Intreruptoare-cu-ulei.pdf

7/23/2019 Intreruptoare-cu-ulei.pdf

1/19

6

6.2. NTRERUPTOARE CU ULEI

6.2.1. Arcul electric n ulei. Principiul expandrii

Uleiul mineral (denumire alternativ ulei electrotehnic) este prezent n construcia a numeroaseechipamente electrice. Datorit proprietilor sale fizico- chimice i electrice, ndeplinete o serie defuncii cum ar fi:

- component a izolaiei interne(singur sau n combinaie cu hrtia)- mediu de rcire- lubrifiant- mediu pentru stingerea arcului electric

Uleiurile minerale se obin prin distilarea ieiului (dup separarea fraciilor uoare) urmat de o rafinareprin tratare cu acid sulfuric. Sunt un amestec de hidrocarburi cu structuri i mase moleculare foartediferite. Principalele componente ale amestecului sunt:

- hidrocarburile naftenice (> 60%) foarte stabile, cu punct de congelare sczut;- hidrocarburi aromatice (< 30%) conin un numr mare de atomi de carbon care se elibereaz subaciunea arcului electric degradnd proprietile iniiale ale uleiului;- hidrocarburi parafinice (< 30%) cu punct de congelare ridicat, determin creterea viscozitiiuleiului o dat cu scderea temperaturii.

Fiecare dintre cele trei clase de hidrocarburi influeneaz ntr-un mod specific comportarea uleiului(fizic, chimic, electric). Compoziia uleiului variaz n funcie de echipamentul n care este utilizat (ulei de transformator respectiv ulei de cablu i condensator). Uleiul de transformator este utilizat caizolaie intern i mediu de rcire n transformatoare i ca mediu de stingere a arcului electric i izolaielongitudinaln poziia deschis n ntreruptoare.Uleiul poate fi utilizat ca mediu de stingere deorece nu conine oxigen motiv pentru care arcul nu l poateaprinde. Stingerea arcului n ulei este mult mai eficient dect n aer, datorit rcirii mult mai intense i arigiditii dielectrice mai ridicate a uleiului.

Stratificarea termic i fizic a pungii de gaze formate n jurul arcului electric


2/19

7

PRINCIPIUL EXPANDRIIArcul electric ce se nate ntre contactele ntreruptorului produce n jurul su, prin descompunereauleiului, o bul de gaze i vapori de ulei(uleiul folosit la ntreruptoare are un punct de fierbere n jur de658K. Stratificarea termic i fizic a pungii de gaze n jurul arculuielectric care apare ntre contactele cese deschid n masa de ulei fr folosirea dispozitivelor de stingere este schiat n figur. Proporiaaproximativ a gazelor din pung este: hidrogen 70...80%, acetilen 15...20%, metan i etilen 5...10%.Acetilena, metanul i etanul nu pot exista n zona din imediata vecintate a arcului datorit temperaturiiacestuia care se apropie de 6000K. Coloana arcului arde ntr-un amestec de hidrogen disociat n atomi icarbon rezultat din descompunerea acetilenei, metanului i etanului, la care se adaug atomi metalicirezultai din vaporizarea pieselor de contact. Hidrogenul atomic are o conductibilitate termic mare i oviscozitate mic, asigur o rcire intens i deci o deionizare rapid. Procesul de descompunere a uleiuluieste legat de preluarea unei cantiti mari de energie de la arcul electric.Afar de aceasta, gazele formate ptrund direct n zona coloanei arcului pe care o rcesc i o deionizeaz.O influen favorabil asupra stingerii arcului n ulei o exercit ridicarea presiunii n punga gazoas, careintensific convecia i, prin aceasta, rcirea arcului (se realizeaz o transmisivitate termic sporit i se

poate extrage cldura din coloana arcului electric) . Ridicarea presiunii se datoreaz gazelor i vaporilor

de ulei nclzii de arc, care tind s se dilate, aceast dilatare fiind mpiedicat de ineria uleiului din jurulpungii gazoase i de pereii vasului (cuvei) n care se afl uleiul. La construciile obinuite alentreruptoarelor, presiunea n punga gazoas se ridic pn la 5... 10 bar i mai mult In cazul curentuluialternativ, intensitii maxime a curentului i corespunde o presiune local maxim, dup care, odat cuscderea curentului i, corespunztor, a presiunii din bula de gaz, are loc vaporizarea (expandare) unei noicantiti de lichid, cldura necesar vaporizrii fiind extras din arc. Procesul de expandare este reluat de2...3 ori pn cnd presiunea din camera de stingere a crescut suficient pentru a determina stingereaarcului la trecerea prin valoarea zero a intensitii curentului.

