Olejový spínač: typy, označení + specifika použití

Mezi spínacími zařízeními zaujímá jako veterán čestné místo olejový jistič, používaný v uzavřených i otevřených rozváděčích libovolného napětí.

Jeho hlavní funkcí je zapínání a vypínání jednotlivých linek běžně fungujícího elektrického systému nebo v neobvyklých situacích. V závislosti na okolnostech dojde k vypnutí automaticky nebo ručně.

V tomto článku se podíváme na stávající typy těchto zařízení, jejich klasifikaci a označení. Budeme také věnovat pozornost výhodám a nevýhodám takových přepínačů, vlastnostem a pravidlům jejich použití. Pro lepší pochopení materiálu jsme vybrali schémata, tabulky, vizuální fotografie a tematické videorecenze.

Výhody a nevýhody olejových spínačů

Tato zařízení mají poměrně jednoduchý design. Mají dobrou spínací schopnost a nejsou ovlivněny povětrnostními podmínkami. Pokud dojde k poruše, je možné provést opravu. Tank MV jsou vhodné pro venkovní instalaci. Existují podmínky pro instalaci vestavěných transformátorů proudu.

Rychlost divergence kontaktu hraje důležitou roli v provozu MV. Může nastat situace, kdy se kontakty rozbíhají obrovskou rychlostí a oblouk okamžitě dosáhne délky, která je pro něj kritická. V tomto případě nemusí velikost zotavovacího napětí stačit k proražení mezikontaktní mezery.

Tankové spínače mají více nevýhod.Prvním je přítomnost velkého objemu oleje, tedy značné rozměry těchto jednotek a rozváděčů. Druhým je nebezpečí požáru a výbuchu; v nouzových situacích mohou být následky nejvíce nepředvídatelné.

Hladina oleje v nádrži i na vstupech, stejně jako jeho stav, musí být pravidelně sledovány. Pokud je v obsluhovaných napájecích sítích VN, je nutné mít speciální olejové zařízení.

Na obrázku je olejový spínač VMG. Dokáže odpojit jakékoliv zátěžové proudy a zkraty, včetně maximálního vypínacího proudu. Tento typ je široce používán v transformátorových rozvodnách

Klasifikace olejových spínačů

Olejové spínače se začaly používat na konci předminulého století. Téměř až do poloviny dvacátého století prostě žádná jiná odpojovací zařízení ve vysokonapěťových sítích neexistovala.

Existují dvě velké skupiny těchto zařízení:

1. Nádrž, které se vyznačují přítomností velkého objemu ropy. U tohoto zařízení je to jak médium, ve kterém je oblouk zhášen, tak izolace.
2. Málo oleje nebo malý objem. Samotný název vypovídá o množství plniva v nich. Tyto spínače obsahují dielektrické prvky a vyžadují pouze olej pro uhašení oblouku.

První jmenované se používají především v rozvodech od 35 do 220 kV. Druhý - do 10 kV. Nízkoolejová zařízení řady VMT se používají také ve venkovních rozvaděčích určených pro 110 a 220 kV.

Princip zhášení oblouku je u obou typů shodný. Oblouk, který se objeví při rozepnutí vysokonapěťových kontaktů spínače, způsobuje rychlé odpařování oleje. To vede k vytvoření plynového pláště kolem oblouku. Tato formace se skládá z olejových par (asi 20 %) a vodíku (H2).

Mezera oblouku je deionizována v důsledku rychlého ochlazení válce oblouku smícháním plynů o vysoké a nízké teplotě v plášti.

V okamžiku vzniku elektrického oblouku v kontaktní zóně je teplota velmi vysoká - asi 6000⁰. V závislosti na instalaci se používají spínače pro vnitřní, vnější použití i pro použití v KRP - kompletních rozvaděčích.

Typ #1 - vybavení tankového typu

Spínací zařízení tohoto typu mohou mít jednu nebo více nádrží v závislosti na napětí. V prvním případě je to do 10 kV, v některých případech až do 35. Každá fáze spínačů pracujících ve vysokonapěťových instalacích je umístěna v samostatné nádrži.

Všechny spínače nádrže mají přibližně stejné rozložení. V ocelové nádrži u přívodů oleje jsou umístěny zhášecí komory. Externí kontakty jsou přemostěny traverzou

Pohony jak pro spínače nádrže, tak pro spínače s nízkým obsahem oleje mohou být manuální, automatické, namontované na cívku ovládání elektromagnetu nebo pružinové. V druhém případě je využita magnetická vlastnost elektromagnetu, která umožňuje utažení kovového jádra připojeného přes speciální systém k VN hřídeli.

