Uljni prekidač: vrste, označavanje + specifičnost korištenja

Među sklopnom opremom časno mjesto, kao veteran, zauzima uljni prekidač, koji se koristi kako u zatvorenim, tako i u otvorenim rasklopnim postrojenjima bilo kojeg napona.

Njegova osnovna funkcija je uključivanje-isključivanje pojedinih vodova normalno radećeg električnog sustava ili u nestandardnim situacijama. Isključivanje se, ovisno o okolnostima, događa automatski ili ručno.

U ovom članku razmotrit ćemo postojeće vrste ovih uređaja, njihovu klasifikaciju i označavanje. Također ćemo posvetiti pažnju prednostima i nedostacima takvih prekidača, značajkama i pravilima njihove uporabe. Radi boljeg razumijevanja materijala odabrali smo sheme, tablice, ilustrativne fotografije i tematske video preglede.

Prednosti i nedostaci uljnih prekidača

Ovi uređaji imaju relativno jednostavnu konstrukciju. Posjeduju dobru prekidnu sposobnost i ne ovise o vremenskim uvjetima. U slučaju kvarova moguće je provoditi popravne radove. Bačvasti UP prikladni su za vanjsku ugradnju. Postoje uvjeti za montažu ugrađenih strujnih transformatora.

Važnu ulogu u radu UP-a igra brzina razmicanja kontakata. Može nastati situacija kada se kontakti razmiču ogromnom brzinom i luk trenutno dosegne duljinu koja je za njega kritična. Pritom vrijednost napona koji se obnavlja može biti nedostatna za probijanje međukontaktnog razmaka.

Više nedostataka imaju bačvasti prekidači. Prvi — prisutnost velike količine ulja, stoga nemale dimenzije ovih agregata i rasklopnih postrojenja. Drugi — opasnost od požara i eksplozije, u izvanrednim situacijama posljedice mogu biti najnepredvidljivije.

Razinu ulja kako u spremniku, tako i u uvodima, kao i njegovo stanje, potrebno je držati pod periodičnom kontrolom. U slučaju prisutnosti UP-a u mrežama elektroopskrbe koje se održavaju, potrebno je imati posebno uljno gospodarstvo.

Na fotografiji je uljni prekidač VMG. On može isključivati bilo koje struje opterećenja i kratkog spoja, uključujući graničnu struju isključenja. Ova se vrsta široko koristi u transformatorskim podstanicama.

Klasifikacija uljnih prekidača

Uljni prekidači počeli su se koristiti još krajem pretprošlog stoljeća. Gotovo do sredine 20. stoljeća drugih prekidnih uređaja u visokonaponskim mrežama jednostavno nije bilo.

Postoje dvije velike skupine ovih aparata:

1. Bakovni, za koje je karakteristična prisutnost velike količine ulja. Za ovu opremu ono služi i kao medij u kojem se gasi luk i kao izolacija.
2. Malouljni ili malog obujma. O količini punila u njima govori sam naziv. Ovi prekidači sadrže dielektrične elemente, a ulje je ovdje potrebno samo za gašenje luka.

Prvi se uglavnom koriste u razvodnim postrojenjima od 35 do 220 kV. Drugi — do 10 kV. Malouljni uređaji serije VMT koriste se i u vanjskim razvodnim postrojenjima predviđenim za 110 i 220 kV.

Princip gašenja luka kod obje vrste je identičan. Luk koji se pojavljuje pri otvaranju visokonaponskih kontakata prekidača uzrokuje brzo isparavanje ulja. To dovodi do stvaranja plinske ovojnice oko luka. Ova tvorba se sastoji od para ulja (oko 20%) i vodika (H2).

Lučni raspor se deionizira kao rezultat brzog hlađenja tijela luka miješanjem plinova visoke i niske temperature u ovojnici.

