Выключатель вакуумный трехфазный ВВ/TEL (Часть 1)

24 ноября 2011 в 14:00

Одним из лидеров в производстве вакуумной коммутационной техники является предприятие "Таврида Электрик" (г. Москва). Продукция предприятия выпускается под общей маркой TEL. Выключатели вакуумные серии BB/TEL предназначены для коммутации электрических цепей с изолированной нейтралью при нормальных и аварийных режимах работы в сетях переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 6—10 кВ.

Вакуумные выключатели серии BB/TEL — это коммутационные аппараты нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов ("магнитная защелка").

Отличительная особенность конструкции вакуумных выключателей серии BB/TEL по сравнению с традиционными коммутационными аппаратами заключается в использовании принципа соосности электромагнита камеры в каждом полюсе выключателя, которые механически соединены между собой общим валом.

Оригинальность конструкции выключателей BB/TEL позволила достичь следующих преимуществ по сравнению с другими коммутационными аппаратами:

• высокий механический и коммутационный ресурс;
• малые габариты и вес;
• небольшое потребление энергии по цепям управления;
• возможность управления по цепям постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока;
• простота встраивания в различные типы КРУ и КСО и удобство организации необходимых блокировок;
• отсутствие необходимости ремонта в течение всего срока службы;
• доступная цена.

Принцип фиксации контактов ВДК в замкнутом положении с применением магнитной защелки в настоящее время активно используется в новых конструкциях вакуумных выключателей ряда различных фирм (GEC Alsthom, Whipp & Bourne, Cooper), однако "Таврида Электрик" является первым предприятием-изготовителем, открывшим дорогу вакуумным выключателям с магнитной защелкой к массовому потребителю (оригинальность выключателей BB/TEL защищена патентом Российской Федерации № 2020631).

Благодаря своим преимуществам вакуумные выключатели BB/TEL широко применяются во вновь разрабатываемых комплектных распределительных устройствах (КРУ, КСО, КРН), а также для реконструкции ячеек КРУ, находящихся в эксплуатации и имеющих в своем составе на момент реконструкции выключатели других конструкций, которые устарели морально и физически.

Устройство и работа выключателя ВВ/TEL

Выключатель вакуумный серии BB/TEL состоит из трех полюсов, установленных на общем основании. Все три полюса имеют одинаковую конструкцию, изображенную на рис. 1 .

Привод вакуумного выключателя серии BB/TEL состоит из электромагнитов (по одному на каждую фазу), электрически соединенных между собой параллельно, и блока управления БУ.

Механически якори 7 приводных выключателей соединены между собой общим валом 10, который в процессе включения и отключения поворачивается вокруг своей продольной оси, и обеспечивает выполнение следующих функций:

• управление указателем положении выключателя "ВКЛ — ОТКЛ";
• ручное отключение выключателя при аварийных ситуациях;
• управление контактами для внешних вспомогательных цепей с помощью постоянного магнита;
• предотвращение срабатывания выключателя в неполно-фазном режиме.

Включение выключателя

Исходное разомкнутое состояние контактов 1, 3 вакуумной дугогасительной камеры выключателя обеспечивается за счет воздействия на подвижный контакт 3 отключающей пружины 8 через тяговый изолятор 4. При подаче сигнала "ВКЛ" блок управления выключателя формирует импульс напряжения положительной полярности, который прикладывается к катушкам 9 электромагнитов. При этом в зазоре магнитной системы появляется электромагнитная сила притяжения, по мере своего возрастания преодолевающая усилие пружин отключения 8 и поджатия 5, в результате чего под действием разницы указанных сил якорь электромагнита 7 вместе с тяговыми изоляторами 4 и 2 в момент времени 1 начинают движение в направлении неподвижного контакта 1, сжимая при этом пружину отключения 8.

После замыкания основных контактов (момент времени 2 на осциллограммах) якорь электромагнита продолжает двигаться вверх, дополнительно сжимая пружину поджатия 5. Движение якоря продолжается до тех пор, пока рабочий зазор в магнитной системе электромагнита не станет равным нулю (момент времени 2а на осциллограммах). Далее кольцевой магнит 6 продолжает запасать магнитную энергию, необходимую для удержания выключателя во включенном положении, а катушка 9 по достижении момента времени 3 начинает обесточиваться, после чего привод оказывается подготовленным к операции отключения. Таким образом, выключатель становится на магнитную защелку, т.е. энергия управления для удержания контактов 1 и 3 в замкнутом положении не потребляется.

В процессе включения выключателя пластина 11, входящая в прорезь вала 10, поворачивает этот вал, перемещая установленный на нем постоянный магнит 12 и обеспечивая срабатывание герконов 13, коммутирующих внешние вспомогательные цепи.

