Întrerupător cu ulei: tipuri, marcare + specificații de utilizare

Printre echipamentele de comutație, un loc de onoare, ca un veteran, îl ocupă întrerupătorul cu ulei, utilizat atât în instalațiile de distribuție închise, cât și în cele deschise de orice tensiune.

Funcția sa principală este conectarea-deconectarea liniilor individuale ale sistemului electric care funcționează normal sau în situații anormale. Deconectarea, în funcție de circumstanțe, are loc automat sau manual.

În acest articol, vom examina tipurile existente ale acestor dispozitive, clasificarea și marcarea lor. De asemenea, vom acorda atenție avantajelor și dezavantajelor acestor întrerupătoare, particularităților și regulilor de utilizare. Pentru o mai bună înțelegere a materialului, am selectat scheme, tabele, fotografii sugestive și recenzii video tematice.

Avantajele și dezavantajele întrerupătoarelor cu ulei

Aceste dispozitive au o construcție relativ simplă. Au o capacitate bună de deconectare și nu depind de condițiile meteorologice. În caz de defecțiuni, se pot efectua lucrări de reparații. Întrerupătoarele cu ulei de tip rezervor sunt potrivite pentru montaj exterior. Există condiții pentru montarea transformatoarelor de curent încorporate.

Un rol important în funcționarea ÎU îl joacă viteza de separare a contactelor. Poate apărea o situație în care contactele se separă cu o viteză foarte mare, iar arcul ajunge instantaneu la o lungime critică pentru el. În acest caz, valoarea tensiunii de restabilire poate să nu fie suficientă pentru a străpunge intervalul dintre contacte.

Dezavantajele sunt mai numeroase la întrerupătoarele de tip rezervor. Primul — prezența unui volum mare de ulei, prin urmare, dimensiunile considerabile ale acestor agregate și instalații de distribuție. Al doilea — pericol de incendiu și explozie, în situații anormale consecințele pot fi cele mai imprevizibile.

Nivelul uleiului atât în rezervor, cât și în părțile de intrare, precum și starea acestuia, trebuie menținute sub control periodic. Dacă în rețelele electrice deservite există ÎU, este necesar să existe o gospodărie specială de ulei.

În fotografie, întrerupătorul cu ulei VMG. Acesta poate deconecta orice curenți de sarcină și de scurtcircuit, inclusiv curentul limită de deconectare. Acest tip este utilizat pe scară largă în substațiile de transformare.

Clasificarea întrerupătoarelor cu ulei

Utilizarea întrerupătoarelor cu ulei a început încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea. Aproape până la mijlocul secolului al XX-lea, nu existau alte dispozitive de deconectare în rețelele de înaltă tensiune.

Există două grupuri mari ale acestor aparate:

1. De tip rezervor, pentru care este caracteristică prezența unui volum mare de ulei. Pentru acest echipament, acesta este atât mediul în care se stinge arcul, cât și izolația.
2. Cu puțin ulei sau de volum redus. Denumirea indică însăși cantitatea de umplutură. Aceste întrerupătoare conțin elemente dielectrice, iar uleiul este necesar doar pentru stingerea arcului.

Primele sunt utilizate în principal în instalațiile de distribuție de la 35 la 220 kV. Cele de-al doilea – până la 10 kV. Dispozitivele cu puțin ulei din seria VMT sunt utilizate și în instalațiile exterioare proiectate pentru 110 și 220 kV.

Principiul stingerii arcului este identic pentru ambele tipuri. Arcul care apare la deschiderea contactelor de înaltă tensiune ale întrerupătorului provoacă evaporarea rapidă a uleiului. Aceasta duce la formarea unei învelișuri gazoase în jurul arcului. Această formațiune constă din vapori de ulei (aproximativ 20%) și hidrogen (H2).

Intervalul arcului este deionizat ca urmare a răcirii rapide a coloanei arcului prin amestecarea gazelor cu temperatură înaltă și scăzută în înveliș.

În momentul apariției arcurilor în zona de contact, temperatura este foarte ridicată – aproximativ 6000⁰. În funcție de instalație, se disting întrerupătoarele utilizate pentru aplicații interioare, exterioare, precum și pentru aplicații în KRP – instalații complete de distribuție.

