НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ВАКУУМНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

В настоящее время в энергетических установках, в промышленности и на транспорте в качестве коммутационных устройств благодаря целому ряду своих достоинств по сравнению с другими классами аппаратов преимущественное распространение получили вакуумные выключатели. Одним из положительных качеств вакуумных выключателей является малый ход контактов, что позволяет получать малые значения времени включения и отключения аппарата. Так выключатели на номинальное напряжение 6…10 кВ имеют конечный раствор контактов, лежащий в пределах 4..8 мм, что обеспечивает электрическую прочность промежутка, достаточную для предотвращения межконтактного пробоя после завершения процесса отключения. При больших рабочих напряжениях (35 – 100 кВ) величина гарантированного межкконтактного промежутка возрастает до 16 мм  и выше, что в ряде случаев в тяжёлых и аварийных режимах приводит к повторному зажиганию дуги. При этом возрастает величина электрической эрозии контактов и понижается коммутационный ресурс вакуумной дугогасительной камеры и всего аппарата в целом. Это обусловлено двумя основными причинами. Во-первых, недостаточным быстродействием приводов таких аппаратов, а во вторых, ограничением предельно допустимой скорости перемещения подвижного контакта дугогасительной камеры, обусловленного конструкцией камеры и всего выключателя.

В Севастопольском Государственном Университете на кафедре Судового электрооборудования в течение ряда лет ведутся работы по модернизации вакуумных выключателей силовых электрических сетей с целью увеличения их коммутационного ресурса и улучшения качества коммутации. При этом наметились следующие исследовательские и коструктивные направления:

1. Исследование и разработка новых типов быстродействующих приводов вакуумных выключателей.
2. Модернизация основных узлов аппарата с целью улучшения их эксаплуатационных характеристик.
3. Разработка интеллектуальных систем управления силовыми вакуумными выключателями, которые в сочетании с быстродействующими приводами позволили бы резко увеличить ресурс как дугогасительной камеры, так и всего аппарата.

Модернизация приводов электроаппаратов

Приводы электрических аппаратов, в частности вакуумных выключателей, можно условно разделить на 3 класса:

1. Простые приводы, в которых воздействие на подвижную часть аппарата производится исполнительным механизмом одного типа при выполнении всех операций.
2. Сложные приводы, в которых одна операция обеспечивается приводным механизмом одного типа, а другая – механизмом другого типа.
3. Комбинированные приводы, в которых во время выполнения одной операции на подвижные части аппарата одновременно воздействуют два или более механизмов различных типов.

Наиболее благоприятным для улучшения динамических характеристик привода является сочетание индукционно-динамического и электромагнитного механизмов, воздействующих одновременно на шток электроаппарата. Вместо электромагнитного механизма представляется перспективным применение постоянных магнитов в совокупности с компенсационными катушками. Нами разработано несколько модификаций комбинированных приводов, обеспечивающих высокую скорость перемещения подвижной части коммутационного аппарата и, следовательно, малые времена срабатывания выключателей с такими типами приводов [1].  Наиболее характерный вариант комбинированного привода представлен на рисунке 1.

Рисунок. 1. Конструктивный чертеж (А) и внешний вид (Б) комбинированного привода с плоским индукционно-динамическим механизмом.

Комбинированные приводы наиболее пригодны для вакуумных выключателей с ходом контактов более 14 мм и обеспечивают скорость перемещения подвижных контактов максимально допустимую конструкцией дугогасительной камеры.

Модернизация основных узлов вакуумных выключателей

Во всех быстродействующих выключателях слабым звеном является тяговый изолятор, гальванически разделяющий высоковольтную часть аппарата от приводной. Нами предложена конструкция тягового изолятора, в котором изоляционный материал при любом направлении силового воздействия всегда работает на сжатие [2].

Конструкция изолятора представлена на рисунке 2.

Рис. 7.5. Неразрушающийся тяговый изолятор выключателя:

1 – корпус с верхним патрубком; 2 – крышка; 3 – внутреннее

изоляционное вещество; 4 – изоляционная тарелка; 5 – шток.

Кроме изолятора, нами предложены устройства компенсации эрозионного износа контактов вакуумной камеры [3] и антидриблинговое устройство противоотскока контактов при их замыкании [4], принцип действия которых базируется на использовании реомагнитного эффекта.

Интеллектуальные системы управления вакуумными выключателями

Система управления электрическими аппаратами представляет собой совокупность элементов, которая обеспечивает передачу управляющих командных сигналов на включение и отключение аппарата с потенциала земли к элементам, имеющим высокий потенциал.

В лаборатории электрических аппаратов Севастопольского Государственного Университета разработаны системы управления вакуумными выключателями [5], которые обеспечивают широкий спектр операций, осуществляемых такими аппаратами, а именно:

• Синхронное отключение номинальных и номинально отключаемых токов;
• Синхронное с нулем напряжение включение нагрузки;
• Обеспечение автоматического повторного включения в аварийных режимах;
• Пофазное включение и отключение различных нагрузок;
• Защитное отключение при поступлении соответствующих сигналов.

Применение таких систем позволяет увеличить коммутационный ресурс вакуумных выключателей и улучшить качество коммутации ответственых объектов силовых электрических цепей.

Выводы

Модернизация силовых вакуумных выключателей по указанным направлениям позволила достичь следующих результатов:

1. Повысить быстродействие аппарата как при операции включения, так и выключения силовой сети.
2. Значительно увеличить коммутационный ресурс выкуумных выключателей.
3. За счёт изменения конструкции исключить разрыв тягового изолятора.
4. Для повышения стабильности срабатывания привода компенсировать эрозионный износ контактов дугогасительной камеры.
5. Уменьшить отскок контактов при выполнении операции включения.
6. Обеспечить комплексное многооперационное управление выключателем за счёт применения интеллектуальной системы.

Список литературы:

1. Гилёв А.А. Комбинированные приводы электрических аппаратов, их разновидности и классификация/ А.А. Гилёв, В.С. Миронов// Электротехника и электроэнергетика. — 2009. — Вып. 2. — С. 54-56
2. Пат. 59154А Украина, МПК⁷ Н01В1 7/00. Изолятор / О. О. Гільов (Украина). — №2003032294; Заяв. 17.03.2003; Опубл. 15.08.2003. Бюлл. №8.
3. Гилёв А.А. Устройства компенсации эрозионного износа контактов выключателей с индукционно-динамическими приводами / А.А. Гилёв // Вестн. ХГПУ. Сб. научн. тр. – Харьков, 2000. – Вып.75. – С. 102-105.
4. Гилёв А.А. Электромагнитные порошковые тормозные устройства для электроаппаратов с индукционно-динамическими приводами / А.А. Гилёв // НУК. Сб. тр. – Николаев, 2005. – Вып.1(400). – С. 120-123.
5. Гилёв А.А. Система управления синхронным выключателем повышенной стабильности / А.А. Гилёв, В.Н. Данилов // Вестн. КГПУ. – Кременчуг, 2003. – С. 35-36.[schema type=»book» name=»НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ВАКУУМНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ» author=»Гилёв Александр Александрович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-27″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)» ebook=»yes» ]