Olieafbryder: typer, mærkning + specifik brug

Blandt koblingsudstyr indtager olieafbryderen en æresplads som en veteran, anvendt både i indendørs og udendørs fordelingsanlæg af enhver spænding.

Dens hovedfunktion er tænding-slukning af enkelte linjer i et normalt fungerende elektrisk system eller i unormale situationer. Slukning sker afhængigt af omstændighederne automatisk eller manuelt.

I denne artikel vil vi gennemgå de eksisterende typer af disse enheder, deres klassifikation og mærkning. Vi vil også fokusere på fordele og ulemper ved sådanne afbrydere, deres egenskaber og brugsregler. For bedre forståelse har vi udvalgt diagrammer, tabeller, illustrative fotos og tematiske videooversigter.

Fordele og ulemper ved olieafbrydere

Disse enheder har en relativt enkel konstruktion. De har god afbrydelsesevne og er uafhængige af vejrforhold. Ved fejl kan der udføres reparationer. Tanktype OA er velegnede til udendørs installation. Der er betingelser for montering af indbyggede strømtransformatorer.

En vigtig rolle i driften af OA spiller kontaktseparationshastigheden. Der kan opstå en situation, hvor kontakterne adskilles med enorm hastighed, og lysbuen når øjeblikkeligt en længde, der er kritisk for den. I så fald kan størrelsen af den genvindende spænding være utilstrækkelig til at bryde mellemrummet mellem kontakterne.

Ulemperne er større ved tankafbrydere. Den første er tilstedeværelsen af en stor mængde olie, følgelig de betydelige dimensioner af disse enheder og fordelingsanlæg. Den anden er brand- og eksplosionsfare, ved uforudsete situationer kan konsekvenserne være de mest uforudsigelige.

Olie niveauet både i tanken og i gennemføringerne, samt dets tilstand, skal holdes under periodisk kontrol. Ved tilstedeværelse af OA i de betjente elforsyningsnet, er det nødvendigt at have en speciel oliefacilitet.

På fotoet ses olieafbryder VMG. Den kan afbryde alle belastningsstrømme og kortslutninger, inklusive den maksimale afbrydelsesstrøm. Denne type anvendes bredt i transformerstationer.

Klassifikation af olieafbrydere

Brugen af olieafbrydere startede allerede i slutningen af det forrige århundrede. Næsten indtil midten af det 20. århundrede var der simpelthen ingen andre afbrydelsesanordninger i højspændingsnet.

Der findes to store grupper af disse apparater:

1. Tanktype, som kendetegnes ved at have et stort olievolumen. For dette udstyr fungerer olien både som det medium, hvori lysbuen slukkes, og som isolering.
2. Oliefattige eller småvolumen. Mængden af fyldstof taler for sig selv. Disse afbrydere indeholder dielektriske elementer, og olien er her kun nødvendig til lysbueslukning.

De første bruges hovedsageligt i fordelingsanlæg fra 35 til 220 kV. De sidste op til 10 kV. Oliefattige enheder af VMT-serien anvendes også i udendørs fordelingsanlæg, der er beregnet til 110 og 220 kV.

Princippet for lysbueslukning er identisk for begge typer. Den lysbue, der opstår, når afbryderens højspændingskontakter åbnes, forårsager hurtig fordampning af olien. Dette fører til dannelse af en gasskjold omkring lysbuen. Denne består af oliedampe (ca. 20%) og brint (H2).

Lysbuegabet deioniseres som følge af hurtig afkøling af lysbuens søjle ved blanding af gasser med høj og lav temperatur i skjoldet.

I det øjeblik, lysbuen opstår i kontaktområdet, er temperaturen meget høj – omkring 6000°. Afhængigt af installationen skelner man mellem afbrydere, der anvendes til indendørs, udendørs brug samt til brug i KRP – komplette fordelingsanlæg.

Type #1 – tanktype udstyr

Koblingsudstyr af denne type kan have én tank eller flere afhængigt af spændingen. I første tilfælde er det op til 10 kV, i nogle tilfælde op til 35. Hver fase af afbrydere, der arbejder i anlæg med højere spænding, er placeret i en individuel tank.

Alle tankafbrydere har omtrent samme opbygning. En ståltank på gennemføringerne med olie indeholder lysbueslukningskamrene. De udvendige kontakter forbindes af en travers.