Tipul #1 — echipament de tip rezervor

Echipamentul de comutație de acest tip poate avea un rezervor sau mai multe, în funcție de tensiune. În primul caz, este vorba de până la 10 kV, în unele cazuri până la 35. Fiecare fază a întrerupătoarelor care funcționează în instalații cu tensiune înaltă este plasată într-un rezervor individual.

Toate întrerupătoarele de tip rezervor au o configurație aproximativ identică. Rezervorul din oțel pe intrări cu ulei adăpostește camerele de stingere a arcului. Contactele exterioare sunt scurtcircuitate de o traversă.

Acționările pentru întrerupătoarele de tip rezervor și cele cu puțin ulei pot fi manuale, automate, realizate cu o bobină de pornire a solenoidului sau cu arc. În al doilea caz, se utilizează proprietatea magnetică a solenoidului, care permite tragerea miezului metalic, conectat prin intermediul unui sistem special la arborele întrerupătorului.

La aplicarea curentului continuu electric pe bobina solenoidului, agregatul se pornește prin tragerea tijei miezului magnetic, urmată de rotirea arborelui întrerupătorului.

Un zăvor special menține arborele în această poziție. Simultaneu cu pornirea, solenoidul stabilește o anumită poziție arcurilor de deconectare, care, la primirea unui impuls electric special, vor deconecta întrerupătorul cu ulei.

Procesul de deconectare este declanșat de al doilea solenoid prin lovirea mecanismului cu role (zăvorul). Ca urmare, arborele se rotește instantaneu datorită arcului și are loc deconectarea. Pentru funcționarea acționării cu solenoid este necesară prezența unei baterii acumulatoare pentru alimentarea acestuia cu curent continuu.

Când bateria lipsește, se utilizează acționarea cu arc. Pornirea se realizează folosind un motor electric sau prin efort muscular. Deconectarea manuală este posibilă pentru unitățile de putere redusă cu o valoare a curentului de scurtcircuit de până la 30 kA, pentru deconectarea cărora este necesar să se aplice un efort maxim de 25 kg.

Întrerupător de ulei cu un singur rezervor și arc deschis

În unele instalații de distribuție se montează întrerupătoare cu rezervor care nu au camere de stingere a arcului. Arcul electric este stins aici în cel mai simplu mod – prin dubla rupere a contactelor într-un recipient umplut cu ulei. Printre aceste dispozitive cu arc deschis se numără modelele autohtone VMB și VME. Acestea sunt proiectate pentru un curent nominal de 1,25 kA.

Schema VME-6-200. Construcția este formată din rezervor (1), capac (2), izolatoare din porțelan (3), contacte fixe (4), contacte mobile (5), traversă (6), contacte de stingere a arcului (7), plăci (8), arc (9), arbore (10)

Simbolul «E» desemnează excavator, cifra 6 – tensiunea nominală de 6 kV, 200 – curentul nominal în amperi. Curentul de declanșare prag pentru acest întrerupător de ulei este de 1,25 kA. Rezervorul acestui întrerupător de ulei este din oțel și este fixat de capacul din fontă prin intermediul șuruburilor. Pereții rezervorului sunt acoperiți cu izolație (13).

Șase izolatoare din porțelan care trec prin capac se termină cu bride de cupru, care îndeplinesc funcția de contacte de lucru fixe. Seria VME are acționare manuală cu volant.

Pe traversă sau podul de contact se află contactele mobile. Aici sunt amplasate și contactele mobile de stingere a arcului, sub formă de cornuri din alamă. Plăcile de cupru cu vârfuri de alamă, situate în partea de jos la capetele izolatoarelor, sunt contactele fixe de stingere a arcului. Tija izolatoare, prin contactul cu mecanismul de acționare, transmite mișcare contactelor mobile.

