СИЛОВОЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВНЕШНЕЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к электротехнике, в часности, к высоковольтному аппаратостроению, и предназначена для комплектации открытых распределительных устройств, 110 кВ комплектных трансформаторных подстанций типа КТПБР-110/35/10/(6) кВ и для замены старых силовых выключателей на элегазовой, воздушной и масляной изоляциях, как среды дугогашения, т.е, предназначены для внешней установки.
Особенностью вакуумных високовольтных виключателей для внешней установки является то, что они работают на открытом воздухе при разных, часто очень сложных, погодных условиях. Поэтому необходима високая и надежная изоляция токопроводных и других рабочих элементов от внешней среды и надежная их работа.
Широко известны силовые высоковольтные виключатели на клас напряжения 110 кВ, которые различаются средой гашения дуги, это - элегазовые серии ВГТ-110, масляне серий ВМТ, вакуумные серий ВБП, ВБУ и ВБЕ (см. проспекты: ОАО «Уралэлектротяжмаш», НПП «Контакт», Комплектные поставки «Элеком», НПП «Элвест», промышленный каталог «Стандартинформ» серия ЛК 02.05.11-90 и др.).
Из всех известных типов высоковольтных выключателей большее преимущество для внешней установки имеют вакуумные высоковольтные выключатели. Такие выключатели характеризуются максимальними значениями электрической прочности изоляции межконтактных промежутков (расстояние между контактами 10-15 мм), высокой скоростью восстановления електрической прочности при выключении токов почти до аварийных, минимальной массой подвижных частей и энергиею привода, минимальными габаритами и массою выключателя в целом и характеризуются высоким коммутационным ресурсом.
В святи с повышением токов короткого замыкания и напряжения в электросистемах, увеличения мощностей генераторов и трансформаторов, а также общей тенденции к уменьшению численности обслуживающего персонала и работников энергосистем актуальным становится вопрос надежности высоковольтных выключателей, а именно, уменшения отказов в работе, объемов ремонтов, ревизий электрооборудования, повышения сроков службы элементов и т.п.
Известен вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ с электромагнитным приводом ВБЕ -110 (НПП „Елвест", г.Екатеринбург), который имеет три отдельные полюсы (фазы) в каждом из которых размещено по четыре вакуумные дугогасительные камеры, шунтированные конденсаторами. Поэтому каждый полюс выключателя имеет четыре разрыва на фазу. Приводятся в действие (сдавливаются) токопроводные контакты вакуумных камер изоляционными тягами, которые расположены наруже, от привода через систему рычагов. Для обеспечения изоляции пространство между вакуумной камерой и корпусом выключателя заполнено специальным негорючим и нетоксичным веществом с высокой электрической прочностью, а нижные (опорные) изоляторы заполнены пенополиуританом. Такой выключатель имеет большое количество узлов и недостаточную изоляцию внутреннего объема, что резко снижает надежность работы.
Наиболее близким решением является вакуумный высоковольтный выключатель по патенту 65992 UA, который принят за прототип. Этот силовой вакуумный выключатель имеет три полюса, каждый из которых обеспечивает один разрыв на фазу, и каждый из которых имеет соединенные между собой верхнюю и нижнюю изоляционные части, которые образуют внутреннее пространство, вакуумную дугогасительную камеру, которая размещена в верхней изоляционной части с зазором от верхнiй изоляционной оболочки, изоляционную тягу, расположенную всредине нижней изоляционной части, а также раму с приводным механизмом.
Недостатками такого выключателя является, як показала практика експлуатации, недостаточная изоляция дугогасительной камеры и ее надежность при эксплуатации в условиях внешней установки, недостаточная защита от возможного высоковольтного электрического пробоя, недостаточная прочность нижнего изоляционного цилиндра, как опоры, и все это вместе влияет на надежность работы выключателя.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности силового вакуумного высоковольтного выключателя внешней установки.
Эта задача решается тем, что верхняя изоляционная часть выполнена в виде цельного узла, в котором неразъемно соединены вакуумная дугогасительная камера на 110 кВ с одним разрывом на фазу, промежуточный слой кристаллизированного силикона, промежуточный стакан и верхняя изоляционная оболочка, а нижняя изоляционная часть имеет внутренний слой кристаллизированного силикона, нижний стакан, поверх которого установлена нижняя изоляционная оболочка. Внутренний слой кристаллизированного силикона имеет внутреннюю поверхность в виде двух обратных усеченных конусов, которые стыкуются в месте усечения, которое делит внутренний слой кристаллизированного силикона пополам. Промежуточный стакан и нижний стакан выполнены из склотекстолита, а верхняя изоляционная оболочка и нижняя изоляционная оболочка виполнены из полимерного каучука. При этом, внутреннее пространство заполнено азотом, в котором создано избыточное давление, которое составляет 0,01-0.03 МПа, преимущественно 0,015 МПа.
Эти признаки предложенного выключателя являются существенгыми и их совокупность обеспечивает достижение технического результата, т.е. они находиться в причинно-следственной связи с результатом.