Betjeninger til både tank- og oliefattige afbrydere kan være manuelle, automatiske samlet på solenoides tændspole eller fjederbelastede. I sidstnævnte tilfælde anvendes solenoides magnetiske egenskab, som gør det muligt at trække en metal kerne ind, der er forbundet via et specielt system til olieafbryderens aksel.

Når der påføres elektrisk jævnstrøm på solenoidespolen, tændes enheden ved indtrækning af magnetkernens stang, hvorefter afbryderakslen drejes.

En speciel lås holder akslen i denne position. Samtidig med tænding indstiller solenoiden de frakoblingsfjedre, som ved modtagelse af en speciel elektrisk impuls vil afbryde olieafbryderen.

Frakoblingsprocessen starter en anden solenoid ved at slå rullemekanismen (låsen) ud. Som resultat drejes akslen øjeblikkeligt af fjederen, og der sker afbrydelse. Til drift af solenoidbetjeningen kræves et batteri til at forsyne det med jævnstrøm.

Når batteriet er fraværende, anvendes fjederaktivering. Tænding udføres ved hjælp af en elektromotor eller ved muskelkraft. Manuel afbrydelse er mulig for laveffektsaggregater med kortslutningsstrømme op til 30 kA, til afbrydelse af hvilke der skal anvendes en maksimal kraft på 25 kg.

Enkeltank-olieafbryder med åben lysbue

I visse fordelingsanlæg installeres tankafbrydere, der ikke har lysbueslukningskamre. Lysbuen slukkes her på den enkleste måde — ved dobbelt brud af kontakterne i en oliefyldt beholder. Til sådanne enheder med åben lysbue hører de indenlandske modeller VMB og VME. De er beregnet til mærkestrøm på 1,25 kA.

Diagram over VME-6-200. Konstruktionen består af tank (1), låg (2), porcelænsisolatorer (3), faste kontakter (4), bevægelige kontakter (5), travers (6), lysbueslukningskontakter (7), plader (8), fjeder (9), aksel (10)

Symbolet 'E' betegner ekskavator, tallet 6 angiver mærkespænding 6 kV, 200 er mærkestrøm i ampere. Den maksimale afbrydelsesstrøm for denne olieafbryder er 1,25 kA. Tanken på denne olieafbryder er udført i stål og forbundet til et låg af støbejern med bolte. Tankens vægge er dækket med isolation (13).

Seks porcelænsisolatorer, der går gennem låget, ender i kobberbøjler, der fungerer som faste arbejdskontakter. Serien VME har manuel svinghjulsbetjening.

På traversen eller kontaktbroen findes de bevægelige kontakter. Her er også placeret lysbueslukningskontakter i form af messingvinkler. Plader af kobber med messingspidser, der sidder nederst på isolatorerne, er de faste lysbueslukningskontakter. En isolerende trækstang forbinder via kontakt med drivmekanismen bevægelse til de bevægelige kontakter.

Når traversen er i hævet position, er de faste kontakter lukkede, afbryderfjederen er sammentrykt, og olieafbryderen er tændt. Afbryderen er forbundet med en spærrehåndtagsaksel, der holder den i arbejdsposition. Ved enhver afbrydelse frigøres spærrehåndtaget, fjederen slappes, og traversen bevæger sig hurtigt nedad. Der sker en sekventiel åbning af arbejdskontakterne: 4 og 5, derefter 7,8.

Dette forårsager på hver pol af afbryderen en åbning af kredsløbet to steder, forekomst af lysbue og nedbrydning af olie. Inde i hylstrene 12 når trykket fra 0,5 til 1 MPa, hvilket aktiverer deioniseringsprocessen. Inden for maksimalt 0,1 sekunder slukkes lysbuerne, og hylstrene, der stiger op, ender under låget og øger volumen af luftpuden.

Når alle faser af olieafbryderen er i én beholder, isolerer olien kontakterne fra hinanden og fra tankhuset, som altid jordes.

Den sidste fungerer som en buffer, der reducerer stødets kraft under lysbueslukning. Den normale højde af luftpuden er cirka 25% af volumen. Overskridelse af denne grænse kan føre til eksplosion.

Sådanne afbrydere er enkle at betjene, relativt billige, og de er praktiske at bruge på åbne stationer. Men varme oliedampe antændes let selv ved simpel kontakt med ilt.

Lysbueforbrænding i olie starter en polykondensationsproces, som forringer oliens elektriske styrke. Tanken tilstoppes af bundfald bestående af kulstofpartikler. Derfor er der behov for revision af enheden med olieskift.