În poziția ridicată a traversei, contactele fixe sunt închise, arcul responsabil pentru deconectare este comprimat, întrerupătorul de ulei este pornit. Întrerupătorul este legat de arborele de acționare al zăvorului, care îl menține în poziția de lucru. La orice deconectare, zăvorul se eliberează, arcul se destinde, iar traversa coboară rapid. În acest timp are loc deconectarea succesivă a contactelor de lucru: 4 și 5, apoi – 7,8.

Aceasta provoacă la fiecare pol al întrerupătorului întreruperea circuitului în două puncte, apariția arcului și descompunerea uleiului. În interiorul carcaselor 12, presiunea atinge între 0,5 și 1 MPa, activând astfel procesul de deionizare. În maximum 0,1 s arcurile se sting, iar carcasele, ridicându-se, ajung sub capac și măresc volumul pernei de aer.

Când toate fazele întrerupătorului de ulei se află într-un singur recipient, uleiul izolează contactele între ele și de carcasa rezervorului, care este obligatoriu împământată

Aceasta din urmă acționează ca un tampon, reducând forța impactului în procesul de stingere a arcului. Înălțimea normală a pernei de aer este de aproximativ 25% din volum. Depășirea acestui prag poate duce la o explozie.

Astfel de întrerupătoare sunt ușor de operat, relativ ieftine și convenabile pentru utilizare în substații deschise. Dar vaporii de ulei fierbinți, chiar și la simpla contact cu oxigenul, se aprind ușor.

Arderea arcului în mediu uleios declanșează procesul de policondensare, ceea ce deteriorează rezistența electrică a uleiului. Rezervorul este înfundat de un sediment format din particule de carbon. Prin urmare, sunt necesare revizii ale agregatului cu schimbarea uleiului.

Întrerupătoare cu ulei cu cameră de stingere a arcului

Capacitatea de întrerupere și fiabilitatea de funcționare a întrerupătoarelor de tip cuvă sunt semnificativ sporite de prezența camerei de stingere a arcului. Aceasta este plasată în uleiul din rezervor. La întrerupătoarele cu trei cuve, fiecare fază este dispusă într-o cuvă separată.

Un pol al întrerupătorului de tip cuvă în secțiune. Este echipat cu camera de stingere a arcului S-35–630–10. Marcajul indică faptul că întrerupătorul este destinat instalării în instalații de distribuție de 35 kV și peste, este proiectat pentru un curent nominal de 630,4 kA, iar puterea nominală de întrerupere este de 10 kA.

Construcția este mai complexă decât cea a întrerupătoarelor cu ulei fără camere de stingere a arcului și constă din:

• polul (1);
• transformatorul de curent (2);
• carcasa acționării (3);
• tija (4);
• contactul fix (5);
• camera de stingere a arcului (6);
• izolația (7);
• elementul de încălzire (8);
• dispozitivul pentru golirea uleiului (9).

Partea superioară a camerei este echipată cu un contact fix. La conectare, contactul mobil, care are forma unei tije, pătrunde în acesta. În cazul deconectării, tija părăsește contactul fix, rezultând apariția unui arc în cameră. Valoarea presiunii generate astfel este cu un ordin de mărime mai mare decât parametrul corespunzător al întrerupătoarelor neechipate cu cameră de stingere a arcului.

Presiunea de 8-7 MPa reduce diametrul arcului, mărind rezistența de străpungere a intervalului după ce curentul trece de punctul zero. În final, are loc un proces mai rapid de stingere a arcului. Imediat după ieșirea contactului mobil din cameră, prin orificiul liber are loc evacuarea gazelor cu antrenarea parțială a uleiului.

Trunchiul arcului se răcește rapid, având loc o deionizare intensă. Odată cu creșterea curentului, eficiența de funcționare a camerei de stingere a arcului crește. Întrerupătorul cu ulei poate funcționa și ca echipament cu arc deschis în cazul deconectării curenților mici.

Pe lângă creșterea presiunii amestecului de vapori în intervalul arcului, pentru accelerarea stingerii arcului se utilizează o metodă precum suflarea intensificată a amestecului de vapori în zona arcului. Există suflare longitudinală, transversală și în contracurent.

