Oljno stikalo: vrste, oznake + specifika uporabe

Med stikalno opremo zavzema oljno stikalo častno mesto kot veteran, uporablja se tako v zaprtih kot v odprtih razdelilnih napravah poljubne napetosti.

Njegova glavna funkcija je vklapljanje in izklapljanje posameznih vodov normalno delujočega električnega sistema ali v nestandardnih situacijah. Izklapljanje se glede na okoliščine zgodi samodejno ali ročno.

V tem članku si bomo ogledali obstoječe vrste teh naprav, njihovo klasifikacijo in oznake. Prav tako bomo posvetili pozornost prednostim in slabostim takih stikal, posebnostim in pravilom njihove uporabe. Za boljše razumevanje gradiva smo izbrali sheme, tabele, nazorne fotografije in tematske video preglede.

Prednosti in slabosti oljnih stikal

Te naprave imajo razmeroma preprosto konstrukcijo. Imajo dobro izklopno zmogljivost, niso odvisne od vremenskih razmer. V primeru napak je mogoče izvajati popravljalna dela. Bakova OS so primerna za zunanjo namestitev. Obstajajo pogoji za montažo vgrajenih tokovnih transformatorjev.

Pomembno vlogo pri delovanju OS igra hitrost razhajanja kontaktov. Lahko se pojavi situacija, ko se kontakti razhajajo z ogromno hitrostjo in oblok takoj doseže dolžino, ki je zanj kritična. Pri tem lahko količina obnavljajoče se napetosti ne zadošča za preboj medkontaktnega prostora.

Pomanjkljivosti je več pri bakovih stikalih. Prvi — prisotnost velike količine olja, posledično precejšnje dimenzije teh agregatov in razdelilnih naprav. Drugi — nevarnost požara in eksplozije, v izrednih razmerah so lahko posledice najbolj nepredvidljive.

Raven olja tako v baku kot v vodih, pa tudi njegovo stanje, je treba redno nadzorovati. Če so v oskrbovalnih električnih omrežjih prisotna OS, je treba imeti posebno oljno gospodarstvo.

Na fotografiji je oljno stikalo VMG. Izklaplja lahko poljubne obremenitvene tokove in kratke stike, vključno z mejnim izklopnim tokom. To vrsto pogosto uporabljajo na transformatorskih postajah.

Klasifikacija oljnih stikal

Oljna stikala so začeli uporabljati že v koncu predprejšnjega stoletja. Skoraj do sredine 20. stoletja drugih izklopnih naprav v visokonapetostnih omrežjih preprosto ni bilo.

Obstajata dve veliki skupini teh aparatov:

1. Rezervoarski, za katere je značilna velika količina olja. Za to opremo je olje hkrati medij, v katerem se ugaša oblok, in izolacija.
2. Malo oljni ali malo volumenski. O količini polnila v njih pove že ime. Ti odklopniki vsebujejo dielektrične elemente, olje pa je tukaj potrebno samo za gašenje obloka.

Prve uporabljajo predvsem v razdelilnih napravah od 35 do 220 kV. Druge – do 10 kV. Malo oljne naprave serije VMT uporabljajo tudi v zunanjih RP, načrtovanih za 110 in 220 kV.

Princip gašenja obloka pri obeh vrstah je enak. Oblok, ki nastane pri razpiranju visokonapetostnih kontaktov odklopnika, povzroči hitro izhlapevanje olja. To vodi do ustvarjanja plinske ovojnice okoli obloka. To tvorbo sestavljajo hlapi olja (približno 20 %) in vodik (H2).

Obločni presledek se deionizira zaradi hitrega ohlajanja stebra obloka z mešanjem plinov z visoko in nizko temperaturo v ovojnici.

V trenutku nastanka obloka v območju kontakta je temperatura zelo visoka – približno 6000°. Glede na namestitev ločimo odklopnike za notranjo, zunanjo uporabo ter za uporabo v KRP – kompaktnih razdelilnih napravah.

Vrsta #1 — oprema bakovega tipa

Stikalna oprema tega tipa ima lahko en rezervoar ali več, odvisno od napetosti. V prvem primeru je do 10 kV, v nekaterih primerih do 35. Vsaka faza odklopnikov, ki delujejo v napravah z višjo napetostjo, je nameščena v svoj rezervoar.

Vsi rezervoarski odklopniki imajo približno enako zgradbo. Jekleni rezervoar na dovodih z oljem vsebuje dušilne komore. Zunanje kontakte premosti prečka.

