Вакуумный выключатель ВТБЭ-10/630-УХЛ3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Общие сведения

1.1 Технические данные вакуумного выключателя ВТБЭ-10/630-УХЛ3

1.2 Конструкция и характеристики основных узлов выключателя

1.3 Устройство и работа выключателя

1.4 Устройство и работа составных частей вакуумного выключателя

1.5 Техническое обслуживание и ремонт вакуумных выключателей

1.6 Особенности эксплуатации вакуумных выключателей

2. Экономическое обоснование выбора вакуумного выключателя

3. Охрана труда при эксплуатации вакуумного выключателя

4. Правила пожарной безопасности при эксплуатации выключателя

Заключение

Список используемой литературы

1. Общие сведения

Основным аппаратом, от работы которого в большинстве случаев зависят бесперебойность и надежность электроснабжения потребителей из всего оборудования, применяемого на любой подстанции, является выключатель. Он служит для включения и отключения токов любых режимов: номинальных, токов короткого замыкания (КЗ), токов холостого хода (хх) силовых трансформаторов, токов холостых линий и кабелей. Характерной особенностью этого аппарата является наличие дугогасительного устройства (ДУ), которое обеспечивает гашение дуги, возникающей в цепи высокого напряжения при ее размыкании.

Выключатель высокого напряжения является основным коммутационным аппаратом в электрических установках. Он служит для отключения и включения цепи в разных режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

- надежное отключение расчетных токов и токов короткого замыкания;

- быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

- пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения;

- возможность пофазного управления для выключателей 110 кВ и выше;

- легкость ревизии и осмотра контактов;

- взрыво- и пожаробезопасность;

- удобство транспортировки и эксплуатации.

Основной принцип работы каждого выключателя является наличие дугогасительной камеры с токонепроводящей средой, в которой происходит гашение электрической дуги высокого напряжения в момент размыкания электрической сети и расхождения токопроводящих элементов выключателя.

Теоретически и практически доказано, что самый простой способ гашения электрической дуги - в вакуумных выключателях, так как в вакуумных камерах практически отсутствует среда, проводящая электрический ток. В этих выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно 10-4 Па). Возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.

Поскольку разрежённый газ (10^?6 …10^?8 Н/смІ) обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении, то это свойство широко используется в высоковольтных выключателях: в них при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается.

В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда -- вакуумной дуги, существование которой поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7--10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение (см. иллюстрацию процесса отключения).

В эксплуатации вакуумный выключатель также более прост, чем маломасляный и электромагнитный. Прекрасные дугогасящие свойства глубокого вакуума позволили создать выключатели на напряжение 10 кВ, которые благодаря своим преимуществам вытесняют маломасляные и электромагнитные выключатели. В вакуумных дугогасительных камерах реализуется два очень важных свойства вакуумных промежутков: высокая электрическая прочность (выше, чем у трансформаторного масла, не говоря о воздухе,) и высокая дугогасительная способность.

Вакуумные ДУ могут успешно отключать постоянный ток. При токе 1000 А и напряжении 10 кВ отключение происходит путем расхождения контактов в вакууме. При больших значениях тока постоянный ток с помощью конденсатора превращается в переменный и ДУ отключает его при первом прохождении через нуль. При двух последовательно соединенных ДУ отключался ток 5 к А при напряжении 60 кВ. Вспомогательный конденсатор имел емкость 3 мкФ.

Достоинства вакуумных выключателей: 1. Отсутствие необходимости в замене и пополнении дугогасящей среды и масляного хозяйства.

1. Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов КЗ.

2. Снижение эксплуатационных затрат, простота эксплуатации.

3. Быстрое восстановление электрической прочности.

4. Полная взрыво- и пожаробезопасность.

5. Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам.

6. Произвольное рабочее положение вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) в конструкции выключателя.

7. Широкий диапазон температур окружающей среды, в котором может работать ВДК (от -70° до + 200° С).

8. Безшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием внешних эффектов при отключении токов КЗ.

9. Отсутствие загрязнения окружающей среды.

10. Высокое быстродействие, применение для работы в любых циклах АПВ.

11. Сравнительно малые массы и габариты, небольшие динамические на грузки на конструкцию при работе из-за относительно малой мощности привода.

12. Легкая замена ВДК.

К недостаткам можно отнести: 1. Возможные коммутационные перенапряжения при отключении малых индуктивных токов.

1. Трудности при создании и изготовлении, связанные с созданием контактных материалов, сложностью вакуумного производства, склонностью материалов контактов к сварке в условиях вакуума.

2. Большие вложения, необходимые для осуществления технологии производства, и поэтому большая стоимость.

1.1 Технические данные вакуумного выключателя ВТБЭ-10/630-УХЛ3

Выключатели нагрузки вакуумные разъединяющие предназначены для установки в шкафах комплектных распределительных устройствах (КРУ), камерах стационарного одностороннего обслуживания (КСО), и комплектных трансформаторных подстанций (КТП) и обеспечивают включение и отключение под нагрузкой участков цепи трехфазного переменного тока частотой 50-60 Гц, номинальным напряжением 10 кВ, с заземленной или изолированной нейтралью, а также заземление отключенных участков при помощи встроенных ножей заземлителей. В отключенном положении выключатели образуют видимый разрыв, то есть выполняют функции разъединителей. Конструкция выключателей имеет широкий ряд исполнений, что позволяет применять их без значительных затрат для замены устаревших аппаратов, находящихся в эксплуатации. Такая конструкции вакуумного выключателя позволяет достичь определенных технических характеристик ( Таблица 1.1.).