Když je do vinutí elektromagnetu přiváděn stejnosměrný proud, jednotka se zapne zatažením tyče magnetického jádra a následným otočením hřídele spínače.

Speciální západka drží hřídel v této poloze. Solenoid současně se zapnutím nastaví určitou polohu vypínacím pružinám, které po obdržení speciálního elektrického impulsu VN vypnou.

Proces vypínání zahájí druhý solenoid vyražením válečkového mechanismu (západky).V důsledku toho se hřídel díky pružině okamžitě otočí a vypne. Aby elektromagnetický pohon fungoval, musí být přítomna baterie, která jej napájí stejnosměrným proudem.

Když není baterie, používá se pružinový pohon. Přepínání se provádí pomocí elektromotoru nebo pomocí svalové námahy. Ruční vypnutí je možné u jednotek s nízkým výkonem s hodnotou zkratového proudu do 30 kA, k jejich vypnutí je potřeba vyvinout maximální sílu 25 kg.

Jednonádržový MV s otevřeným obloukem

Některé rozváděče jsou vybaveny jističi nádrží, které nemají zhášecí komory. Elektrický oblouk se zde uhasí tím nejjednodušším způsobem – dvojím přerušením kontaktů v nádobě naplněné olejem. Mezi taková zařízení s otevřeným obloukem patří domácí modely VMB a VME. Jsou dimenzovány na jmenovitý proud 1,25 kA.

Schéma VME-6-200. Konstrukce se skládá z nádrže (1), krytu (2), porcelánových izolátorů (3), pevných kontaktů (4), pohyblivých kontaktů (5), traverzy (6), obloukových kontaktů (7), desek (8) , pružiny (9), hřídel (10)

Symbol „E“ znamená rypadlo, číslo 6 je jmenovité napětí 6 kV, 200 je jmenovitý proud v ampérech. Prahový vypínací proud pro toto VN je 1,25 kA. Nádrž tohoto MV je vyrobena z oceli a spojena s litinovým víkem pomocí šroubů. Stěny nádrže jsou pokryty izolací (13).

Šest porcelánových izolátorů procházejících koncem víka v měděných konzolách, které slouží jako pevné pracovní kontakty. Řada VME má manuální pohon setrvačníku.

Na traverze nebo kontaktním můstku jsou pohyblivé kontakty. Jsou zde umístěny i mobilní kontakty zhášející oblouk v podobě mosazných čtverců.Měděné desky s mosaznými hroty umístěnými na spodních koncích izolátorů jsou stacionární obloukové kontakty. Izolační tyč sděluje pohyb pohyblivým kontaktům prostřednictvím kontaktu s hnacím mechanismem.

Když je traverza ve zvednuté poloze, pevné kontakty jsou sepnuté, pružina odpovědná za vypnutí je stlačena a MV je zapnuto. Spínač je připojen k hřídeli pohonu západky, která jej drží v provozní poloze. Při každém odpojení se západka uvolní, pružina se uvolní a traverza se rychle posune dolů. V tomto případě se pracovní kontakty otevírají postupně: 4 a 5, poté 7,8.

To způsobí, že každý pól spínače rozpojí obvod ve dvou bodech, vytvoří oblouk a rozloží olej. Uvnitř skořepin 12 dosahuje tlak od 0,5 do 1 MPa, čímž se aktivuje deionizační proces. Maximálně do 0,1 s dojde k uhašení oblouků a skořepiny, stoupající, končí pod krytem a zvětšují objem vzduchového polštáře.

Když jsou všechny fáze MV v jedné nádobě, olej izoluje kontakty mezi sebou a od těla nádrže, které musí být uzemněno

Ten funguje jako nárazník a snižuje nárazovou sílu během procesu zhášení oblouku. Normální výška vzduchového polštáře je přibližně 25 % objemu. Překročení tohoto prahu může způsobit výbuch.

Takové spínače jsou snadno ovladatelné, relativně levné a vhodné pro použití v otevřených rozvodnách. Ale páry horkého oleje jsou snadno hořlavé i při jednoduchém kontaktu s kyslíkem.