Pogoni tako za rezervoarske kot za malo oljne odklopnike so lahko ročni, avtomatski, sestavljeni na vklopni tuljavi solenoida, ali vzmetni. V drugem primeru se uporablja magnetna lastnost solenoida, ki omogoča vlečenje kovinskega jedra, povezanega s posebnim sistemom z gredjo MV.

Pri dovajanju enosmernega električnega toka na navitje solenoida se agregat vklopi zaradi vlečenja potisne palice magnetnega jedra s kasnejšim obratom gredi odklopnika.

Gred v tem položaju drži poseben zapah. Hkrati z vklopom solenoid določi določen položaj izklopnim vzmetem, ki ob prejemu posebnega električnega impulza izklopijo MV.

Postopek izklopa sproži drugi solenoid z izbijanjem valjčnega mehanizma (zapaha). Posledično se gred takoj obrne zaradi vzmeti in pride do izklopa. Za delovanje solenoidnega pogona je potrebna prisotnost akumulatorske baterije za napajanje z enosmernim tokom.

Ko baterija ni prisotna, se uporablja vzmetni pogon. Vklop se izvede z uporabo elektromotorja ali z mišično silo. Ročni izklop je možen za nizkomočnostne enote z vrednostjo kratkostičnih tokov do 30 kA, za izklop katerih je treba uporabiti silo največ 25 kg.

Enoločni oljni odklopnik z odprtim oblokom

V nekaterih razdelilnih napravah so nameščeni oljni ločni odklopniki brez oblokovnih komor. Električni oblok se tu ugasne na najpreprostejši način – z dvojnim pretrganjem kontaktov v oljni napolnjeni posodi. Takšne naprave z odprtim oblokom vključujejo domače modele VMB in VME. Zasnovani so za nazivni tok 1,25 kA.

Shema VME-6-200. Konstrukcija je sestavljena iz rezervoarja (1), pokrova (2), porcelanskih izolatorjev (3), mirujočih kontaktov (4), premičnih kontaktov (5), prečke (6), oblokovnih kontaktov (7), plošč (8), vzmeti (9), gredi (10).

Simbol 'E' označuje izvedbo za bagre, številka 6 je nazivna napetost 6 kV, 200 je nazivni tok v amperih. Mejni izklopni tok za ta oljni odklopnik je 1,25 kA. Rezervoar tega oljnega odklopnika je iz jekla in je s pokrovom iz litega železa povezan s pomočjo vijakov. Stene rezervoarja so prekrite z izolacijo (13).

Šest porcelanskih izolatorjev, ki potekajo skozi pokrov, se končuje z bakrenimi sponkami, ki opravljajo funkcijo mirujočih delovnih kontaktov. Serija VME ima ročni pogon z vztrajnikom.

Na prečki ali kontaktnem mostu so premični kontakti. Tu so tudi oblokovni mobilni kontakti v obliki medeninastih kotnikov. Plošče iz bakra z medeninastimi konicami, ki so spodaj na koncih izolatorjev, so mirujoči oblokovni kontakti. Izolacijska vlečna palica prek stika z pogonskim mehanizmom posreduje gibanje premičnim kontaktom.

Pri dvignjenem položaju prečke so mirujoči kontakti zaprti, vzmet za izklop je stisnjena, oljni odklopnik je vklopljen. Odklopnik je povezan z gredjo pogona zaskočke, ki ga drži v delovnem položaju. Pri vsakem izklopu se zaskočka sprosti, vzmet se raztegne in prečka se hitro spusti navzdol. Pri tem pride do zaporednega odpiranja delovnih kontaktov: 4 in 5, nato 7 in 8.

To povzroči na vsakem polu odklopnika prekinitev tokokroga v dveh točkah, pojav obloka in razgradnjo olja. Znotraj ohišij 12 tlak doseže od 0,5 do 1 MPa, s čimer se aktivira proces deionizacije. V največ 0,1 s se obloki ugasnejo, ohišja pa se dvignejo in znajdejo pod pokrovom ter povečajo prostornino zračne blazine.

Ko so vse faze oljnega odklopnika v eni posodi, olje izolira kontakte med seboj in od ohišja rezervoarja, ki ga je treba obvezno ozemljiti.

Slednji deluje kot blažilnik, ki zmanjšuje udarno silo pri gašenju obloka. Normalna višina zračne blazine je približno 25 % prostornine. Preseganje tega praga lahko povzroči eksplozijo.

Takšna stikala so preprosta za uporabo, razmeroma poceni in jih je priročno uporabljati na odprtih postajah. Vendar se vroči oljni hlapi ob stiku s kisikom zlahka vnamejo.

Gorenje obloka v oljnem okolju sproži proces polikondenzacije, kar poslabša električno trdnost olja. Rezervoar zamazuje usedlina, sestavljena iz delcev ogljika. Zato so potrebni pregledi enote z menjavo olja.