Olieafbrydere med lysbueslukningskammer

Afbrydelsesevnen og driftssikkerheden for tanktypeafbrydere øges betydeligt ved tilstedeværelsen af et lysbueslukningskammer. Det anbringes i olien i tanken. I tretanksafbrydere placeres hver fase i en separat tank.

En pol af en tankafbryder i snit. Den er udstyret med et lysbueslukningskammer C -35 – 630 – 10. Mærkningen angiver, at afbryderen er beregnet til installation i fordelingstavler 35 kV og derover, er dimensioneret til en nominel strøm på 630,4 kA, og nominel afbrydelse er 10 kA.

Konstruktionen er mere kompleks end for OA uden lysbueslukningskamre og består af:

• pol (1);
• strømtransformator (2);
• drivhus (3);
• stang (4);
• fast kontakt (5);
• lysbueslukningskammer (6);
• isolering (7);
• varmeelement (8);
• olieaftapningsanordning (9).

Den øverste del af kammeret er udstyret med en fast kontakt. Ved tilslutning trænger en bevægelig kontakt i form af en stang ind i den. Ved frakobling forlader stangen den faste kontakt, hvilket resulterer i, at der dannes en lysbue i kammeret. Det tryk, der opstår herved, er en størrelsesorden højere end den tilsvarende parameter for afbrydere, der ikke er udstyret med lysbueslukningskammer.

Trykket på 8-7 MPa reducerer lysbuens diameter og øger gennemslagsstyrken af mellemrummet efter at strømmen har passeret nulpunktet. Resultatet er en hurtigere lysbueslukningsproces. Efter at den bevægelige kontakt forlader kammeret, følger en udblæsning af gasser gennem den frie åbning med delvis indfangning af olie.

Lysbuens søjle afkøles hurtigt, og der sker intens deionisering. Med stigende strøm øges effektiviteten af lysbueslukningskammeret. OA kan også fungere som udstyr med åben lysbue ved afbrydelse af små strømme.

Ud over at øge trykket af dampblandingen i lysbueintervallet for at fremskynde lysbueslukning, anvendes en metode som forstærket blæsning af dampcocktailen ind i lysbuezonen. Der findes langsgående blæsning, tværgående blæsning og modsat rettet blæsning.

Typen af automatisk blæsning bestemmes af lysbueslukningskammerets konstruktion. I det første tilfælde har dampblandingens vektor en længderetning i forhold til lysbuens søjle (fragment a). Ved tværgående retning bevæger blæsestrømmen sig i en retning vinkelret på lysbuesøjlen eller i en bestemt vinkel (fragment b).

Tilfælde, hvor strømningsretningen er modsat vektoren for den bevægelige kontakts bevægelse med lysbuen, forekommer modstrømsblæsning. Ofte anvendes kombinationer af disse metoder i lysbueslukningsanordninger.

Lysbuen i olieafbryderen slukkes i 3 faser. I den første (a) frigives elektrisk energi i lysbuen, og der genereres højt tryk i den lukkede kappe. Når blandingen forlader kappen, begynder den anden fase (b). Den tredje (c) er fjernelse af rester af opvarmede gasser og nedbrydningsprodukter fra kammeret.

I den sidste fase forberedes kammeret til deltagelse i næste afbrydelsescyklus. For automatisk genafbrydelse er denne fase yderst vigtig.

Type #2 – gryde-type eller småolieafbrydere

I lukkede installationer anvendes potteafbrydere som generator- og fordelingsafbrydere. I åbne installationer som transformerstation- og fordelingsafbrydere. Olien udfører ikke isoleringsfunktioner i denne type afbrydere; den er kun nødvendig som medium for lysbueslukning.

Brand- og eksplosionsfaren for småvolumenolieafbrydere er betydeligt lavere end for tankafbrydere. De installeres både i ORU og ZRU for alle spændinger op til 110 kV. Isoleringen af polerne i forhold til hinanden og jord udføres af dielektrika som porcelæn, støbt harpiks og steatit.

Olien i disse olieafbrydere udgør kun 3 til 4% af polens volumen. Den lille mængde olie, den lave vægt og de praktiske dimensioner er uomtvistelige fordele ved dette udstyr. Dog anvendes de i systempunkter, hvor der ikke stilles høje krav til afbryderne.

Disse begrænsninger forklares ved den stærke sammenhæng mellem frakoblingsevnen og den afbrudte strøm samt konstruktionens uegnethed til drift under hyppige afbrydelser.