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики выключателей BB/TEL

№ п/п	Показатель	Значение
1	Номинальное напряжение, кВ	10
2	Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
3	Номинальный ток (Iном.), А	630
4	Номинальный ток отключения (Iо ном.), кА	12,5; 20
5	Сквозной ток короткого замыкания: наибольший пик, кА, не более начальное действующее значение периодической составляющей	32; 52; 81 12,5; 20
6	Нормированное процентное содержание апериодической составляющей, %	40; 40; 40
7	Среднеквадратическое значение тока за время его протекания (ток термической стойкости), кА	12,5; 20
8	Время протекания тока термической стойкости, с	3
9	Собственное время отключения выключателя, с, не более	0,015
10	Полное время отключения, в зависимости от типа БУ/TEL, с, не более	0,09
11	Собственное время включения, с, не более	0,07
12	Полное время включения, в зависимости от типа БУ/TEL, с, не более	0,1
13	Неодновременность замыкания и размыкания контактов, с, не более	0,004
14	Номинальное напряжение питания катушек электромагнитов (постоянное), В	220
15	Номинальные параметры оперативного напряжения питания - переменное, В постоянное, В диапазон, %	100, 220 24, 48, 110, 220 85 - 110
16	Ресурс по коммутационной стойкости: при номинальном токе Iном., операций «ВО» при токах короткого замыкания I=(60-100)% от (Iо.ном.), операций «ВО»	50000 100
17	Механический ресурс, циклов «ВО»	50000
18	Электрическое сопротивление главной цепи полюса, мкОм, не более, при номинальном токе: 630 А 1000 А 1600 А	60 40 30
19	Масса, кг: BB/TEL-10 конструктивные исполнения 41; 42; 44; 45; 46; 48; 51;52 BB/TEL-10 конструктивные исполнения 43; 47 BB/TEL-10 конструктивные исполнения 59; 70 BB/TEL-10 конструктивные исполнения 60; 71	35 38 65 68
20	Срок службы до списания, лет	25

Структура условного обозначения выключателей:

BB/TEL-X-X/X-XX-X

Выключатель вакуумный

Наименование серии

Номинальное напряжение, кВ

Номинальный ток отключения, кА

Номинальный ток, А

Климатическое исполнение и категория размещения

Конструктивное исполнение по каталогу.

Пример записи обозначения выключателя напряжением 10 кВ с номинальным током отключения 12,5 кА, номинальным током 630 А, климатического исполнения У2, конструктивного исполнения по каталогу.

Климатическое исполнение и категория размещения У2 по ГОСТ1550, условия эксплуатации при этом:

· наибольшая высота над уровнем моря до 3000 м;

· верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха в КРУ (КСО) принимают равным плюс 55°С, эффективное значение температуры окружающего воздуха КРУ и КСО - плюс 40°С;

· нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха - минус 40°С;

· верхнее значение относительной влажности воздуха 100% при плюс 25°С;

· окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая газов и паров, вредных для изоляции, не насыщенная токопроводящей пылью в концентрациях, снижающих параметры электропрочности изоляции выключателя.

Параметры вспомогательных контактов выключателя приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Параметры вспомогательных контактов вакуумного выключателя

№ п/п	Параметр	Номинальное значение
1	2	3
1	Максимальное рабочее напряжение, В (перем. и пост.)	400
2	Максимальная коммутируемая мощность в цепях постоянного тока при t=1 ms, Вт	40
3	Максимальная коммутируемая мощность в цепях переменного тока при cos j= 0,8, ВА	40
4	Максимальный сквозной ток, А	4
5	Испытательное напряжение, В (пост.)	1000
6	Сопротивление контактов, мкОм, не более	80
7	Коммутационный ресурс при максимальном токе отключения, циклов В-О	106
8	Механический ресурс, циклов В-О	106

Развитие вакуумных выключателей связано с тем, что вакуум является идеальной изоляционной средой, так как ионизация молекул газа путем соударения с ними электронов чрезвычайно мала, а значит, практически исключено лавинообразное нарастание количества заряженных частиц из-за весьма низкой плотности газа. Поэтому электрическая прочность изоляционного межконтактного промежутка в вакууме значительно выше, а длина дуги значительно меньше, чем в масляных, элегазовых и воздушных выключателях. Это позволяет существенно снизить габариты дугогасительной камеры вакуумного выключателя. Сравнение разрядного импульсного пробивного напряжения Uпр в зависимости от величины межконтактного промежутка S в различных дугогасящих средах представлено на рис. 1.1.



Рисунок 1.1- График разрядного импульсного пробивания напряжения в различных коммутационных аппаратах.

1.2 Конструкция и характеристики основных узлов вакуумного выключателя

В отличие от большинства существующих выключателей, в основу устройства BB/TEL заложен принцип раздельного управления контактами вакуумных дугогасительных камер фаз аппарата. Данный принцип позволил существенно уменьшить количество движущихся частей привода.

Вакуумные дугогасительные камеры установлены внутри полых опорных изоляторов, закреплённых на общем основании (см. рис. 1, 2). Подвижные контакты дугогасительных камер жестко соединены со своими приводами посредством изоляционных тяг, которые также располагаются внутри опорных изоляторов. Таким образом, все элементы конструкции полюса имеют общую ось симметрии, вдоль которой совершают возвратно-поступательное движение детали механизма. Это позволяет существенно упростить кинематическую схему BB/TEL, отказаться от применения нагруженных шарнирных и рычажных звеньев, что, в свою очередь, делает возможным создание коммутационного аппарата с высоким механическим ресурсом, не требующего обслуживания и регулировки в течение всего срока службы.

Приводы фаз располагаются внутри основания выключателя. Они механически соединены между собой посредством общего вала, который выполняет следующие функции:

· обеспечивает синхронизацию фаз, предохраняя от неполнофазных режимов работы;

· приводит в действие вспомогательные контакты выключателя;

· обеспечивает механическую блокировку работы РУ, в котором установлен BB/TEL;

· управляет визуальными индикаторами положения BB/TEL.