6.2.2. Stingerea arcului n ntreruptoarele cu ulei puin(IUP)

IUP au fost dezvoltate pentru reducerea cantitii de ulei la cca. 10% din cantitatea de ulei prezentntr-un pol al unui ntreruptor cu ulei mult. Uleiul este folosit ca mediu de stingere i pentru asigurareaizolaiei longitudinale a polului n poziia deschis. IUP sunt de tipul "live tank" (cu anvelop izolant la

potenial nalt), izolaia fa de pmnt fiind asigurat de suportul izolant pe care este montat camera destingere. Pentru asigurarea capacitii de rupere corepunztoare unui ntreruptor de nalt tensiune,camera de stingere cu ulei puin asociaz expandareacusuflajularcului (dirijarea unui jet de ulei asupraarcului). Dac jetul de ulei este creat n procesul ntreruperii, fr contribuia unei surse exterioare,energia necesar formrii jetului fiind luat chiar de la arcul electric,procedeul se numete autosuflaj.n funcie de direcia jetului de lichid n raport cu poziia a rcului electric, camerele de stingere careechipeaz IUPse pot clasifica n

a) camere de stingere cu suflaj transversal;b) camere de stingere cu suflaj axial,

c)

camere de stingere cu o combinaie a celor dou procedee de mai sus.Presiunea din interiorul camerei de stingere este proporional cu intensitatea curentului ntrerupt,condiiile pentru stingerea arcului electric fiind cu att mai bune cu ct intensitatea curentului ntrerupteste mai mare. Capacitatea de rupere a acestui tip de ntreruptor este limitat superior de caracteristicilemecanice ale camerei de stingereporelanul din care este realizat n mod tradiional anvelopa nu poate

prelua eforturi mecanice foarte mari. Utilizarea anvelopelor din materiale electroizolante compozite (pebaz de fibr de sticl sau rini sintetice) cu performane mecanice superioare porelanului poatecontribui la creterea capacitii de rupere.

6.2.2.1 Camere de stingere cu suflaj transversal

La ntreruptoarele cu ulei puin care folosesc suflajul transversal (suflaj perpendicular pe axa arcului

electric), zona de stingere a arcului electric este compartimentat prin discuri transversale pentru ampiedica circulaia libera uleiului i deci meninerea sa n zona dintre contacte, (fig.6.5.a).


3/19

8

(d)

Figura 6.5 - Suflajul transversal:a)-zona de stingere;

b)-forma discurilor de compartimentare(vedere);c)-fazele arcului electricd)-eapareagazelor n atmosfer

1 - tija mobil2contactul fix, 2' - contact de arc3compartimentare4canale de eapare

OBS: arcul apare ntre contactul fix 2 i cel mobil 1. Ulterior piciorul arcului migreaz pe contactul de arc 2 '

La declanare, tija mobila 1, antrenat de o prghie fixat solidar la axul mecanismului de acionare, semicn jos. La separarea ei de braele contactului fix superior 2 arcul electric ce se formeazproduce nzona compartimentat 3 vaporizarea parial a uleiului cu care vine n contact i creeaz o presiune maren camer. Jetul de ulei i gazesub presiune (n principal hidrogen) este dirijat transversal asupra arculuielectric. Suflajul transversal intens (cu att mai intens cu ct curentul de ntrerupt este mai intens) produsde gazele generate conduce la lungirea arcului electric (faza I) forat s ptrund (faza II) n labirintuldiscurilor de compartimentare (fig.6.5, b), unde i se asigur rcirea eficient i deionizarea, ceea cefavorizeaz stingerea arcului electric. nainte ns de a putea prsi canalele labirintului, arcul electric estefragmentat n segmente de lungime mai mic care continu s ard pn cnd scderea temperaturiideterminatde suflajul transversal (faza III) conduce la stingerea arcului. Procesul descris se repet pentreaga perioad tade ardere a arcului electric, la intervale de zeci de s, intervale ce nu sunt ns rigurosegale, din cauza modificrii continue a condiiilor din interiorul iexteriorul zonei de stingere. In final,cnd presiunea n interiorul zonei de stingere este suficient de ridicat iar arcul electric are o lungime

suficient de mare, la prima trecere prin zero a curentului de frecven industrial el se va stinge.Pe durata acestor fenomene arderea arcului electric are loc ntr-o bul de gaze ce se extinde i ncompartimentele labirintului, descrcnd prin canalele oferite de acesta presiunea din interiorul camereide stingere. Gazele fierbini care sunt expulzate prin canalele de eapare (4)sunt nc puternic ionizate,fiind necesaro proiectare atent pentru a se evita conturnarea zonei de stingere, prin exteriorul acesteia.Problema este cu att mai important la ntreruptoarele folosite la tensiuni nalte, unde se practicnserieri ale camerelor de stingere.Suflajul transversal, caracterizat de presiuni relativ coborte n interiorul camerei de stingere, este cu attmai eficient cu ct intensitatea curentului ntrerupt este mai mare. La ntreruperea curenilor de intensitatemic pot s apar probleme (arcul nu este ntrerupt sau durata arcului n camera de stingere crete).

O seciune printr-o camerde stingere cu suflaj transversal este reprezentatn figura 6.6 pe care pot fiidentificate reperele menionate n figura 6.5


4/19

9

Figura 6.6Seciune printr-o camer de stingere cu suflaj transversal

n figura 6.7 este ilustrat modul n care se produce stingerea arcului electric:- pentru cureni de intensitate marecum sunt curenii de defect, arcul este stins n partea superioar

a camerei de stingere;- pentru cureni de intensitate miccum sunt curenii corespunztori diferitelor regimuri normale

de funcionare --arcul este stins n partea inferioar a camerei de stingere n momentele n carecontactul mobil (tija) prsete camera de stingere i cantitatea de gaze dezvoltat este suficient

pentru stingerea arcului)

Figura 6.7Expandare i jet de lichid produs de

arcul electric ntr-o camer de stingerecu suflaj transversal

a)-ntreruperea curenilor de intensitatemare;

b) ntreruperea curenilor de intensitatemic

1 - tulip2tij mobil3camera de stingere


5/19

10

6.2.2.2 Suflajul axial al arcului electric

Dintre multiplele variante ale suflajului axial seprezint n figura 6.8 o variant reprezenativ.

