Выключатели высоковольтные: Высоковольтный выключатель: назначение, типы и конструкции
alexxlab | 16.03.2023 | 0 | Разное
Типы высоковольтных выключателей
Выключатели среднего и высокого напряжения с большим током отключения используются на электрических станциях и подстанциях. Они представляют собой сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.
По способу гашения дуги выключатели делятся на:
- 1. Элегазовые выключатели
- 2. Вакуумные выключатели
- 3. Масляные выключатели
- 4. Воздушные выключатели
- 5. Выключатели нагрузки
- Заключение
1. Элегазовые выключатели
Рисунок 1 – Конструкция элегазового выключателя
Элегазовый выключатель работает за счет изоляции фаз между собой с помощью газа(обычно используется электропроточный газ SF6 – так называемый «элегаз»). При поступлении сигнала отключения оборудования контакты камер размыкаются. Они создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде. Дуга разделяет газ на отдельные компоненты, а высокое давление в резервуаре способствует ее гашению.
Преимущества:
- Многофункциональность(может использоваться при любом напряжении)
- Высокая скорость срабатывания
- Возможность использования в критических ситуациях(пожар, землетрясение)
- Большой срок службы
Недостатки:
- Большая цена конструкцииНевозможность работы при низких температурах
- Сложность обслуживания
- Необходимость установки специального фундамента для такой конструкции
2. Вакуумные выключатели
Рисунок 2 – Конструкция вакуумного выключателя
Принцип действия вакуумного выключателя основывается на высокой диэлектрической прочности вакуума и его диэлектрических свойствах. В момент размыкания контактов в промежутке между ними возникает дуга за счет испарения металла с их поверхности. При переходе тока через ноль вакуум восстанавливает диэлектрические свойства и дуга больше не возникает.
Рисунок 3 – Принцип работы вакуумного выключателя
Преимущества:
- Простота конструкции и ремонта
- Возможность работы не только в горизонтальном положении
- Надежность и длительный срок эксплуатации
- Компактность
- Низкая пожароoпасность
Недостатки:
- Небольшой ресурс при КЗ
- Опасность возникновения коммутационных перенапряжений
- Высокая стоимость
3.
Масляные выключателиРисунок 4
– Конструкция масляного выключателяВ дугогасительных устройствах масляных выключателей гашение дуги происходит при помощи ее эффективного охлаждения в потоке газа и пара, вырабатываемого при разложении и испарении масла
Преимущества:
- Надежность
- Простота конструкции и эксплуатации
- Прочность
Недостатки:
- Большие габариты
- Пожароопасность
- Сложность при установке
4. Воздушные выключатели
Рисунок 5 – Конструкция воздушного выключателя
Принцип работы воздушного выключателя состоит в гашении дуги с помощью скоростного потока сжатого воздуха, направляемого в дутьевые каналы. Под действием воздушного потока дуга растягивается и направляется в дутьевые каналы, где окончательно гасится.
Преимущества:
- Высокая скорость срабатывания
- Высокая пожаробезопасность
- Большой срок службы
Недостатки:
- Высокая стоимость оборудования и установки(компрессоры, ресиверы и т.
д.) - Необходимость регулярного обслуживания
д.)5. Выключатели нагрузки
Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, который занимает промежуточное положение между разъеденителем и выключателем по уровню допустимой нагрузки комутационных токов. Способен отключать без повреждения как номинальные нагрузочные токи, так и сверхтоки при аварийных режимах. Выключатель нагрузки допускает коммутацию номинального тока, но не рассчитан на разрыв токов КЗ.
По принципу гашения дуги выключатели нагрузки классифицируются:
- Автогазовые(самый распространенный тип)
- Вакуумные
- Элегазовые
- Воздушные
- Электромагнитные
В распределительных сетях наиболее распространены конструкции выключателей нагрузки (ВНР, ВНА, ВНБ) с гасительными устройствами газогенерирующего типа.
Рисунок 6 – Выключатель нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа (BH) а – общий вид выключателя; б – гасительная камера
Как видно по рисунку, устройство основано на элементах трехполюсного разъединителя для внутренней установки.