На рис. 1, 2 представлен пример конструкции выключателя с номинальным током 1000 А. Конструкция выключателя с номинальным током 1600 А аналогична, но имеет отличия в части устройства элементов главной токоведущей цепи с целью обеспечения большей пропускной способности.

На напряжение 10 кВ разработаны вакуумные дугогасительные камеры (ВДК) с токами отключения 40 и 50 кА. На рис. 3 показан схематический разрез вакуумной дугогасительной камеры с поперечным магнитным дутьем с серповидными контактами, применяемой в вакуумных выключателях на номинальные напряжения 10 кВ с номинальным током 3150 А и током отключения до 20 кА. Поперечное магнитное поле быстро перемещает дугу, что позволяет уменьшить износ контактов и улучшает процесс гашения дуги.

Электромагнитный привод может находиться в двух устойчивых положениях - ОТКЛЮЧЕНО и ВКЛЮЧЕНО. Фиксация якоря в этих положениях производится без применения механических защёлок, и обеспечивается:

· силой упругости отключающей пружины в положении ОТКЛЮЧЕНО;

· силой, создаваемой остаточным магнитным потоком кольцевого постоянного магнита, в положении ВКЛЮЧЕНО.

Операция включения и отключения производится путём подачи управляющих импульсов напряжения разной полярности на однообмоточную катушку электромагнитного привода.

Рисунок 1 Конструкция вакуумного выключателя.

Для управления (включения и отключения) выключателями, а также для сопряжения с существующими цепями релейной защиты и управления предназначены блоки управления BU/TEL различных типов. При выполнении операций ВКЛ/ОТКЛ на катушки электромагнитных приводов выключателя разряжаются предварительно заряженные конденсаторы блоков управления. Таким образом обеспечивается строгое дозирование электрической энергии, что позволяет снизить совокупное разрушительное воздействие на контактную систему ВДК электроэрозионных, тепловых и механических факторов, что в свою очередь способствует повышению коммутационного и механического ресурса всего вакуумного выключателя.

Применяются следующие типы блоков управления предприятия «Таврида Электрик»:

· BU/TEL-220-05A (ИТЕА468332.021РЭ) с блоком питания ВР/TEL-220-02A (ИТЕА436535.007РЭ)№

· БУ/TEL-220-10 (ИТЕА468332.017РЭ);

· БУ/TEL-100/220-12-01; (БУ/TEL-12/64-12-01); (АРТА468332.001РЭ);

· БУ/TEL-100/220-12-02; (БУ/TEL-12/64-12-02); (АРТА468332.001РЭ);

· БУ/TEL-100/220-12-03; (БУ/TEL-12/64-12-03); (АРТА468332.001РЭ).

Блок управления BU/TEL-220-05A используется только в комплекте с блоком питания BP/TEL-220-02A. Остальные типы блоков управления имеют встроенные блоки питания. Выбор типа блока управления зависит от рода оперативного напряжения (постоянное, переменное, выпрямленное), его источников, функционального назначения ячейки, объёма РЗиА, типа используемой аппаратуры и др. параметров.

1.3 Устройство и работа выключателя

Включение и отключение коммутационного аппарата осуществляется за счет соответствующих пружин. Срабатывание пружин осуществляется воздействием специальных электромагнитов (соленоидов) включения и отключения, либо нажатием кнопок включения и отключения непосредственно в приводе ВВ.

Перед включением выключателя необходимо привести в рабочее положение пружину включения, то есть взвести ее. Взвод пружины происходит при подаче оперативного тока на электпродвигатель привода ВВ. При отсутствии возможности подачи оперативного тока, например при обесточении распределительного щита постоянного тока, взвести пружину можно вручную при помощи специальной рукоятки.

Итак, для включения выключателя дистанционно, через ключ управления подается оперативный ток (как правило постоянный) на соленоид включения. Для управления выключателем с места нажимается кнопка включения. В обоих случаях происходит воздействие на защелку включения, которая освобождает пружину включения, которая включает вакуумный выключатель. При этом заводится пружина отключения. Электрическая схема привода устроена таким образом, что после включения аппарата происходит автоматический взвод пружины включения.

Рисунок 2. Конструкция и устройство вакуумного выключателя.

В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда, называемого «вакуумная дуга». Существование «вакуумной дуги» поддерживается за счёт металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, является проводником тока и поддерживает его протекание между контактами до момента перехода через ноль. В этот момент дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7-10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасительной камеры, восстанавливая электропрочность вакуумного промежутка. В это же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение. Если при восстановлении напряжения на поверхности контакта (как правило, анода) остаются перегретые участки, они могут служить источником эмиссии заряженных частиц, вызывающих пробой вакуумного промежутка, с последующим протеканием тока через него. Для избежания подобных отказов необходимо управлять вакуумной дугой, равномерно распределяя тепловой поток по всей поверхности контактов. Наиболее эффективным способом управления дугой является наложение на неё продольного (сонаправленного с направлением тока) магнитного поля, которое индуцируется самим током. Данный способ применён в вакуумных дугогасительных камерах, которые разработаны и производятся предприятием «Таврида Электрик». Эта конструкция имеет явные преимущества:

· высокая отключающая способность;

· минимальные габариты и вес;

· малая величина тока среза (4-5 ампер), ограничивающая коммутационные перенапряжения до безопасных величин;

· продольное магнитное поле минимизирует коммутационный износ контактов (эрозию) и обеспечивает значительный коммутационный ресурс.

Для управления (включения и отключения) выключателями, а также для сопряжения с существующими цепями релейной защиты и управления предназначены блоки управления BU/TEL различных типов.