Отключение выключателя

При подаче сигнала "ОТКЛ" блок управления формирует импульс тока, который имеет противоположное направление по отношению к току включения и меньшее амплитудное значение (интервал времени 4 — 5 на осциллограммах). Магнит 6 при этом размагничивается, привод снимается с магнитной защелки, и под действием энергии, накопленной в пружинах отключения 8 и поджатия 5 якорь 7 перемещается вниз, в процессе движения ударяя по тяговому изолятору 4, связанному с подвижным контактом 3. Контакты 1 и 3 размыкаются (момент времени 5 на осциллограммах), и выключатель отключает нагрузку.

Ручное отключение выключателя

Ручное оперативное отключение выключателя осуществляется путем механического воздействия на кнопку ручного отключения, которая в свою очередь через толкатель, шарнирно связанный с валом 10 выключателя, воздействует через этот вал на якоря 7 электромагнитов привода. При этом разрывается магнитная система привода, ее магнитная энергия уменьшается, после чего механической энергии пружины отключения 8 оказывается достаточно для размыкания контактов 1 и 3 выключателя.

Кнопка ручного отключения одновременно выполняет функцию указателя положения выключателя "ВКЛ — ОТКЛ".

Ручное включение выключателя не предусмотрено. Для первого включения выключателя, когда на подстанции отсутствует питание цепей оперативного тока, разработан способ включения выключателя электрическим путем от автономного источника питания.

Конструктивные исполнения выключателя ВВ/TEL

В настоящее время выпускаются выключатели двух основных конструктивных исполнений:

• конструктивное исполнение с межполюсным расстоянием 200 мм;
• конструктивное исполнение с межполюсным расстоянием 250 мм.

Выключатели конструктивного исполнения с межполюсным расстоянием 200 мм предназначены преимущественно для замены в ячейках КРУ выключателей типов ВМР-10, ВМПЭ-10, ВМПП-10, ВК-10, ВКЭ-10 и других, а также для применения во вновь разрабатываемых ячейках КРУ.

Выключатели данного конструктивного исполнения выпускаются двух модификаций:

• с выводом толкателя кнопки ручного отключения в сторону силовых токосъемников;
• с выводом толкателя кнопки ручного отключения в сторону, противоположную силовым токосъемникам.

Выключатели конструктивного исполнения с межполюсным расстоянием 250 мм предназначены преимущественно для замены в камерах КСО и КРН выключателей типа ВМГ-133 и других, а также для применения во вновь разрабатываемых камерах КСО и КРН.

Техническая характеристика выключателей серии BB/TEL

Условия эксплуатации выключателей

Вакуумные выключатели серии BB/TEL предназначены для эксплуатации в следующих условиях.

Климатическое исполнение и категория размещения У2 по ГОСТ 15150—69, при этом:

• наибольшая высота над уровнем моря — до 1000 м;
• верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха не должно превышать плюс 55 °С, эффективное значение температуры окружающего воздуха — плюс 40 °С;
• нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха — минус 40 °С;
• верхнее значение относительной влажности воздуха 1 00 % при температуре плюс 25 °С;
• окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая газов и паров, вредных для изоляции, не насыщенная токопроводящей пылью в концентрациях, снижающих параметры выключателя;
• рабочее положение выключателей в пространстве — любое.

Устройства управления вакуумными выключателями BB/TEL

Устройства управления вакуумными выключателями серии TEL являются неотъемлемой частью привода этих выключателей, хотя конструктивно они выполняются в виде отдельных модулей и могут быть установлены как в релейном отсеке шкафов КРУ, так и на выкатных элементах этих шкафов.

Устройства управления серии TEL обеспечивают функционирование вакуумных выключателей BB/TEL при управлении ими от любого источника постоянного, выпрямленного или переменного оперативного тока.

В настоящее время выпускаются следующие виды устройств управления:

• блок управления BU/TEL-220-05;
• блок управления BU/TEL-220-02.

Для адаптации блоков управления типа BU/TEL-01-220-05 к различным источникам оперативного питания и различным схемам вторичных соединений шкафов КРУ разработаны и выпускаются следующие дополнительные виды устройств управления:

• блок управления и размножения сигналов PR/TEL-01; блок управления и размножения сигналов PR/TEL-03; блок питания ВР/TEL-01-220-02-У2; фильтр O/TEL-220-01; фильтр O/TEL-220-02;
• блок автономного включения BU/TEL-220-02.

Выбор необходимых устройств управления для организации вторичных цепей модернизируемых КРУ определяется видом источника оперативного питания (аккумуляторная батарея, БПНС, БПТ, УПНС и др.), а также схемой цепей защит и управления этих КРУ. Выбор устройств управления для вновь разрабатываемых КРУ осуществляется на стадии их проектирования.

Предприятием "Таврида Электрик" разработан ряд схем подключения выключателя BB/TEL и устройств управления ко вторичным цепям шкафов различных КРУ.

В настоящее время разработан проект привода БУ/TEL-220-10У2, который совмещает в себе функции всех перечисленных устройств управления и является функционально взаимозаменяемым с большинством приводов других выключателей.