Figura 6.8Camer de stingere cu suflaj axial:

a - zona de stingere;b - forma discurilor de compartimentare (vedere);

1 - tija mobil;2 -contactul fix;3compartiment;4 - canale de eapare.

Principiul de funcionare este similar cu cel al suflajului transversal, prin aceea cplasma arcului este npermanen nlocuit, deoarece gazul ionizat, care constituie el nsui traseul oferit curentului electric,este ndeprtat din zona de stingere 3prin canalele de eapare 4formate prin suprapunerea discurilor decompartimentare (figura 6.8, b) Canalelepermit n acest caz eaparea radiala gazelor. Fluxul de gazecare eapeaz "spal" i rcete arcul; acesta rmne ns n axa camerei de stingerepn la stingerea saca urmare a scderii conductivitii electrice.

Stingerea arcului ntr-un alt tip de camer de stingere cu suflaj axial este prezentat n figurile de mai jos

(a) (b)

(a) Seciuneprin camera de stingere. ntreruptoruleste n poziia nchis(b) Contactul mobil (tij) s-a desprins decontactul fix (tulip) i n spaiul dintre cele doucontacte a aprut arcul electric. Cldura arculuidescompune uleiul iar gazele rezultate determincreterea presiunii n interiorul camerei destingere deoarece, n aceast poziie contactulmobil obtureazaccesul gazelor spre exterior.


6/19

11

(c) (d)

(c) Amestecul de gaze rezultate dindescompunerea uleiului sub aciunea arculuielectric (aflate la temperatur ridicat i fiind

parial ionizate) este evacuat pe la parteasuperioar a camerei de stingere (imaginea dinstnga).(d) Pe la partea de jos a camerei de stingere intrulei rece de ndat ce tija mobil deschideorificiul de legtur. Arcul se stinge.

(e) (f)

(e), (f) Fazele finale ale ntreruperii circuitului:Uleiul proaspt ocup distana de separaie dintre

piesele de contact, asigurnd refacerea rapid acaracteristicii dielectrice a izolaiei longitudinalecreia i se aplic, dup ntreruperea circuitului,tensiunea tranzitorie de restabilire.

Figura 6.9 - Camer de stingere cu suflaj axial

Din construciile de camere de stingere prezentate se constat c sensul de micare preferat al

contactului mobil este de sus n jos, n acest fel arcul fiind ntins n zona de ulei proaspt.

(a) (b) (c)Figura 6.10Alte variante de realizare a camerelor de stingere cu ulei puin


7/19

12

In fig.6.10 se prezint variante ale zonei de stingere n ulei a arcului elctric.n varianta (a) zona de stingere este compartimentat cu ajutorul unor discuri cu bavur nalt, ce sesprijin unele peste altele datorit aciunii resortului spiralat aflat n partea superioar. La coborrea tijeicontactului mobil, presiunea gazelor formate prin aciunea termic a arcului electric asupra uleiului dincompartimentele zonei de stingere determin expandarea radiala amestecului, spre exteriorul zonei destingere; la evacuarea gazelor prin spaiile pe care chiar acestea i le creaz ntre discurile decompartimentare, se asigur i un suflaj axial al arcului electric, dar de eficacitate mai redus dect ncazul prezentat n figura 6.8 .n varianta (b)pistonul intermediar asigur (prin prezena resortului spiralat) i o amortizare a micriitijei contactului mobil la anclanare. La declanare, soluia constructiv asigur fragmentarea arculuielectric, ce apare la nceput ntre contactul fix, superior i partea superioar apistonului. Gazele formaten aceast prim etap asigur la partea inferioar a zonei de stingere un suflaj transversal al celui de aldoilea arc electric ce se formeaz ntre piston i tija contactului mobil. Dezavantajul soluiei este c prima

poriune a arcului electric, cea superioar, nu beneficiaz de nici un tip de suflaj.n varianta (c), coborrea tijei contactului mobil permite i coborrea pistonului lateral (acionat deresortul de deasupra lui), care va impune uleiului de sub el s se deplaseze pe traseul din figur, asigurnd

deci i un suflaj transversal al arcului electric.6.2.3. ntreruptoare cu ulei - detalii constructive

Intreruptoarele cu ulei au fost printre primele tipuri folosite n reelele de nalt tensiune. Cunoscnd odezvoltare de-a lungul ntregului secol, n prezent exist n funciune un mare numr de exemplare.Aceste ntreruptoare se pot clasifica n dou grupe mari:- ntreruptoare cu ulei mult (nu se mai folosesc) - IUM- ntreruptoare cu ulei puin- IUPPrin conectarea camerelor de stingere n serie i/sau n paralel, metod prin care se obine mrirea puteriide rupere - ntreruptoarele cu ulei puin se pot folosi pn la cele mai nalte tensiuni din reelele detransport al energiei electrice.