En anden årsag er vanskelighederne ved at implementere flere hurtige genindkoblinger. I småvolumenafbrydere anvendes følgende typer olieblæsning: tværgående, længdegående, blandet. Eksperter anser den første for at være den mest effektive.

Ved afbrydere af denne type, beregnet til ZRU, er kontakterne placeret i en ståltank. Olieafbrydere med en spænding på 35 kV og derover har en kappe af porcelæn. Det mest anvendte er hængende udstyr på 6-10 kV. Dets hus er fastgjort på en fælles ramme for alle poler. Alle tre poler har et lysbueslukningskammer, hver beregnet til et enkelt kontaktbrud, og ved højere spændinger til 2 eller flere.

Konstruktionen af oliefattige afbrydere omfatter bevægelige og faste kontakter (1 og 3), en lysbueslukningskammer (2), arbejdskontakter (4).

Efter den givne skematik fremstilles afbrydere VMP, VMG, MG, beregnet til spænding op til 20 kV. En særlighed ved konstruktionen af afbrydere for store nominelle strømme er, at arbejdskontakterne er placeret udvendigt, mens lysbueslukningskontakterne er indeni tanken.

Afbrydere af serien VMP anvendes ofte i lukkede anlæg samt i KRU 6-10 kV. I komplette fordelingsanlæg installeres afbrydere af serien VK. De er udstyret med indbygget elektromagnetisk eller fjederbetjent drev og er beregnet til afbrydelsesstrømme på 20 – 31,5 kA og nominelle strømme på 630 – 3150 A.

Søjleafbrydere, fremstillet specielt til KRU, adskiller sig ved udtrækkelig udførelse. I 35 kV-anlæg installeres VM-søjleafbrydere af serierne VMK og VMUE. RU 110, 220 kV udstyres med afbrydere af serien VMT. Enheden har en svejset base, hvorpå dens tre poler er placeret. Styringen er et fjederbetjent drev.

På billedet ses afbryder VMT-110. På billedet til venstre vises de komponenter, den består af: fjederdrev (1), støtteisolator til afbryderpolen (2), lysbueslukningsenhed (3), base (4), styremekanisme (5).

På højre side af billedet vises et modul, hvor: 1 — strømaftager, 2 — bevægelig kontakt, forbundet med strømaftageren via strømaftagningsenheder. Lysbueslukningskammeret er angivet med nummer 3, den faste kontakt er 5. Alt ovenstående er placeret i en hul isolator (4) af porcelæn. Indeni er der transformatorolie, og ovenpå er der en hætte (6).

Den sidste er udstyret med et manometer for at muliggøre overvågning af trykket i modulet. Derudover er der på låget en enhed til påfyldning af komprimeret gasblanding, en automatisk udløbsventil og en olieindikator (8). Den mobile kontakt og styreenheden er forbundet med isolationsstænger.

Polens konstruktionsmæssige udførelse er identisk for hele afbryderserien. I MV-tanke for nominelle strømme fra 630 til 1600 A er der 5,5 kg olie, over 1600 og op til 3150 A inklusive — 8 kg.

For at øge pålideligheden inkluderes der i konstruktionen af enkelte afbrydere yderligere styrings- og beskyttelseselementer:

• udløsende elektromagneter;
• relæer, der fungerer øjeblikkeligt og med forsinkelse ved tærskelstrøm;
• underspændingsrelæer;
• ekstra kontakter.

Afhængigt af kompositionsmetoden findes der oliefattige afbrydere med lysbueslukningskammeret placeret nederst og det modsatte — øverst. I det første tilfælde udfører den bevægelige kontakt en bevægelse fra top til bund, i det andet tilfælde omvendt. Afbrydelsesevnen for sidstnævnte er højere.

Mærkning af olieafbrydere

Afkodning af den mærkning, som producenten påfører olieafbryderen, vil give dig mulighed for at lære de grundlæggende oplysninger om den. Lad os som eksempel se på mærkningen af afbryder VMG-133. Det første symbol 'V' fortæller, at du har en afbryder foran dig.

Dette diagram viser sammensætningen af typeskiltet for højspændingsafbrydere, inklusive for oliefyldt udstyr.

Det andet — «M» betegner afbrydertypen, i dette tilfælde en lavolieafbryder. Bogstavet «G» angiver en bestemt type — potteformet. 133 — serie MB.