На опорных изоляторах разъединителя укреплены гасительные камеры. Но привод разъеденителя изменен для того, чтобы обеспечить достаточную скорость срабатывания при включении и отключении.
В положении “включено” ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя и скользящие контакты гасительных камер замкнуты. При отключении тока сначала отключаются контакты разъединителя, затем ток смещается через вспомогательные ножи в гасительные камеры. После этого размыкаются контакты в камере. Зажигаются дуги, которые гасятся в потоке газов, являющихся продуктами разложения вкладышей из оргстекла, находящихся в камере.
Заключение
Учитывая современные тенденции развития коммутационного оборудования, наиболее выгодными для использования являются элегазовые выключатели. Их основные достоинства обусловлены свойствами элегазов, т.к. при атмосферном давлении их диэлектрическая прочность в 3 раза больше, чем у воздуха, а при повышенном давлении больше, чем у трнасформаторного масла.
Также большими перспективами обладают и вакуумные аппараты благодаря большой скорости коммутации токов, малому весу и габаритам.
В современных условиях крайне важно уделять внимание вопросам модернизации оборудования или его замены. Для того, чтобы обеспечивать достаточную безопасность и стабильность работы систем необходимо своевременно обслуживать и заменять высоковольтное оборудование.
Список литературы
- Л.Д.Рожкова;В.С.Козулин «Электрооборудование станций и подстанций »;второе издание,1980 г.
- Б.Н.Неклепаев «Электрическая часть электростанций и подстанций »; 2-е издание, переработанное и дополненное
- ГОСТ 19431-84 “Энергетика и электрификация. Термины и определения”
Высоковольтные выключатели: виды и применение
С помощью высоковольтных выключателей выполняется оперативное включение и отключение оборудования энергетической системы, а также ее отдельные цепи в случае ручного или автоматического управления в аварийном или нормальном режиме.
В конструкцию стандартного выключателя входит корпус, контактная система, токоведущие части, устройство для гашения дуги, приводной механизм.
Содержание
Классификация высоковольтных выключателей
Все высоковольтные выключатели классифицируются по различным параметрам. В зависимости от способа гашения дуги, они могут быть автогазовыми и автопневматическими, вакуумными, воздушными, а также масляными и электромагнитными.
По своему назначению эти устройства классифицируются следующим образом:
- Сетевые. Используются в электрических цепях с напряжением 6 кВ и выше. Основной функцией является пропуск и коммутирование тока в обычных условиях или в ненормальной ситуации в течение установленного времени, например, при коротких замыканиях.
- Генераторные. Предназначены для работы с напряжением 6-20 кВ. Применяются в цепях электродвигателей с высокой мощностью, генераторов и других электрических машин. Пропускают и коммутируют ток не только в обычном рабочем режиме, но и в условиях пуска и коротких замыканий. Отличаются большим значением тока отключения, а номинальный ток может составлять до 10 тыс. ампер.
- Устройства для электротермических установок. Рассчитаны на значение напряжений от 6 до 220 кВ и применяются в цепях с крупными электротермическими установками. Как правило, это рудотермические, сталеплавильные и другие печи. Могут пропускать и коммутировать ток в различных эксплуатационных режимах.
- Выключатели нагрузки. Их основное назначение состоит в работе с обычными номинальными токами, они используются в сетях с напряжением от 3 до 10 кВ и осуществляют коммутацию незначительных нагрузок. Данные устройства не рассчитаны на разрыв сверхтоков.
- Реклоузеры. Подвесные секционные выключатели, управляемые дистанционно. Они снабжены защитой и предназначены для установки на опорах воздушных линий электропередачи.
Отличаются большим значением тока отключения, а номинальный ток может составлять до 10 тыс. ампер.Высоковольтный выключатель может устанавливаться разными способами. С соответствии с этим они бывают опорными, подвесными, настенными, выкатными. Кроме того, эти приборы могут встраиваться в КРУ – комплектные распределительные устройства.
Основные требования к высоковольтным выключателям
Все коммутирующие устройства, работающие с высокими токами, должны обладать следующими качествами:
- Быть надежными и безопасными для персонала и других лиц.
- Обладать быстродействием, затрачивая минимальное время на отключение.
- Простой монтаж и удобное дальнейшее обслуживание.