Tipul de suflare automată a arcului este determinat de construcția camerei de stingere a arcului. În primul caz, vectorul amestecului de vapori are o direcție longitudinală față de coloana arcului (fragmentul a). În cazul suflării transversale, fluxul se mișcă într-o direcție perpendiculară pe coloana arcului sau la un anumit unghi (fragmentul b).

În cazul în care direcția fluxului este opusă vectorului de mișcare a contactului mobil cu arcul, are loc o suflare contrară. Adesea, în dispozitivele de stingere a arcului se utilizează combinații ale acestor metode.

Arcul din întrerupătorul de ulei se stinge în 3 etape. În prima etapă (a) în arc are loc eliberarea de energie electrică și în învelișul închis se generează o presiune înaltă. În momentul ieșirii amestecului din înveliș începe a doua etapă (b). A treia (c) — îndepărtarea din cameră a resturilor de gaze încălzite și a produselor de descompunere.

În ultima etapă, are loc pregătirea camerei pentru participarea la următorul ciclu de deconectare. Pentru reînchiderea automată acestă etapă este extrem de importantă.

Tipul #2 — întrerupătoare tip oală sau cu ulei redus

În instalațiile închise, întrerupătoarele de tip vas sunt utilizate ca întrerupătoare de generator și de distribuție. În instalațiile deschise, ca întrerupătoare de stație și de distribuție. Funcțiile de izolare în întrerupătoarele de acest tip nu sunt îndeplinite de ulei, acesta fiind necesar doar ca mediu pentru stingerea arcului.

Pericolul de incendiu și explozie al întrerupătoarelor de ulei cu volum redus este semnificativ mai mic decât al celor de tip rezervor. Acestea se instalează atât în instalațiile de distribuție exterioare, cât și în cele interioare, pentru tensiuni de până la 110 kV. Rolul de izolație a polilor între ei și față de pământ este îndeplinit de dielectrice precum porțelanul, rășina turnată, steatita.

Uleiul în aceste întrerupătoare de ulei ocupă doar 3 până la 4% din volumul polului. Volumul mic de ulei, masa redusă și dimensiunile convenabile sunt avantaje incontestabile ale acestui echipament. Cu toate acestea, ele sunt utilizate în nodurile sistemului unde nu se impun cerințe ridicate întrerupătoarelor.

Aceste limitări se explică prin legătura puternică dintre capacitatea de deconectare și curentul de întrerupere, precum și prin neadaptarea construcției la funcționarea în condiții de deconectări frecvente.

Un alt motiv îl constituie dificultățile în realizarea reconectărilor automate rapide multiple. În întrerupătoarele cu volum redus de ulei se aplică următoarele tipuri de suflare cu ulei: transversală, longitudinală, mixtă. Specialiștii consideră cea mai eficientă prima dintre ele.

La întrerupătoarele de acest tip, destinate instalațiilor de distribuție interioare, contactele sunt plasate într-un rezervor de oțel. Întrerupătoarele de ulei cu tensiunea de 35 kV și mai mare au o înveliș din porțelan. Echipamentul suspendat de 6-10 kV este cel mai utilizat. Corpul său este fixat pe un cadru comun pentru toți polii. Toți cei trei poli au o cameră de stingere a arcului, fiecare fiind proiectat pentru o singură întrerupere a contactelor, iar la tensiuni mari pentru 2 sau mai multe.

Construcția întreruptoarelor cu ulei redus include contactele mobile și fixe (1 și 3), camera de stingere a arcului (2), contactele de lucru (4)

Conform schemei prezentate se produc întreruptoarele VMP, VMG, MG, proiectate pentru tensiuni de până la 20 kV. Particularitatea construcției întreruptoarelor pentru curenți nominali mari este aceea că contactele de lucru sunt amplasate în exterior, iar în interiorul rezervorului – cele de stingere a arcului.

Întreruptoarele din seria VMP sunt adesea utilizate în instalații închise, precum și în celulele KRU de 6-10 kV. În tablourile de distribuție complete se instalează întreruptoare din seria VK. Acestea sunt echipate cu acționare electromagnetică sau cu arc încorporată și sunt proiectate pentru curenți de rupere de 20 – 31,5 kA și pentru curenți nominali de 630 – 3150 A.

