ВН переменного тока автогазовые типа ВНМ-10 предназначены для коммутации под нагрузкой цепей трехфазного тока частоты 50 Гц, напряжением 10 кВ, а также заземления отключенных участков при помощи ножей заземления, составляющих единое целое с выключателем.
ВН исполнения с предохранителями может быть оснащен расцепляющим устройством, обеспечивающим отключение выключателя при перегорании одного из предохранителей.
ВН автогазовые вместе с приводом ПП-16М могут использоваться для работы в камерах стационарных одностороннего обслуживания (КСО), комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) для систем с изолированной или компенсированной нейтралью.
Основное рекомендуемое рабочее положение в пространстве - установка на вертикальной плоскости при отклонениях до 5º в любую сторону. Допустима установка в любой плоскости пространства.
Конструкция ВНМ-10
ВН автогазовый состоит из монолитной рамы, изготовленной из конструкционного электроизоляционного материала, на раме установлены токопроводы, состоящие из неподвижных контактов и подвижных контактных ножей, вращающихся на осях, расположенных в нижней части рамы. Вращение контактных ножей для совершения операции включения или отключения осуществляется рычажным валом посредством изоляционных тяг, которые шарнирно соединены с ножами контактными и рычажным валом.
На неподвижных контактах, установленных в верхней части рамы, находятся дугогасительные камеры с неподвижными дугогасительными контактами. Подвижные дугогасительные контакты расположены на одной оси с подвижными контактными ножами. Смягчение ударов контактных ножей при отключении осуществляется буферным устройством, установленным на тяге, соединяющей привод с рычажным валом, а подвижных дугогасительных контактов - резиновым буфером.
|
|
В дугогасительных камерах происходит размыкание дугогасительных контактов после размыкания главных контактов. Корпус дугогасительной камеры выполнен из газогенерирующей пластмассы.
Заземляющие ножи представляют собой сборный узел, состоящий из сварного вала с присоединенными к нему ламелями. Ножи заземляют верхние или нижние выводные контакты выключателя и устанавливаются: сверху или снизу выключателя, на полураме за предохранителями или с двух сторон от предохранителей.
Привод выключателя содержит блокировку, не позволяющую взвести пружины и включить выключатель при включенных ножах заземления, а также не позволяющую включить ножи заземления при включенном выключателе или взведенных пружинах.
Условное обозначение
ВНМ-10/Х1 -Х2з п Х3Р-Х4УХЛ3
УХЛ3 - Климатическое исполнение и категория размещения
Х4 - Условное цифровое обозначение патронов для установки предохранителей
1 - для патронов Ø56 мм
2 - для патронов Ø72 мм
3 - для двух патронов Ø72
Р - Наличие устройства, подающего команду на отключение при перегорании одного из предохранителей
Х3 - Буква «А» или «Б», указывающая расположение ножей заземления, при их отсутствии - асположение контактов предохранителей:
А - снизу выключателя
Б - сверху выключателя
П - с контактами для предохранителей
З - с ножами заземления
ЗП - сочетание (из двух или трех букв), указывающее:
п - ножи заземления за предохранителями
пз - ножи заземления и предохранители расположены по разные стороны:
одни сверху - другие снизу
зсп - с ножами заземления спаренными, расположенными до и после предохранителей
|
|
Х2 - Номинальное начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания, кА (20 - на номинальный ток 400А, 31,5 - на номинальный ток 630А)
Х1 - Номинальный ток, А (400 или 630)
10-Номинальное напряжение, кВ
ВНМ - Выключатель нагрузки модернизированный
Преимущества выключателей нагрузки ВНМ-10/400
· Монолитный изоляционный корпус позволяет обеспечить высокую точность сборки без дополнительных регулировок, что значительно увеличивает надежность работы аппарата
· Монолитный корпус аппарата выдерживает электродинамическое воздействие токов до 81 кА
· Конструкция пружинного привода обеспечивает высокую скорость при отключении и включении аппарата
· Привод имеет исполнение как для местного, так и для дистанционного управления выключателем
· Время включения аппарата не более 0.2 с, отключения - не более 0.1 с
· Выключатели имеют типоисполнения с ножами заземления и предохранителями, устанавливаемыми как снизу, так и сверху, а также с ножами заземления и предохранителями, устанавливаемыми в различном сочетании по их взаимному расположению (нож заземления снизу, предохранитель сверху или наоборот).
· Выключатель имеет типоисполнение с предохранителями, с обеих концов которых установлены ножи заземления, работающие синхронно от одной рукоятки привода.