При выполнении операций ВКЛ/ОТКЛ на катушки электромагнитных приводов выключателя разряжаются предварительно заряженные конденсаторы блоков управления. Таким образом обеспечивается строгое дозирование электрической энергии, что позволяет снизить совокупное разрушительное воздействие на контактную систему ВДК электроэрозионных, тепловых и механических факторов, что в свою очередь способствует повышению коммутационного и механического ресурса всего вакуумного выключателя.

1.4 Устройство и работа составных частей вакуумного выключателя

Блок дугогасительный состоит из вакуумной дугогасительной камеры (ВДК), гибкого токоподвода со стороны подвижного контакта ВДК и механизма поджатия, выводов для внешнего присоединения подвижного и неподвижного контактов ВДК. Выводы от подвижного и неподвижного контактов ВДК выполняются для присоединения переходных шин и для установки ламельных узлов.

Привод состоит из несущей панели выключателя 4, установленного на ней мотор-редуктора 10 для заводки включающих пружин, синхронизирующего вала привода 2, электромагнита отключения МХ 7, электромагнита включения XF 8, блока коммутирующих контактов для внешних вспомогательных цепей 6, органы управления выключателем (кнопка включения 5 и отключения 1), указатели состояния пружин 11 и положения выключателя 12. На синхронизирующем валу привода 2 установлен компенсатор 13 и закреплена одним концом пружина демпфера 3. Вал служит для передачи усилия возникающего при освобождении запасенной энергии включающих и отключающих пружин через управляющую и изоляционную тягу к дугогасительным блокам.

На напряжение 10 кВ разработаны вакуумные дугогасительные камеры (ВДК) с токами отключения 40 и 50 кА. На рис. 3 показан схематический разрез вакуумной дугогасительной камеры с поперечным магнитным дутьем с серповидными контактами, применяемой в вакуумных выключателях на номинальные напряжения 10 кВ с номинальным током 3150 А и током отключения до 20 кА. Поперечное магнитное поле быстро перемещает дугу, что позволяет уменьшить износ контактов и улучшает процесс гашения дуги.

Рисунок 3 - Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ, 3150 А. а- схематический разрез камеры; б- контактная система камеы;1-контакты; 2-дугогасящие электроды; 3-зазор между контактами и дугогасящими электродами; 4-медный неподвижный ввод; 5-то же подвижный; 6- концевые фланцы; 7- сильфон из нержавеющей стали; 8- экран, изолированный от вводов; 9-концевые экраны, находящиеся под потенциалом соответствующего ввода; 10-керамические изоляторы;11-металлическая прокладка;12- напрявляющая из силумина

Механизм свободного расцепления включает в себя два рычага 6, приваренных к валу 10 выключателя, коромысло 8 с роликами на обеих концах и защелками 9. Коромысло 8 установлено на оси 5 между рычагами 6. Благодаря пружине 4 коромысло постоянно стремится повернуться против часовой стрелки, его движение ограничено осью 7 между рычагами 6, положение защелки 9 устанавливается с помощью болта 13 и пружины, которая стремится повернуть защелку 9 относительно ее оси против часовой стрелки. Главная защелка 3, фиксирующая включенное положение выключателя, может поворачиваться вокруг своей оси и под действием пружины стремится повернуться по часовой стрелке.

В исходном состоянии выключатель отключен. Положение элементов механизма свободного расцепления, вала выключателя и контактов ВДК показана на рисунке 3, а. Рассмотрим включение выключателя. Толкатель электромагнита включения 1, перемещаясь, начинает воздействовать на ролик коромысла 8 механизма свободного расцепления. Другой ролик коромысла 8 находится на защелке 9, поэтому оно не может повернуться вокруг своей оси вращения 5, т.е. вал выключателя поворачивается по часовой стрелке, и через рычаги 11, изоляционные тяги 12, узлы поджатия происходит замыкание контакт-деталей 15 и 16 ВДК. Одновременно взводится пружина отключения 2. В конце хода толкателя электромагнита под действием прижимной силы пружины возврата защелка 3 поворачивается, фиксируя выключатель во включенном положении. Под действием возвратной пружины 9 электромагнита включения его якорь возвращается в исходное положение после обесточивания катушки.

Положение элементов механизма свободного расцепления при включенном положении выключателя показана на рисунке 3, б. Для отключения выключателя необходимо вывести из зацепления с роликом коромысла 8 защелку 9 (повернуть вокруг своей оси по часовой стрелке). Это можно выполнить вручную посредствам воздействия на рычаг 20 кнопкой ручного отключения 19 или толкателем 18 электромагнита отключения 17. Когда защелка 9 выйдет из зацепления, становится возможным поворот вала 10 против часовой стрелки за счет энергии пружины электромагнита отключения 17 и пружины узлов поджатия. При повороте вала 10 разводятся контакт-детали 15 и 16 ВДК 14, и коромысло 8, поворачивается по часовой стрелке. Примерно этот момент в процессе отключения выключателя приведен на рисунке 6, в. Далее при повороте коромысло 8 по часовой стрелке его ролик соскальзывает с защелки 3, и выключатель отключается. Коромысло 8 под действием пружины 4 становится на защелку 9. Механизм готов к включению.

Кроме механизма свободного расцепления выключатель снабжен блоком сигнализации и пневматическим буфером. Блок сигнализации может содержать от 8 до 16 коммутирующих контактов для внешних вспомогательных цепей. Пневматический буфер предназначен для амортизации удара при отключении выключателя.

Для надежной работы выключатель должен быть правильно отрегулирован.

1.5 Техническое обслуживание и ремонт вакуумных выключателей

Основными задачами технического обслуживания высоковольтных выключателей являются:

* систематическое наблюдение за их техническим состоянием, в особенности за состоянием приводов к ним, обеспечение их работоспособности с номинальными параметрами;

*устранение в них в возможно короткие сроки неисправностей, которые могут привести к аварии;

* своевременный ремонт и профилактические испытания элементов выключателей и приводов.