Spálení oblouku v olejovém prostředí spouští proces polykondenzace, který zhoršuje elektrickou pevnost oleje. Nádrž se ucpe sedimentem obsahujícím uhlíkové částice. Proto jsou nutné kontroly jednotky s výměnou oleje.

Olejové spínače s obloukovým skluzem

Vypínací schopnost a spolehlivost nádržových jističů je výrazně zvýšena přítomností zhášecího žlabu. Je umístěn v oleji umístěném v nádrži. U třínádržových jističů je každá fáze umístěna v samostatné nádrži.

Pohled v řezu na jeden pól spínače nádrže. Je vybaven zhášecí komorou C -35 – 630 – 10. Označení udává, že jistič je určen pro instalaci do rozváděčů 35 kV a vyšších, dimenzovaných pro jmenovitý proud 630,4 kA, vypínací schopnost 10 kA

Konstrukce je složitější než u VM bez zhášecích komor a skládá se z:

• tyče (1);
• proudový transformátor (2);
• pouzdro pohonu (3);
• tyče (4);
• pevný kontakt (5);
• zhášecí komora (6);
• izolace (7);
• topné těleso (8);
• zařízení na vypouštění oleje (9).

Horní strana kamery je vybavena pevným kontaktem. Po zapnutí do něj pronikne pohyblivý kontakt ve tvaru tyče. V případě rozpojení tyč opustí pevný kontakt, což má za následek vznik oblouku v komoře. Velikost generovaného tlaku je v tomto případě řádově vyšší než odpovídající parametr spínačů, které nejsou vybaveny zhášecí komorou.

Tlak 8 -7 MPa zmenšuje průměr oblouku a zvyšuje průraznou pevnost mezery po průchodu proudu nulovou značkou. V důsledku toho dochází k rychlejšímu procesu zhášení oblouku. Po výstupu pohyblivého kontaktu z komory dochází k uvolňování plynů volným otvorem s částečným zachycením oleje.

Oblouk se rychle ochladí a dochází k intenzivní deionizaci. S rostoucím proudem se zvyšuje účinnost zhášecí komory.MV může také pracovat jako zařízení s otevřeným obloukem v případě malého přerušení proudu.

Kromě zvýšení tlaku parní směsi v obloukové mezeře se pro urychlení zhášení oblouku používá metoda, jako je zvýšené foukání parního koktejlu do obloukové zóny. Existuje podélné, příčné, protifoukání

Typ automatického foukání je dán konstrukcí zhášecí komory. V prvním případě má vektor směsi par podélný směr vzhledem k hřídeli oblouku (fragment a). Při příčném směru foukání se proudění pohybuje ve směru kolmém ke sloupci oblouku nebo pod určitým úhlem (fragment b).

V případě, kdy má proudění opačný směr než je vektor pohybu pohyblivého kontaktu s obloukem, dochází k protifoukání. U zhášecích zařízení elektrického oblouku se často používají kombinace těchto metod.

Oblouk v MV se uhasí ve 3 stupních. Při prvním (a) se v oblouku uvolní elektřina a v uzavřeném plášti se vytvoří vysoký tlak. V okamžiku, kdy směs opustí skořápku, začíná druhá fáze (b). Třetí (c) - odstranění zbytkových zahřátých plynů a produktů rozkladu z komory

V poslední fázi je komora připravena na účast v dalším cyklu odstavení. Pro automatické opětovné vypnutí je tento krok nesmírně důležitý.

Typ #2 - spínače hrnce nebo nízké hladiny oleje

V uzavřených instalacích se jako generátory a distribuční obvody používají hrncové jističe. V otevřených - jako rozvodna a rozvod. Olej u spínačů tohoto typu neplní izolační funkce, je nezbytný pouze jako médium pro zhášení oblouku.

Nebezpečí požáru a výbuchu u maloobjemových VM je výrazně nižší než u tankových.Instalují se do venkovních i vnitřních rozváděčů libovolného napětí do 110 kV. Úlohu izolace pólů vůči sobě a zemi plní dielektrika, jako je porcelán, litá pryskyřice, steatit.

Olej v těchto VM zabírá pouze 3 až 4 % objemu pólu. Malý objem oleje, nízká hmotnost a pohodlné rozměry jsou nespornými přednostmi tohoto zařízení. Používají se však v takových komponentách systému, kde nejsou kladeny vysoké nároky na spínače.

Tato omezení jsou vysvětlena silným spojením mezi odpojovací kapacitou a přerušovaným proudem a neschopností konstrukce fungovat za podmínek častých výpadků.