· Выключатели с предохранителями имеют типоисполнения с устройством для подачи команды на автоматическое отключение и сигнализацию при перегорании одного из предохранителей.
|
|
Условия эксплуатации выключателя нагрузки ВНМ-10/400
Выключатели предназначены для применения в климатических условиях УХЛ, категория размещения 3 по ГОСТ 15150-69.
· Температура окружающей среды: от -60°С до +40°С
· Ресурс выключателя: 8000 циклов
· Срок службы: не менее 25 лет
· Гарантийный срок эксплуатации: три года
· Выключатель и привод не требуют замены деталей в течение всего срока службы при соблюдении правил транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации
· Выключатель изготавливается по ТУ АГИЕ.674212.029 и соответствует ГОСТ 17717-79
Структура условного обозначения ВНМ-10/400
· ВНМ - выключатель нагрузки модернизированный
· 10 - номинальное напряжение, кВ
· 400 - номинальный ток, А
· 20 - номинальное начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания, кА
· зсп - спаренные ножи заземления, расположены до и после предохранителей
· (другие типоисполнения: зп - ножи заземления за предохранителями, пз - ножи заземления и предохранители расположены по разные стороны выключателя (одни сверху, другие снизу))
· А - расположение ножей заземления снизу выключателя (Б – сверху выключателя). При их отсутствии указывает на расположение контактов предохранителей
· Р - наличие устройства, подающего команду на отключение при перегорании одного из предохранителей
· 1 - цифровое обозначение патронов (1 - для патронов ∅56 мм, 2 - для патронов ∅72 мм, 3 - для двух патронов ∅72 мм)
· УХЛ3 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69
Технические характеристики выключателя нагрузки ВНМ-10/400
· Класс напряжения сети,кВ: 10
· Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, кВдейств.: 12
· Номинальный ток, А: 400
· Номинальный ток отключения, А: 630
· Наибольший ток отключения, А: 1000
· Нормированные параметры сквозного тока короткого замыкания:
· номинальное начальное значение периодической составляющей, кА: 20
· ток электродинамической стойкости (наибольший пик тока к.з.), кА: 51
· ток термической стойкости (средне квадратичное значение тока короткого замыкания за время его протекания), кА: 20
· время протекания тока к.з., с: 3
· время протекания тока в цепи заземления, с: 1
· Нормированные параметры тока включения:
· наибольшей пик, кА: 51
· начальное действующее значение периодической составляющей, кА: 20
· Коммутационная способность отключения при токах, циклов:
· 630, А: 120
· 800, А: 10
· 1000, А: 3
· Время включения, не более, с: 0,15
· Время отключения, не более, с: 0.1
· Механическая износостойкость, не менее, циклов ВО: 2000
· Срок службы, не менее, лет: 25
| Патрон ПТ 1.3-10-80-20 У3 |
|
|
|
| Патроны (предохранители) ПТ 1.3-10-80-20 У3предназначены для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий на номинальное напряжение 10 кВ. | 
|
| Патроны (предохранители) ПТ 1.3-10-80-20 У3 с кварцевым наполнителем являются токоограничивающими. Отключение тока короткого замыкания в предохранителях с кварцевым песком обеспечивается за счет интенсивной деионизации дуги, возникающей на месте пролегания плавкой вставки, в узких щелях между песчинками наполнителя. Срабатывание патрона ПТ 1.3-10-80-20 У3 определяется по указателю срабатывания, выдвигающемуся наружу под воздействием пружины после перегорания нихромовой проволоки. |
t пд – преддуговое время
I ож, п – действующее значение периодической составляющей ожидаемого тока
рис. 2
Время-токовые характеристики плавления предохранителей
tпд– преддуговое время
I ож, п – действующее значение периодической составляющей ожидаемого тока
Рис. 3. Высоковольтный предохранитель
а - общий вид (ПКТ-103), 6 - патроны предохранителя на керамическом стержне (слева) и без стержня (справа), 1 - плита (под опорные изоляторы 5 не показана), 2 - контакт с замком, 9 - патрон, 4 - хвостовик контакта, 5 - опорный изолятор, 6 - крышка, 7 - латунный колпачок, 8 - фарфоровая трубка (кожух), 9 - стержень, 10 - плавкая вставка, 11 - указательная проволока, 12 - указатель срабатывания, 13 - оловянные шарики
Типичная конструкция высоковольтного предохранителя представлена на рисунке 4.