- Низкий уровень шума в процессе работы.
- Относительно небольшая стоимость, оптимальное соотношение цены и качества.
Наиболее распространенные конструкции высоковольтных выключателей следует рассмотреть более подробно.
Баковые и маломасляные выключатели
Оба устройства представляют собой масляные типы высоковольтных выключателей. Деионизация дуговых промежутков в каждом из них осуществляется одними и теми же методами. Они отличаются друг от друга лишь количеством используемого масла, а также способами, с помощью которых контактная система изолируется от заземленного основания.
Баковые устройства в настоящее время сняты с производства, поскольку у них имелись серьезные недостатки.
Уровень масла в баке требовалось постоянно контролировать. Оно использовалось в большом объеме, из-за чего замена масла отнимала много времени. Эти приборы относились к категории взрыво- и пожароопасных и не могли устанавливаться внутри помещений.
На смену им пришли маломасляные или горшковые выключатели, рассчитанные на все виды напряжений. Они могут устанавливаться в любые распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типа. Масло в данном случае выступает прежде всего в качестве дугогасящей среды и лишь частично выполняет функции изоляции между разомкнутыми контактами.
Токоведущие части изолируются между собой с помощью фарфора и других твердых изолирующих материалов. Выключатели для внутренней установки оборудованы контактами, помещенными в стальной бачок или горшок. Эта конструктивная особенность дала название всему устройству. В зависимости от модели, приводы высоковольтных выключателей могут различаться между собой.
Приборы, рассчитанные на работу при напряжении 35 кВ, помещаются в фарфоровом корпусе.
Наибольшее распространение получили подвесные устройства ВМГ-10 и ВМП-10 на 6-10 кВ. У них крепление корпуса осуществляется с помощью фарфоровых изоляторов к основанию, общему для всех полюсов. В свою очередь, каждый полюс оборудуется одним разрывом контактов и камерой для гашения дуги.
При работе с большими номинальными токами недостаточно одной пары контактов, которые одновременно являются рабочими и дугогасительными. Поэтому снаружи выключателя отдельно устанавливаются рабочие контакты, а внутри металлического бачка – дугогасительные.
Маломасляные выключатели используются в закрытых распределительных устройствах на подстанциях и электростанциях напряжением 6, 10, 20, 35 и 110 кВ. Кроме того, они устанавливаются в комплектных и открытых распределительных устройствах.
Выключатели воздушные
Для гашения дуги в выключателях воздушного типа используется сжатый воздух под давлением 2-4 Мпа. Дугогасительное устройство и токоведущие части изолируются с помощью фарфора и других аналогичных материалов.
Воздушные выключатели конструктивно различаются между собой в зависимости от таких факторов, как номинальное напряжение, способ подачи сжатого воздуха и других.
Устройства высокого номинального тока, аналогично маломасляным выключателям, оборудованы главным и дугогасительным контурами. При включении основной ток попадает на главные контакты, расположенные открыто. После отключения они размыкаются первыми и далее ток попадает уже на дугогасительные контакты, расположенные в другой камере. Непосредственно перед их размыканием из резервуара в камеру осуществляется подача сжатого воздуха, гасящего дугу, в продольном или поперечном направлении.
В отключенном положении между контактами создается изоляционный зазор необходимых размеров. С этой целью контакты разводятся на достаточное расстояние. Выключатели для внутренней установки рассчитаны на ток до 20 тыс. ампер и напряжение 10-15 кВ. Они имеют отделитель открытого типа, после отключения которого сжатый воздух перестает поступать в камеры и происходит замыкание дугогасительных контактов.
Типовая конструктивная схема воздушного выключателя состоит из дугогасительной камеры, резервуара со сжатым воздухом, главных контактов, шунтирующего резистора, отделителя и емкостного делителя напряжения на 110 кВ, обеспечивающего два разрыва на фазу. В выключателях открытой установки, рассчитанных на напряжение 35 кВ, вполне достаточно одного разрыва на фазу.
Элегазовые высоковольтные выключатели
Элегазом называется смесь серы и фтора в определенной пропорции. В результате образуется инертный газ с плотностью выше чем у воздуха примерно в 5 раз и электрической прочностью в 2-3 раза больше воздушной.