U trenutku nastanka lukova u zoni kontakata temperatura je vrlo visoka — oko 6000⁰. Ovisno o postrojenju, razlikuju se prekidači koji se koriste za unutarnju, vanjsku primjenu, kao i za primjenu u KRP — kompletnim razvodnim uređajima.

Vrsta #1 — oprema bačvastog tipa

Komutacijska oprema ove vrste može imati jedan bak ili više ovisno o naponu. U prvom slučaju to je do 10 kV, u nekim slučajevima do 35. Svaka faza prekidača koji rade u postrojenjima s višim naponom smještena je u individualni bak.

Svi bakovni prekidači imaju približno istu kompoziciju. Čelični bak na uvodima s uljem smješta komore za gašenje luka. Vanjske kontakte premošćuje traverza.

Pogoni kako za bakovne tako i za malouljne prekidače mogu biti ručni, automatski sastavljeni na uključnom svitku solenoida ili opružni. U drugom slučaju koristi se magnetsko svojstvo solenoida koje omogućuje uvlačenje metalne jezgre povezane putem posebnog sustava s vratilom prekidača (MB).

Pri dovođenju električne istosmjerne struje na svitak solenoida, jedinica se uključuje uvlačenjem šipke magnetskog kruga s naknadnim okretanjem vratila prekidača.

Posebna zasunka drži vratilo u tom položaju. Istovremeno pri uključivanju solenoid postavlja određeni položaj isključnim oprugama, koje će pri primitku posebnog električnog impulsa isključiti MB (uljni prekidač).

Proces isključivanja pokreće drugi solenoid izbacivanjem valjkastog mehanizma (zasunke). Kao rezultat, vratilo se trenutno okreće zahvaljujući opruzi i dolazi do isključivanja. Za rad solenoidnog pogona potrebna je prisutnost akumulatorske baterije za njegovo napajanje istosmjernom strujom.

Kada baterija nije prisutna, koristi se opružni pogon. Uključivanje se vrši pomoću elektromotora ili mišićnom silom. Ručno isključivanje moguće je za male agregate s vrijednošću struje kratkog spoja do 30 kA, za čije isključivanje je potrebno primijeniti silu od najviše 25 kg.

Jednospremni MV s otvorenim lukom

U nekim rasklopnim postrojenjima ugrađuju se spremnički prekidači koji nemaju komore za gašenje luka. Električni luk se ovdje gasi na najjednostavniji način dvostrukim prekidom kontakata u uljem ispunjenom spremniku. U takve uređaje s otvorenim lukom spadaju ruski modeli VMB i VME. Predviđeni su za nazivnu struju od 1,25 kA.

Shema VME-6-200. Konstrukcija se sastoji od spremnika (1), poklopca (2), porculanskih izolatora (3), nepomičnih kontakata (4), pomičnih kontakata (5), traverze (6), kontakata za gašenje luka (7), ploča (8), opruge (9) i vratila (10).

Simbol 'E' označava ekskavatorski, broj 6 nazivni napon od 6 kV, a 200 nazivnu struju u amperima. Prag isključne struje za ovaj MV iznosi 1,25 kA. Spremnik ovog MV izrađen je od čelika i pričvršćen na poklopac od lijevanog željeza vijcima. Stijenke spremnika prekrivene su izolacijom (13).

Šest porculanskih izolatora koji prolaze kroz poklopac završava bakrenim stezaljkama koje služe kao nepomični radni kontakti. Serija VME ima ručni pogon s ručnim kotačem.

Na traversi ili kontaktnom mostu nalaze se pomični kontakti. Ovdje su također smješteni pomični kontakti za gašenje luka u obliku mjedenih kutnika. Ploče od bakra s mjedenim vrhovima koje se nalaze na dnu na krajevima izolatora nepomični su kontakti za gašenje luka. Izolacijska poluga preko spoja s pogonskim mehanizmom prenosi gibanje na pomične kontakte.