In prima categorie, IUM, se plaseaz variante constructive, de regul monopolare, la care uleiul estefolosit att ca mediu de stingere, ct i ca mediu dielectric principal. Din cauza cantitii mari de uleiconinut n cuvele unui ansamblu tripolar (zeci de tone, pentru cele trei uniti monopolare), acest tip dentreruptor are dezavantajul major al un risc de incendiu i de explozie, care astzi nu mai poate fi tolerat.La acesta, se adaug inspeciile i reviziile dificile, care necesit golirea complet a cuvelor, astfel nctastzi acest tip de ntreruptor nu se mai fabric, iar exemplarele existente nc n sistem sunt progresiveliminate.Din cauza dezavantajelor descrise mai sus, intreruptoarele cu ulei sunt astzi reprezentate numai devariantele cu ulei puin, folosit numai ca mediu de stingere.Izolaia principala acestor ntreruptoare este

asigurat de porelan sau estur din fibre de sticl impregnat cu rini sintetice (araldit). Ele predominastzi n reelele electric cu tensiuni nominale ncepnd de la 10 kV i pn la cele mai nalte tensiuni.Fiind - la rndul lor concurate de soluii moderne (cu vid - la tensiuni din domeniul / - sau SF6n rest), daravnd un cost mult mai redus n situaia n care rspund suficient de bine cerinelor fundamentale impusentreruptoarelor, ele vor continua s fie prezente n sistemele electroenergetice. In cele ce urmeazse vor

prezenta pe scurt principiul de funcionare i principalele variante constructive.

Soluiile constructive actuale se prezint n dou variante.Varianta 1: polul ntreruptorului are contactul principal fix plasat n partea inferioar i piesa mobil aacestuia execut, la declanare o micare ascendent.Varianta 2: situaia este inversat- contactul principal este plasat n partea superioar a polului, piesa

mobil executnd la declanare o micare descendent.Aceast din urm variant este favorabil obineriiunor capaciti de rupere superioare -chiar la gabarite reduse - datorit faptului c arcul electric sedezvolt n sens invers deplasrii ascendente a gazelor pe care le produce n uleiul proaspt.


8/19

13

Principalele tipuri de ntreruptoare cu ulei puin instalate n sistemul energetic romnesc sunt:a) ntreruptoare cu ulei puin de medie tensiune

ntreruptoare tipo IUP-M, 1020/630, 1000;o IUP, 25

ntreruptoare tipo

IO101520/630, 1250, 2500, 4000;o IO-B1220/1250; IO-AP1224/630, 1250;o IO-M24/630, 1250

I.ntreruptor; 0ortojector; Uulei; Ppuin; Mmodernizat;Mecanismele de acionare ale acestor ntreruptoare sunt de tipul constructiv:

MR, MRL, MRI, MRI-0 cu acumulare de energie n resort i acionare cumotor electric sau manual (cu manivel)

DPI, DMI-5 cu electromagnet solenoidalpneumatice tip-MPI (pentru ntreruptoarele IO-AP).

b) ntreruptoarele cu ulei puin de nalt tensiune: ntreruptoare IUP-110 ntreruptoare IO110; 220; 400.

Mecanismele de acionare ale acestora sunt de trei tipuri: cu motor electric i acumularede energie n resort tip MR-4 (pentru IUP-110) cu motor electric i acumulare de energie ntr-o butelie de azot sub presiune de tip MOP-1;pneumatice incluse pentru IUP-110

6.2.3.1 ntreruptorul de medie tensiune IUP-M

Figura 6.14ntreruptor IUP-M 10. Vedere de ansamblui principalele cote de gabarit

1cuv metalic (conine camera destingere)2izolator de trecere (scoate conexiuneadin interiorul cuvei metalice)3izolator suport (fixeaz cuv pe asiuasigurnd izolaia fa de pmnt)4dispozitiv de acionare

5sistem biel-manivel (din materializolant) prin care este transmis micareacontactului mobil din interiorul camerei destingere6asiu metalic7 - crucior

Sunt ntreruptoare tripolare pentru clasele de izolaie 12 respectiv 24 kV (Um) i cureni nominali 630respectiv 1000 A. Este format din trei cuve metalice (figura 6.14) care conin camerele de stingere i

contactele fixe. Cuva metalic este fixat prin intermediul a dou izolatoare suport de asiul metaliccomun. Contactele mobile sunt solidare cu axul lor comun prin intrmediul unui sistem izolantbiel-manivel. Manevrele de nchidere i de deschidere au loc prin deplasarea simultan a celor trei poli.


9/19

14

Energia necesar pentrudeplasarea contactelor este furnizat de mecanismul de acionare. Transmitereaacesteia de la axul mecanismului de acionare la contactele mobile se face printr-un lan cinematic.Simultan cu nchiderea se tensioneaz i resoartele de deschidere. Pentru frnarea echipamentelor mobilesunt prevzui amortizori la nchidere.Camerele de stingere, cte una pe fiecare faz, sunt de tipul cu suflaj transversal. n figura 6.15 estereprezentat o seciune printr-o cuv metalic de pe o faz. La declanare contactul mobil 15 sedeprteaz de contactul fix de tip tulip 12 i ca urmare ntre ele apare arcul electric, care descompuneuleiul formnd gaze n camera de stingere 13. Datorit presiunii formate, la deschiderea orificiilortransversale ale camerei de stingere de ctre contactul mobil ce se deplaseaz n sus, are loc un suflajtransversal cu jet de ulei i gaze care produce n final ruperea arcului, dup ce mai nti l deionizeaz ifragmenteaz. Gazele se ndreapt spre partea superioar a cuvei 7de unde sunt eapate n atmosfer.Pentru a se cura de particulele de ulei, gazele trec prin separatorul de ulei 4, iar particulele de uleireinute se colecteaz n rezervorul auxiliar 2. Camera elastic 3 are rolul de a comprima ptura de aer 14astfel ca, la trecerea curentului prin zero, prin destinderea ei s se produc un curent de ulei n canalele desuflaj ale camerei de stingere. Pentru varianta de 20 kV se monteaz paravane izolante ntre faze.Camera de stingere este montat n interiorul cilindrilor izolani 5 i 6, aflai la rndul lor n interiorul unui

cilindru metalic 7 ce formeaz peretele exterior. Pentru umplerea camerei cu ulei este prevzut buonul9,iar pentru golirebuonul 7. Izolaia ntre cele dou contacte n poziia deschis se realizeaz cu ajutorulizolatorului de trecere 10.Nivelul uleiului n camera de stingere se urmrete prin indicatorul de nivel 8.