Данный вид выключателей, используя элегаз, способен погасить дугу, ток которой примерно в 100 раз выше тока, отключаемого в обычном воздухе, в тех же самых условиях. Такая способность объясняется возможностями молекул улавливать электроны, находящиеся в дуговом столбе, с одновременным созданием относительно неподвижных отрицательных ионов. При потере электронов дуга становится неустойчивой и очень легко гаснет.
Если элегаз подается под давлением, то электроны из дуги поглощаются еще быстрее.
Конструкция элегазового выключателя включает в себя корпус с тремя полюсами, наполненный элегазом. Внутри создается низкое избыточное давление в пределах 1,5 атмосфер. Сюда же входит механический привод и передняя панель привода, где находится рукоятка ручного взвода пружин. Устройство дополнено высоковольтными силовыми контактными площадками и разъемом для подключения вторичных коммутационных цепей.
Выключатели вакуумного типа
Вакуум обладает электрической прочностью, многократно превышающей этот показатель у масла, элегаза и других сред, используемых в высоковольтных выключателях. Здесь увеличивается средний свободный пробег электронов, молекул, атомов и ионов при снижении давления.
Вакуумная камера включает в себя подвижный и неподвижный контакты, помещенные в плотную оболочку из керамического или стеклянного изоляционного материала. Сверху и снизу установлены металлические крышки и общий металлический экран.
Подвижный контакт перемещается относительно неподвижного контакта с помощью специального сильфона. К выводам камеры подключается главная токоведущая цепь выключателя.
Вакуумный выключатель работает в следующем порядке.
- В исходном положении контакты находятся разомкнутыми, поскольку на них через тяговый изолятор воздействует отключающая пружина.
- Под действием приложенного к катушке электромагнита напряжения со знаком «плюс», в зазоре магнитной системы происходит нарастание магнитного потока.
- Поток воздействует на якорь с силой, превышающей усилие отключающей пружины, после чего начинается движение якоря вверх совместно с тяговым изолятором и подвижным контактом вакуумной камеры.
- Пружина отключения сжимается, в катушке возникает противо-ЭДС, снижающая ток и препятствующая его дальнейшему нарастанию.
Высокая скорость движения якоря исключает появление пробоев и шума работы контактов. Когда контакты замыкаются, якорь резко замедляет движение, поскольку на него начинает действовать пружина дополнительного поджатия контактов.
Однако, по инерции он все равно двигается вверх, сжимая пружины отключения и дополнительного поджатия контактов. Чтобы отключить устройство к выводам катушки прикладывается напряжение с отрицательной полярностью.
Высоковольтные выключатели США | Бельке | Высоковольтный переключатель
Запросить предложение
Высоковольтные твердотельные реле Behlke можно приобрести у High Voltage Connection, американского дистрибьютора Behlke.
| Описание | Технология | Контакты |
|---|---|---|
| Фиксированное время включения, общего назначения | МОП-транзистор | СПСТ |
| Фиксированное время включения, высокое значение di/dt | МОП-транзистор | СПСТ |
| Фиксированное время включения, высокое значение di/dt, сверхбыстрый | МОП-транзистор | СПСТ |
| Фиксированное время включения, низкое сопротивление | МОП-транзистор | СПСТ |
| Переменное время включения, общего назначения | МОП-транзистор | СПСТ |
| Переменное время включения, высокое значение di/dt | МОП-транзистор | СПСТ |
| Переменное время включения, малая емкость связи | МОП-транзистор | СПСТ |
| Переменное время включения, низкое сопротивление включению | МОП-транзистор | СПСТ |
| Переменное время включения, переменное напряжение | МОП-транзистор | СПСТ |
| Переменное время включения, общего назначения | БТИЗ | СПСТ |
| Переменное время включения, общего назначения | Тиристор/MCT | СПСТ |
| Переменное время включения, двухтактный | МОП-транзистор | SPDT |
| Ток в зависимости от времени включения | СКР | СПСТ |
Запросить предложение.
Высоковольтные переключатели Behlke
Behlke быстродействующие высоковольтные полупроводниковые переключатели доступны в США у нас. Это стандарт в отрасли, доступно более 300 стандартных моделей. Диапазон номиналов этих быстрых высоковольтных переключателей составляет от 500 В до 120 кВ, а время нарастания достигает 1 нс.