Întreruptoarele coloane, fabricate special pentru KRU, se disting prin execuția extensibilă. În instalațiile de 35 kV se instalează VM de tip coloană din seriile VMK și VMUE. Tablourile de distribuție de 110, 220 kV sunt echipate cu întreruptoare din seria VMT. Aparatul are o bază sudată pe care sunt amplasați cei trei poli. Comanda este acționare cu arc.

În fotografie este întrerupătorul VMT-110. În imaginea din stânga sunt prezentate subansamblurile din care este compus: acționarea cu arc (1), izolatorul de sprijin al polului întrerupătorului (2), dispozitivul de stingere a arcului (3), baza (4), mecanismul de comandă (5)

Pe partea dreaptă a fotografiei este prezentat modulul, unde: 1 — conducta de curent, 2 — contactul mobil, conectat la conducta de curent prin dispozitive de colectare a curentului. Camera de stingere a arcului, notată cu numărul 3, contactul fix — 5. Toate cele enumerate sunt plasate într-un izolator tubular (4) din porțelan. În interiorul acestuia se află ulei de transformator, iar deasupra capacul (6).

Acesta din urmă este echipat cu un manometru pentru a permite monitorizarea presiunii din modul. În plus, pe capac există un ansamblu pentru umplerea cu amestec de gaz comprimat, o supapă automată de evacuare, indicator de ulei (8). Contactul mobil și dispozitivul de comandă sunt legate prin tije izolatoare.

Execuția constructivă a polului este identică pentru întreaga serie de întreruptoare. În rezervoarele MV pentru curenți nominali de la 630 la 1600 A se află 5,5 kg de ulei, iar pentru cei peste 1600 și până la 3150 A inclusiv — 8 kg.

Pentru creșterea fiabilității, în construcția unor întreruptoare se includ suplimentar elemente de comandă și protecție:

• electromagneți de declanșare;
• relee cu acționare instantanee și cu temporizare la curent de prag;
• releu de tensiune minimă;
• contacte suplimentare.

În funcție de modul de dispunere, există întreruptoare cu ulei redus cu amplasarea inferioară a camerei de stingere a arcului și opus – cea superioară. În primul caz, contactul mobil realizează mișcarea de sus în jos, în al doilea – invers. Capacitatea de declanșare a ultimelor este mai mare.

Marcajul întrerupătoarelor cu ulei

Decodificarea marcajului aplicat de producător pe întrerupătorul cu ulei va permite familiarizarea cu informațiile de bază despre acesta. Să analizăm, de exemplu, marcajul întrerupătorului VMG-133. Primul simbol «V» indică faptul că aveți în față un întrerupător.

Pe această schemă este prezentată componența simbolului convențional al întrerupătoarelor de înaltă tensiune, inclusiv pentru echipamentele umplute cu ulei.

Al doilea — «M» desemnează tipul întrerupătorului, în acest caz — cu ulei redus. Litera «G» determină apartenența la un anumit tip — tip oală. 133 — seria MV.

Regulile de exploatare a ÎU

Personalul de reparații, operatorii și specialiștii implicați în întreținerea și exploatarea întrerupătoarelor cu ulei trebuie să cunoască instrucțiunile respective, structura și principiul de funcționare al echipamentului.

Lucrătorii care deservesc MV-urile sunt obligați să controleze în timpul exploatării:

1. Tensiunea de funcționare și curentul de sarcină. Valorile nu trebuie să depășească valorile din tabel.
2. Înălțimea coloanei de ulei în poli, absența scurgerilor.
3. Prezența lubrifiantului pe părțile în frecare. Contactele pot pierde mobilitatea și se pot bloca dacă lubrifiantul elementelor în frecare devine dens și murdar.
4. Nivelul de praf din încăperile în care sunt amplasate dispozitivele de distribuție.
5. Conformitatea caracteristicilor mecanice ale întrerupătoarelor exploatate cu normele din tabel.

După fiecare deconectare a unui scurtcircuit (SC), echipamentul trebuie inspectat. Informațiile despre aceste deconectări se înregistrează într-un jurnal special. Trebuie să existe obligatoriu un jurnal de defecte pentru înregistrarea informațiilor despre defecțiunile constatate în timpul funcționării agregatului. Întrerupătorul la care a avut loc deconectarea ca urmare a unui SC trebuie inspectat.