Сроки проведения внеочередных и плановых ремонтов выключателей и приводов к ним зависят от коммутационной и механической износостойкости контактов выключателей, степени изменения технических характеристик с течением времени вследствие высыхания смазки, загрязнения изоляции, отказа отдельных узлов и т.д. Эти сроки, в зависимости от конструктивного исполнения этих коммутационных аппаратов, обычно регламентируются заводами-изготовителями. При этом маломасляные и электромагнитные выключатели и особенно приводы к ним требуют постоянного устранения неполадок и неисправностей, в то время как современные вакуумные и элегазовые выключатели отличаются повышенным механическим и коммутационным ресурсом, что позволяет осуществлять их гарантированную эксплуатацию в течение 25 и более лет без проведения капитального ремонта.

Вакуумные выключатели не требуют проведения периодических (плановых) текущих, средних и капитальных ремонтов в течение всего срока их службы.

Профилактический контроль технического состояния выключателей рекомендуется проводить в следующие сроки: первую проверку - через 1-2 года эксплуатации, повторные - через каждые 10 лет. При эксплуатации выключателей в цепи приемников с частой коммутацией, например, на сталеплавильных печах, где в течение суток может быть до 50-60 операций «ВО», контроль технического состояния рекомендуется проводить ежегодно.

В объем профилактического контроля входят: проверка общего состояния выключателя, выполняемая внешним осмотром, проверка работоспособности выключателя, измерение переходного сопротивления главной цепи и испытание электрической прочности изоляции переменным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Вакуумные выключатели, находящиеся постоянно во включенном или отключенном положении, должны 1 -2 раза в год проходить проверку их работоспособности путем опробования в соответствии с Правилами технической эксплуатации или местными инструкциями по обслуживанию высоковольтной аппаратуры распределительных устройств.

При контроле токоведущих цепей выключателя путем измерения переходного сопротивления постоянному току следует использовать результаты предыдущих измерений сопротивления, в том числе полученные при вводе выключателя в эксплуатацию.

При отсутствии нарушений контактных соединений увеличение значения переходного сопротивления возможно за счет увеличения переходного сопротивления между контактами ВДК за счет воздействия электрической дуги возникающей при отключении токов нагрузки и токов короткого замыкания. Как показывают результаты испытаний, переходное сопротивление главной цепи вакуумных выключателей серии BB/TEL увеличивается не более чем на 10 мкОм после многократных отключений тока короткого замыкания.

Во время измерения сопротивления в условиях эксплуатации следует обращать внимание на относительную разницу значений сопротивления в полюсах выключателя. Разница более чем на 25 - 30% свидетельствует о нарушении контактного соединения в полюсе с увеличенным значением переходного сопротивления. Если переходное сопротивление вакуумного выключателя будет превышать нормированное значение более чем в 2 раза, выключатель не должен вводиться в работу. Его дальнейшая эксплуатация возможна только с разрешения предприятия- изготовителя. Значительное увеличение сопротивления может иметь место при потере вакуума в одной из ВДК и коммутации выключателем токов нагрузки. Такие случаи наиболее вероятны на присоединениях с частыми коммутациями, например, в цепях плавильных печей. Для подтверждения случая потери вакуума необходимо провести испытание продольной изоляции ВВ переменным напряжением.

В случае нарушения работоспособности выключателя вакуумного по вине завода-изготовителя до истечения гарантийного срока, работа по восстановлению или его замене производится предприятием безвозмездно.

В случае выработки коммутационного ресурса или истечения срока службы выключатель подлежит замене. Выключатель, выработавший механический ресурс, подлежит освидетельствованию согласно. Если коммутационный ресурс не выработан и переходное сопротивление находится в допустимых пределах, необходимо обратиться в службу сервиса для замены привода выключателя.

В процессе эксплуатации выключателя необходимо проводить осмотр, техническое обслуживание. Порядок и периодичность технического обслуживания устанавливается в соответствии с технической и эксплуатационной документацией на электроустановки, в которых применяются выключатели.

Объем работ и сроки их проведения приведены в таблице 2.

Таблица 2

Наименование работ ТО	Периодичность проверки	Исполнитель
1. Осмотр: произвести внешний осмотр выключателя; убедиться в отсутствии трещин на изоляционных деталях и в отсутствии механических повреждений;	После 5000 операций «ВО» или в соответствии с п.3.3.2.	Эксплуатационная организация
- очисть от пыли и грязи изоляционные детали мягкой ветошью, смоченной в обезжиривающем нехлорированном растворителе;
- произвести внешний осмотр контактных соединений выключателя выкатного исполнения в составе кассеты, при необходимости подтянуть крепеж токоведущих частей и контактных соединений;
- произвести осмотр блок-контактов исполнительных цепей потребителей;
- возобновить смазку Isoflex Topas L152 на трущихся деталях;
- измерить электрическое сопротивление главных цепей;
- измерить сопротивление изоляции главных цепей.
2. При необходимости замены комплектующих:		«Шнейдер Электрик» или эксплутационная организация (см.п.2.2.1.2.)
а) Выключатель в стационарном исполнении: замена передней панели привода; замена передней панели низковольтного разъема;
- замены переходных шин;
- замена дополнительных блок-контактов;
- замена контакта сигнализирующего о готовности к включению;
- замена двигателя для заводки пружин привода МСН;
- замена реле минимального напряжения;
- замена счетчика коммутационных операций;
- замена блокировки встроенными ключами;
- замена блокировки кнопок управления навесными замками;
- замена контактных площадок;
- замена расцепителя MITOP;
- замена направляющих пружин;		«Шнейдер Электрик»
- замена крышки опорного изоляционного гнезда.		«Шнейдер Электрик»
б) Выключатель в выкатном исполнении в составе кассеты:		«Шнейдер Электрик» или эксплутационная организация
- замена проходных изоляторов в сборе;
- замена проходных изоляторов в сборе и втычных контактов;
- замена троса привода автоматических шторок;		«Шнейдер Электрик»
- замена автоматических шторок и его привода;		«Шнейдер Электрик»
- замена приводного ролика автоматических шторок на тележке;		«Шнейдер Электрик»
замена переключателя и лицевой панели выкатной тележки выключателя; замена заземляющего контакта выкатной тележки; замена разъема вспомогательной цепи; замена разъема блок-контактов и контактов сигнализирующих о готовности к включению.		«Шнейдер Электрик» или эксплутационная организация