Токи в диапазоне от микроампер до килоампер, с di/dt до 32 кА/мкс. Гальваническая развязка с управляющим TTL-входом делает эти плавающие полупроводниковые блоки высокого напряжения простыми в использовании. Технологии MOSFET, IGBT, SCR и MCT (MOS-управляемый тиристор) делают Behlke лучшим выбором для высоковольтных твердотельных переключателей.
Эти универсальные переключающие элементы имеют настоящие релейные характеристики и действуют как твердотельные реле. Ассортимент продукции Behlke включает выключатели с фиксированным и регулируемым временем включения. Это универсальные переключающие элементы с истинно релейным характером.
Время включения контролируется сигналом TTL. Имеются незначительные динамические потери при переключении из-за малого времени перехода. Выключатели Behlke защищены от перегрузки и переполюсовки напряжения. Они обладают отличной устойчивостью к dv/dt от переходных процессов высокого напряжения.
MOSFET, IGBT, SCR и тиристорные технологии делают Behlke мировым лидером в области высокоскоростных реле высокого напряжения.
Дистрибьютор Behlke
В США свяжитесь с нами или запросите предложение. Мы также можем оказать помощь в подаче заявления и выборе.
Информация для заказаЧтобы заказать высокоскоростные высоковольтные выключатели Behlke, свяжитесь с нами.
Дополнительная продукция Behlke
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Подробнее
-27. 22 января
..70 C
твердотельный программа переключения делится на две основные категории: Выключатели с фиксированным временем включения (группы продуктов от A до B4) и переключатели с переменным временем включения (группы продуктов от C1 до C8). Выключатели с фиксированным временем включения очень экономичны и используются в основном в простых цепях заряда или разряда. Благодаря отличным характеристикам ЭМС они являются идеальными переключающими элементами в генераторных цепях для затухающих колебаний, особенно в сочетании с быстродействующими диодами серии FDA. Переключатели с фиксированным временем включения также являются первым выбором, если приложение требует экстремальных значений di/dt, очень быстро. время нарастания напряжения или очень короткие импульсы. В отличие от выключателей с фиксированным временем включения, выключатели с переменным временем включения имеют истинное релейное поведение и поэтому более универсальны. Они идеально подходят для приложений с переменной шириной импульса, переменным рабочим циклом.
или в случаях, когда требуется бесконечное время включения. Двухтактные переключатели предпочтительно использовать для генерации истинно симметричных прямоугольных импульсов с быстрым нарастанием и время падения, часто в связи с емкостной нагрузкой. В отличие от установки с одним переключателем, двухтактная схема не требует рабочего резистора и поэтому намного более эффективна в отношении энергопотребления при высоком напряжении на более высокой рабочей частоте. Из-за отсутствия рабочего резистора размер входного накопительного конденсатора может быть уменьшен до минимум без негативного влияния на верхнюю плоскостность генерируемых импульсов. Таким образом, двухтактные переключатели являются идеальным выбором для прямоугольных импульсов с высокими требованиями к форме импульсов. Коммутационные модули BEHLKE всегда имеют гальваническую развязку. Их можно использовать в качестве переключателей верхнего плеча как для положительного, так и для отрицательного напряжения. Если полярность напряжения должна изменяться во время работы (например, в времяпролетных масс-спектрометрах с ускорением положительных и отрицательных ионов), то следует учитывать технологию переключения переменного тока.