Dalším důvodem je obtížnost implementace několika vysokorychlostních automatických opětovných uzávěrů. V maloobjemových výhybkách se používají tyto druhy tryskání oleje: příčné, podélné, smíšené. Odborníci považují první z nich za nejúčinnější.

U spínačů tohoto typu, určených pro uzavřené rozváděče, jsou kontakty umístěny v ocelové nádrži. MV s napětím 35 kV a vyšším mají porcelánový plášť. Nejčastěji používané zařízení je závěsné 6-10 kV. Jeho tělo je upevněno na rámu společném pro všechny sloupy. Všechny tři póly mají zhášecí komoru, každá je navržena pro přerušení jednoho kontaktu a při vysokých napětích pro 2 nebo více.

Konstrukce nízkoolejových spínačů zahrnuje pohyblivé a pevné kontakty (1 a 3), zhášecí komoru (2), pracovní kontakty (4)

Podle výše uvedeného schématu se vyrábí spínače VMP, VMG, MG, určené pro napětí do 20 kV. Konstrukčním znakem spínačů pro vysoké jmenovité hodnoty proudu je, že pracovní kontakty jsou umístěny vně a kontakty pro zhášení oblouku jsou umístěny uvnitř nádrže.

Jističe řady VMP se často používají v uzavřených zařízeních a také v rozvaděčích 6-10 kV. Rozváděče řady VK jsou instalovány v kompletních rozváděčích. Jsou vybaveny vestavěným elektromagnetickým nebo pružinovým pohonem a jsou určeny pro vypínací proudy 20 - 31,5 kA a jmenovité proudy 630 - 3150 A.

Sloupové spínače, vyrobené speciálně pro rozváděče, se vyznačují výsuvným provedením. V instalacích 35 kV jsou instalovány sloupové VM řady VMK a VMUE. RU 110, 220 kV jsou vybaveny jističi řady VMT. Jednotka má svařenou základnu, na které jsou umístěny její tři póly. Ovládání - pružinový pohon.

Na fotografii je přepínač VMT-110. Obrázek vlevo ukazuje součásti, ze kterých se skládá: pružinový pohon (1), izolátor nosného pólu spínače (2), zhášecí zařízení (3), základna (4), ovládací mechanismus (5)

Pravá strana fotografie ukazuje modul, kde: 1 je spodní vodič, 2 je pohyblivý kontakt připojený ke spodnímu vodiči přes sběrače proudu. Zhášecí komora je označena číslem 3, pevný kontakt je 5. Vše výše uvedené je umístěno v dutém izolátoru (4) z porcelánu. Uvnitř je transformátorový olej a nahoře je víčko (6).

Ten je vybaven manometrem pro sledování tlaku v modulu. Kromě toho má víko jednotku pro plnění směsi stlačeného plynu, automatický vypouštěcí ventil a indikátor oleje (8). Mobilní kontakt a ovládací zařízení jsou spojeny izolačními tyčemi.

Konstrukce sloupu je shodná pro celou řadu vypínačů. Nádrže MV pro proudy od 630 do 1600 A obsahují 5,5 kg oleje, nad 1600 a do 3150 A včetně - 8 kg.

Pro zvýšení spolehlivosti obsahuje konstrukce jednotlivých spínačů další ovládací a ochranné prvky:

• odpojení elektromagnetů;
• relé pracující okamžitě a se zpožděním při prahovém proudu;
• relé minimálního napětí;
• další kontakty.

Podle způsobu rozmístění existují nízkoolejové jističe s obloukovým žlabem umístěným dole a protilehlým nahoře. V prvním případě pohyblivý kontakt provádí pohyb shora dolů, ve druhém - naopak. Vypínací schopnost posledně jmenovaného je vyšší.

Označení olejových spínačů

Rozluštění značek aplikovaných výrobcem na olejový spínač vám umožní seznámit se se základními informacemi o něm. Podívejme se jako příklad na označení přepínače VMG-133. První znak „B“ znamená, že je před vámi vypínač.

Tento diagram ukazuje složení symbolu pro vysokonapěťové spínače, včetně spínačů pro zařízení naplněná olejem

Druhý - "M" označuje typ spínače, v tomto konkrétním případě - nízkoolejový. Dopis "G" určuje příslušnost k určitému druhu – hrnkové. 133 - řada MV.

