Olejový vypínač: typy, označenie + špecifiká používania

Medzi spínacím zariadením má čestné miesto, ako veterán, olejový vypínač, používaný v uzavretých aj otvorených rozvádzačoch ľubovoľného napätia.

Jeho hlavnou funkciou je zapínanie-vypínanie jednotlivých vedení normálne pracujúcej elektrickej sústavy alebo v neštandardných situáciách. Vypínanie v závislosti od okolností prebieha automaticky alebo ručne.

V tomto článku sa pozrieme na existujúce druhy týchto zariadení, ich klasifikáciu a označovanie. Tiež sa zameriame na výhody a nevýhody takýchto vypínačov, osobitosti a pravidlá ich používania. Pre lepšie pochopenie materiálu sme vybrali schémy, tabuľky, názorné fotografie a tematické videoprehľady.

Výhody a nevýhody olejových vypínačov

Tieto zariadenia majú pomerne jednoduchú konštrukciu. Majú dobrú vypínaciu schopnosť, nezávisia od počasia. Pri vzniku porúch je možné vykonávať opravy. Vanové OV sú vhodné na vonkajšiu inštaláciu. Existujú podmienky na montáž vstavaných prúdových transformátorov.

Dôležitú úlohu v činnosti OV zohráva rýchlosť rozchodu kontaktov. Môže nastať situácia, keď sa kontakty rozchádzajú obrovskou rýchlosťou a oblúk okamžite dosiahne dĺžku, ktorá je preň kritická. Pritom veľkosť obnovujúceho sa napätia nemusí stačiť na prerazenie medzikontaktného priestoru.

Nevýhod je viac u vanových vypínačov. Prvá – prítomnosť veľkého objemu oleja, teda nemalé rozmery týchto agregátov a rozvádzačov. Druhá – riziko požiaru a výbuchu, pri mimoriadnych situáciách môžu byť následky najnepredvídateľnejšie.

Hladinu oleja v nádobe aj vo vstupoch, ako aj jeho stav, je potrebné pravidelne kontrolovať. Pri prevádzke OV v obsluhovaných sieťach elektrického napájania je potrebné mať špeciálne olejové hospodárstvo.

Na fotografii olejový vypínač VMG. Môže vypínať ľubovoľné zaťažovacie prúdy a skratové prúdy vrátane medzného vypínacieho prúdu. Tento typ sa široko používa v transformátorových staniciach

Klasifikácia olejových vypínačov

Používať olejové vypínače sa začalo už na konci predminulého storočia. Takmer do polovice 20. storočia iné vypínacie zariadenia vo vysokonapäťových sieťach jednoducho neexistovali.

Existujú dve veľké skupiny týchto prístrojov:

1. Nádržkové, pre ktoré je charakteristická prítomnosť veľkého objemu oleja. Pre toto zariadenie je olej ako médium, v ktorom sa hasí oblúk, aj ako izolácia.
2. Malolejové alebo malobjemové. O množstve náplne v nich hovorí samotný názov. Tieto vypínače obsahujú dielektrické prvky a olej je tu potrebný len na hasenie oblúka.

Prvé sa používajú najmä v rozvodných zariadeniach od 35 do 220 kV. Druhé — do 10 kV. Prístroje malolejové série VMT sa používajú aj vo vonkajších rozvodniach dimenzovaných na 110 a 220 kV.

Princíp hasenia oblúka je u oboch typov identický. Oblúk, ktorý vzniká pri rozpojení vysokonapäťových kontaktov vypínača, spôsobuje rýchle odparovanie oleja. To vedie k vytvoreniu plynného obalu okolo oblúka. Tento útvar pozostáva z pár oleja (asi 20%) a vodíka (H2).

Oblúkový medzipriestor sa deionizuje v dôsledku rýchleho ochladenia kmeňa oblúka zmiešaním plynov s vysokou a nízkou teplotou v obale.

V okamihu vzniku oblúkov v kontaktnej zóne je teplota veľmi vysoká — okolo 6000°. V závislosti od inštalácie sa rozlišujú vypínače používané pre vnútorné, vonkajšie použitie, ako aj pre použitie v KRP — kompletných rozvodných zariadeniach.

