Масляные и маломасляные высоковольтные выключатели (ВМ и ВММ) являются распространенными силовыми высоковольтными выключателями в энергосистемах России в отечественных РУ 6-10-35 кВ (номенклатура — более 50 модификаций).
Преимущества ВМ и ВММ связаны с простотой конструкции, низкой стоимостью, большим опытом эксплуатации, возможностью обслуживающего персонала подстанции проводить ремонтные работы и ревизию состояния элементов выключателей (контактов, сопел ДУ и т. д.).
Несмотря на большой опыт проектирования и эксплуатации, неоднократные модернизации ВМ и ВММ, достигнутые пределы коммутационной способности и ресурсов (коммутационный и механический) значительно ниже данных показателей для элегазовых ВВ и вакуумных ВВ.
Так, например, выключатель масляный баковый типа МКП-110М-1000/630-20, предназначенный для ОРУ 110 кВ (Iо. ном = 20 кА), имеет механический ресурс N = 500 циклов ОВ, коммутационный ресурс Nк = 140 (на номинальный ток Iном = 630 А), на ток отключения (0,6-1) Iо .ном. — 10 отключений, на (0,3-0,6) Iо. ном. — 14. Такой выключатель требует 8 т масла на три полюса по 8 разрывов в каждом из трех дугогасительных устройств [3]. ВМ имеет большой объем масла, которое является дугогасящей средой и изоляцией токоведущих частей.
Существенные недостатки ВМ связаны с необходимостью использования большого количества масла, необходимостью постоянно следить за состоянием масла, очищать и сушить его, с взрыво- и пожароопасностью. Масло следует подогревать при низких температурах окружающей среды. Например, нагревательное устройство для ВМ бакового типа МКП-110М-1000/630-20, потребляет около 15 кВт по 5 кВт на каждый бак.
У ВММ масло используется только как среда для дугогасительного устройства (корпус камеры ДУ выполнен из изоляционного материала), поэтому используются сравнительно небольшие объемы масла. Для ВММ типа ВМП-110 кВ с пружинным приводом с давлением избыточным азота 0,5-1 МПа и 1,5 МПа, ресурс коммутационный (при отключении 60-100 % Iо.ном= 40 кА) Nк = 7, при отключении 30-60% I о.ном —Nк =15, при номинальных токах — Nк= 500. ВММ на 10 кВ серии ВМПП-10 на 20 кА с пружинным приводом имеет механический ресурс до капитального ремонта 5000 циклов ОВ, масло меняется после 17 отключений токов КЗ до 12 кА, или после 10 отключений — до 20 кА. Однако согласно инструкциям для данных ВММ, предусмотрен «технический осмотр» (один раз в год и после отключения КЗ), а в мероприятиях по данной процедуре предписано следующее: осмотр контактов (при сильной эрозии их замена), очистка обугливающих перегородок, промывка деталей и т. д. [3].
В процессе эксплуатации наблюдается значительный износ контактов, поверхностное обугливание перегородок дугогасительной камеры, увеличение сечения дутьевых каналов и цилиндрического отверстия дугогасительной камеры.
Несмотря на то, что выпуск ВМ и ВММ прекращен, опыт проектирования и эксплуатации дугогасительных устройств ВМ и ВММ может быть полезен при работе с маслонаполненным высоковольтным оборудованием, а также при применении в ДУ новых жидкостей (например, жидкой шестифтористой серы).
Рассмотрим некоторые конструкции ВМ и ВММ.
Рис. 5.1. Полюс бакового ВМ
Полюс бакового ВМ типа МКП-110М-1000/630-20 на 110 кВ, 20 кА, номинальный ток 630 А (см. рис. 5.1) состоит из цилиндрического бака 1, маслонаполненных вводов 2, установленных на крышке бака, приводного механизма 3, встроенных трансформаторов тока 4, дугогасительных устройств 6, к которым подсоединены шунтирующие резисторы 7. Приводной механизм сочленен с изоляционной тягой 5, перемещающей контактную систему 8.
