Приводы выключателей
Привод выключателя предназначен для операции включения, удержания во включенном положении и отключения выключателя.
Привод — это специальное устройство, создающее необходимое усилие для производства перечисленных операций. В некоторых выключателях привод конструктивно связан в одно целое с его контактной системой (воздушные выключатели).
Основными частями привода являются: включающий механизм, запирающий механизм (защелка, собачка), который удерживает выключатель во включенном положении, и расцепляющий механизм, освобождающий защелку при отключении.
Наибольшая работа в существующих конструкциях выключателей совершается приводом при включении, так как при этой операции преодолевается собственная масса подвижных контактов, сопротивление отключающих пружин, трение и силы инерции в движущихся частях. При включении на существующее КЗ механизм привода, кроме того, должен преодолеть электродинамические усилия, отталкивающие контакты друг от друга.
Операция включения во избежание приваривания контактов выключателя должна производиться быстро. Чем меньше время включения, тем меньше пауза при АПВ.
При отключении работа привода сводится к освобождению защелки, удерживающей механизм во включенном положении. Само отключение происходит за счет силы сжатых или растянутых отключающих пружин. В зависимости от источника энергии, затрачиваемой на включение и отключение, имеются ручные, пружинные, грузовые, электромагнитные, пневматические приводы.
Ручные приводы применяются для маломощных выключателей, когда мускульной силы оператора достаточно для совершения работы включения. Отключение может быть автоматическим с помощью реле, встроенных в привод.
В современных электроустановках сохранились ручные приводы ПРА только для выключателей нагрузки ВНПР.
Пружинный привод является приводом косвенного действия. Энергия, необходимая для включения, запасается в мощной пружине, которая заводится от руки или электродвигателем небольшой мощности. После каждого включения необходимо вновь завести пружину.
Обычно привод дополняется специальным электродвигателем, осуществляющим завод пружины. Такой привод позволяет осуществлять АПВ.
Недостатком пружинных приводов является уменьшение тягового усилия в конце хода включения вследствие уменьшения деформации пружин. Чтобы устранить этот недостаток, пружинные приводы дополняются маховиком, который поглощает избыточную энергию в начале включения и отдает накопленную энергию в конце включения. Приводы подобного типа ППМ-10 применяются для выключателей ВМГ-10 и ВМП-10. Завод пружины производится электродвигателем через редуктор. Запорно-пусковой механизм привода удерживает пружины в заведенном состоянии. Для автоматического включения необходимо освободить заводящий рычаг, после чего энергия заведенной спиральной пружины поворачивает вал выключателя на включение.
Дистанционное и автоматическое отключение выключателя производится с помощью реле, встроенных в нижней части привода, которые через планку отключения воздействуют на механизм свободного расцепления. Привод допускает механическое АП’В. Импульс для работы такого АПВ дается при отключении благодаря освобождению включающего механизма привода.
Аналогичное устройство имеет привод ПП, применяемый для выключателей ВМГ. Выключатели ВМПП, ВЭ-10, ВК-10 для КРУ имеют встроенный пружинный привод.
Пружинные приводы не требуют для своего управления источника постоянного тока, что является существенным преимуществом перед другими приводами. Недостатком его является малая мощность, поэтому он применяется для маломасляных выключателей 6—10 кВ.
Электромагнитные приводы относятся к приводам прямого действия: энергия, необходимая для включения, сообщается приводу в процессе самого включения от источника большой мощности.
Усилие, необходимое для включения выключателя, создается стальным сердечником, который втягивается в катушку электромагнита при прохождении по ней тока.
Шток сердечника упирается в ролик рычажного механизма, поднимает его вверх вместе с двумя шарнирно-связанными рычагами. Последние через приводной рычаг передают движение валу выключателя. В конце хода сердечника, когда выключатель включился, защелка заскакивает под ролик и удерживает механизм во включенном положении.
В конце включения сигнальные вспомогательные контакты разрывают цепь электромагнита включения и сердечник падает вниз.