Druh #1 – zariadenia vanového typu

Spínacie zariadenie tohto typu môže mať jednu nádrž alebo viac v závislosti od napätia. V prvom prípade je to do 10 kV, v niektorých prípadoch do 35. Každá fáza vypínačov pracujúcich v zariadeniach s vyšším napätím je umiestnená v individuálnej nádrži.

Všetky nádržkové vypínače majú približne rovnaké usporiadanie. Oceľová nádrž na vývodkách s olejom umiestňuje zhášacie komory. Vonkajšie kontakty prepája traverza.

Pohony k nádržkovým aj malolejovým vypínačom môžu byť ručné, automatické zostavené na zapínacej cievke solenoidu alebo pružinové. V druhom prípade sa využíva magnetická vlastnosť solenoidu, ktorá umožňuje vtiahnuť kovové jadro spojené prostredníctvom špeciálneho systému s hriadeľom MV.

Pri privedení jednosmerného elektrického prúdu na vinutie solenoidu dochádza k zapnutiu agregátu vtiahnutím piestu magnetického obvodu s následným otočením hriadeľa vypínača.

Hriadeľ v takejto polohe drží špeciálna západka. Súčasne so zapnutím solenoid nastavuje určitú polohu vypínacím pružinám, ktoré po prijatí špeciálneho elektrického impulzu vypnú MV.

Proces vypnutia spúšťa druhý solenoid vyrazením valčekového mechanizmu (západky). V dôsledku toho sa hriadeľ okamžite otočí vďaka pružine a dôjde k vypnutiu. Pre činnosť solenoidového pohonu je potrebná prítomnosť akumulátorovej batérie na napájanie jednosmerným prúdom.

Keď batéria chýba, používa sa pružinový pohon. Zapínanie sa vykonáva pomocou elektromotora alebo svalovou silou. Ručné vypínanie je možné pre nízkovýkonové zariadenia s hodnotou skratových prúdov do 30 kA, na vypnutie ktorých je potrebné vynaložiť silu maximálne 25 kg.

Jednonádržový MV s otvoreným oblúkom

V niektorých rozvádzačoch sa inštalujú nádržové vypínače, ktoré nemajú hasiace komory. Elektrický oblúk sa tu hasí najjednoduchším spôsobom – dvojitým prerušením kontaktov v olejom naplnenej nádobe. K takýmto zariadeniam s otvoreným oblúkom patria domáce modely VMB a VME. Sú navrhnuté na menovitý prúd 1,25 kA.

Schéma VME-6-200. Konštrukcia pozostáva z nádrže (1), veka (2), porcelánových izolátorov (3), pevných kontaktov (4), pohyblivých kontaktov (5), traverzy (6), hasiacich kontaktov (7), dosiek (8), pružiny (9), hriadeľa (10)

Symbol „E“ označuje exkavátorový, číslo 6 – menovité napätie 6 kV, 200 – menovitý prúd v ampéroch. Prahový vypínací prúd pre tento MV je 1,25 kA. Nádrž tohto MV je vyrobená z ocele a pripevnená k veku z liatiny pomocou skrutiek. Steny nádrže sú pokryté izoláciou (13).

Šesť porcelánových izolátorov prechádzajúcich cez veko končí medenými svorkami, ktoré plnia funkciu pevných pracovných kontaktov. Séria VME má ručný zotrvačníkový pohon.

Na traverze alebo kontaktnom mostíku sa nachádzajú pohyblivé kontakty. Tu sú umiestnené aj hasiace pohyblivé kontakty v tvare mosadzných uholníkov. Medené dosky s mosadznými koncami, ktoré sú dole na koncoch izolátorov, sú pevné hasiace kontakty. Izolačná ťažná tyč prostredníctvom kontaktu s hnacím mechanizmom prenáša pohyb na pohyblivé kontakty.