Figura 6.15Seciune prin camera de stingere a ntreruptorului

IUP-M 10

1. cilindru metalic2. rezervor auxiliar3. camer elastic4. separator de ulei5. cilindru izolant6. cilindru izolant7. buon de golire8. indicator de nivel9. buon de umplere10.

izolator de trecere11.ventil12.contact tulip13.camer de stingere14.pern de aer15.contact mobil


10/19

15

Procesul de stingere a arcului n ntreruptorul cu ulei puin de tip IUP -M se poate urmri n figura 6.16.Cele trei contacte mobile sunt acionate simultan de mecanismul de acionare care poate fi de tipul MRI-0, MRI-1, DPI, DMI-6.

Figura 6.16Diferite situaii create n procesul de stingere a arcului

6.2.3.2 ntreruptoare ortojectoare de medie tensiune (tip IO, IO_B, IO_AP, IO_M)

Sunt ntreruptoare tripolare pentru clasele de izolaie 12, 24 kV i cureni nominali 630, 1250, 2500,4000 A. Cei trei poli ai ntreruptorului sunt montai independent pe un asiu comun. Dimensiunile degabarit i modul de montaj al polilor nretruptorului IO-10/630, 1250 A se pot urmri n figura 6.17.

Figura 6.17


11/19

16

Polul include elementele eseniale ale ntreruptorului i anume (figura 6.18): calea de curent care se compune din:

o borna superioar22,o contactul fix superior 15,o tija contactului mobil 4,o contactul inferior 14,o

borna de curent inferioar8;elementele pentru stingerea arcului:

o camera de stingere 23,o camera de detent,o vrful de contact 4o inelul de protecie

elementele de izolareo tubul de ghidaj izolant al contactului mobil, 7,o cilindrul izolant, 10;

elemente legate de prezena uleiuluio

buoane de umplere 6o buoane de golire 6o garnituri 11, vizor 18etc.;

carterul inferior mpreun cu cilindrul izolant, formnd elementele de rezisten mecanic alepolului, preiau reaciile mecanice care apar n elementele lanului cinematic la transmitereaenergiei de la mecanismul de acionare la contactul mobil.

Figura 6.18ntreruptoare IO 10 kV / 630 A, 1250 A; seciune prin pol

1. carter2. subansamblu ax carter

3.

subansamblu levier4. vrf de contact5. pivot de ghidaj6. buon de golire7. tub de ghidaj8. suport born inferioar9. suport born superioar10.cilindru izolant11.garnitur12.colier13.urub cu cap hexagonal

14.

subansamblu tulip inferioar15.subansamblu tulip superioar16.urub de srngere17.piuli18.vizor19.capac20.segment21.supap22.born23.camer de stingere24.urub cu cap hexagonal25.

urub cu cap hexagonal


12/19

17

Manevrele de nchidere i deschidere au loc prin deplasarea simultan n sus (nchidere) i respectiv njos (deschidere) a contactelor mobile ale celor trei poli. Energia necesar n acest scop este furnizat demecanismul de acionare i este obinut astfel:

acumularea n resoarte se realizeaz de la un servomotor sau manual pentru ntreruptoarele IO,IO-B, IO-M;

de la o reea de aer comprimat, n cazul ntreruptoarelor IO-AP.

Simultan cu nchiderea ntreruptorului are loc i tensionarea resoartelor de deschidere. Manevra dedeschidere are loc prin eliberarea energiei nmagazinate n acestea.Stingerea arcului electricare loc pe principiul clasic al ntreruptoarelor cu ulei puin, prin autosuflajtransversal i longitudinal de gaze i ulei.Ca particulariti ale acestui tip trebuie remarcate urmtoarele:

deplasarea tijei contactului mobil se efectueaz de sus n jos n timpul declanrii; caurmare arcul electric se dezvolt n sens invers deplasrii gazelor n zona ocupat de uleiul proaspt,ceea ce are drept consecin un suflaj mai eficient i deci obinerea unor performane superioare,chiar la un gabarit redus;

pentru a se realiza cureni nominali mai mari de 1250 A, se monteaz la fiecare pol dentreruptor, n paralel, un separator de 1250 A (fig. 6.19). Acionarea lor, ns, se face cu un decalaj.La declanare se deschide mai nti separatorul, fr arc electric, apoi ntreruptorul. La anclanare senchide mai nti ntreruptorul i apoi separatorul, care preia astfel o parte din curentul total.

Figura 6.19IO15 kV/2500 A (cu pol separator)Reperele din figura 6.19 au urm toarele semnificaii:1born superioar,2born inferioar,3tija contactului mobil,4camer de stingere,5contacte fixe superioare6contacte fixe inferioare,7biel,8carter inferior,

9axul me canismului de acionare,10carter superior,11cilindru izolant12ecran izolant,13transformator de msurare de curent de14separator montat n paralel.