U podignutom položaju traverze, nepomični kontakti su zatvoreni, opruga za isključivanje je stisnuta, a MV je uključen. Prekidač je povezan s vratilom pogona zasuna koji ga drži u radnom položaju. Pri svakom isključivanju zasun se oslobađa, opruga se opušta i traversa brzo ide prema dolje. Pritom dolazi do uzastopnog rastavljanja radnih kontakata: 4 i 5, zatim 7 i 8.

To uzrokuje na svakom polu prekidača prekidanje kruga u dvije točke, pojavu luka i razgradnju ulja. Unutar ovojnica 12 tlak doseže od 0,5 do 1 MPa, čime se aktivira proces deionizacije. U roku od najviše 0,1 s lukovi se gase, a ovojnice, podižući se, dolaze ispod poklopca i povećavaju volumen zračnog jastuka.

Kada su sve faze MV u jednom spremniku, ulje izolira kontakte međusobno i od kućišta spremnika, koje se obvezno uzemljuje.

Posljednja obavlja ulogu tampona, smanjujući silu udara u procesu gašenja luka. Normalna visina zračnog jastuka je otprilike 25 % volumena. Prekoračenje ovog praga može dovesti do eksplozije.

Takvi prekidači su jednostavni za rukovanje, relativno jeftini i pogodni za upotrebu na otvorenim trafostanicama. No vruće uljne pare čak i pri jednostavnom dodiru s kisikom lako se zapale.

Gorenje luka u uljnom okruženju pokreće proces polikondenzacije, što pogoršava električnu čvrstoću ulja. Spremnik začepljuje talog koji se sastoji od čestica ugljika. Stoga su potrebne revizije agregata s izmjenom ulja.

Uljni prekidači s komorom za gašenje luka

Prekidna sposobnost i pouzdanost rada prekidača spremničkog tipa znatno se povećava prisutnošću komore za gašenje luka. Ona se smješta u ulje koje se nalazi u spremniku. Kod tropremničkih prekidača svaka se faza nalazi u zasebnom spremniku.

Jedan pol spremničkog prekidača u presjeku. Opremljen je komorom za gašenje luka S-35-630-10. Oznaka označava da je prekidač namijenjen za ugradnju u rasklopno postrojenje 35 kV i više, predviđen za nazivnu struju od 630,4 kA, naziv prekidanja je 10 kA.

Konstrukcija je složenija nego kod uljnog prekidača bez komora za gašenje luka i sastoji se od:

• pola (1);
• strujnog transformatora (2);
• kućišta pogona (3);
• šipke (4);
• nepokretnog kontakta (5);
• komore za gašenje luka (6);
• izolacije (7);
• grijaćeg elementa (8);
• uređaja za ispuštanje ulja (9).

Gornji dio komore opremljen je nepokretnim kontaktom. Prilikom uključivanja u njega prodire pokretni kontakt koji ima oblik šipke. U slučaju isključivanja šipka napušta nepokretni kontakt, što rezultira pojavom luka u komori. Veličina tlaka koja pritom nastaje za red veličine premašuje odgovarajući parametar prekidača koji nisu opremljeni komorom za gašenje luka.

Tlak od 8–7 MPa smanjuje promjer luka i povećava probojnu čvrstoću međuprostora nakon što struja prijeđe nultu točku. Kao rezultat dolazi do bržeg procesa gašenja luka. Nakon izlaska pokretnog kontakta iz komore, kroz slobodni otvor slijedi ispuh plinova uz djelomično zahvaćanje ulja.

Stablo luka se brzo hladi, dolazi do intenzivne deionizacije. S povećanjem struje raste učinkovitost rada komore za gašenje luka. Uljni prekidač može raditi i kao oprema s otvorenim lukom u slučaju isključivanja malih struja.

Osim povećanja tlaka parne smjese u međuprostoru luka za ubrzavanje gašenja luka koristi se metoda poput pojačanog puhanja parnog koktela u zonu luka. Postoji uzdužno puhanje, poprečno i suprotno.

