejmuje cały zestaw prac TR, dodatkowo mierzą rezystancję styków biegunów oraz sprawdzają parametry mechaniczne i prędkościowe.

W przypadku wykrycia rozbieżności pomiędzy monitorowanymi charakterystykami a danymi tabelarycznymi następuje demontaż wyłącznika, dokonywanie regulacji i pełen zakres testów wysokonapięciowych.

Podczas napraw nadzwyczajnych zazwyczaj starają się pozostawić poprzednią regulację bez zmian. Z tego powodu wyłącznik jest zdemontowany do minimum. Częstotliwość napraw głównych wynosi od 6 do 8 lat. W jego zakresie przeprowadzany jest przegląd ogólny, demontaż cylindrów z ramy, demontaż opon, naprawa napędu, urządzeń gaszących łuk i styków blokowych.

Po wszystkim dokonywane są regulacje, malowanie, łączenie opon i przeprowadzanie testów. Do wszystkich prac sporządzana jest dokumentacja.

Oprócz przełączników olejowych w sieciach wysokiego napięcia stosowane są również inne urządzenia rozłączające. Na przykład SF6 i próżnia. Na naszej stronie internetowej znajdują się inne artykuły, które szczegółowo omawiają charakterystykę i konstrukcję tego typu przełączników, a także cechy ich zastosowania:

• Przełącznik próżniowy: urządzenie i zasada działania + niuanse wyboru i podłączenia
• Wyłączniki SF6: wytyczne dotyczące doboru i zasad łączenia

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Konstrukcja, typy, przeznaczenie i działanie SN:

Szczegółowa recenzja VMP-10:

Przełączniki olejowe spełniają również wszystkie podstawowe wymagania stawiane wyłącznikom pracującym w warunkach wysokiego napięcia.Większość z nich jest bezpieczna i niezawodna w działaniu, zapewnia szybkie wyłączenie i jest łatwa w montażu. Pomimo tego producenci dążą do zapewnienia jeszcze większej zgodności z wymaganiami stawianymi dla SN.

Masz wiedzę na temat przełączników olejowych i chcesz uzupełnić prezentowany materiał o przydatne informacje? Być może zauważyłeś rozbieżność lub błąd? A może nadal masz pytania na ten temat? Napisz do nas w tej sprawie pod artykułem – będziemy Ci wdzięczni.