1.6 Особенности эксплуатации вакуумных выключателей

Профилактический контроль технического состояния выключателей рекомендуется проводить в следующие сроки:

при вводе в эксплуатацию, первую проверку - через 2 года

эксплуатации, повторные - через каждые 5 лет.

В объем профилактического контроля входят:

- проверка общего состояния выключателя, посредством внешнего осмотра ВВ/TEL;

- проверка работоспособности ВВ/TEL;

- измерение сопротивления главной цепи;

- испытание изоляции переменным одноминутным напряжением;

- протирка изоляции.

Выключатели, находящиеся постоянно во включенном или отключенном положении, должны 2 раза в год проходить проверку их работоспособности путем опробования в соответствии с Правилами технической эксплуатации или местными инструкциями по обслуживанию высоковольтной аппаратуры распределительных устройств.

Внеочередные ремонты выключателя производятся после исчерпания коммутационного или механического ресурса с заменой ВД К /TEL.

В связи с увеличением нормированного механического и коммутационного ресурса предлагается изменить периодичность плановых проверок, позволяющих судить о состоянии выключателя в процессе эксплуатации.

Профилактический контроль технического состояния выключателей рекомендуется проводить в следующие сроки:

при вводе в эксплуатацию, первую проверку - при достижении выключателем ресурса 10 000 операций «ВО», повторные - через каждые 25 000 циклов «ВО» с момента ввода в эксплуатацию.

В объем профилактического контроля входят: проверка общего состояния выключателя, выполняемая внешним осмотром, проверка работоспособности ВВ, измерение сопротивления главной цепи и испытание изоляции переменным одноминутным напряжением, протирка изоляции.

В объем профилактического контроля входят: проверка общего состояния выключателя, выполняемая внешним осмотром, проверка работоспособности ВВ, измерение сопротивления главной цепи и испытание изоляции переменным одноминутным напряжением, протирка изоляции.

При достижении выключателем ресурса в 50 000 операций «ВО» предписывается проведение операций планово-предупредительного ремонта, который включает в себя следующий перечень мер: внешний осмотр состояния трущихся частей привода и магнитной системы; замена тяги, передающей усилия от штока ручного отключения на вал выключателя.

Для определения корректных сроков проведения операций ТО и ППР выключатели, предназначенные для работы в режиме частых коммутаций, согласно ГОСТ 18397-86 предполагают обязательное наличие счётчика числа отключений.

Техническое обслуживание выключателей должно проводиться в соответствии с «Межотраслевыми правилами по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок», РД 153-34.0-03.150-00. Выключатели BB/TEL являются экологически безопасным изделием.

При номинальном напряжении (линейном) 10 кВ и наибольшем рабочем напряжении (линейном) 12 кВ, выключатель не является источником рентгеновского излучения.

При испытании электрической прочности изоляции главных цепей выключателя кратковременным напряжением промышленной частоты персонал должен находиться на расстоянии не менее 7 м от выключателя или испытания, допускается проводить с защитным экраном, который должен устанавливаться на расстоянии не менее 0,5 м от токоведущих частей выключателя. Защитный экран должен быть выполнен шириной 700 мм и высотой 1000 мм из стального листа толщиной не менее 2 мм или из стекла марки ТФ-5 (ГОСТ 9541-75) толщиной не менее 12,5 мм.

Если проверка электрической прочности изоляции главных цепей выключателя выполняется в шкафу крУ, защитным экраном являются передний щит выключателя и оболочка ячейки. Мощность экспозиционной дозы на расстоянии 7 м от выключателя или на расстоянии 5 см от защитного экрана или оболочки ячейки крУ не превышает 0,03 мкр Р/с и не представляет опасности для обслуживающего персонала.

Персонал, обслуживающий выключатель, должен знать устройство и принцип действия аппарата, изучить настоящую инструкцию и строго выполнять ее требования. Рамы выключателя и привода должны быть надежно заземлены.

При осмотре выключателя следует помнить, что полюсы находятся под высоким напряжением, поэтому запрещается доступ обслуживающего персонала в зону расположения выключателя.

Работы по техническому обслуживанию, регулированию и ремонту выключателя и привода должны производиться только при отсутствии напряжения на обоих выводах полюсов, снятом остаточном напряжении с экрана ВДК, а также во вспомогательных цепях при незаведенной рабочей пружине привода. Защита персонала от неиспользуемого рентгеновского излучения при испытании электрической прочности изоляции главных цепей выключателя должна соответствовать требованиям раздела 3 ГОСТ 12.2.007.0-75, «Санитарным правилам работ с источниками неиспользуемого рентгеновского излучения» НРБ-76И. Временная защита производится с помощью защитного экрана из стального листа толщиной (2-3) мм на расстоянии 0,5 м от ВДК или из стекла марки ТФ-5 (ГОСТ 9541-75) толщиной не менее 12,5 мм.

В процессе эксплуатации выключателя необходимо проводить осмотр, техническое обслуживание. Порядок и периодичность технического обслуживания устанавливается в соответствии с технической и эксплуатационной документацией на электроустановки, в которых применяются выключатели.