Pri zdvihnutej polohe traverzy sú pevné kontakty zopnuté, pružina zodpovedná za vypnutie je stlačená, MV je zapnutý. Vypínač je spojený s hriadeľom pohonu západky, ktorá ho drží v pracovnej polohe. Pri akomkoľvek vypnutí sa západka uvoľní, pružina sa uvoľní a traverza rýchlo klesá dolu. Pritom dochádza k postupnému rozopínaniu pracovných kontaktov: 4 a 5, potom 7,8.

To spôsobuje na každom póle vypínača rozpojenie obvodu v dvoch bodoch, vznik oblúka a rozklad oleja. Vo vnútri obalov 12 tlak dosahuje 0,5 až 1 MPa, čím aktivuje proces deionizácie. Počas maximálne 0,1 s sa oblúky uhasia a obaly, stúpajúc, sa dostanú pod veko a zväčšujú objem vzduchového vankúša.

Keď sú všetky fázy MV v jednej nádobe, olej izoluje kontakty medzi sebou aj od krytu nádrže, ktorý musí byť uzemnený.

Posledná plní úlohu nárazníka, ktorý znižuje silu nárazu počas zhášania oblúka. Normálna výška vzduchového vankúša je približne 25 % objemu. Prekročenie tohto prahu môže viesť k výbuchu.

Takéto vypínače sú jednoduché na obsluhu, pomerne lacné a dajú sa pohodlne používať na otvorených staniciach. Ale horúce olejové pary sa aj pri jednoduchom kontakte s kyslíkom ľahko vznietia.

Horenie oblúka v olejovom prostredí spúšťa proces polykondenzácie, čo zhoršuje elektrickú pevnosť oleja. Nádrž zanáša usadenina pozostávajúca z uhlíkových častíc. Preto sú potrebné revízie agregátu s výmenou oleja.

Olejové vypínače so zhášacou komorou

Vypínacia schopnosť a spoľahlivosť prevádzky vypínačov nádržového typu výrazne zvyšuje prítomnosť zhášacej komory. Umiestňuje sa do oleja, ktorý sa nachádza v nádrži. V trojnádržových vypínačoch je každá fáza umiestnená v samostatnej nádrži.

Jeden pól nádržového vypínača v reze. Je vybavený zhášacou komorou C -35 – 630 – 10. Označenie znamená, že vypínač je určený na inštaláciu do rozvádzača 35 kV a vyššie, dimenzovaný na menovitý prúd 630,4 kA, menovitý vypínací prúd — 10 kA.

Konštrukcia je zložitejšia ako u OV bez zhášacích komôr a pozostáva z:

• pólu (1);
• prúdového transformátora (2);
• telesa pohonu (3);
• tyče (4);
• pevného kontaktu (5);
• zhášacej komory (6);
• izolácie (7);
• vyhrievacieho prvku (8);
• zariadenia na vypúšťanie oleja (9).

Horná časť komory je vybavená pevným kontaktom. Pri zapnutí do neho preniká pohyblivý kontakt v tvare tyče. V prípade vypnutia tyč opúšťa pevný kontakt, v dôsledku čoho sa v komore objaví oblúk. Veľkosť tlaku, ktorý pri tom vzniká, je rádovo vyššia ako príslušný parameter vypínačov, ktoré nie sú vybavené zhášacou komorou.

Tlak 8 -7 MPa zmenšuje priemer oblúka, zvyšuje prieraznú pevnosť medzery po tom, čo prúd prejde cez nulovú hodnotu. V dôsledku toho dochádza k rýchlejšiemu procesu hasenia oblúka. Po výstupe pohyblivého kontaktu z komory nasleduje cez voľný otvor výfuk plynov s čiastočným zachytením oleja.

Stĺpec oblúka sa rýchlo ochladzuje, dochádza k intenzívnej deionizácii. So zvyšovaním prúdu rastie účinnosť fungovania zhášacej komory. OV môže pracovať aj ako zariadenie s otvoreným oblúkom v prípade vypínania malých prúdov.

Okrem zvyšovania tlaku parnej zmesi v medzere oblúka sa na urýchlenie zhasnutia oblúka používa metóda zosilneného dúchania parného koktailu do zóny oblúka. Existuje pozdĺžne dúchanie, priečne, protichodné.