Выключатели переменного тока доступны как в одиночном, так и в двухтактном исполнении. Управление переключателями BEHLKE всегда осуществляется простым TTL-сигналом. Внутренняя схема управления и безопасности обеспечивает формирование управляющего импульса, защиту от превышения частоты и температуры. переключатели не могут управляться неправильно. Они всегда находятся в полностью включенном или выключенном состоянии и никогда не находятся в промежуточном состоянии, даже в самых неблагоприятных условиях эксплуатации. Кроме того, на время включения или выключения не может повлиять какое-либо внешнее воздействие, что гарантирует очень высокую воспроизводимость переключения и очень хорошая долговременная надежность всей прикладной схемы. Схема управления выключателями с изменяемым временем включения имеет дополнительный вход блокировки, что позволяет подключать внешние датчики максимального тока, внешние термопускатели. или другие внешние цепи безопасности. Все коммутаторы доступны с дополнительными функциями охлаждения, такими как улучшенная теплопроводность (опция ITC), непроводящие керамические охлаждающие поверхности (опция CCS), изолированные медные охлаждающие фланцы (опция GCF), непроводящая керамика охлаждающие фланцы (опция GCF-CER) или неизолированные ребра охлаждения из меди (опция CF) или легкого графита (опция CF-GRA).
Для приложений, критичных к коронному разряду, охлаждающие ребра также могут быть изготовлены из непроводящей высокоэффективной керамики (опция CF-CER). Жидкостное охлаждение применяется, если воздушное охлаждение достигает своих пределов. Существует два способа жидкостного охлаждения: непрямое жидкостное охлаждение (опция ILC) и прямое жидкостное охлаждение (опция DLC). Непрямое жидкостное охлаждение имеет среднюю эффективность охлаждения и предназначено для простых проводящие и непроводящие хладагенты, такие как водопроводная вода или деионизированная вода. Более эффективным и более подходящим для высокочастотной работы является прямое жидкостное охлаждение (опция DLC), в котором используется перфторированный полиэфир (PFPE), перфторуглерод (PFC) или гидрофторэфир (HFE). как непроводящий хладагент. Индивидуальные выключатели с индивидуальными электрическими и механическими модификациями доступны по запросу. Пожалуйста, проконсультируйтесь с BEHLKE или отправьте технический запрос.
Программа включает в себя быстрые драйверы ячеек поккельса для модулятора добротности и других лазерных приложений, а также прецизионные прямоугольные импульсы для сетки отклонения и ускорения. драйверов, для драйверов кикерных магнитов, для ионных ловушек, для модуляторов TWR и Klystron и для многих других аналитических, измерительных и испытательных устройств. Модельный ряд FQD, GHTS, FHPP и FSWP представляет собой стандартную линейку продуктов для решений «подключи и работай». Все генераторы импульсов BEHLKE предназначены для системной интеграции, то есть импульсные генераторы нуждаются в высоковольтном источнике питания и источнике управляющего сигнала для работы. В зависимости от дополнительных характеристик охлаждения (охлаждающие ребра, охлаждающий фланец или жидкостное охлаждение) вышеупомянутые пульсаторы могут достигать непрерывного частота повторения до 3 МГц (группа изделий D). Здесь необходимо отметить, что каждый переключатель BEHLKE также может быть преобразован в импульсный блок путем комбинации с дополнительными пассивными и активными части компонентов, которые интегрированы и залиты вместе в одном корпусе с выключателем.
Такими дополнительными компонентами могут быть демпфирующие резисторы, рабочие резисторы, демпферы RC, буферные конденсаторы, обратные диоды, высоковольтные розетки и т. д. Преимущества встроенного Импульсное решение отличается меньшими электромагнитными помехами, меньшим коронным разрядом, меньшим конструктивным объемом, улучшенными электрическими характеристиками, идеальной изоляцией, упрощенной проводкой высокого напряжения и меньшими затратами на сборку. Пожалуйста, проконсультируйтесь с BEHLKE по вопросам OEM-решений для генераторов импульсов. 
Пожалуйста, обратитесь к товарная группа Е. Индивидуальные высоковольтные диоды доступны по запросу. Диэлектрик жидкостного охлаждения: Мы поставляем все компоненты для прямого жидкостного охлаждения DLC на основе диэлектрических хладагентов (PFPE, PFC, HFE), включая интеллектуальные насосные агрегаты, теплообменники, охлаждающие пластины, холодильные камеры, активные и пассивные радиаторы, датчики расхода, быстроразъемные соединения, адаптеры, трубки и охлаждающие жидкости. (продукт группа Ф). Компоненты детали высокого напряжения: Высоковольтные пленочные резисторы, высоковольтные массовые резисторы, высоковольтные керамические конденсаторы, высоковольтные зонды, высоковольтные кабели (группа продуктов G).