Vzduchové jističe (ACB), ve kterém se stlačený vzduch používá k uhašení oblouku a deionizaci obloukové mezery, přičemž se oblouk fouká v podélném nebo příčném směru. Izolace živých částí a zhášecího zařízení se provádí porcelánem nebo jinými pevnými izolačními materiály.
Princip zhášení oblouku stlačeným vzduchem spočívá v tom, že mezikontaktní mezera je ofukována čistým stlačeným vzduchem bez nabitých částic. V tomto případě se oblouk a jeho nosné plochy intenzivně ochlazují a jeho průřez se zmenšuje. Současně stejný proud vzduchu odvádí z mezikontaktní mezery produkty hoření oblouku, které jsou vysoce vodivým médiem. Místo těchto produktů nyní zaujímá čerstvý, neionizovaný vzduch, schopný odolat obnovenému napětí na spínacích kontaktech. Účelem DHA je rychle a úplně nahradit ionizované prostředí čerstvým vzduchem s vysokou elektrickou silou.
VN jsou stavěny pro všechna napětí od 3 do 750 kV, pro jmenovité proudy od 4 kA (generátorové jističe) do 20 kA a pro široký rozsah přerušovacího výkonu od 300 MVA (10 kV) do 85000 750 MVA (1150 kV). Byl vyvinut prototyp WWII 4 kV se jmenovitým proudem 65000 kA a jmenovitým přerušovacím výkonem XNUMX XNUMX MVA.
U vzduchových jističů lze použít zhášecí zařízení s jedním přerušením k přerušení významného proudu pouze při relativně malém napětí. Spínače s napětím 220 kV a vyšším musí mít několik přerušovačů zapojených do série. Například při tlaku vzduchu 4 MPa a napětí 110 kV je spínač s jedním přerušením schopen odpojit proud asi 40 kA. Jistič 220 kV musí mít 2 přestávky a jistič 500 kV musí mít čtyři přestávky.
Spínače pro vysoké jmenovité proudy mají hlavní a zhášecí obvody jako u nízkoolejových spínačů MG a VGM.
Rýže. 5.7. Vzduchový jistič VVG-20
1 – ofukovací ventilátor, 2 – rezistor, 3,8 – zhášecí komory, 4 – kontaktní svorky, 5 – odpojovač, 6 – pomocná komora s rezistorem 7, 9 – separátor
Vzduchový jistič VVG-20 určeno pro instalaci do obvodů výkonných generátorů a určeno pro proud do 12500A a při foukání ventilátory 1 – při 20000 5.7 A (obr. XNUMX)
Hlavní proudový obvod se skládá z kontaktních svorek 4 a odpojovač 5. Obvod elektrického oblouku se skládá ze dvou komor 3 и 8, rezistory 2, oddělovač 9. Řada s rezistorem 2 druhá kamera obsahuje pomocnou kameru 6 s vlastním rezistorem 7 a jiskřiště. V zapnuté poloze protéká hlavní část proudu hlavním obvodem.
K odpojení dochází v následujícím pořadí: kontakty odpojovače se otevřou 5a veškerý proud jde do zhášecího obvodu oblouku, kde se otevřou zhášecí kontakty v komorách 3 и 8 (viz schéma obr. 5.7). V tomto okamžiku je do komor přiváděn stlačený vzduch (tlak 2 MPa), který vytváří podélný nápor, v důsledku čehož nápor po 0,01s uhasne. Proud procházející odpory 2, je přerušena kontakty pomocné komory 6. V tomto případě jsou možné dva případy. Pokud spínač odpojí velký zkratový proud a reaktance obvodu je výrazně menší než aktivní odpor bočníkových rezistorů 2, pak je rychlost obnovy napětí nízká a proces vypínání končí zhasnutím oblouku na kontaktech
pomocná kamera. Pokud spínač vypne proud v obvodu s velkou indukční reaktancí, která je úměrná nebo větší než aktivní odpor rezistorů, pak je rychlost obnovy napětí na kontaktech pomocné komory vysoká. V tomto případě po zhasnutí oblouku na kontaktech kamery 6 jiskřiště prorazí a paralelně ke kontaktům se zapne bočníkový odpor 7. Když proud následně prochází nulou, oblouk na jiskřišti zhasne prouděním vzduchu.
