Högspänningsbrytare - en omkopplingsanordning utformad för att operativt slå på och av enskilda kretsar eller elektrisk utrustning i kraftsystemet i normala eller nödlägen med manuell, fjärrkontroll eller automatisk kontroll.
Högspänningsbrytaren består av: ett kontaktsystem med en ljusbågsanordning , strömförande delar, ett hus, en isolerande struktur och en drivmekanism (till exempel en elektromagnetisk drivning , en manuell drivning).
I enlighet med GOST R 52565-2006 kännetecknas switchar av följande parametrar:
där O är öppningsoperationen, BO är stängnings- och omedelbar öppningsoperation, 180 är tidsintervallet i sekunder, tbp är den minsta dödtid som garanteras för strömbrytare under automatisk återstängning (tiden från att ljusbågen släcks tills ström uppträder vid senare påslagning). För strömbrytare med automatisk återstängning bör det vara inom 0,3 ... 1,2 s, för brytare med BAPV (höghastighet) - 0,3 s.
Omkopplare med medel- och högspänning (märkspänning 6 - 220 kilovolt) och hög brytström (upp till 50 kiloampere) används vid kraftstationer och transformatorstationer . Dessa omkopplare är en ganska komplex struktur som styrs av elektromagnetiska, fjäder-, pneumatiska eller hydrauliska ställdon. Beroende på miljön där ljusbågen släcks, finns det luftströmbrytare , där ljusbågen släcks med tryckluft, oljebrytare , där kontakterna placeras i en behållare med olja, och ljusbågen släcks med oljeånga, elektromagnetiska brytare (vanligtvis upp till 10 kV), med de så kallade magnetiska spräng- och bågrännorna med smala slitsar eller galler, SF6-brytare som använder elektriskt stark gas SF 6 - "SF6-gas", och vakuumbrytare där ljusbågsbildning uppstår i vakuum - i den så kallade vakuumbågsrännan (VDC). Skyddsmediet, samtidigt med ljusbågssläckning, tillhandahåller också den dielektriska styrkan för gapet mellan kontakterna i avstängt läge, vilket också bestämmer storleken på kontaktslaget.
I luftbrytare (BB) används tryckluftens energi både som en drivkraft som förflyttar kontakterna och som ett ljusbågssläckningsmedium. Funktionsprincipen för ljusbågssläckningsanordningen (BB) är att ljusbågen som bildas mellan kontakterna utsätts för intensiv kylning av en ström av tryckluft som strömmar ut i atmosfären. När strömmen passerar genom noll, sjunker bågtemperaturen och gapmotståndet ökar. Samtidigt sker den mekaniska förstörelsen av bågkolonnen och avlägsnandet av laddade partiklar från gapet.
BB:er är strukturellt indelade i:
Svavelhexafluorid SF6 (SF6) fungerar som ett isolerande och släckande medium. Omkopplarna är en trepolig enhet, vars poler har en (gemensam) ram och styrs av en drivenhet, eller var och en av de tre polerna på switcharna har sin egen ram och styrs av sin egen drivenhet (omkopplare med singel -polkontroll).
Funktionsprincipen för enheterna är baserad på släckning av en elektrisk ljusbåge (som uppstår mellan divergerande kontakter när strömmen är avstängd) genom ett flöde av SF6-gas.
Det finns två källor för gasflöde:
Den första källan råder när du stänger av små strömmar, och den andra - stora.
Breaker Pole
Kolumnutförande . Stolpen är en vertikal pelare som består av två (eller flera) isolatorer, i den övre av vilka en ljusbågssläckningsanordning (ED) är placerad, och den nedre tjänar som ett stöd för PS och förser den med erforderligt isoleringsavstånd från den jordade ramen. Inuti stödisolatorn finns en isoleringsstång som förbinder den rörliga kontakten på fjärrkontrollen med enhetens drivsystem.
Stridsvagnsutförande . Stolpen är en cylindrisk metalltank, på vilken två isolatorer är installerade, som bildar högspänningsbussningar av strömbrytaren. Fjärrkontrollen i en sådan omkopplare är placerad i ett jordat metallhölje.
Kombinerat utförande . Stolpen är ett metallhölje i form av en sfär, på vilken porslinsisolatorer är installerade, som bildar högspänningsbussningar av strömbrytaren, varav en innehåller en ljusbågsanordning och den andra innehåller inbyggda strömtransformatorer.
Ett filter installeras vanligtvis i den övre delen av isolatorn - en absorbator av fukt och nedbrytningsprodukter av SF6-gas under inverkan av en elektrisk ljusbåge. Filterelementet i den är en aktiverad adsorbent - syntetisk zeolit NAX.