Vrsta automatskog puhanja određena je konstrukcijom komore za gašenje luka. U prvom slučaju vektor smjese para ima uzdužni smjer u odnosu na stup luka (fragment a). Kod poprečnog usmjerenja puhanja, tok se kreće u smjeru okomitom na stup luka ili pod određenim kutom (fragment b).

U slučaju kada tok ima smjer suprotan vektoru kretanja pokretnog kontakta s lukom, radi se o protupuhanju. Često se u uređajima za gašenje luka primjenjuju kombinacije ovih metoda.

Luk u MV gaši se u 3 faze. U prvoj (a) u luku se oslobađa električna energija i u zatvorenom omotaču stvara se visoki tlak. U trenutku izlaska smjese iz omotača počinje druga faza (b). Treća (c) je uklanjanje ostataka zagrijanih plinova i produkata razgradnje iz komore.

U posljednjoj fazi priprema se komora za sudjelovanje u sljedećem ciklusu isključivanja. Za automatsko ponovno isključivanje ova je faza iznimno važna.

Vrsta #2 — lončasti ili malouljni prekidači

U zatvorenim postrojenjima lončasti prekidači koriste se kao generatorski i distribucijski. Na otvorenom — kao podstanicki i distribucijski. Izolacijske funkcije u prekidačima ove vrste ulje ne obavlja, potrebno je samo kao medij za gašenje luka.

Požarna i eksplozivna opasnost malouljnih prekidača znatno je niža nego kod bačvastih. Ugrađuju se kako u vanjska tako i u unutarnja postrojenja svih napona do 110 kV. Ulogu izolacije polova međusobno i prema zemlji obavljaju dielektrici poput porculana, livene smole, steatita.

Ulje u ovim malouljnim prekidačima zauzima samo 3 do 4% volumena pola. Mali volumen ulja, mala masa i prikladne dimenzije neosporne su prednosti ove opreme. Međutim, koriste se u onim čvorovima sustava gdje se od prekidača ne zahtijevaju visoki kriteriji.

Ova ograničenja objašnjavaju se snažnom povezanošću prekidne sposobnosti sa strujom isključivanja i neprilagođenošću konstrukcije za rad u uvjetima čestih isključivanja.

Još jedan razlog su poteškoće u realizaciji višestrukih brzodjelujućih automatskih ponovnih uključivanja. U malouljnim prekidačima primjenjuju se sljedeće vrste uljnog puhanja: poprečno, uzdužno, miješano. Stručnjaci smatraju da je prvo od njih najučinkovitije.

Kod prekidača ove vrste namijenjenih za unutarnja postrojenja, kontakti su smješteni u čelični bazenčić. Uljni prekidači napona 35 kV i više imaju omotač od porculana. Više se koristi oprema ovješena 6-10 kV. Njezino je kućište pričvršćeno na zajednički okvir za sve polove. Sva tri pola imaju komoru za gašenje luka, svaki je predviđen za jedan prekid kontakata, a kod viših napona za 2 i više.

Konstrukcija malouljnih prekidača uključuje pomični i nepomični kontakt (1 i 3), komoru za gašenje luka (2), radne kontakte (4).

Prema prikazanoj shemi proizvode se prekidači VMP, VMG, MG, namijenjeni za napone do 20 kV. Posebnost konstrukcije prekidača za struje velikih nazivnih vrijednosti je ta da su izvana smješteni radni kontakti, a unutar spremnika – kontakti za gašenje luka.

Prekidači serije VMP često se koriste u zatvorenim uređajima, kao i u KRP 6-10 kV. U kompletna razvodna postrojenja ugrađuju se prekidači serije VK. Opremljeni su ugrađenim elektromagnetskim ili opružnim pogonom, te su namijenjeni za prekidne struje 20 – 31,5 kA i nazivne struje 630 – 3150 A.