Jako poslední se vypíná oddělovací nůž. 9, čímž dojde ke konečnému přerušení řetězce. Po vypnutí separátoru se zastaví přívod vzduchu do komor 3 и 8 a pohyblivé kontakty se vrátí do zapnuté polohy působením pružin. Celková doba vypnutí tohoto spínače je 0,17 s. Po zapnutí se nejprve uzavře oddělovací nůž 9a poté odpojovací nůž 5.
Zhášecí komory a odpory jsou namontovány na nosných izolátorech.
Provádění zapínání a vypínání a sled ovládání jednotlivých komponentů zajišťuje pneumatický systém sloupu. Uvažovaný jistič není určen pro automatické opětovné zapnutí.
Spínače řady VVB mají zásobník stlačeného vzduchu izolovaný od země, uvnitř kterého je kontaktní systém, proto je vlastní doba vypnutí těchto spínačů kratší než u sériových spínačů BB. Aktuálně sériové přepínače VVB modernizované. Nové vypínače VVBK (velký modul) pracovat při tlaku vzduchu 4 MPa a v zhášecí komoře, navíc k hlavnímu výbuchu, jako v sérii VVB, dochází k dodatečnému dmýchání přes pevné kontakty s vháněním zplodin hoření přes duté proudovodné tyče vstupů.
Rýže. 5.8. Pól vzduchového jističe VVBK-220
1 – podpůrný izolátor, 2 – řídicí sloup, 3 – moduly pro potlačení oblouku, 4 – sdílené kondenzátory
Na Obr. Obrázek 5.8 ukazuje pól jističe VVBK-220, který se skládá ze dvou modulů pro zhášení oblouku 3umístěné na nosném izolátoru 1, sdílení kondenzátorů 4 slouží k vyrovnání napětí na přerušeních v zhášecích komorách během procesu zhášení oblouku a ve vypnuté poloze. Vedle nosného izolátoru je umístěn ovládací sloupek 2, ve kterém je sklolaminátové vzduchové potrubí, které neustále přivádí stlačený vzduch do komor 3.
Jističe řady VNV mají zvětšený modul pro zhášení dvojitého přerušeného oblouku pro napětí 220 – 250 kV. Všechny jističe této řady pro 110 – 1150 kV jsou sestaveny z nádrže s ovládací skříní a nosným izolačním sloupem, na kterém je namontován modul zhášení oblouku (viz [1]).
Jističe řady VNV jsou určeny pro vypínací proud 40-63 kA. Oproti spínačům řady VVB mají tyto spínače menší hmotnost a menší rozměry.
Výhody vzduchových jističů: bezpečnost proti výbuchu a požáru, rychlost a schopnost provádět vysokorychlostní automatické znovuzavírání, vysoká
vypínací schopnost, spolehlivé odpojování kapacitních proudů vedení, nízké opotřebení zhášecích kontaktů oblouku, snadný přístup do zhášecích komor, možnost vytvářet série velkých celků, vhodnost pro vnější i vnitřní instalaci.
Nevýhody vzduchových jističů: nutnost instalace kompresoru, složitá konstrukce řady dílů a sestav, relativně vysoká cena, obtížnost instalace vestavěných proudových transformátorů.
Ve vzduchovém jističi plní stlačený vzduch dvě funkce – zhášení oblouku a ovládání samotného mechanismu jističe. Izolace živých částí od země se provádí porcelánem.
Konstrukční schémata vzduchových jističů používaných v rozvodnách jsou určena především: způsobem vytvoření izolační mezery mezi kontakty jističe ve vypnuté poloze; způsob dodávání stlačeného vzduchu do zhášecích zařízení oblouku; přítomnost bočníkových rezistorů a děličů napětí a některé další funkce.
Na Obr. 3.1 dvě zásadně odlišná konstrukční schémata vzduchových jističů 110 kV a výše. Podle schématu na Obr. 3.1, a jsou vyrobeny výhybky se vzduchem plněnými separátory řady GDP nebo jejich nová modifikace VVSh a podle schématu na Obr. 3.1,b – přepínače řady VVB.
Spínače řady VVSh (obr. 3.1, a). Každý sloup je založen na nádržích na stlačený vzduch. 1. Spínače mají dva kontaktní systémy zapojené do série. První je kontaktní systém zhášecích komor 2, jehož kontakty se při zhasínání oblouku jen krátce rozcházejí. Druhým je kontaktní oddělovací systém 6, odpojuje proud omezený bočníkovými odpory a vytváří spolehlivou izolační mezeru při vypnuté poloze vypínače při sepnutých kontaktech zhášecích komor. Komory a separátory jsou vzájemně propojeny trubkovými pneumatikami 10, к ke kterému jsou připojeny rezistory 5, bočníkové komory a kapacitní děliče napětí 7, určený k vyrovnání rozložení napětí ve vypnuté poloze oddělovačů.
