ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ BB / TEL – 6 (10)

 

1 Область применения

2 Общие сведения.

3 Критерии и пределы безопасного состояния.

4 Устройство выключателя.

4.1 Основные части и узлы

    1. Электромагнитный привод с магнитной защёлкой.
    2. Вакуумные дугогасительные камеры
    3. Блок управления выключателем.
  1. Принцип действия выключателя

5.1 Включение
5.2 Отключение
5.3 Ручное включение и отключение

6 Установка и эксплуатация выключателя
6.1 Общие требования к установке
6.2 Осмотр
6.3 Капитальный ремонт
6.4 Текущий ремонт
6.5 Профилактический контроль
6.5.1 Периодичность и объем профилактического контроля
6.5.2 Измерение сопротивления изоляции
6.5.3 Испытание изоляции повышенным напряжением
6.5.4 Измерение сопротивления постоянному току
6.5.5 Измерение механических характеристик
6.5.6 Проверка напряжения срабатывания привода
6.5.7 Измерение времени включения и отключения
6.5.8 Испытание выключателя многоразовым включением-отключением
6.5.9 Допустимый износ контактов
6.5.10 Проверка минимального напряжения срабатывания
6.5.11 Тепловизионный контроль
7 Меры безопасности.

Приложение 1 .
Приложение 2 .

Знание настоящей инструкции обязательно для:

  1. начальника, мастера группы подстанций и ЦРО службы подстанций;
  2. оперативного, оперативно-производственного персонала службы подстанций;
  3. производственного персонала группы подстанций и ЦРО службы подстанций.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Вакуумные выключатели BB/TEL (далее - выключатели) предназначены для работы в комплектных распределительных устройствах (КРУ) и камерах стационарного одностороннего обслуживания (КСО) внутренней и наружной установки класса напряжения до 20 кВ трёхфазного переменного тока 50 Гц для систем с изолированной и заземлённой нейтралью.
В основе конструктивного решения выключателя лежит использование пофазных электромагнитных приводов с «магнитной защёлкой», механически связанных общим не несущим нагрузку, валом-синхронизатором. Параллельно соединённые катушки электромагнитных приводов фаз выключателя при выполнении команд подключаются к предварительно заряженным конденсаторам в блоках управления (далее БУ/TEL). Такая конструкция позволила достичь следующих отличительных особенностей по сравнению с традиционными вакуумными выключателями (ВВ) (см. табл. 2.1):

  1. высокий механический и коммутационный ресурс;
  2. малое энергопотребление по шинам оперативного напряжения (заряд и поддержание в параметрах конденсаторных ёмкостей «ВКЛ», «ОТКЛ»);
  3. малые габариты и вес;
  4. лёгкость и простота адаптации в любые типы КРУ, КСО;
  5. возможность использования в широком диапазоне питающего оперативного напряжения вторичных цепей;
  6. необслуживаемость на протяжении всего срока эксплуатации;
  7. низкая трудоёмкость производства и, как следствие, умеренная цена.

Для управления выключателями отделение устройств управления промышленной группы «Таврида Электрик» выпускает блоки управления серий BU/TEL, БУ/ТЕL.
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:

Выключатель вакуумный

BB/TEL-10-12,5/630-У2-45 ИТЕА674152.003ТУ.

 

Таблица 2.1 – 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, 1000, 1600

4

Номинальный ток отключения (Iо ном.), кА

12,5; 20

5

Сквозной ток короткого замыкания:

  1. наибольший пик, кА, не более
  2. 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

  1. постоянное, В
  1. диапазон, %

 

100, 220
24, 48, 110, 220
85 - 110

16

Ресурс по коммутационной стойкости:

  1. при номинальном токе Iном., операций «ВО»
  2. 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:

  1. 630 А
  2. 1000 А
  3. 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

 

КРИТЕРИИ И ПРЕДЕЛЫ БЕЗОПАСНОГО СОСТОЯНИЯ

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.

Рабочее положение в пространстве - любое. Для исполнений 59, 60, 70, 71 – основанием вниз либо вверх. Выключатели предназначены для работы в операциях «О» и «В» и в циклах О – 0,3 с – ВО – 15 с – ВО; О – 0,3 с – ВО – 180 с – ВО.
Параметры вспомогательных контактов выключателя приведены в таблице 3.1.
По стойкости к воздействию внешних механических факторов выключатель соответствует группе М 7 по ГОСТ 17516.1-90, при этом выключатель работоспособен при воздействии синусоидальной вибрации в диапазоне частот (0,5*100) Гц с максимальной амплитудой ускорения 10 м/с2 (1 q) и многократных ударов с ускорением 30 м/с2 (3 q).

Таблица 3.1 – Параметры вспомогательных контактов 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


УСТРОЙСТВО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Основные части и узлы

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. 4.1, 4.2). 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.

Электромагнитный привод с магнитной защёлкой

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.

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.

Блок управления выключателем

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.