Краткое описание чертежей:
на фиг.1 показан общий вид вакуумного выключателя;
на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1;
на фиг.3 показан разрез полюса выключателя;
на фиг.4 показан верхний токопроводный контакт (выноска А на фиг.3);
на фиг.5 показано место соединения изоляционных частей и нижний токопроводный контакт (выноска Б на фиг.3);
на фиг.6 показано место установки полюса на раму (выноска В на фиг.3).
Силовой вакуумный високовольтный выключатель внешней установки состоит из трех полюсов 1, которые установлены на раме 2 с приводным механизмом 3. Рама опирается на две опорные металлоконструкции 4. На раме 2 размещен шкаф 5 с приводом (не показанным). Каждый полюс 1 выключателя (фиг.3) состоит из соединенных между собой верхней изоляционной части 6 и нижней изоляционной части 7, которые образуют внутреннее пространство 8.
Во внутреннем пространстве верхней изоляционной части 6 установлена вакуумная дугогасительная камера 9 (далее ВДК). Изоляция ВДК 9 обеспечивается тем, что верхняя изоляционная часть 6 выполнена в виде целостного узла, в котором неразъемно соединены вакуумная дугогасительная камера 9 на 110 кВ с одним разрывом на фазу, промежуточный слой 10 кристаллизированного силикона, промежуточный стакан 11 из склотекстолита и верхняя изоляционная оболочка 12, которая выполнена оребреной из полимерного изоляционного каучука. Неразъемность такого целостного узла создается пресованим в специальной пресс-форме. Такой целостный неразъемный узел можно надежно хранить (например, на открытом воздухе перед сборкой или ремонтом силового выключателя), не разрушая ВДК, а в собраном виде обеспечивает хорошую изоляцию ВДК, что, понятно, повышает надежность работы силового вакуумного выключателя при внешней установке.
Нижняя изоляционная часть 7 имеет внутренний слой 13 кристаллизированного силикона, нижний стакан 14 из склотекстолита, поверх которого установлена нижняя изоляционная оболочка 15, которая выполнена оребреной из полимерного изоляционного каучука. Внутренний слой 13 кристаллизированного силикона имеет внутреннюю поверхность 16 в виде двух обратных усеченых конусов, которые стыкуются в месте усечения, которое делит внутренний слой 13 кристаллизированного силикона пополам. Такое выполнение внутреннего слоя 13 обеспечивает защиту от возможного при эксплуатации высоковольтного электрического пробоя, а также для повышения механической прочности самой нижней изоляционной части 7, которая является опорой для удержания массы всего полюса на раме 2 выключателя. Это позволяет уменьшить количество возможных отказов в работе выключателя и тем самым повысить его надежность.
Сверху на верхней изоляционной части 6 (фиiг.3) закреплена верхняя крышка 17 и верхний токопроводный контакт 18. Снизу верхней изоляционной части 6 (фиг.5) закреплен нижний токопроводный контакт 19.
Нижняя изоляционная часть 7 (фиг.6) с помощью специальных уплотнений, соединена с рамой 2. В нижней изоляционной части 7 розмещена изоляционная тяга 20 (фиг.3), которая проходит сквозь раму 2 и нижним концом соединена с приводным механизмом 3, а верхним концом соединена соответствующим кинематическим соединением с контактом вакуумной дугогасительной камеры 9. Для герметизации места соединения изоляционной тяги 20 и вала приводного механизма 3 служит сильфон 21 (фиг.6).
Между верхней изоляционной частью 6 и нижнiй изоляционной частью 7 установлена изоляционная соединительная втулка 22 (фиг.5), которая герметично, с помощью специальных уплотнений (не показаных), соединяет верхню 6 и нижнюю 7 изоляционные части, обеспечивая надежную герметизацию внутреннего пространства полюса.
Для предотвращения попадания во внутреннее пространство 9 внешнего воздуха, с которым может проникнуть влажность, что повлияет на срок службы особенно внутренних металических элементов, внутреннее пространство 8 заполнено азотом, в котором создано (любым способом) избыточное давление, которое контролируется манометром 23, размещенным на раме 2. Как показали эксперименты, величина избыточного давления должна составлять 0,01-0,03 МПа, преимущественно 0,015 МПа. Сильфон 21 обеспечивает уплотнение внутреннего пространства, заполненого азотом, от внешней среды. Это позволяет повысить надежность работы выключателя, благодаря отсутствию контакта внутренних металических частей полюса с влажным воздухом.
Включение-выключение силового вакуумного высоковольтного выключателя осуществляется с помощью приводного механизма 3, размещенного в раме 2, который при включении действует на нижний конец изоляционной тяги 20, которая верхним концом действует на контакты ВДК, розрывая или замыкая их.
Такое конструктивное выполнение силового выключателя обеспечивает в целом повышение надежности работы силового вакуумного высоковольтного выключателя внешней установки.
Такой выключатель разработан в КБ ТзОВ „Высоковольтный союз -Украина" (г.Ровно, Украина). Опытный образец изготовлен на ТзОВ „РЗВА Электрик" (г.Ровно, Украина) холдинга „Высоковольтный союз". Этот образец успешно прошел электромеханические и высоковольтные коммутационные испытания. По результатам испытаний принято решенние о серийном производстве такого выключателя, в качестве силового вакуумного высоковольтного выключателя серии ВРС-110.