13/19

18

Mecanismele de acionare ale celor doi poli (cel de separare i cel de ntrerupere montai n paralel peaceeai faz) sunt cuplate ntre ele prinbiele i manivele.La ntreruptoarele IO din seria normal nchiderease face prin ridicare brusc n sus a tijei contactuluimobil. La deschidere, care se face sub aciunea unor resorturi de declanare, tija coboar brusc icontactul mobil se separ de cel fix. Arcul electric care seproduce ntre inelul de protecie al contactuluii vrful de contat al contactului mobil este tras n uleiul proaspt ce traverseaz compartimentele camereide stingere unde vaporizarea intens provoac suflajul i stingerea sa.

6.2.3.3 ntreruptoare ortojectoare de nalttensiune tip IO-110/1600; IO-220/1600; IO-400/1600

Caracteristici constructive i funcionale.

Sunt ntreruptoare cu comand unipolar, n sensul c se realizeaz cupoli independeni cuun mecanism de acionare pe pol, la toatgama de tensiune sus amintit. La 110 kV se realizeaz si n variantele bipolare i tripolare, adic sunt, prevzute cu unsingur dispozitiv de acionare pentru doi i respectiv trei poli. Se realizeaz pentru clasele de izolaie de 123 (145) kV, 245 kV i respectiv 420 kV;

curentul nominal este de 1600 i 2000 A. Pot funciona n regim de reanclanare automat rapid (RAR) mono i trifazat (RARmonofazat implic i la 110 kV prevederea cte unui dispozitiv de acionare pe fiecare pol). Constructiv, aceste ntreruptoare asigur un nalt grad de tipizare, avnd la baz o camerde stingere modul cu parametrii nominali :

o tensiune = 85 kV ;o curent nominal = 1600 A;o curent de rupere simetric =31,5 kA.

Camerele de stingere modul se nseriaz ntr-un montaj V, cuplndu-se astfel electric imecanic ntre ele i, mpreun, se cupleaz mecanic cu dispozitivul de acionare; astfel rezult doumodule i respectiv un V la 110 kV, patru module i respectiv dou ansamble V la 220 kV, i ase

module i respectiv trei ansamble V la 400 kV. Fiecare ansamblu V este montat pe o coloan-suport proprie, electroizolant.

Repartiia cderilor de tensiune pe fiecare camer de stingere n timpul diferitelor regimuri de funcionare,poate fi neuniform, datorit urmtoarelor cauze :

o cureni postarc diferii,o rezistene de contact diferite,o capaciti diferite ale modulelor.

Din aceast cauz se prevd n paralel cu camerele de stingere, condensatoare de uniformizare dup cumurmeaz :

o IO-110/1600 pentru folosirea la tensiunea nominal de 170 kV- dou condensatoare de400 pF (figura 6.20)

o IO-220/1600 - 4 condensatoare de 800 pF (figura 6.21)o IO-400/1600 - 4 condensatoare de 800 pF i dou de 1000 pF care se monteaz pe

camerele extreme (marginale), deoarece calculele teoretice i ncercrile experimentalearat c n acest caz repartiia tensiunii de restabilire pe cel 6 module nseriate prezint ungrad de uniformitate mai avantajos (figura 6.22)

Dispozitivul de acionare este de tip oleopneumatic i poate asigura micarea contactelor mobile att lanchidere, ct i la deschidere; un dispozitiv de acionare oleopneumatic ( tip MOP ) are energie careasigurmicarea simultan a contactelor mobile din ase module de camere de stingere, respectiv treiansamble V, n condiiile secvenei nominale de manevr adic; D - 0,3 s - ID 180 s - ID.

[Inchis; Ddeschis]


14/19

19

Figura 6.20IO-110 kV

Figura 6.21IO-220/1600

Figura 6.22IO-400/1600

n continuare se prezint construcia elementelor importante (active) ale ntreruptoarelor tip IO.

Subansamblul camer de stingere

Subansamblul camer de stingere (figura 6.23) constituie modulul de baz i se compune din:


15/19

20

Calea de curent incluznd borna de racord electric, portcontactul fix superior, degetele de contactsuperioare, contactul mobil, degetele de contact inferioare, portcontactul inferior i o bar din Al care facelegtura (conexiunea) cu cellalt modul de pe acelai ansamblu V ; legturile de mai sus se asigur cuorgane de asamblare (uruburi, piulie).Borna de racord, contactul mobil i degetele de contact sunt argintate electrolitic; pe suprafeele pieselordin aliaje de Al, ca portcontactul inferior i superior, aflate n contact electric cu piese de cupru, se aplicun strat subire de cupru, pentru asigurarea stabilitii n timp a mbinrii de contact electric.

Elementele pentru stingerea arcului electriccare includ : subansamblul camer de stingere, piesele carepreiau piciorul arcului electric (vrful contactului mobil i inelul de protecie al degetelor de contactsuperioare, ambele executate din materiale greu fuzibile), carterul superior, subansamblul valv, jiclorulde eapare al gazelor, capacul, tubul de protecie, pistonul diferenial anticavitaie pentru injeciesuplimentar de ulei, cu resortul i rondelele elastice, supapa de siguran.Camera de stingere este rigid i compartimentat prin intermediul unor discuri careasigur buzunare dereinere a uleiului; aceast camer se realizeaz din estur de sticl impregnat n rini epoxidice, subvid i presiune.Piesele greu fuzibile se realizeaz din aliaje sinterizate de Cu (20%) i W (80 %); se asigur astfel

reducerea eroziunii produs de arcul electric att a contactelor respective care preiau piciorul de arcelectric, ct i a degetelor de contact care sunt protejate prin inelul din material greu fuzibil. Experienaarat, c, chiar n aceste condiii, protecia nu este total si piesele de contact prezint o oarecare eroziunedup comutaii repetate.