Oljna stikala s komoro za gašenje obloka

Prisotnost komore za gašenje obloka znatno povečuje prekinitveno zmogljivost in zanesljivost delovanja stikal rezervoarskega tipa. Namestijo jo v olje v rezervoarju. Pri tri-rezervoarskih stikalih je vsaka faza nameščena v ločenem rezervoarju.

En pol rezervoarskega stikala v prerezu. Opremljen je s komoro za gašenje obloka S-35–630–10. Oznaka pomeni, da je stikalo namenjeno vgradnji v RU 35 kV in več, nazivni tok je 630,4 kA, nazivna prekinitvena zmogljivost je 10 kA.

Konstrukcija je zahtevnejša kot pri VM brez komor za gašenje obloka in je sestavljena iz:

• pola (1);
• tokovnega transformatorja (2);
• ohišja pogona (3);
• palice (4);
• nepremičnega kontakta (5);
• komore za gašenje obloka (6);
• izolacije (7);
• grelega elementa (8);
• naprave za spuščanje olja (9).

Zgornji del komore je opremljen z nepremičnim kontaktom. Pri vklopu vanj prodre premični kontakt v obliki palice. V primeru izklopa palica zapusti nepremični kontakt, pri čemer v komori nastane oblok. Velikost tlaka, ki pri tem nastane, je za red velikosti večji od ustreznega parametra stikal, ki niso opremljena s komoro za gašenje obloka.

Tlak 8–7 MPa zmanjša premer obloka, poveča prebojno trdnost presledka, potem ko tok preide skozi ničelno vrednost. Posledično pride do hitrejšega procesa gašenja obloka. Po izhodu premičnega kontakta iz komore skozi prosto odprtino sledi izpust plinov z delnim zajemom olja.

Steber obloka se hitro ohlaja, pride do intenzivne deionizacije. Z večanjem toka narašča učinkovitost delovanja komore za gašenje obloka. MV lahko deluje tudi kot oprema z odprtim oblokom pri izklopu majhnih tokov.

Poleg povečanja tlaka parne mešanice v presledku obloka se za pospešitev ugasnitve obloka uporablja metoda, kot je ojačano pihanje parnega koktajla v območje obloka. Obstaja vzdolžno pihanje, prečno pihanje, protipihanje.

Vrsta avtomatskega pihanja je določena s konstrukcijo komore za gašenje obloka. V prvem primeru ima vektor mešanice hlapov vzdolžno smer glede na steber obloka (fragment a). Pri prečni usmerjenosti pihanja se tok giblje v smeri, pravokotni na steber obloka, ali pod določenim kotom (fragment b).

V primeru, ko ima tok smer, nasprotno vektorju gibanja mobilnega kontakta z oblokom, pride do nasprotnega pihanja. Pogosto se v napravah za gašenje obloka uporabljajo kombinacije teh metod.

Oblok v MV se ugasne v 3 fazah. Na prvi (a) v obloku prihaja do sproščanja električne energije in v zaprti lupini se generira visok tlak. V trenutku izhoda mešanice iz lupine se začne druga faza (b). Tretja (c) je odstranitev ostankov segretih plinov in produktov razpada iz komore.

V zadnji fazi poteka priprava komore za sodelovanje v naslednjem ciklu izklopa. Za avtomatski ponovni izklop je ta faza izjemno pomembna.

Vrsta #2 — lončna ali malooljna stikala

V zaprtih napravah se lončasti odklopniki uporabljajo kot generatorski in distribucijski. V odprtih — kot postajski in distribucijski. Olje v odklopnikih tega tipa ne opravlja izolacijskih funkcij; potrebno je le kot medij za gašenje obloka.

Požarna in eksplozijska nevarnost malo volumskih MV je precej nižja kot pri sodčastih. Nameščajo jih tako v zunanjih kot v notranjih razdelilnih napravah vseh napetosti do 110 kV. Vlogo izolacije polov med seboj in do zemlje opravljajo dielektriki, kot so porcelan, lita smola, steatit.

Olje v teh MV zavzema le od 3 do 4 % prostornine pola. Majhen volumen olja, majhna teža in priročne dimenzije so nesporna prednost te opreme. Vendar jih uporabljajo v takšnih vozliščih sistema, kjer se od odklopnikov ne zahtevajo visoke zahteve.

Te omejitve so pojasnjene z močno povezavo odklopne zmogljivosti z izklopnim tokom, neprilagojenostjo konstrukcije za delo v pogojih pogostih izklopov.