При. отключении ток подается в электромагнит отключения, его боек ударяет в рычаг механизма свободного расцепления, благодаря чех\гу «ломаются» рычаги механизма свободного расцепления и ролик соскакивает с защелки. Ват выключателя под действием отключающей пружины поворачивается против часовой стрелки — происходит отключение.
Электромагниты включения и отключения получают питание от аккумуляторной батареи через сборку зажимов.
Ток, потребляемый электромагнитом включения привода ПЭ-11, составляет 58 А, электромагнитом отключения — 1,25 А при напряжении 220 В.
В приводе имеется рычаг ручного отключения.
Привод ПЭ-11 применяется для выключателей ВМП-10, ВМГ-10.
Для более мощных выключателей внутренней установки применяются электромагнитные приводы ГТЭ-2, ПЭ-21, ПС-31, а для наружной установки — ШПЭ-44, ШПЭ-38, ШПЭ-46 и др.
Достоинствами электромагнитных привод» являются простота конструкции и надежность работы в условиях сурового климата.
Недостатки — большой потребляемый ток и вследствие этого необходимость мощной аккумуляторной батареи (для включения выключателя МГГ-10-3200 требуется ток 155 А, а выключателя У-220-40 — 500 А при напряжении 220 В), а также значительное время включения (до 1 с).
Пневматический привод обеспечивает быстрое включение выключателя за счет энергии сжатого воздуха. Кинематическая схема его подобна электромагнитному приводу, но вместо электромагнита применяется пневматический цилиндр с поршнем (рис. 4.50).
Рис. 4.50. Привод пневматический ПВ-30:
1 — пневматический цилиндр; 2 — фланец воздухопровода; 3 — шток демпфера; 4 — поршень; 5 — шток; 6 — удерживающая защелка; 7 — подъемный ролик; 8— электромагнит отключения; 9 — система рычагов свободного расцепления; 10 — корпус привода; 11 — домкрат для ручного отключения; 12 — указатель положения
При включении выключателя открывается клапан, подающий сжатый воздух из резервуара в пневматический цилиндр 1. Поршень 4 со штоком 5 поднимается вверх и, воздействуя на подвижный ролик и систему рычагов, производит включение выключателя. Пружина над поршнем при этом сжимается, сглаживая удар при включении.
При отключении подается импульс на электромагнит отключения 8, который воздействует на механизм свободного расщепления 9.
Сжатый воздух (2 МПа) подается от общей компрессорной установки, обслуживающей воздушные выключатели, или на каждом приводе устанавливаются баллоны со сжатым воздухом, обеспечивающие пять-шесть операций без подкачки воздуха. Для подкачки воздуха используются небольшие компрессоры с электродвигателем мощностью до 1 кВт.
Пневматические приводы ПВ-30 применяются для выключателей МГ-10, МГ-20. Баковые выключатели серии «Урал» снабжаются пневматическими приводами ШПВ. Пневматические приводы не требуют установки мощной аккумуляторной батареи, так как ток, потребляемый электромагнитным клапаном включения, не превышает нескольких ампер. Сечение проводов от схемы дистанционного управления к приводу значительно меньше, чем при электромагнитном приводе.
В воздушных выключателях пневматический привод является органической частью самого выключателя.
Дальнейшим усовершенствованием пневматических приводов являются пне в мо гидравлические приводы, в которых движение подвижной системе выключателя передается от гидроцилиндра с поршнем. Поршень приводится в движение сжатой жидкостью, обычно маслом. Высокое давление жидкости (12 МПа) создается в аккумуляторе энергии привода за счет сжатого газа.
Рис. 4.51. Структурная схема управления сверхбыстродействующим выключателем: 1 — сигнал на отключение; 2 — источник световых импульсов; 3 — световод; 4 — фотодетектор; 5 — электромагнитный расцепитель; 6 — контакты выключателя; 7 — зарядное устройство
Для выключателей сверхвысоких напряжений особое значение имеет быстрота передачи отключающего импульса от привода к размыкающимся контактам. В этом случае применяются пневмомеханические устройства, в которых перемещение контактов осуществляется системой тяг и сжатым воздухом.