Бак заливается трансформаторным маслом. Между поверхностью масла и крышкой бака должен остаться свободный объем (20–30 % объема бака) — «воздушная буферная подушка». Воздушная подушка снижает давление на стенки бака при отключении, исключает выброс масла из бака и предохраняет ВМ от взрыва при отключении предельных токов отключения.
Дугогасительное устройство выключателя МКП-110-М представляет собой камеру с 8-ми разрывами на фазу, с шунтирующим резистором на каждые 4 разрыва.
Рис. 5.2. ВММ типа ВМТ-110
ВММ типа ВМТ-110 (рис. 5.2, б) на 20 кА, номинальный ток 1000 А, состоит из пружинного привода 1 (ППК-2300), опорных изоляторов 2, ДУ 3 с выводами 4, установленных на основании 5. ДУ (рис. 5.2, а) состоит из основания 1, подвижного контакта 2, дугогасительной камеры 3, полого фарфорового изолятора 4, закрытого крышкой 5, токопровода 8 с неподвижным контактом 9. Ток подводится к подвижному контакту через токоведущий фланец в основании 1. Неподвижный контакт выполнен в виде розеточного контакта.
Для обеспечения повышения отключающей способности ДУ предусмотрен объем 6, заполненный сжатым воздухом при давлении 0,5–1,0 МПа. Кроме того, в ДУ имеется автоматический клапан, поддерживающий избыточное давление на требуемом уровне, и указатель уровня масла 7.
Полюс выключателя ВММ 6-10 кВ (рис. 5.3), где a — общий вид, б — разрез полюса: 1 — бачок, 2 — изолятор, 3 — рама, 4 и 15 — изоляционные тяга и цилиндр, 5 — масляный буфер, 6 — болт М10 для заземления, 7 — междуфазные изоляционные перегородки, 8 — главный вал, 9 и 11 — направляющие колодка и стержни, 10 — шарнирный механизм, 12 и 13 — подвижный и неподвижный контакты, 14 — дугогасительная камера, 16 — токосъемные ролики, 17 — колпачок, 18 — упоры, 19 — рычаг, состоит из изоляционного цилиндра 3, на концах которого заармированы металлические фланцы 2 и 4.
Дугогасительные камеры 14 (рис. 5.3,б) имеют два исполнения: поперечного масляного дутья для ВММ с номинальным током отключения 20 кА или встречно-поперечного масляного дутья для выключателей с номинальным током отключения 31,5 кА. Дугогасительная камера поперечного масляного дутья (см. рис. 5.4, а, где 1 — кольцо; 2 — дутьевые щели; 3 — вертикальные каналы; 4 — масляные карманы) состоит из пакета изоляционных перегородок, стянутых шпильками.
Дугогасительная камера встречно-поперечного масляного дутья (см. рис. 5.4,б, где 1 — дутьевые щели; 2 — вертикальные каналы; 3 — масляный карман; 4 — конусная втулка) имеет аналогичный пакет изоляционных перегородок (рис. 5.4, а). Нижняя перегородка камеры имеет сменное кольцо (из фибры или фторопласта), которое при сильном обгорании можно заменить, не меняя при этом перегородку. Камеры имеют центральное отверстие для прохода подвижного стержня. В нижней части камеры (рис. 5.4, а) изоляционные перегородки образуют три поперечные, расположенные одна над другой дутьевые щели 2, связанные двумя вертикальными каналами 3 с надкамерным пространством. В верхней части камеры имеются два масляных кармана 4.
Рис. 5.4. Дугогасительные камеры ВММ
В нижней части дугогасительной камеры встречно-поперечного масляного дутья (рис. 5.4, б) изоляционные перегородки образуют две встречные дутьевые щели 1, расположенные одна над другой, имеющие общие вертикальные каналы 2 с выходом в надкамерное пространство. В верхней части камеры перегородки образуют масляный карман 3. Встроенная в верхней части камеры изоляционная конусная втулка 4 служит для предотвращения чрезмерного разгона подвижного стержня действием высокого давления, возникающего при отключении токов короткого замыкания.