Drugi razlog so težave pri izvedbi večkratnih hitrih APV. V malo volumskih odklopnikih se uporabljajo naslednje vrste oljnega pihanja: prečno, vzdolžno, mešano. Strokovnjaki menijo, da je prva izmed njih najučinkovitejša.

Pri odklopnikih tega tipa, namenjenih za notranje razdelilne naprave (ZRU), so kontakti nameščeni v jekleni sodček. MV z napetostjo 35 kV in več imajo oblogo iz porcelana. Bolj uporabljena je viseča oprema 6–10 kV. Njeno ohišje je pritrjeno na skupni okvir za vse pole. Vsi trije poli imajo komoro za gašenje obloka, vsak je zasnovan za en prelom kontaktov, pri višjih napetostih pa za 2 ali več.

Konstrukcija malo oljnih odklopnikov vključuje premični in nepremični kontakt (1 in 3), dušilno komoro (2), delovne kontakte (4).

Odklopniki VMP, VMG, MG se izdelujejo po prikazani shemi, zasnovani za napetosti do 20 kV. Posebnost konstrukcije odklopnikov za velike nazivne tokove je, da so delovni kontakti nameščeni zunaj, dušilni kontakti pa v notranjosti rezervoarja.

Odklopnike serije VMP pogosto uporabljajo v zaprtih napravah ter v KRP 6–10 kV. V kompletne razdelilne naprave vgrajujejo odklopnike serije VK. Opremljeni so z vgrajenim elektromagnetnim ali vzmetnim pogonom in so zasnovani za prekinilne tokove 20–31,5 kA ter nazivne tokove 630–3150 A.

Stebrasti odklopniki, izdelani posebej za KRP, se odlikujejo po izvlečni izvedbi. V napravah 35 kV vgrajujejo VM stebrastega tipa serij VMK in VMUE. RP 110, 220 kV opremljajo z odklopniki serije VMT. Agregat ima varjeno podlago, na kateri so nameščeni trije poli. Upravljanje – vzmetni pogon.

Na fotografiji je odklopnik VMT-110. Na levi sliki so prikazani sestavni deli: vzmetni pogon (1), podporni izolator pola odklopnika (2), dušilna naprava (3), podstavek (4), krmilni mehanizem (5).

Na desni strani fotografije je prikazan modul, kjer: 1 – odvod toka, 2 – premični kontakt, povezan z odvodom toka preko tokovnih zbiralnikov. Dušilna komora, označena s številko 3, nepremični kontakt – 5. Vse našteto je nameščeno v votlem izolatorju (4) iz porcelana. V njem je transformatorsko olje, zgoraj pa pokrov (6).

Slednji je opremljen z manometrom za spremljanje tlaka v modulu. Poleg tega je na pokrovu enota za polnjenje s stisnjeno plinsko mešanico, avtomatski izpustni ventil, kazalec olja (8). Mobilni kontakt in krmilna naprava sta povezana z izolacijskimi vlečnimi palicami.

Konstrukcijska izvedba pola je enaka za celotno serijo odklopnikov. V rezervoarjih MV za nazivne tokove od 630 do 1600 A je 5,5 kg olja, nad 1600 do vključno 3150 A – 8 kg.

Za povečanje zanesljivosti so v konstrukcijo posameznih odklopnikov vključeni dodatni krmilni in zaščitni elementi:

• izklopni elektromagneti;
• releji, ki delujejo takoj in z zakasnitvijo pri mejnem toku;
• releji minimalne napetosti;
• dodatni kontakti.

Glede na način sestave obstajajo malo oljni odklopniki s spodnjo namestitvijo dušilne komore in nasprotno – zgornjo. V prvem primeru premični kontakt izvaja gibanje od zgoraj navzdol, v drugem – obratno. Prekinilna sposobnost slednjih je višja.

Oznake oljnih stikal

Razlaga oznake, ki jo je proizvajalec nanesel na oljni odklopnik, vam bo omogočila seznanitev z osnovnimi podatki o njem. Za primer si oglejmo oznako odklopnika VMG-133. Prvi simbol 'V' pomeni, da gre za odklopnik.

Na tej shemi je prikazana sestava dogovornega simbola visokonapetostnih stikal, vključno za oljno polnjeno opremo.

Drugi — «М» označuje tip stikala, v konkretnem primeru — malooljno. Črka «Г» določa pripadnost določeni vrsti — lončasti. 133 — serija MV.

Pravila obratovanja OS

Popravljalno, operativno osebje, strokovnjaki, povezani z vzdrževanjem in obratovanjem oljnih stikal, morajo poznati ustrezna navodila, zgradbo, načelo delovanja opreme.