Stupni prekidači, proizvedeni posebno za KRP, odlikuju se izvlačnim izvedbom. U postrojenjima 35 kV ugrađuju se stupni prekidači serija VMK i VMUE. RP 110, 220 kV opremaju se prekidačima serije VMT. Agregat ima zavarenu osnovu na kojoj su smještena tri njegova pola. Upravljanje je opružni pogon.

Na fotografiji je prekidač VMT-110. Na slici lijevo prikazani su sklopovi od kojih se sastoji: opružni pogon (1), potporni izolator pola prekidača (2), uređaj za gašenje luka (3), baza (4), upravljački mehanizam (5).

Na desnoj strani fotografije prikazan je modul, gdje: 1 — odvod struje, 2 — pomični kontakt, spojen s odvodom struje preko strujnih sklopnih uređaja. Komora za gašenje luka označena je brojem 3, nepomični kontakt — 5. Sve navedeno smješteno je u šuplji izolator (4) od porculana. Unutar njega nalazi se transformatorsko ulje, a odozgo je poklopac (6).

Potonji je opremljen manometrom za mogućnost praćenja tlaka u modulu. Osim toga, na poklopcu se nalazi sklop za punjenje komprimiranom plinskom smjesom, automatski ispušni ventil, pokazivač razine ulja (8). Pomični kontakt i upravljački uređaj povezani su izolacijskim polugama.

Konstrukcijska izvedba pola identična je za cijelu seriju prekidača. U spremnicima MV za nazivne struje od 630 do 1600 A nalazi se 5,5 kg ulja, iznad 1600 do uključivo 3150 A — 8 kg.

Radi povećanja pouzdanosti u konstrukciju pojedinih prekidača dodatno se uključuju elementi upravljanja i zaštite:

• isklopni elektromagneti;
• releji koji djeluju trenutačno i s odgodom pri pragu struje;
• relej minimalnog napona;
• dodatni kontakti.

Ovisno o načinu komponiranja, postoje malouljni prekidači s donjim smještajem komore za gašenje luka i suprotnim — gornjim. U prvom slučaju pomični kontakt ostvaruje kretanje odozgo prema dolje, u drugom — obrnuto. Isklopna sposobnost potonjih je viša.

Označavanje uljnih prekidača

Dešifriranje oznake koju je proizvođač nanio na uljni prekidač omogućit će upoznavanje s osnovnim podacima o njemu. Za primjer razmotrimo oznaku prekidača VMG-133. Prvi simbol 'V' govori da je pred vama prekidač.

Na ovoj shemi prikazan je sastav simbola visokonaponskih prekidača, uključujući i za opremu ispunjenu uljem.

Drugi — «M» označava tip prekidača, u konkretnom slučaju — malouljni. Slovo «G» određuje pripadnost određenoj vrsti — lončasti. 133 — serija MV.

Pravila rada UP

Popravljačko i operativno osoblje, kao i stručnjaci povezani s održavanjem i radom uljnih prekidača, dužni su poznavati odgovarajuće upute, konstrukciju i načelo rada opreme.

Radnici koji održavaju MV, tijekom rada dužni su nadzirati:

1. Radni napon, struja opterećenja. Vrijednosti ne smiju prelaziti tablične vrijednosti.
2. Visinu uljnog stupa u polovima, odsutnost propuštanja.
3. Prisutnost maziva na tarnim dijelovima. Kontakti mogu izgubiti pokretljivost i zaglaviti se ako mazivo na tarnim elementima postane gusto i prljavo.
4. Zaprašenost prostorija u kojima su smješteni razvodni uređaji.
5. Sukladnost mehaničkih karakteristika prekidača u pogonu s tabličnim normama.

Nakon svakog isključenja kratkog spoja (KS) potrebno je pregledati opremu. Podaci o tim isključenjima unose se u poseban dnevnik. Obavezno mora postojati dnevnik nedostataka za bilježenje podataka o kvarovima otkrivenim tijekom rada agregata. Prekidač na kojem je došlo do isključenja uslijed kratkog spoja podliježe pregledu.