Typ automatického fúkania je určený konštrukciou zhášacej komory. V prvom prípade má vektor zmesi pár pozdĺžny smer vzhľadom na stĺp oblúka (fragment a). Pri priečnom smerovaní fúkania sa prúd pohybuje v smere kolmom na stĺp oblúka alebo pod určitým uhlom (fragment b).

V prípade, keď má prúdenie toku smer opačný voči vektoru pohybu mobilného kontaktu s oblúkom, dochádza k protiprúdnemu fúkaniu. Často sa v zhášacích zariadeniach používajú kombinácie týchto metód.

Oblúk v MV sa zháša v 3 etapách. V prvej (a) dochádza v oblúku k uvoľňovaniu elektrickej energie a v uzavretom obale sa generuje vysoký tlak. V momente výstupu zmesi z obalu začína druhá etapa (b). Tretia (c) — odstránenie zvyškov rozohriatych plynov a produktov rozpadu z komory.

V poslednej etape prebieha príprava komory na účasť v ďalšom cykle vypínania. Pre automatické opätovné vypínanie je táto etapa veľmi dôležitá.

Druh #2 – hrncové alebo maloolejové vypínače

V uzavretých zariadeniach sa hrncové vypínače používajú ako generátorové a distribučné. Vo vonkajších — ako podstanicové a distribučné. Izolačné funkcie vo vypínačoch tohto typu olej nevykonáva, je potrebný iba ako prostredie na zhášanie oblúka.

Požiarna a výbušná nebezpečnosť máloobjemových MV je výrazne nižšia ako u nádržových. Inštalujú sa ako vo vonkajších rozvodných zariadeniach (ORU), tak aj vo vnútorných rozvodných zariadeniach (ZRU) akéhokoľvek napätia až do 110 kV. Úlohu izolácie pólov voči sebe navzájom a voči zemi plnia také dielektriká ako porcelán, liata živica, steatit.

Olej v týchto MV zaberá len 3 až 4 % objemu pólu. Malý objem oleja, nízka hmotnosť a vhodné rozmery sú nespornou výhodou tohto zariadenia. Používajú sa však v takých uzloch systému, kde sa na vypínače nekladú vysoké požiadavky.

Tieto obmedzenia sa vysvetľujú silnou väzbou odpojovacej schopnosti s vypínaným prúdom, neprispôsobivosťou konštrukcie na prácu v podmienkach častých vypnutí.

Ďalším dôvodom sú ťažkosti pri realizácii viacnásobných rýchločinných automatických opätovných zapnutí (AOP). V máloobjemových vypínačoch sa používajú nasledujúce druhy olejového fúkania: priečne, pozdĺžne, zmiešané. Odborníci považujú za najúčinnejší prvý z nich.

U vypínačov tohto typu, určených pre vnútorné rozvodne (ZRU), sú kontakty umiestnené v oceľovej nádobe. MV s napätím 35 kV a viac majú plášť z porcelánu. Častejšie používané je závesné zariadenie 6-10 kV. Jeho telo je upevnené na spoločnom ráme pre všetky póly. Všetky tri póly majú zhášaciu komoru, každý je navrhnutý na jeden prerušovací bod kontaktov, a pri vyšších napätiach na 2 a viac.

Konštrukcia maloolejových vypínačov zahŕňa pohyblivý a pevný kontakt (1 a 3), zhášaciu komoru (2), pracovné kontakty (4).

Podľa uvedenej schémy sa vyrábajú vypínače VMP, VMG, MG, určené na napätie do 20 kV. Zvláštnosťou konštrukcie vypínačov pre prúdy veľkých menovitých hodnôt je, že zvonka sú umiestnené pracovné kontakty a vo vnútri nádoby zhášacie.

Vypínače série VMP sa často používajú v uzavretých zariadeniach, ako aj v rozvádzačoch KRU 6–10 kV. Do kompletových rozvodní sa inštalujú vypínače série VK. Sú vybavené vstavaným elektromagnetickým alebo pružinovým pohonom a sú určené na hodnoty vypínacích prúdov 20 – 31,5 kA a na prúdové menovité hodnoty 630 – 3150 A.