Pravidla pro provoz MV

Opravárenský a provozní personál, specialisté související s údržbou a provozem olejových spínačů musí znát příslušné pokyny, konstrukci a princip činnosti zařízení.

Během provozu jsou pracovníci obsluhující MV povinni sledovat:

1. Efektivní napětí, zatěžovací proud. Ukazatele by neměly přesahovat tabulkové hodnoty.
2. Výška sloupce oleje na pólech, absence netěsností.
3. Přítomnost maziva na třecích částech.Kontakty mohou ztratit pohyblivost a zamrznout, pokud mazivo třecích prvků zhoustne a zašpiní.
4. Prach v místnostech, kde se nachází rozvaděč.
5. Soulad mechanických charakteristik ovládaných spínačů s tabulkovými normami.

Po každém zkratu musí být zařízení zkontrolováno. Informace o těchto výpadcích se zapisují do speciálního protokolu. Musí existovat protokol závad, který zaznamenává informace o poruchách zjištěných během provozu jednotky. Kontrole podléhá spínač, na kterém došlo k vypnutí v důsledku zkratu.

Zkontrolujte únik oleje. Pokud k tomu dojde a ve velkém množství, znamená to abnormální vypnutí zkratu. Zařízení je vyřazeno z provozu a zkontrolováno. Když je olej tmavý, je potřeba ho vyměnit. Rychlost otevírání je negativně ovlivněna viskozitou oleje, která se zvyšuje s poklesem teploty.

Někdy je během oprav nutné vyměnit staré mazivo za nové: CIATIM-221, GOI-54 nebo CIATIM-201.

Tabulka s technickými charakteristikami olejových spínačů. Pokud skutečné hodnoty neodpovídají továrním hodnotám, nastavení se provede znovu

Po vyřazení MV z provozu jsou nosné izolátory, tyče a izolace nádrže podrobeny důkladné kontrole na přítomnost trhlin. Silně znečištěná izolace se setře. Nutnost nouzových oprav se objeví po určitém počtu zkratů.

Periodická kontrola (PI) se provádí měsíčně. V tomto případě dávejte pozor na stupeň zahřívání spínače. TR (aktuální opravy) se provádějí ročně. Zahrnuje takové práce, jako je kontrola a odstraňování závad spojovacích prvků, kinematiky pohonu, hladiny oleje a těsnění.Izolační části jsou také kontrolovány z hlediska jejich celistvosti.

Po 3-4 letech po větších opravách se provádí střední oprava (SR). Zahrnuje celou sadu TR prací, navíc navíc měří přechodový odpor pólů a kontrolují mechanické a rychlostní parametry.

Pokud je zjištěn nesoulad mezi sledovanými charakteristikami a tabulkovými údaji, je spínač rozebrán, seřízení a provedena celá řada vysokonapěťových testů.

Při mimořádných opravách se většinou snaží ponechat předchozí úpravu beze změny. Z tohoto důvodu je spínač demontován na minimum. Četnost větších oprav je od 6 do 8 let. V jejím rámci je provedena generální kontrola, demontáž válců z rámu, odpojení pneumatik, oprava pohonu, zhášedel oblouku, kontaktů bloku.

Po všem se upraví, nalakuje, napojí pneumatiky a provedou testy. Ke všem pracím je vypracována dokumentace.

Kromě spínačů olejového typu se ve vysokonapěťových sítích používají i další odpojovací zařízení. Například SF6 a vakuum. Na našem webu máme další články, které podrobně pojednávají o vlastnostech a designu těchto typů přepínačů a také o vlastnostech jejich použití:

• Vakuový spínač: zařízení a princip činnosti + nuance výběru a připojení
• Jističe SF6: pokyny pro výběr a pravidla připojení

Závěry a užitečné video k tématu

Konstrukce, typy, účel a provoz MV:

Podrobná recenze VMP-10:

Olejové spínače také splňují všechny základní požadavky na jističe pracující v podmínkách vysokého napětí.Většina z nich je bezpečná a spolehlivá v provozu, poskytuje rychlé vypnutí a snadno se instaluje. Navzdory tomu se výrobci snaží zajistit ještě větší shodu s požadavky kladenými na MV.

Máte znalosti o olejových spínačích a chcete předložený materiál doplnit o užitečné informace? Možná jste si všimli nesrovnalosti nebo chyby? Nebo máte ještě otázky k tématu? Napište nám o tom prosím pod článek – budeme vám vděční.