Для дальнейшего повышения быстродействия сигнал управления с потенциала земли может быть передан на высокий потенциал по световодам (рис. 4.51). Размыкание контактов происходит с помощью электромагнитного расцепителя, приводимого в действие разрядом конденсатора. Конденсатор заряжается от линии высокого напряжения через насыщающийся трансформатор.
Дата добавления: 2015-10-19 ; просмотров: 9752 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Приводы выключателей и разъединителей — Электрическая часть электростанций
Надежная работа и безопасное обслуживание выключателей высокого напряжения невозможны без надежного привода, обеспечивающего безотказное выполнение операций включения и отключения выключателей и разъединителей вручную и автоматически. Монтаж привода должен быть по возможности простым и не требовать специальных знаний, он не должен требовать и точных работ по установке и регулировке привода.
При выборе типа привода прежде всего необходимо определить, для автоматических или неавтоматических операций он предназначается. Неавтоматические выключатели с более простыми приводами требуются в относительно редких случаях, например для размыкания шлейфов в сетях высокого напряжения. Как правило, выключатели работают автоматически.
Многие конструкции выключателей требуют механизма свободного расцепления в их приводах, который служит двоякой цели: обеспечивает быстрое отключение и при включении на неустраненное к. з. автоматически отключает выключатель, несмотря на то, что орган управления находится в положении «Включено».
В настоящее время существуют следующие типы приводов: ручные — с предварительным запасанием энергии включения и без него; электрические — также с запасанием энергии включения и без него; пневматические — работающие на сжатом воздухе; гидравлические — работающие на масле под давлением.
Электрические приводы подразделяются на электромагнитные (соленоидные) и двигательные. В некоторых случаях последние снабжаются аккумулятором энергии, в этом случае их называют инерционными приводами.
Выключатели с автоматическим приводом допускают дистанционное управление, а выключатели с ручным приводом могут управляться дистанционно только после ручного завода пружины на месте установки выключателя.
К различным типам приводов предъявляются следующие требования: а) пневматические и гидравлические приводы должны работать надежно при отклонениях давления рабочей среды перед управляющим клапаном от нормального в пределах от + 10 до —10%; б) двигательные приводы прямого действия должны надежно работать при отклонениях напряжения на зажимах двигателя от номинального в пределах от +10 до —20 %; в) инерционные двигательные приводы должны надежно запасать энергию в накопителе энергии (маховике) при отклонениях напряжения на зажимах двигателя в пределах от +10 до —20 %; г) электромагнитные (соленоидные) приводы прямого действия должны надежно работать при отклонениях напряжения на их зажимах в пределах от +10 до —20 %.
У всех приводов при недопустимом понижении или даже полном исчезновении давления или напряжения подвижные элементы не должны оставаться в промежуточном положении.
Ручной привод прямого действия допускается устанавливать для выключателей с отключаемой мощностью не более 200 MB. А и максимальным включаемым током не более 10 кА.
Ручной привод применяется для выключателей нагрузки, разъединителей и заземляющих разъединителей всех напряжений, а для выключателей — только на напряжения до 35 кВ. Для выключателей с номинальным напряжением 35 кВ ручные приводы по большей части служат в качестве аварийного резерва к основному автоматическому приводу.
Приведение в действие ручного привода осуществляется рычагом или маховиком. В ручном маховичном приводе типа ПМ-10 соединение привода с валом выключателя производится при помощи рычага, шарнирно соединенного с пальцем на валу выключателя. Включение таким приводом производится поворотом маховика вручную, а отключение — либо вручную, либо автоматически от реле минимального напряжения. Привод имеет механизм свободного расцепления.