Stĺpikové vypínače, vyrábané špeciálne pre KRU, sa vyznačujú výsuvným prevedením. V zariadeniach 35 kV sa inštalujú VM stĺpikového typu sérií VMK a VMUE. Rozvodne 110, 220 kV sú vybavené vypínačmi série VMT. Agregát má zváraný základ, na ktorom sú umiestnené tri jeho póly. Ovládanie je pružinový pohon.

Na fotografii je vypínač VMT-110. Na obrázku vľavo sú znázornené uzly, z ktorých pozostáva: pružinový pohon (1), podporný izolátor pólu vypínača (2), zhášacie zariadenie (3), základňa (4), riadiaci mechanizmus (5).

Na pravej strane fotografie je znázornený modul, kde: 1 – zvod prúdu, 2 – pohyblivý kontakt spojený so zvodom prúdu cez zariadenia na snímanie prúdu. Zhášacia komora je označená číslom 3, pevný kontakt – 5. Všetko uvedené je umiestnené v dutom izolátore (4) z porcelánu. Vo vnútri sa nachádza transformátorový olej a navrchu kryt (6).

Posledný je vybavený manometrom na možnosť kontroly tlaku v module. Okrem toho je na kryte uzol na plnenie stlačenou plynovou zmesou, automatický výpustný ventil, olejomer (8). Mobilný kontakt a riadiace zariadenie sú spojené izolačnými ťahadlami.

Konštrukčné prevedenie pólu je identické pre celú sériu vypínačov. V nádobách MV pre menovité prúdy od 630 do 1600 A sa nachádza 5,5 kg oleja, od 1600 do 3150 A vrátane – 8 kg.

Na zvýšenie spoľahlivosti sa do konštrukcie jednotlivých vypínačov dodatočne zahrňujú prvky ovládania a ochrany:

• vypínacie elektromagnety;
• relé pôsobiace okamžite a s oneskorením pri prahovom prúde;
• relé minimálneho napätia;
• dodatočné kontakty.

V závislosti od spôsobu usporiadania existujú maloolejové vypínače so spodným umiestnením zhášacej komory a opačným – horným. V prvom prípade pohyblivý kontakt vykonáva pohyb zhora nadol, v druhom naopak. Vypínacia schopnosť posledných je vyššia.

Označovanie olejových vypínačov

Rozlúštenie označenia, ktoré výrobca umiestnil na olejový vypínač, umožní oboznámiť sa so základnými informáciami o ňom. Rozoberieme si napríklad označenie vypínača VMG-133. Prvý symbol «V» hovorí o tom, že ide o vypínač.

Na tejto schéme je uvedené zloženie symbolického označenia vysokonapäťových vypínačov vrátane zariadení plnených olejom.

Druhý — «M» označuje typ vypínača, v konkrétnom prípade — maloolejový. Písmeno «G» určuje príslušnosť k určitému druhu — hrnčekový. 133 — séria MV.

Pravidlá prevádzky OV

Opravárenský, prevádzkový personál, špecialisti, ktorí sa podieľajú na údržbe a prevádzke olejových vypínačov, sú povinní poznať príslušné inštrukcie, konštrukciu a princíp činnosti zariadenia.

Pracovníci, ktorí obsluhujú MV, sú počas prevádzky povinní kontrolovať:

1. Prevádzkové napätie, zaťažovací prúd. Hodnoty nesmú prekračovať tabuľkové hodnoty.
2. Výšku olejového stĺpca v póloch, neprítomnosť netesností.
3. Prítomnosť maziva na trecích častiach. Kontakty môžu stratiť pohyblivosť a zaseknúť sa, ak mazivo trecích prvkov zhustne a znečistí sa.
4. Zaprášenie miestností, v ktorých sú umiestnené rozvádzače.
5. Súlad mechanických charakteristík prevádzkovaných vypínačov s tabuľkovými normami.