Delavci, ki vzdržujejo MV, morajo med obratovanjem nadzorovati:

1. Delovno napetost, obremenitveni tok. Vrednosti ne smejo presegati tabelaričnih vrednosti.
2. Višino oljnega stebra v polih, odsotnost puščanj.
3. Prisotnost maziva na drsnih delih. Kontakti lahko izgubijo gibljivost in zastanejo, če mazivo drsnih elementov postane gosto in umazano.
4. Prašnost prostorov, v katerih so nameščene razdelilne naprave.
5. Skladnost mehanskih lastnosti obratujočih stikal s tabelaričnimi normami.

Po vsakem izklopu kratkega stika je treba pregledati opremo. Podatke o teh izklopih vnesejo v poseben dnevnik. Obvezno mora biti na voljo dnevnik napak za zapis podatkov o napakah, ugotovljenih med delovanjem agregata. Stikalo, na katerem je prišlo do izklopa zaradi kratkega stika, je treba pregledati.

Preverijo, ali je prišlo do izmeta olja. Če je do tega prišlo, in sicer v velikih količinah, to kaže na nenormalen izklop kratkega stika. Opremo izključijo iz obratovanja in jo pregledajo. Ko je olje temno, je potrebna zamenjava. Na hitrost razklopa negativno vpliva viskoznost olja, ki narašča pri padcu temperature.

Včasih se pojavi potreba po zamenjavi starega maziva med popravilom z novim: CIATIM-221, GOI-54 ali CIATIM-201.

Tabela s tehničnimi značilnostmi oljnih stikal. Če dejanske vrednosti ne ustrezajo tovarniškim, se nastavitev izvede ponovno.

Po izključitvi MV iz obratovanja je treba natančno pregledati podporne izolatorje, vlečne elemente, izolacijo posod za prisotnost razpok. Močno umazano izolacijo obrišejo. Potreba po izrednem popravilu se pojavi po določenem številu kratkih stikov.

Periodični pregled (PO) se izvaja mesečno. Pri tem so pozorni na stopnjo segretja stikala. TR (tekoče popravilo) se izvaja letno. Vključuje dela, kot so preverjanje in odprava napak pritrdilnih elementov, kinematike pogona, nivoja olja, tesnil. Prav tako preverijo izolacijske dele glede njihove celovitosti.

Po preteku 3–4 let po večji popravilu (kapitalnem remontu) se izvede srednji popravilo (SR). Vanj spada celoten nabor del TR ter dodatno meritve prehodne upornosti polov in preverjanje mehanskih ter hitrostnih parametrov.

V primeru ugotovljene neskladnosti nadzorovanih karakteristik s tabelaričnimi podatki se stikalo razstavi, izvede se nastavitev in celoten sklop visokonapetostnih preskusov.

Med izrednim popravilom se v glavnem poskuša ohraniti prejšnjo nastavitev nespremenjeno. Zaradi tega se stikalo razstavi minimalno. Periodičnost večjega popravila (kapitalnega remonta) je od 6 do 8 let. V njegov obseg spadajo splošni pregled, snemanje cilindrov z okvirja, odklop vodil, popravilo pogona, dušilnih naprav (oblokovih gasilnih naprav) in blok-kontaktov.

Po vsem tem se opravi nastavitev, barvanje, priklop vodil in izvedejo preskusi. Za vsa dela se pripravi dokumentacija.

Poleg stikal oljnega tipa se v visokonapetostnih omrežjih uporabljajo tudi druge izklopne naprave. Na primer SF6 in vakuumske. Na naši spletni strani so drugi članki, v katerih so podrobno obravnavane karakteristike in naprave teh tipov stikal ter posebnosti njihove uporabe:

• Vakuumsko stikalo: zgradba in princip delovanja + nianse pri izbiri in priključitvi
• SF6 stikala: smernice za izbiro in pravila priključitve

Zaključki in koristen video na to temo

Naprava, vrste, namen in obratovanje MV:

Podroben pregled VMP-10:

Vsem osnovnim zahtevam, ki so postavljene stikalom, ki delujejo v pogojih visoke napetosti, ustrezajo tudi oljna stikala. Večina med njimi je varnih in zanesljivih v obratovanju, zagotavljajo hitro izklopitev, so enostavna za montažo. Kljub temu si proizvajalci prizadevajo zagotoviti še večje ujemanje z zahtevami, postavljenimi MV.

Imate znanje o oljnih stikalih in želite dopolniti predstavljeno gradivo s koristnimi informacijami? Morda ste opazili neskladje ali napako? Ali imate še vprašanja o tej temi? Pišite nam, prosim, o tem pod člankom – hvaležni vam bomo.