Рычажные приводы типа ПРБА и ПРА включают выключатели при повороте рычага, соединенного с валом выключателя; отключение может производиться либо вручную, либо автоматически. В обоих типах приводов имеется механизм свободного расцепления, позволяющий отключать выключатель в любом его положении как вручную, так и автоматически при помощи встроенных в привод отключающих элементов.
Ручные приводы имеют простую и надежную конструкцию, удобны в эксплуатации, но нашли ограниченное применение. Главным и существенным недостатком является невозможность включения с их помощью выключателей дистанционно и автоматически.
В электромагнитных приводах применяют электромагниты с перемещением сердечника вверх или вниз, а также с поворотными сердечниками. У нас нашли широкое применение приводы с движением сердечника вверх. Для приведения в действие электрических приводов требуется достаточно мощный источник постоянного тока (до 50 кВт), например аккумуляторная батарея, так как электромагниты переменного тока требуют слишком большой реактивной мощности. Электромагниты с линейным перемещением сердечника имеют то преимущество, что в конце хода сердечника тяговая сила электромагнита увеличивается и это способствует более сильному прижатию контактов выключателя друг к другу.
Электромагниты с поворотным сердечником допускают непосредственное соединение последнего с валом выключателя.
Для двигательного привода можно использовать как постоянный, так и переменный ток. Потребление мощности двигательными приводами примерно наполовину меньше, чем электромагнитными. Включение производится через червячную передачу, увеличивающую момент привода. В двигательных приводах, применяемых для выключателей, часть энергии запасается в маховике, так как в конце процесса включения требуется развивать большие моменты, чем в начале. При исчезновении напряжения в процессе включения не должно быть нежелательных последствий. Отключение выключателя производится пружиной, которая заводится при включении.
Двигательные приводы прямого действия в настоящее время не выпускаются и не применяются в нашей стране, однако на некоторых старых установках их еще можно встретить.
Инерционные двигательные приводы в нашей стране также не изготовляются, так как их конструкция сложна, они дороги и в надежности уступают электромагнитным приводам.
Пневматические приводы работают на сжатом воздухе и состоят из преобразователя энергии сжатого воздуха в механическую и из системы рычагов, передающих включающее усилие приемному рычагу выключателя. Их преимуществами по сравнению с электрическими приводами являются: простота конструкции, малые габариты, высокая скорость включения, мягкое (безударное) включение, легкость накопления энергии в простых воздушных резервуарах. Поэтому в последнее время пневматический привод распространяется также в электроустановках, в которых нет воздушных выключателей. Для получения сжатого воздуха устанавливают малые компрессоры на 0,5—1,0 МПа и соответствующие резервуары сжатого воздуха.
Приводы воздушных выключателей обычно эксплуатируются при том же давлении, что и дутье (1,5—4,0 МПа). В этих выключателях в зависимости от их конструкции сжатый воздух может непосредственно приводить в движение подвижный контакт, без промежуточного преобразования энергии сжатого воздуха в механическую в специальном приводном механизме.
Сжатый воздух может также применяться в приводах других конструкций для предварительного завода включающих или отключающих пружин.
Для современных сверхмощных выключателей 500—750 кВ с отключающей мощностью 20—50 ГВ.А требуются приводы, способные совершать весьма большую работу и производить операции включения и отключения чрезвычайно быстро: собственное время привода должно быть сведено практически к нулю. Такими возможностями не обладают пневматические приводы, которые к тому же имеют пониженную надежность в электрическом отношении из-за возможной конденсации влаги на внутренних поверхностях воздухопроводов. Эти недостатки отсутствуй т у гидравлических приводов, к которым для передачи силовых импульсов к валу выключателя используется жидкость, преимущественно масло, под давлением.
Благодаря практической несжимаемости жидкости эти импульсы передаются мгновенно, и собственное время такого привода бесконечно мало. В нашей стране пока созданы только опытные образцы пневмогидравлических приводов, но, несомненно, они имеют большую перспективу. За рубежом пневмогидравлические приводы наиболее распространены во Франции, где применяются с 1954 г. Французские пневмогидравлические приводы работают при давлении масла до 30 МПа, что оказывается возможным при прочноплотных трубах из изоляционного материала, армированного стекловолокном. Вязкость масла в системе остается неизменной до температуры —50 °С. В системе привода установлен гидропневматический аккумулятор, в котором запасается достаточная энергия для нескольких циклов работы привода.