Включение

В отключенном положении выключателя контакты вакуумной камеры (ВДК) удерживаются в разомкнутом состоянии действием отключающей пружины, которое передаётся на подвижный контакт ВДК посредством тягового изолятора. Для включения модуля на обмотку электромагнитного привода разряжается на предварительно заряженный включающий конденсатор блока управления. Импульс тока, протекающий по обмотке электромагнитного привода в результате разряда конденсатора, создаёт магнитное поле в зазоре между якорем и плоским магнитопроводом.
По мере роста тока в обмотке электромагнитного привода сила электромагнитного притяжения между якорем и плоским магнитопроводом возрастает до величины, превышающей силу удержания, создаваемую пружиной отключения. В этот момент якорь привода начинает двигаться по направлению к магнитопроводу, толкая тяговый изолятор и подвижный контакт ВДК.
В процессе движения якоря по направлению к магнитопроводу воздушный зазор уменьшается, благодаря чему сила притяжения якоря увеличивается. Быстро растущая электромагнитная сила стремительно ускоряет движущиеся части модуля до скорости примерно 1 м/с. Такая скорость является оптимальной для процесса включения и позволяет избежать дребезга контактов при их соударении, существенно снижая при этом вероятность пробоя вакуумного промежутка до момента замыкания контактов.
Ускоряющий якорь генерирует в витках обмотки электромагнитного привода противо ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока в обмотке и даже несколько снижает его.
В момент замыкания контактов подвижный контакт останавливается, а якорь продолжает своё движение ещё на 2 миллиметра, поджимая контакты через пружину дополнительного поджатия контактов.
Достигнув плоского магнитопровода, якорь останавливается, примагнитившись к магнитопроводу привода. В момент остановки якоря он перестаёт индуцировать противо-ЭДС, что приводит к росту тока, необходимого для насыщения кольцевого постоянного магнита до достижения им необходимых магнитных свойств.
Намагниченный до насыщения кольцевой магнит создаёт мощный остаточный магнитный поток, достаточный для удержания якоря привода (и соответственно, контактов модуля) во включенном положении даже после отключения включающего тока вспомогательным контактом.
Испытания на стойкость к механическим воздействиям показали, что усилие удержания, развиваемого постоянным магнитом, достаточно для того, чтобы удерживать модуль во включенном положении так долго, как это необходимо по условиям эксплуатации, даже при воздействии вибрационных и ударных нагрузок.
Отключающая пружина привода также сжимается в процессе движения якоря, накапливая потенциальную энергию для выполнения операции отключения модуля.
Перемещение якоря передаётся на синхронизирующий вал, поворачивая его в процессе перемещения на угол 44°, для обеспечения индикации состояния модуля, управления вспомогательными контактами и приведения в действие блокировочных механизмов распредустройства.

Отключение

Для отключения выключателя на обмотку электромагнитного привода разряжается предварительно заряженный отключающий конденсатор блока управления, обеспечивающий протекание через обмотку в течение 15 – 20 миллисекунд тока в направлении, противоположном току включения.
Ток отключения частично размагничивает постоянный магнит, ослабляя силу магнитного притяжения якоря к плоскому магнитопроводу.
Совместное воздействие отключающей пружины и пружины дополнительного поджатия контактов является достаточным для того, чтобы «оторвать» примагниченный якорь от магнитопровода. Возникающий воздушный зазор в приводе резко уменьшает силу притяжения, якорь под действием пружин интенсивно разгоняет и после 2 миллиметров свободного движения рывком увлекает за собой тяговой изолятор и подвижный контакт ВДК.
Усилие стартового рывка на подвижном контакте может достигать величины 2000 Н, что позволяет эффективно разрывать точки микросварок на поверхности контактов, которые могут возникать из-за термического воздействия токов короткого замыкания.
Размыкание контактов происходит с интенсивным ускорением, способствуя достижению максимальной отключающей способности модуля.
По достижении якорем крайнего положения контакты ВДК удерживаются в разомкнутом состоянии усилием отключающей пружины, которое передаётся на подвижный контакт посредством тягового изолятора.
Перемещение якоря передаётся на синхронизирующий вал, поворачивая его в процессе перемещения на угол 44°, для обеспечения индикации состояния модуля, управления вспомогательными контактами и приведения в действие блокировочных механизмов распредустройства.

Ручное включение и отключение

В соответствии с требованиями ГОСТ 687-78 ручное включение выключателя не является обязательным. Для реализации этого режима при отсутствии оперативного напряжения используется так называемый «вспомогательный вход по питанию» БУ/TEL или блок автономного питания BAV/TEL.

Попытка включить выключатель вручную путём воздействия на вал или другим образом может привести к выходу его из строя.

Ручное отключение осуществляется путём механического воздействия на кнопку ручного отключения, которая в свою очередь воздействует через вал привода на якоря электромагнитов и разрывает магнитную систему.
Пользоваться кнопкой ручного отключения только в случае невозможности отключения выключателя от блока управления.