Po každom vypnutí skratu (KZ) je potrebné skontrolovať zariadenie. Informácie o týchto vypnutiach sa zapisujú do špeciálneho denníka. Musí byť k dispozícii denník porúch na zaznamenávanie informácií o poruchách zistených počas prevádzky zariadenia. Vypínač, na ktorom došlo k vypnutiu v dôsledku skratu, podlieha kontrole.

Kontroluje sa, či nedošlo k úniku oleja. Ak k nemu došlo, a to vo veľkom množstve, znamená to neštandardné vypnutie skratu. Zariadenie sa vyradí z prevádzky a podrobí sa kontrole. Keď je olej tmavý, je potrebná výmena. Na rýchlosť rozopínania negatívne vplýva viskozita oleja, ktorá rastie pri poklese teploty.

Niekedy vzniká potreba výmeny starého maziva počas opravy za nové: CIATIM-221, GOI-54 alebo CIATIM-201.

Tabuľka s technickými charakteristikami olejových vypínačov. Ak skutočné hodnoty nezodpovedajú výrobným, regulácia sa vykoná opakovane.

Po vyradení MV z prevádzky podliehajú dôkladnej kontrole podporné izolátory, ťahadlá, izolácia nádrží na prítomnosť trhlín. Silne znečistenú izoláciu je potrebné očistiť. Potreba mimoriadnej opravy vzniká po určitom počte skratov (KZ).

Pravidelná kontrola (PO) sa vykonáva mesačne. Pritom sa venuje pozornosť stupňu zahriatia vypínača. Bežná oprava (TR) sa vykonáva každoročne. Zahŕňa práce ako kontrola a odstraňovanie defektov upevnenia, kinematiky pohonu, hladiny oleja, tesnení. Kontrolujú sa tiež izolačné diely na ich celistvosť.

Po uplynutí 3-4 rokov po generálnej oprave sa vykonáva stredná oprava (SO). Zahŕňa celý súbor prác TP plus dodatočne sa vykonávajú merania prechodového odporu pólov a kontrolujú sa mechanické a rýchlostné parametre.

V prípade zistenia nesúladu kontrolovaných charakteristík s tabuľkovými údajmi sa vypínač rozoberie, vykoná sa regulácia a úplný komplex vysokonapäťových skúšok.

Počas mimoriadnej opravy sa v podstate snažia ponechať predchádzajúcu reguláciu bez zmien. Z tohto dôvodu sa vypínač rozoberá minimálne. Frekvencia generálnej opravy je 6 až 8 rokov. V jej rozsahu sa vykonáva celková prehliadka, demontujú sa valce z rámu, odpoja sa prípojnice, opraví sa pohon, zhášacie zariadenia a blokové kontakty.

Po všetkom sa vykoná regulácia, maľovanie, pripoja sa prípojnice, uskutočnia sa skúšky. Na všetky práce sa vyhotoví dokumentácia.

Okrem vypínačov olejového typu sa vo vysokonapäťových sieťach používajú aj iné odpojovacie zariadenia. Napríklad plynové (SF6) a vákuové. Na našej webovej stránke sú ďalšie články, v ktorých sú podrobne rozobrané charakteristiky a konštrukcia týchto typov vypínačov, ako aj špecifiká ich používania:

• Vákuový vypínač: zariadenie a princíp práce + nuansy výberu a pripojenia
• Vypínače s plynom SF6: orientačné body výberu a pravidlá pripojenia

Závery a užitočné video k téme

Konštrukcia, druhy, účel a prevádzka MV:

Podrobný prehľad VMP-10:

Všetkým základným požiadavkám kladeným na vypínače pracujúce v podmienkach vysokého napätia vyhovujú aj olejové vypínače. Väčšina z nich je bezpečná a spoľahlivá v prevádzke, zabezpečuje rýchle vypnutie, je jednoduchá na montáž. Napriek tomu sa výrobcovia snažia zabezpečiť ešte väčšiu zhodu s požiadavkami kladenými na MV.

Vy máte znalosti o olejových vypínačoch a chcete doplniť uvedený materiál užitočnými informáciami? Možno ste si všimli nezrovnalosť alebo chybu? Alebo máte otázky k téme? Napíšte nám prosím o tom pod článkom – budeme vám vďační.