Figura 6.23

Procesul de stingere a arcului electric Enumerarea de mai sus a elementelor pentru stingerea arculuielectric; s-a fcut n ordinea interveniei acestora n procesul de stingere, proces care se descrie mai jos.Descrierea se ncepe considernd ntreruptorul n poziia - nchis -. n aceast poziie resortul pistonuluidiferenial injector este comprimat din timpul nchiderii anterioare, fiind meninut blocat n aceast

poziie de ctre tija contactului mobil. La deplasarea n jos cu vitez mare a contactului, pistonul - mpinsde resortul su - trimite un volum de ulei n vidul (cavitaie) creat prin eliminarea uleiului.Dup separarea pieselor de contact electric (Cu-W), apare arcul electric care se dezvolt n camera de


16/19

21

stingere ; concomitent apar procesele gazodinamice care conduc la deplasarea n carterul superior aelementelor rezultate din descompunerea de ctre arculelectric a uleiului. Subansamblul - valv - asigurobturarea automat a comunicrii ntre carterul superior (camera de aer) i camera de detent, gazele fiindastfel obligate s treac numai prin orificiul calibratal jiclorului de eapare; n acelai timp - valva - arerolul important de a mpiedica trecerea presiunii n spaiul dintre cilindrul de presiune i izolator.Prin orificiul jiclorului de eapare este antrenat n camera de detent i o cantitate de ulei.n continuare,gazele se evacueaz n atmosfer prin tubul de protecie.Deplasarea contactului mobil determin lungirea arcului electric n camera de stingere, ceea ce conduce ladezvoltarea de gaze, creterea presiunii i ca urmare, la activarea autosuflajul; n acelai timp se mretei volumul de gaze eapate n atmosfer.Injectarea uleiului pe piciorul de arc de pe inelul de protecie se realizeaz ntr-o durat care nu depetedou semiperioade (20 ms).Dup ce contactul mobil depete toate orificiile transversale ale camerei de stingere (n tot acest timpare loc si un suflaj axial de gaze n sens contrar deplasrii tijei), are loc o detent a gazelor din coloanaarcului electric prin aceste orificii, n spaiul dintre camera de stingere i cilindrul electroizolant de

presiune.

Aceast detent provoac scderea presiunii n coloana arcului electric n raport cu presiunea uleiului dincompartimentele cuprinse ntre discurile camerei de stingere. La urmtoarea trecere prin zero, aceastdiferen de presiune se amplific i are loc deci o deplasare de vapori de ulei, perpendicular pe coloanaarcului rcind-o i producnd apoi stingerea acestuia. Evacuarea gazelor spre atmosfer continu o duratde timp i dup stingerea arcului; la terminarea acestui fenomen, odat cu scderea presiunii n carterul denivel, subansamblul valv, determin deschiderea orificiului prin care uleiul din camera de detenta revinen carterul de nivel.Supapa de siguran a fost prevzut, n scopul proteciei ansamblului mpotriva exploziei, atunci cnd dindiferite, cauze s-ar obtura, n timpul procesului de ntrerupere (deconectare), orificiul jiclorului deeapare.Descrierea de mai sus a procesului ntreruperii se refer la :

-

ntreruperea curenilor de scurtcircuit;- ntrerupererea curenilor de defect kilometric;- ntreruperea defectelor consecutive;- deconectri n opoziie de faz.

n aceste cazuri, durata arcului la aceste ntreruptoare este cuprinsntre 1...3 semiperioade (10...30 ms).La deconectarea curenilor mici capacitivi, stingerea are loc mai rapid (pn la o semiperioad), datorit

pistonului injector diferenial i vitezei mari de deplasare a contactelor mobile, care asigur ntrerupereafr reaprinderi i reamorsri repetate. Supratensiunile interne de comutaie, care apar n acest caz, suntcaracterizate printr-un coeficient de supratensiune mai mic dect 2,5 p.u.

Elementele legate de prezenta uleiului, care includ buonul de umplere, vizorul striat, subansamblulvalv, garnituri de etanare i robinetele de golire.

Elementele de izolaie electric care includ cilindrul izolant i izolatorul suport, ambele avnd rolul de aasigura izolaia ntre contacte n poziia deschis a ntreruptorului.De asemenea, ele reprezint elementele principale de rezisten mecanic ale modulului, cilindrulasigurnd stingerea pe extremitile izolatorului a portcontactului inferior i a carterului de nivel.


17/19

22

Detalii constructive ale camerei de stingere n absena uleiului i dup umplerea polului cu ulei


18/19

23

Subansamblu l mecanism (vizibil parial n figura 6.23).