В процессе эксплуатации выключателя необходимо проводить осмотр, техническое обслуживание. Порядок и периодичность технического обслуживания устанавливается в соответствии с технической и эксплуатационной документацией на электроустановки, в которых применяются выключатели (таблица 3).

Таблица 3.

№п/п	Методы проверки	Технические требования
1.	Технический осмотр - протирка опорной изоляции выключателя сухой чистой ветошью. - внешний осмотр всех доступных элементов и узлов выключателя. - проверка отсутствия трещин изоляционных деталей, повреждений контактных поверхностей. - проверка переходного сопротивления главной цепи.	не реже 1 раза в год
2.	Средний ремонт Выключатель не требует ремонта в течении всего срока эксплуатации -- 25 лет, если до этого не исчерпан ресурс по механической (100000 операций) или коммутационной стойкости (Iн - 50000 операций «ВО», Iкз -100 операций «ВО» Иначе проводить капитальный ремонт.
3.	Капитальный ремонт При выработке ресурса по механической или коммутационной стойкости. При увеличении переходного сопротивления выше нормы.	Вакуумные выключатели серии ТЕL подлежат ремонту только персоналом предприятия-изготовителя

2. Экономическое обоснование выбора вакуумного выключателя

Современное состояние электрических сетей и подстанций в России требует замены устаревшего морально и физически оборудования. Техническое состояние российских сетей трансформаторных подстанций напряжением 10 кВ и ниже вызывает серьезные опасения.

Доля оборудования сетей 6-10 кВ, требующего ремонта и замены, достигает 60-70 процентов. Мировая тенденция развития электротехнического оборудования такова, что ранее распространенные масляные и маломасляные выключатели на напряжение 6-10 кВ повсеместно заменяются на вакуумные выключатели (ВВ). Уже к концу 90-х по данным компании Siemens соотношение между различными типами выключателей, продаваемых в мире на среднее напряжение, составляло в процентах: маломасляные-12, элегазовые-24, вакуумные-64.

В России на данный момент прослеживается аналогичная тенденция. Число продаваемых вакуумных выключателей в нашей стране составляет порядка 50% от остальных типов. Отечественные заводы серийно выпускают ВВ с 1981 г. Разработанные ВВ на напряжение 10 и 35 кВ используются на подстанциях распределительных сетей, а также в различных отраслях промышленности:

· в металлургическом производстве, на печных трансформаторах сталеплавильных печей;

· в электрооборудовании нефтегазового и химического производства;

· на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог и метрополитена;

· в электрооборудовании для открытых горных работ для мощных экскаваторов, комплектных трансформаторных подстанций (КТП);

· в конденсаторных установках на напряжение 6-10 кВ и т.д.

В качестве отличительных достоинств вакуумных выключателей, обеспечивающих им преимущества перед другими типами выключателей (будем их в дальнейшем называть “традиционные выключатели”) на средний класс напряжений, можно отметить следующее:

1. Высокая надежность

К показателям надежности элементов схем электрических соединений относят частоту отказов, время восстановления, частоту и длительность капитального и текущего ремонтов.

При прочих равных условиях, то есть, если даже принять в расчет, что частота отказов и время восстановления после аварии равны для вакуумных и традиционных выключателей, то частота и длительность ремонта последних несомненно выше.

Например, для маломасляного выключателя ВК-10, масло необходимо заменить после 10 операций отключения тока 20 кВ. После совершения выключателем 2000 циклов операций включения и отключения, необходимо проводить техническое обслуживание привода. После совершения выключателем 3000 циклов операций включения-отключения (ВО) необходимо проводить капитальный ремонт. А средний ремонт выключателя должен производиться н6е реже одного раза в 4 года.

Вакуумные выключатели являются практически необслуживаемыми. Осмотр и периодические проверки ВВ рекомендуется проводить один раз в 3-5 лет. Во время этих проверок необходимо провести высоковольтные испытания вакуумной дугогасительной камеры и изоляции выключателя, а также проверить переходное сопротивление контактов.

2. Низкие эксплуатационные затраты

Этот пункт напрямую вытекает из предыдущего. Низкие эксплуатационные затраты определяются отсутствием необходимости содержания масляного и компрессорного хозяйств, кроме того вакуумная дугогасительная камера (ВДК) не требует пополнения дугогасящей среды. Высокая коммутационная износостойкость позволяет значительно сократить расходы по обслуживанию ВВ, а также перерывы в электроснабжении, связанные с выполнением регламентных работ.

3. Высокий коммутационный и механический ресурс

Число отключений номинальных токов, допускаемое без ревизий и ремонта ВДК, достигает 50 тысяч, а номинальных токов отключения (токов короткого замыкания) - от 20 до 200 в зависимости от типа ВДК и значения тока. Как уже было ранее отмечено, при эксплуатации маломасляных выключателей необходимо производить ревизию после 1000-2000 отключений номинального тока или 3-12 отключений номинального тока отключения.

Высокий механический ресурс ВВ обусловлен в первую очередь тем, что ход контактов ВДК составляет от 6 до10 мм на напряжения 6-10 кВ. Для масляных и электромагнитных выключателей на эти же напряжения ход контактов достигает 100-200 мм, а, следовательно, применяется более сложная конструкция привода, требующая больших затрат энергии на включение и отключение выключателя, что приводит к необходимости постоянного ухода и проверок состояния деталей привода, что также повышает эксплуатационные расходы на содержание выключателя.

Высокий коммутационный и механический ресурс позволяют применять ВВ в схемах с частыми коммутационными: для трансформаторов сталеплавильных печей; для коммутаций насосов, компрессоров и т.д.

4. Безопасность эксплуатации и экологичность

Для ВВ характерны малая энергия привода, малые динамические нагрузки и отсутствие выброса газов, масла. Масса и габариты ВВ значительно ниже массы и габаритов традиционных выключателей при одинаковых номинальных параметрах тока и напряжения. Все это обеспечивает бесшумность работы и предотвращает загрязнение окружающей среды.