Driftsregler for OA

Reparationspersonale, operativt personale og specialister, der er involveret i vedligeholdelse og drift af olieafbrydere, skal kende de relevante instruktioner, konstruktion og driftsprincip for udstyret.

Arbejdere, der servicerer MB, skal under drift kontrollere:

1. Driftsspænding, belastningsstrøm. Værdierne må ikke overstige tabelværdierne.
2. Højden af oliekolonnen i polerne, ingen lækager.
3. Tilstedeværelse af smøremiddel på bevægelige dele. Kontakterne kan miste bevægelighed og sætte sig fast, hvis smøremidlet på de bevægelige dele bliver tykt og snavset.
4. Støv i rum, hvor fordelingsanordninger er placeret.
5. Overensstemmelse af mekaniske egenskaber for afbrydere i drift med tabelnormer.

Efter hver kortslutningsudløsning skal udstyret inspiceres. Oplysninger om disse udløsninger registreres i en særlig logbog. Der skal være en defektlogbog til registrering af fejl, der opdages under aggregatets drift. Den afbryder, der har udløst som følge af en kortslutning, skal inspiceres.

Man kontrollerer, om der er olieudslip. Hvis det sker, og i store mængder, indikerer det en unormal kortslutningsudløsning. Udstyret tages ud af drift og inspiceres. Når olien er mørk, skal den udskiftes. Afbrydningshastigheden påvirkes negativt af oliens viskositet, som stiger ved faldende temperatur.

Nogle gange er det nødvendigt at udskifte gammelt fedt med nyt under reparation: CIATIM-221, GOI-54 eller CIATIM-201.

Tabel med tekniske specifikationer for olieafbrydere. Hvis de faktiske værdier ikke svarer til fabrikkens, skal justeringen udføres igen.

Efter at MB er taget ud af drift, skal støtteisolatorer, trækstænger og beholderisolering inspiceres omhyggeligt for revner. Stærkt tilsmudset isolering aftørres. Behov for ekstraordinær reparation opstår efter et vist antal kortslutninger.

Periodisk inspektion (PO) udføres månedligt. Der lægges vægt på afbryderens opvarmningsgrad. Løbende reparation (TR) udføres årligt. Det omfatter opgaver som kontrol og afhjælpning af defekter ved fastgørelser, drivmekanik, oliestand, tætninger. Isoleringsdele kontrolleres også for deres integritet.

Efter 3-4 år efter en større reparation udføres en mellemreparation (MR). Den omfatter hele sættet af arbejder fra TR plus yderligere måling af polernes overgangsmodstand og kontrol af mekaniske og hastighedsparametre.

Hvis der konstateres uoverensstemmelse mellem de kontrollerede egenskaber og tabeldata, skilles afbryderen ad, foretages justering og en fuld serie af højspændingstest.

Under en uforudset reparation forsøger man hovedsageligt at bevare den tidligere justering uændret. Derfor skilles afbryderen ad i minimalt omfang. Hyppigheden af større reparationer er 6 til 8 år. Omfanget omfatter generel inspektion, afmontering af cylindre fra rammen, frakobling af samleskinner, reparation af drev, lysbueslukningsenheder og hjælpekontakter.

Derefter foretages justering, maling, tilslutning af samleskinner og udførelse af test. Der udarbejdes dokumentation for alt arbejde.

Ud over olieafbrydere anvendes andre afbrydere i højspændingsnet, f.eks. SF6- og vakuumafbrydere. På vores hjemmeside er der andre artikler, der detaljeret beskriver egenskaber og opbygning af disse typer afbrydere samt deres anvendelse:

• Vakuumafbryder: opbygning og funktionsprincip + nuancer ved valg og tilslutning
• SF6-afbrydere: valgkriterier og tilslutningsregler

Konklusioner og nyttig video om emnet

Opbygning, typer, formål og drift af MV:

Detaljeret gennemgang af VMP-10:

Olieafbrydere opfylder også alle de grundlæggende krav, der stilles til afbrydere, der arbejder under højspænding. De fleste af dem er sikre og pålidelige, sikrer hurtig afbrydelse og er nemme at installere. På trods af dette stræber producenterne efter at opfylde kravene til olieafbrydere endnu bedre.

Har du kendskab til olieafbrydere og ønsker at tilføje nyttige oplysninger til materialet? Har du bemærket en uoverensstemmelse eller fejl? Eller har du spørgsmål om emnet? Skriv venligst til os nedenfor artiklen – vi vil være taknemmelige.