En säkerhetsventil är också installerad på alla moderna strömbrytare - en enhet med ett tunnväggigt membran som spricker vid ett tryck som uppstår under en intern kortslutning, men når inte det värde vid vilket isolatorerna själva testas.
bågsläckningsanordning
Ljusbågssläckningsanordningen är utformad för att ge snabb släckning av den elektriska ljusbågen som bildas mellan strömbrytarens kontakter när de öppnas. Utvecklingen av en rationell och pålitlig design av en bågsläckningsanordning ger betydande svårigheter, eftersom de processer som sker under släckningen av en elektrisk båge är extremt komplexa, otillräckligt studerade och bestäms av många faktorer som inte alltid är möjliga att förutse i förväg. Därför kan den slutliga utvecklingen av ljusbågssläckningsanordningen anses avslutad först efter dess experimentella verifiering.
Moderna strömbrytare är utrustade med en ljusbågsanordning av autokompressionstyp, som visar sina beräknade fördelar vid brytning av höga strömmar.
DU innehåller fasta och rörliga kontaktsystem, som vart och ett har huvudkontakter och ljusbågssläckande kontakter utrustade med element av ljusbågsbeständigt material. Huvudkontakten för det fasta systemet och den bågsläckande rörliga är av hontyp, och huvudkontakten för det rörliga systemet och den stationära ljusbågssläckaren är av stifttyp.
Det rörliga systemet innehåller, förutom huvud- och ljusbågskontakterna, en fast strömförande hylsa ansluten till fjärrkontrollens strömutgång; en kolvanordning som skapar ett ökat tryck i underkolvens hålighet vid avstängning, och två fluoroplastiska munstycken (stora och små), som styr gasflöden från högtryckszonen till divergenszonen för bågformningskontakterna. Det stora munstycket förhindrar också radiell förskjutning av det mobila systemets kontakter i förhållande till det fasta, eftersom det aldrig lämnar styrhylsan på den fasta huvudkontakten.
Huvudkontakten för det rörliga systemet är en avtrappad kopparhylsa, vars smala del är anpassad till ingången till det fasta systemets honhuvudkontakt, och den breda delen har två strömmar i vilka strömsamlande (sluten tråd) spiraler placeras, ständigt i kontakt med den fasta strömförande hylsan som täcker dem. .
gassystem
Apparatens gassystem inkluderar:
SF6-densitetsändringssignaleringsanordningen (densitetssensor) har tre par kontakter, varav ett, som stänger när SF6-gasdensiteten minskar avsevärt på grund av dess läckage, är utformat för att ge en signal (till exempel ljus) om behovet av att tanka kolonnerna, och de andra två, som öppnas när densiteten för SF6 sjunker, är utformade för att blockera strömbrytarens kontroll eller för att automatiskt stänga av enheten med samtidig blockering av inneslutningen (vilket bestäms av utformningen av transformatorstationen).
Drivenhet
Strömbrytare ger strömbrytare kontroll - stänger, håller i på-läget och öppnar. Drivaxeln är ansluten till omkopplaraxeln med ett system av spakar och stänger. Strömbrytaren måste ge den nödvändiga tillförlitligheten och drifthastigheten, och med elektrisk kontroll - den lägsta strömförbrukningen.
Två typer av frekvensomriktare används i SF6-brytare:
Spring drive:
Fjäderhydraulisk drivning:
Strömbrytaren är den mest kritiska enheten i ett högspänningssystem, i händelse av olyckor måste den alltid säkerställa korrekt drift. Om strömbrytaren misslyckas utvecklas en olycka, vilket leder till allvarliga skador och stora materiella förluster i samband med att inte leverera el, vilket stoppar driften av stora företag.
I detta avseende är huvudkravet för strömbrytare en särskilt hög driftsäkerhet i alla möjliga driftlägen. Att stänga av någon belastning med omkopplaren bör inte åtföljas av överspänningar som är farliga för isoleringen av installationselementen. På grund av det faktum att kortslutningsläget för systemet är det allvarligaste, måste strömbrytaren se till att kretsen stängs av på kortast möjliga tid.
Allmänna krav för kretsbrytares design och egenskaper fastställs av standarder:
Slutsatsen av växeln för revision och reparation är förknippad med stora svårigheter, eftersom man antingen måste byta till ett annat ställverkssystem eller helt enkelt stänga av konsumenterna. I detta avseende måste strömbrytaren tillåta största möjliga antal kortslutningsbortkopplingar utan revision och reparation. Moderna brytare kan koppla bort upp till 15 kortslutningar utan revision vid full brytkapacitet.