Stlačený vzduch proudí z pólových nádrží do hasicích komor a separátorů přes ofukovací ventily umístěné na základně každého pólu podél dutých nosných izolátorů. V pouzdrech vyfukovacích ventilů jsou instalovány zpětné ventily, kterými při zapnuté poloze spínače proudí vzduch k odvětrávání vnitřních dutin nosné izolace, komor a separátorů, odkud uniká netěsnostmi do atmosféry. kontakty a jejich mechanismy. Když jsou komory nebo separátory pod tlakem stlačeného vzduchu, jsou zpětné ventily uzavřeny a ventilační systém nefunguje.
Jednopólové a třípólové spínače jsou ovládány zapínacími a vypínacími elektromagnety působícími na systém spouštěcích ventilů.
Spínače řady VVB (obr. 3.1, b). Systém pólového kontaktu spolu s jeho mechanismem a vyfukovacím ventilem je umístěn uvnitř kovové nádrže 11 se stlačeným vzduchem, izolovaným od země porcelánovým nosným sloupem (izolátorem) 9. Uvnitř sloupu jsou dva sklolaminátové vzduchovody, z nichž jeden slouží k neustálému přivádění vzduchu do zhášecích komor – zásobníků, druhý – k pulznímu přívodu vzduchu při vypínání a vypouštění vzduchu při zapnutí vypínače. Zhášecí komora má dvě hlavní a dvě pomocné přestávky. Hlavní kontakty 8 vypněte hlavní proud elektrického obvodu. Jsou přeřazeny odpory (nejsou znázorněny), které slouží k vyrovnání rozložení napětí mezi přestávkami během procesu vypínání a ke snížení rychlosti obnovy napětí. Pomocné kontakty (nejsou zobrazeny) odpojují zbytkový proud procházející bočníkovými odpory.
Na obou stranách nádrže jsou epoxidové průchodky, chráněné zvenčí porcelánovými kryty odolnými proti povětrnostním vlivům. Vnitřní dutiny nosných izolátorů a porcelánových krytů průchodek jsou neustále odvětrávány. Pro ventilaci je vzduch se sníženým tlakem přiváděn potrubím přes redukční ventil instalovaný v rozvodné skříni. Když je spínač vypnutý, vzduch proudí přes indikátor čištění na základně do dutiny podpěrného izolátoru a z něj, rozvětvení, do pouzdrových pneumatik a dutiny mezilehlého izolátoru. Z krytů průchodek uniká vzduch do atmosféry přes indikátory čištění instalované na průchodkách. Pokud je spínač v poloze zapnuto, do dutin impulzních vzduchovodů vstupuje také větrací vzduch.
Vzduchový jistič je zásobován stlačeným vzduchem přes ovládací skříně, kde jsou umístěny pneumatické a elektrické ovládací prvky – ventilové systémy, ovládací elektromagnety, pomocné kontakty (blokové kontakty) s pneumatickým pohonem, upínací sestavy, světelná signalizace polohy jistič. V pólové ovládací skříni je instalován elektrický kontaktní tlakoměr, který ukazuje tlak ve zhášecí komoře pólu vypínače ve vypnuté poloze.
Přívod stlačeného vzduchu ze vzduchotechnické sítě k jističi je realizován přes rozvodnou skříň typu ShRNF-2M (pro VVN) a typu ShRNA (pro VVB). Pomocí rozvodné skříně se provádí: čištění stlačeného vzduchu přicházejícího z hlavního potrubí a jeho distribuce mezi nádrže stožárů spínačů; redukce vzduchu pro ventilaci; odpojení spínacích nádrží od hlavního potrubí zpětným ventilem při poklesu tlaku v něm; blokování činnosti spínače v případě nedostatečného tlaku vzduchu; místní vypnutí jističe.
Problémy v práci. Příčiny problémů jsou typické pro vzduchové jističe všech typů. Nejčastěji se opakující problémy v posledních letech jsou následující:
1) selhání odpojení zkratových proudů Vznikají především v důsledku nedostatečné schopnosti vzduchových jističů uhasit elektrický oblouk při odpojování neodstranitelných zkratů, doprovázené vysokou rychlostí obnovy napětí na kontaktech, i když zkratový proud může však být menší než nominální. Když je bod zkratu odstraněn ze sběrnic rozvodny, zkratové proudy a rychlost obnovy napětí obecně klesá.