Provjerava se ima li izbacivanja ulja. Ako je došlo do toga, i to u velikoj količini, to ukazuje na nepredviđeno isključenje kratkog spoja (KS). Oprema se izvodi iz pogona i podvrgava pregledu. Kada je ulje tamno, potrebna je zamjena. Na brzinu otvaranja negativno utječe viskoznost ulja, koja raste padom temperature.

Ponekad se javlja potreba za zamjenom starog maziva tijekom popravka novim: CIATIM-221, GOI-54 ili CIATIM-201.

Tablica s tehničkim karakteristikama uljnih prekidača. Ako stvarne vrijednosti ne odgovaraju tvorničkim, podešavanje se ponovno izvodi.

Nakon izvođenja MV iz rada, podrobno se pregledavaju potporni izolatori, vučne šipke, izolacija posuda na prisutnost pukotina. Jako zaprljanu izolaciju se briše. Potreba za izvanrednim popravkom javlja se nakon određenog broja kratkih spojeva (KS).

Periodički pregled (PO) obavlja se mjesečno. Pritom se obraća pozornost na stupanj zagrijavanja prekidača. TR (tekući popravak) provodi se godišnje. Uključuje radove poput provjere i otklanjanja nedostataka pričvrsnih elemenata, kinematike pogona, razine ulja, brtvila. Također se provjeravaju izolacijski dijelovi na cjelovitost.

Nakon 3-4 godine nakon kapitalnog popravka, izvodi se srednji (SR). On uključuje cijeli set radova TR plus dodatno se izvode mjerenja prijelaznog otpora polova i provjeravaju mehanički i brzinski parametri.

U slučaju utvrđivanja nesukladnosti kontroliranih karakteristika s tabličnim podacima, prekidač se rastavlja, obavlja se podešavanje i potpuni skup visokonaponskih ispitivanja.

Tijekom izvanrednog popravka uglavnom se nastoji ostaviti prethodno podešavanje nepromijenjenim. Zbog toga se prekidač rastavlja u minimalnom opsegu. Periodičnost kapitalnog popravka je od 6 do 8 godina. U njegov obujam ulazi opći pregled, skidanje cilindara s okvira, odvajanje sabirnica, popravak pogona, lukogasačkih uređaja i blok-kontakata.

Nakon svega obavlja se podešavanje, bojanje, spajaju se sabirnice, provode se ispitivanja. Za sve radove izrađuje se dokumentacija.

Osim prekidača uljnog tipa u visokonaponskim mrežama koriste se i drugi isklopni uređaji. Na primjer, SF6 i vakuumski uređaji. Na našoj web stranici postoje drugi članci u kojima su detaljno razmotrene karakteristike i uređaj ovih tipova prekidača, kao i značajke njihove uporabe:

• Vakuumski prekidač: uređaj i princip rada + nijanse odabira i spajanja
• Plinom izolirani prekidači (SF6): smjernice za odabir i pravila spajanja

Zaključci i koristan video na temu

Uređaj, vrste, namjena i uporaba MV:

Detaljan pregled VMP-10:

Svim osnovnim zahtjevima koji se postavljaju prekidačima koji rade u uvjetima visokog napona, odgovaraju i uljni prekidači. Većina njih je sigurna i pouzdana u radu, osiguravaju brzo isključivanje, jednostavni su za montažu. Unatoč tome, proizvođači nastoje osigurati još veće zadovoljenje zahtjeva koji se postavljaju MV prekidačima.

Vi posjedujete znanja o uljnim prekidačima i želite dopuniti izloženi materijal korisnim informacijama? Možda ste primijetili nesukladnost ili grešku? Ili imate pitanja o temi? Pišite nam, molimo vas, o tome ispod članka – bit ćemo vam zahvalni.