Prin intermediul acestuia are loc transmiterea energiei undei de presiune de la dispozitivul de acionare lacontactele mobile ale celor dou module ale unui ansamblu V.Transmisia se face printr-un lan cinematic format din tij, piston, biele, o pies de ghidaj, tij de contactmobil, toate fiind articulate ntre ele prin boluri de legtur.Toate piesele lanului cinematic prin care se

transmite micarea de la dispozitivul de acionare la contactele mobile din interiorul camerei de stingeresunt realizate din material electroizolant.Deplasarea perfect liniar a tijelor de contact mobile se obine prin folosirea unor elemente de ghidaj.Datorit acceleraiilor mari necesare i pentru evitarea ocurilor, se folosesc amortizoare la nchidere(carterul amortizor la nchidere i piesa de la captul tijei pistonului) i la deschidere (subansamblul amor-tizor de deschidere). Ambele sunt amortizoare cu ulei folosind principiul amortizrii prin comprimareaunui volum de ulei obligat s se evacueze prin orificii calibrate.Amortizorul de deschidere necesit existena uleiului Tr. 30 pn la nivelul indicat de vizorul dinsubansamblul carter. Subansamblul carter reprezint scheletul de rezisten mecanic executat din tablesudate.Admisia uleiului, pe o fa sau alta a pistonului, este controlat de nite clapete care permit obinerea

acelorai caracteristici cinematice la modulele folosite la diversele variante de ntreruptoare.Blocarea n poziia nchis i deschis a contactului mobil se face cu dou resoarte (subansamblu resort).Ansamblul V se fixeaz pe coloana izolat prin intermediul unor amortizoare cu rondele.

Coloanele izolante (fi gura 6.24).

Acestea asigur izolaia fa de mas a ntreruptorului; ele includ anvelopa din porelan electrotehnic dur,tuburi electroizolante de nalt presiune pentru fluidul de transmitere a comenzilor de acionare,subansamblul capac, carter, soclu i robinet de golire.

Figura 6.24ntreruptor IO-110, 220, 400-seciune prin

coloanele izolante1.

capac2. garnitur3. garnitur4. vizor5. garnitur6. subansamblu izolator suport7. subansamblu platon8. lam resort9. subansamblu izolator suport10. capac11. subansamblu robinet golire12.

garnitur

13.

garnitur14. subansamblu cap15. eav 30x416. garnitur17. carter18.piuli: inel Ermete19. garnitur20. inel de gard interior21. inel de gard exterior(pentru uniformizarea

cmpului electric n zona de capt a coloanei)22. garnitur

23.

subansamblu tub nalt presiune24. soclu


19/19

24

Coloana este umplut sub vid cu ulei de transformator TU-30. Pentru controlul nivelului uleiului dincoloan este prevzut n carter un vizor striat. Izolatoarele sunt capabile s reziste la solicitrile mecanice

produse de aciunea unui vnt de 40 m/s. mbinarea izolatoarelor cu armturile este capabil s reziste laeforturile dinamice care apar n timpul manevrelor de nchidere i deschidere pe scurtcircuit. Numrultronsoanelor de izolatoare din coloan depinde de tensiunea nominal a utreruptorului; astfel, coloana

pentru IO -110/1600 are un singur tronson, pentru IO-220/1600 are dou tronsoane, iar pentru IO - 400/1600 are trei tronsoane; toate tronsoanele sunt suprapuse, soluia adoptat asigurnd o modulare avansatcu eficien tehnologic i de revizie n exploatare.Tuburile de nalt presiune sunt din steclotextolit rulat de nalt rezisten mecanic i electric; prin elese transmite unda de presiune de la dispozitivul de acionare oleopneumatic MOP, spre pistonul cu dubluefect al subansamblului mecanism. Aceste tuburi asigur izolaia electric fa de mas.n scopul uniformizrii cmpului electric suntprevzute inele de gard att n interiorul coloanei (n ulei),ct i n exteriorul acesteia n aer.Condensatoarelesunt destinate mbuntirii repartiiei tensiunii de restabilire pe modulele nseriate. Elesunt de construcie etan incluznd capaciti elementare nseriate din folie de aluminiu i hrtie n ulei.Dilatrile uleiului sunt preluate de un burduf de cauciuc.

Dispozitivul de acionare tip MOP-1este destinat ca s asigure energia de manevrIn reelele electrice de tip interior de 10 kV i 20 kV din ara noastr se folosesc ntreruptoare cu ulei

puin de tipul IO-10-20 kV cu cureni nominali de 630, 1 250 i 2 500 A.Timpul de anclanare este de ordinul 140... 180 ms (7...9 perioade),Timpul de declanare are valori de 30...70 ms (sub 4 perioade).Puterea de rupere la tensiunea de serviciu poate atinge 500 MVA.Coninutul de ulei pe faz este 2... 12 1 (dependent de curentul nominal),Masa ansamblului, inclusiv cea a mecanismului este de 180...500 kg.Durata de rearmare este de 4...12s.

Pentru instalaii de tip exteriorse folosesc ntreruptoare de tipul IO 110-220-(400) kV de 1 600 ATimpul de anclanare este de ordinul 100... 150 ms (6... 7,5 perioade),Timpul de declanare are valori de 40... 55 ms (sub 3 perioade).Puterea de rupere la tensiunea de serviciu poate atinge 6 x 103MVA (la 110 kV), respectiv 12 x 103MVA(pentru 220 kV)

Numrul camerelor de stingerepe faz este 2, respectiv 4.Coninutul de ulei pefaz este 170, respectiv 412 1, din care n fiecare camer de stingere se afl 48 1, iarn fiecare carter al mecanismului se afl 26 1. In coloanele ce suport carterul cu cele 2 camere destingere se afl un volum de ulei de 48 1, respectiv 84 1.Masa ansamblului este de 1 775, respectiv 4 582 kg/faz.

Intreruptoare-cu-ulei.pdf

Documents

Transcript of Intreruptoare-cu-ulei.pdf