Donedávna se věřilo, že nejzávažnějším zkratem je porucha na přípojnicích. Praxe a analýzy však prokázaly, že zkratové procesy na úsecích tratí o délce 0,5 až 8 – 10 km (tj. v zóně tzv. kilometrového efektu) se vyznačují velkými amplitudami prvního vrcholu v. frekvenční oscilace a velmi vysoká počáteční rychlost obnovy napětí. V tomto případě zpravidla dochází k opakovanému průrazu mezikontaktní mezery a spínač se nedokáže vyrovnat s rozpojením. V současnosti používané metody pro zlepšení výkonu vzduchových jističů jsou obcházení přerušování oblouku pomocí nízkoodporového odporu a zvyšování účinnosti zařízení pro potlačení oblouku zvýšením sériově zapojených bodů přerušení;
2) závady v kontaktních systémech. Jejich hlavním důvodem jsou závady v konstrukci jednotlivých součástí spínače, zasekávání dílů vedoucí k zavěšení pohyblivých kontaktů do mezipolohy nebo k nedostatečnému přitlačení kontaktů. Zamrzání pohyblivých kontaktů oddělovačů spínačů řady BBH je způsobeno znečištěním a „nadirem“ na třecích plochách. Pokud při zkratu dojde k zamrznutí, kontaktní systémy a porcelánová izolace jsou zničeny hořícím obloukem;
3) překrývající se nosnou izolaci. Překrývání na vnějším povrchu je způsobeno především znečištěním izolátorů úletem z průmyslových podniků a prachem při jeho navlhčení. Pronikání a hromadění vlhkosti uvnitř izolátorů, stejně jako zastavení čištění vnitřních dutin vzduchových kanálů, obvykle vede k překrytí izolace podél vnitřního povrchu a zničení spínačů;
4) poruchy pohonných mechanismů a ventilů. Značný počet poruch v činnosti spínačů je spojen s vadami ventilů (zlomený, zaseknutý), cizími předměty vnikajícími pod ventily, poškozením elektromagnetů a řídicích obvodů. Často dochází ke spontánnímu poklesu tlaku v důsledku vstupu prachu a mastnoty do kanálů uzavíracích ventilů. Všechny tyto poruchy zpravidla vedou k neplnofázovému provozu spínačů;
5) poškození pryžových těsnění. V provozu se vyskytly případy vyfukování těsnění z přírubových spojů izolátorů a porušení těsnosti spojů ztrátou elastických vlastností pryže. Pro odstranění těchto nežádoucích jevů jsou všechny prvky pružného upevnění izolátorů stlačeny. Frekvence se určuje na základě zkušeností (obvykle před nástupem chladného počasí). Častější (sezónní) komprese vedou k deformaci a předčasnému selhání pryžových těsnění a těsnění. Dlouhodobé vystavení vzduchem plněných separátorů provoznímu tlaku urychluje proces zhoršování těsnosti přírubových spojů a vede k vyfukování pryžových těsnění. V tomto ohledu továrny doporučují ponechat spínače, které nejsou v provozu (sběrnicová spojka, bypass, sekční) v zapnuté poloze, a vytvářet jističe pomocí odpojovačů. V provozu se však tato doporučení nedodržují v případech, kdy je například použit vzduchový jistič v režimu ATS. Zkušenosti mnoha energetických systémů ukazují, že jističe řady BBH mohou zůstat ve vypnuté poloze po neomezenou dobu pod provozním tlakem.
Stručný popis poruch v činnosti spínačů je uveden tak, aby jim ve službě rozuměli, což je nutné k analýze zjištěných jevů a zabránění poškození. Odstraňování závad provádí speciálně vyškolený opravář. Zároveň by neměly být povoleny žádné práce v rozvodných skříních a na spínačích pod provozním tlakem.
Revize a údržba vzduchových jističů. Při prohlídce se zkontroluje skutečná poloha všech fází vzduchového jističe podle údajů signálních žárovek a tlakoměrů. Pozornost je věnována obecnému stavu vzduchového spínače, nepřítomnosti úniků vzduchu (podle ucha); pro integritu izolátorů odrušovacích komor, separátorů, bočníkových rezistorů a kapacitních děličů napětí, nosných sloupků a izolačních kotevních drátů, jakož i pro nepřítomnost kontaminace povrchu izolátorů.