Энергия расходуется только на включение, а отключение выключателя производится пружиной. Давление в резервуаре поддерживается автоматически периодической подкачкой насосом мощностью 0,3 кВт. Для повышения надежности параллельно с автоматическим установлен также ручной насос, который используется для подкачки масла при отсутствии электрической энергии.
Еще более быстродействующими являются системы управления с пневмосветовой передачей командных импульсов на выключатель.
Повышение номинального напряжения выключателя сопровождается значительным увеличением высоты аппарата, т. е. увеличением времени прохождения командного импульса от заземленных частей выключателя к элементам, находящимся под напряжением. Соответственно этому увеличивается и собственное время, отключения выключателя. В выключателях на сверхвысокие напряжения длительность командного импульса составляет существенную часть их собственного времени отключения. Использование светового луча для передачи командных импульсов позволяет значительно уменьшить время отключения. В разрабатываемой в настоящее время пневмосветовой системе управления воздушным выключателем подвесного типа на напряжение 1150 кВ передача командных импульсов от передающего устройства, находящегося на потенциале земли, к приемному устройству, расположенному на высоком потенциале, осуществляется световым потоком инфракрасного диапазона, создаваемым светодиодами. Этот световой поток отбрасывается зеркалами на фокусирующие линзы, а от них на фотодиоды. Световые сигналы, принимаемые фотодиодами, преобразуются в электрические импульсы и вызывают срабатывание исполнительных механизмов.
Система управления с пневмосветовой передачей позволяет передать по одному оптическому каналу команды на включение и отключение выключателя, а также получить сигнал о его положении (включен или отключен) при любых расстояниях между заземленными частями выключателя и его элементами, находящимися под напряжением.
Основными элементами системы управления с пневмосветовой передачей являются передающее устройство, оптический канал, приемное устройство и пневматическая система.
Передающее устройство состоит из элементов, принимающих электрические командные импульсы от цепей защиты и управления, и элементов, преобразующих эти импульсы в световое излучение закодированной частоты. Для преобразования электрических сигналов в световые в рассматриваемой схеме используются светодиоды, хотя для этой цели могут быть применены и другие источники излучения, как, например, лазеры, импульсные ксеноновые или неоновые лампы.
Оптический канал служит для передачи световых импульсов от передающего устройства к фотодиодам. Он представляет собой изоляционную трубку с входной и выходной линзами либо разветвленный стекловолоконный светопровод.
Приемное устройство состоит из фотоприемника, дешифраторов команд и исполнительных механизмов команд включения и отключения. Исполнительный механизм состоит из блока электромагнитных механизмов и блока клапанов управления.
При отключении выключателя подается командный электрический импульс в передающие устройства каждого полюса выключателя. Командный электрический импульс преобразуется в излучение светодиода, которое, попадая на зеркала, установленные в световом канале, отбрасывается на фотоприемники, вызывая фототок, поступающий по кабелям в приемные устройства. Приемные устройства срабатывают и замыкают цепь автономного источника питания электромагнитных механизмов, открывающих клапаны управления пневмосистемой, которая и осуществляет отключение выключателя.
Таким же образом подается командный импульс и на включение выключателя, только приемное устройство выдает команду на электромагнит включения.
Разработанная система управления с пневмосветовой передачей позволила получить следующие временные характеристики: время включения выключателя 0,088 с при неодновременности замыкания отдельных полюсов 0,002 с; время от подачи команды на отключение до размыкания контактов дугогасительного устройства 0,022 с при неодновременности размыкания контактов отдельных полюсов 0,002 с.
Все элементы опытной пневмосветовой системы управления надежно работали при температурах от минус 60 до плюс 50 °С.
Источник