Герметичное исполнение ВДК и отсутствие среды, поддерживающей горение, обеспечивает высокую пожаро- и взрывобезопасность и возможность работы в агрессивных средах.

Благодаря своим преимуществам вакуумные выключатели все шире применяются как при строительстве новых комплектных распределительных устройств, так и для замены морально и физически устаревших традиционных выключателей при реконструкции комплектных распределительных устройств, находящихся в эксплуатации.

Если брать в рассмотрение более высокую стоимость вакуумных выключателей, то в настоящее время психология заказчиков постепенно меняется. Многие начинают понимать, что пусть дорогое, но качественное оборудование в конце концов себя окупит.

По стоимости и надежности, сейчас можно выделить три основные позиции в коммутационном оборудовании 6-10 кВ:

· дешевые и ненадежные традиционные отечественные выключатели;

· дорогие и надежные вакуумные и элегазовые импортные выключатели;

· надежные отечественные вакуумные выключатели, по стоимости превосходящие традиционные, но уступающие в цене западным образцам;

Для принятия обоснованных решений по сверхнормативной эксплуатации оборудования, и выполнены в том числе для ячеек масляных и воздушных выключателей 6-35 кВ, результаты которых представлены в таблице 4.



По концепции АООТ “РОСЭП”, головного института РАО “ЕЭС России” по проектированию сетей среднего напряжения, выключатели на 10 киловольт должны быть вакуумными, на 35 киловольт допустимы и вакуумные, и элегазовые, ана 110 киловольт и выше - только элегазовые. К тому же, элегазовые выключатели по цене в 2-3 раза превосходят вакуумные.

Выбор оборудования в этой ситуации зависит от заказчика, от его требований к надежности снабжения, от его финансовых возможностей.

3. Охрана труда при эксплуатации вакуумного выключателя

При монтаже, испытаниях, включении и эксплуатации вакуумных выключателей необходимо руководствоваться действующими ПУЭ, ПБЭЭ, ППБ, ТЭЭСиС, руководством по эксплуатации НКАИ.

Все работы с выключателями в части требований техники безопасности должны производиться в соответствии с инструкцией по эксплуатации инструкцией, Межотраслевыми правилами по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок ПОТРМ-016-2001, РД 153-34,0-03.150-00., ППБ для энергетических предприятий (РД-153-34.0-03.301-00), «Правилами безопасности при работе с инструментом и приспособлениями», а также требованиями, предусмотренными настоящим разделом инструкции.

Каждый работник, допускаемый к работе с выключателем, должен пройти специальную подготовку по монтажу и (или) эксплуатации выключателя, инструктаж и ознакомиться с настоящей инструкцией. Обслуживание вакуумных выключателей допускается лицами, прошедшими проверку знаний и имеющими соответствующую квалификационную группу по электробезопасности. Персонал, обслуживающий выключатель, должен знать устройство и принцип действия аппарата, изучить настоящую инструкцию и строго выполнять ее требования. Рамы выключателя и привода должны быть надежно заземлены.

При осмотре выключателя следует помнить, что полюсы находятся под высоким напряжением, поэтому запрещается доступ обслуживающего персонала в зону расположения выключателя.

Работы по техническому обслуживанию, регулированию и ремонту выключателя и привода должны производиться только при отсутствии напряжения на обоих выводах полюсов, снятом остаточном напряжении с экрана ВДК, а также во вспомогательных цепях при незаведенной рабочей пружине привода. Запрещается проводить работы на выключателе до снятия напряжения с выключателя, отключения оперативного тока и снятия напряжения с электронагревателей.

Допуск к работе на коммутационном аппарате разрешается после выполнения технических мероприятий, предусмотренных Правилами, обеспечивающих безопасность работы, включая мероприятия, препятствующие ошибочному срабатыванию коммутационного аппарата.

Подъем на находящийся под рабочим давлением воздушный выключатель разрешается только при проведении наладочных работ и при испытаниях. Запрещается подъем на отключенный воздушный выключатель с воздухонаполненным отделителем, когда отделитель находится под рабочим давлением.

Перед подъемом на воздушный выключатель для испытания или наладки следует: отключить цепи управления; заблокировать кнопку местного управления или пусковые клапаны путем установки специальных заглушек либо запереть шкафы и поставить около выключателя проинструктированного члена бригады, который допускал бы к оперированию выключателем (после подачи оперативного тока) только одного определенного работника по указанию производителя работ.

Во время нахождения работников на воздушном выключателе, находящемся под давлением, необходимо прекратить все работы в шкафах управления и распределительных шкафах. Выводы выключателя напряжением 220 кВ и выше действующих подстанций для снятия наведенного напряжения должны быть заземлены.

Перед допуском к работе, связанной с пребыванием людей внутри воздухосборников, следует: закрыть задвижки на всех воздухопроводах, по которым предусмотрена подача воздуха, запереть их приводы (штурвалы) на цепь с замком и вывесить на приводах задвижек плакат "Не открывать! Работают люди"; выпустить из воздухосборников воздух, находящийся под избыточным давлением, оставив открытыми спускной дренажный вентиль, пробку или задвижку; отсоединить от воздухосборников воздухопроводы подачи воздуха и установить на них заглушки.

Нулевые показания манометров на выключателях и воздухосборниках не могут служить достоверным признаком отсутствия давления сжатого воздуха. Перед отвинчиванием болтов и гаек на крышках люков и лазов воздухосборников производителю работ следует лично убедиться в открытом положении спускных задвижек, пробок или клапанов с целью определения действительного отсутствия сжатого воздуха. Спускные задвижки, пробки (клапаны) разрешается закрывать только после завинчивания всех болтов и гаек, крепящих крышки люков (лазов).