Рис.4 Конструкция высоковольтного предохранителя АББ
Приложение 1
В современных электрических сетях среднего класса напряжением 10-35кВ одним из перспективных направлений является применение для защиты трансформаторных подстанциях коммутационного защитного устройства «высоковольтный выключатель нагрузки + высоковольтный предохранитель» (ВН-ВП). Применение ВН-ВП обеспечивает надежную защиту трансформатора от токов короткого замыкания, а так же приводит к снижению стоимости подстанции. Применение силовых элегазовых и вакуумных выключателей нецелесообразно, так как они будут отключать малые токи, значительно меньше, чем номинальные токи для таких выключателей. При этом будут возникать большие перенапряжения, следовательно, требуется установка ограничителей перенапряжений, что в дополнение к высокой стоимости силового выключателя так же увеличивает стоимость подстанции.
В мировой практике ВН-ВП нашло широкое применение, о чем свидетельствует наличие стандарта IEC 62271-105[1] и появления на российском рынке данного типа оборудования компаний ABB и Siemens.
Для эффективного применения ВН-ВП требуется провести исследования по анализу взаимодействия характеристик выключателя нагрузки и высоковольтного предохранителя.
При выборе оборудования защиты основным параметром примем номинальный ток трансформатора 
. Дальнейший анализ проводится по отношению 
, где 
– ток в подстанции.
Рассмотрим диаграмму, поясняющую взаимодействие работы выключателя нагрузки и высоковольтного предохранителя приведенную на рис.1. По оси абсцисс отложен ток в относительных единицах по отношению к номинальному току защищаемого трансформатора.
Точка 
соответствует номинальному току предохранителя, который обычно равен 2. В диапазоне до точки 
отключение производится выключателем нагрузки. В процессе увеличении токов перегрузки наступает зона 
неустойчивости. Этот режим объясняется тем что если при 3-х фазном коротком замыкание сначала перегорит только одна плавкая вставка, то это замыкание перейдет в 2-х фазное, следовательно, ток протекающий через предохранители уменьшиться и оставшиеся две плавкие вставки будут дольше плавиться что приведет к увеличению времени аварийного режима. Во избежание таких ситуаций указатель срабатывания предохранителя используют как силовой блок для выключения выключателя нагрузки. Неустойчивый режим объясняется и технологическими дефектами предохранителей.(например перетяжка проволочек плавкой вставки) Начиная с тока при относительном токе 
все коммутационные функции полностью передаются на высоковольтные предохранители.
На примере выключателя нагрузки ВНМ – 10/630 с возможностью установки предохранителей серии ПКТ,ПТ рассмотрим данное взаимодействие характерное для эксплуатации. В мировой практике для ВН-ВП приняты следующие ограничения: предохранитель обязан выдерживать токи перегрузки величиной 
в течении 0,1 с - точка А и отключать токи короткого замыкания трансформатора величиной 
(при 6% при напряжении КЗ для трансформатора)менее чем за две секунды – точка B.
(для 4% напряжении для КЗ ток КЗ составляет 25 I н.тр.). Времятоковые характеристики предохранителей и выключателей должны лежать этом окне отключения.
Рисунок.1 а) Диаграмма взаимодействия ВН-ВП, б) выбор предохранителя для трансформатора 630 кВА, в)для трансформатора 400 кВА
Рассмотрим границы окна отключения для двух случаев. Для трансформатора номинальной мощностью 630 кВА номинальный первичный ток 
А. Следовательно предохранитель обязан выдержать токи перегрузки до 
и отключать ток короткого замыкания до 
А. Для трансформатора мощностью 400 кВа номинальный первичный ток 
А. В этом случае предохранитель обязан предохранитель обязан выдержать токи перегрузки в 
и отключать ток короткого замыкания величиной 
В данной связке применен предохранители серии ПКТ -103 который имеет исполнение в виде двух спаянных патронов на одну фазу. Такое решение не является корректным, так как только один патрон обладает указателем срабатывания. Если по каким либо причинам сначала перегорит плавкая вставка в патроне без указателя, выключатель может не получить команды на отключение и аварийный режим продолжит развиваться. Во избежание таких повреждений следует рассматривать возможность применения других предохранителей.
На рис.1 б) и в) приведены кривые зависимости преддугового времени от действующего значения периодической составляющей ожидаемого тока для предохранителей серии ПТ. Видно что для трансформатора мощностью 630 кВА предохранитель на 40 А использовать нельзя, так как он не выдержит ток перегрузки. Но вместо сдвоенного предохранителя на 80 А можно использовать предохранитель на 50 А, он удовлетворяет обоим критериям. Так же необходимо учитывать, что обычно производитель приводит усредненную характеристику для предохранителей, для которых имеется разброс на 
.Учитывая этот фактор, предохранитель на 50 А может не подойти. Для трансформатора на 400 кВА можно использовать предохранитель на 40 А, так как в данном случая он сможет обеспечить и отключение токов короткого замыкания и выдерживание токов перегрузки без учета разброса. С учетом разброса лучше использовать предохранитель на 50 А.