Se verifică dacă există eliminare de ulei. Dacă aceasta a avut loc, și în cantitate mare, indică o deconectare neprogramată a unui SC. Echipamentul este scos din exploatare și supus inspecției. Când uleiul este închis la culoare, este necesară înlocuirea. Vâscozitatea uleiului, care crește odată cu scăderea temperaturii, influențează negativ viteza de deschidere.

Uneori apare necesitatea înlocuirii lubrifiantului vechi cu unul nou în timpul reparației: ȚIATIM-221, GOI-54 sau ȚIATIM-201.

Tabel cu caracteristicile tehnice ale întrerupătoarelor cu ulei. Dacă valorile reale nu corespund celor din fabrică, reglajul se efectuează din nou.

După scoaterea MV-ului din funcțiune, izolatoarele de sprijin, tijele și izolația rezervoarelor trebuie inspectate cu atenție pentru fisuri. Izolația puternic murdară se șterge. Necesitatea unei reparații extraordinare apare după un anumit număr de SC-uri.

Inspecția periodică (IP) se efectuează lunar. Se atrage atenția asupra gradului de încălzire a întrerupătorului. Reparația curentă (RC) se efectuează anual. Aceasta include lucrări precum verificarea și remedierea defectelor elementelor de fixare, cinematicii acționării, nivelului de ulei, etanșărilor. Se verifică, de asemenea, piesele de izolație pentru integritatea lor.

După 3-4 ani de la reparația capitală, se efectuează reparația medie (RM). Aceasta include întregul set de lucrări de reparație curentă (RC) plus măsurarea suplimentară a rezistenței de tranziție a polilor și verificarea parametrilor mecanici și de viteză.

În cazul depistării neconformității caracteristicilor controlate cu datele din tabel, întrerupătorul se dezasamblează, se efectuează reglarea și un set complet de teste de înaltă tensiune.

În timpul reparației extraordinare, în general se încearcă să se păstreze neschimbată reglarea anterioară. Din acest motiv, întrerupătorul se dezasamblează la minimum. Periodicitatea reparației capitale este de la 6 la 8 ani. În volumul acesteia se efectuează o inspecție generală, se scot cilindrii de pe cadru, se deconectează barele, se repară acționarea, dispozitivele de stingere a arcului, contactele auxiliare.

După toate acestea, se efectuează reglarea, vopsirea, se conectează barele, se efectuează teste. Pentru toate lucrările se întocmește documentația.

Pe lângă întrerupătoarele de tip ulei, în rețelele de înaltă tensiune se utilizează și alte dispozitive de deconectare. De exemplu, cele cu hexafluorură de sulf (SF6) și cele în vid. Pe site-ul nostru există alte articole în care sunt detaliate caracteristicile și construcția acestor tipuri de întrerupătoare, precum și particularitățile utilizării lor:

• Întrerupător în vid: dispozitiv și principiu de funcționare + nuanțe de selecție și conectare
• Întrerupătoare cu hexafluorură de sulf: criterii de selecție și reguli de conectare

Concluzii și material video util pe această temă

Construcția, tipurile, destinația și exploatarea întrerupătoarelor de ulei:

Prezentare detaliată a VMP-10:

Toate cerințele de bază impuse întrerupătoarelor care funcționează în condiții de înaltă tensiune sunt îndeplinite și de întrerupătoarele de ulei. Majoritatea acestora sunt sigure și fiabile în funcționare, asigură deconectarea rapidă, sunt simple la montaj. În ciuda acestui fapt, producătorii se străduiesc să asigure o conformitate și mai mare cu cerințele impuse întrerupătoarelor de ulei.

Aveți cunoștințe despre întrerupătoarele de ulei și doriți să completați materialul prezentat cu informații utile? Poate ați observat o neconcordanță sau o eroare? Sau aveți întrebări pe această temă? Vă rugăm să ne scrieți despre acest lucru sub articol – vă vom fi recunoscători.