Stupeň ohřevu kontaktních spojení přípojnic a hardwarových svorek je řízen.
Pomocí tlakoměrů instalovaných v rozvodné skříni se kontroluje tlak vzduchu v nádržích jističe a jeho přívod do ventilace. Pro jističe pracující s automatickým opětným zapnutím by měl být tlak v rozmezí 1,9 – 2,15 MPa (optimálně 2,0 MPa) a pro jističe bez automatického opětovného zapnutí – 1,6 – 2,1 MPa. Spínač by neměl být aktivován, když tlak vzduchu klesne pod specifikované hodnoty. Za tímto účelem poskytuje řídicí obvod blokovací mechanismus, který zabraňuje provozu. Při tlaku pod 1,6 MPa jeden z tlakoměrů otevře okruhy zapnutí a vypnutí, druhý při tlaku pod 1,9 MPa přepne okruhy automatického opětovného uzavření do vypnutí.
Jak bylo uvedeno, je velmi důležité průběžné větrání vnitřních dutin izolátorů spínačů suchým vzduchem, které eliminuje kondenzaci vodní páry uvnitř izolátorů. Přívod vzduchu do ventilace je řízen pomocí indikátoru čištění (skleněná trubice s hliníkovou kuličkou). Míč pod vlivem proudu vzduchu, který vytváří dojem pohybu vzduchu, musí být zavěšen mezi značkami vyznačenými na ukazateli. Proud vzduchu je regulován šroubem na horní straně redukčního ventilu. Kontroluje se uzavření klapek výfukových průzorů zhášecích komor. Za nepříznivých povětrnostních podmínek může sníh pronikat netěsnostmi do spínacích komor. Jeho nahromadění vede k námraze kontaktů a selhání činnosti kamer.
Při vnější kontrole je vizuálně kontrolována celistvost pryžových těsnění ve spojích izolátorů zhášecích komor, separátorů a jejich nosných sloupků, protože použitá pryžová těsnění nemají dostatečnou elasticitu a časem zvyšují jejich zbytkovou deformaci. Provoz na spínačích s poškozeným nebo vylisovaným těsněním by neměl být povolen.
Údržba spínačů za provozu pokrývá následující činnosti. Kondenzát v nich nahromaděný je 1 – 2x měsíčně odváděn z jímky jističe. Se stejnou frekvencí je vzduchová distribuční síť proplachována stlačeným vzduchem při provozním tlaku (při kladné okolní teplotě). Nedodržení frekvence proplachů při náhlých změnách okolní teploty vede ke kondenzaci vlhkosti ve spínacích nádržích a tvorbě ledu v rozvodné síti vzduchu. Aby se zabránilo hromadění kondenzátu v pneumatických ventilových blocích, je z nich kondenzát také odváděn vypouštěcím ventilem.
V období dešťů je zvýšený přívod vzduchu pro větrání. Při poklesu okolní teploty pod + 5°C se zapne elektrický ohřev ve sloupových ovládacích skříních a v rozvodné skříni. V rozvodných skříních typu ShRNF-2M jsou topná tělesa manometrů a redukčního ventilu zapnuta při výše uvedené teplotě vzduchu. V rozvodných skříních typu ShRNA musí být topná tělesa zapínána dvoustupňově. Když je teplota vzduchu nižší než + 5С, zapne se jedno topné těleso manometrů a jedno topné těleso převodového ventilu. Při teplotě – 30°C se navíc zapnou všechna ostatní topná tělesa. Uvedení všech topných těles do provozu při teplotě vzduchu blízké + 5°C vede k přehřátí přístrojů skříně a zničení (prasknutí) pryžových těsnění. Funkčnost spínače se kontroluje pomocí kontrolních zkoušek na vypnutí a zapnutí při tlaku 2,0 – 1,6 MPa, kontrola se provádí minimálně 2x ročně.
Nádrže spínačů musí přijímat vzduch očištěný od mechanických nečistot. Hlavní čištění vzduchu, stejně jako jeho sušení, provádí kompresorová přípravna vzduchu. Pro dodatečné čištění stlačeného vzduchu jsou v rozvaděčích instalovány vlasové filtry. V závislosti na znečištění ovzduší je v nich nutné systematicky měnit filtrační vložky. Upozorňujeme, že při provozu rozvodných skříní musí být uzavírací ventily v nich zcela otevřené.
