12. KAPCSOLÓKÉSZÜLÉKEK

Átírás

1 Villamos művek A kapcsolókészülékek kiválasztása 12. KAPCSOLÓKÉSZÜLÉKEK A készülékek kiválasztásánál figyelembe kell venni a légköri és klimatikus viszonyokat, a hőmérsékletet, nyomást, tengerszint feletti magasságot, légszennyezettséget. Az üzemi viszonyokkal összefüggésben ismerni és elemezni kel a készülékek alábbi villamos paramétereit: - névleges feszültség; - névleges bekapcsolóképesség; - névleges áramerősség; - zárlatbiztonság (termikus, dinamikus határáram); - névleges frekvencia; - kapcsolási sorozat; - névleges megszakítási áram; - különleges megszakítóképességi követelmények. A kapcsolókészülékek felosztása, csoportosítása Feszültség szerint kis- és nagyfeszültségű (szabványos feszültséghatárokkal), de a gyakorlatban a nagyfeszültségű készülékeken belül az kv-os berendezéseket középfeszültségűnek nevezik (mely nem szabványos, de a gyakorlatban használt elnevezés), és nagyfeszültségűnek csak az ennél nagyobb feszültségűeket. Áramnem szerint megkülönböztetünk egyen- és váltakozó áramú készülékeket. Feladatuk szerint az alábbi táblázat foglalja össze: Kapcsolókészülékek Mechanikus kapcsolókészülékek Megszakító Szakaszoló Szakaszolókapcsoló Kapcsoló* Kontaktor* Mechanikus relé* Biztosítók Áramkorlátozó biztosító Megszakító jellegű biztosító A *-gal jelölt készülékek csak kisfeszültségen. Félvezetős kapcsolókészülékek Félvezetős kapcsoló és motorvédő Félvezetős relé* Kapcsolókészülék kombinációk Biztosítós szakaszoló szakaszoló- Biztosítós kapcsoló Biztosítós kapcsoló* Üzemi körülmények szempontjából belsőtéri és szabadtéri kapcsolókészülékek vannak. Működtetés szerint kézi vagy motoros hajtású a kapcsolókészülék. Az ívoltás módja szerint lehet a levegőben, nagynyomású levegőben, vákuumban SF 6 -gázban és szigetelőfolyadékban működő a kapcsolókészülékek. Kapcsolóképesség szerint vannak árammentes állapotban kapcsoló szakaszolók, a fogyasztók üzemi áramának megszakítására alkalmas kapcsolók (szakaszolókapcsoló, oszlopkapcsoló) és zárlati áramok megszakítására is alkalmas (megszakító, biztosító) kapcsolókészülékek. 83

2 12.1 Szakaszolók Feladatuk: a lekapcsolandó részek üzembiztos leválasztása a feszültség alatt állóktól, valamint az elágazó energiautak előzetes kijelölése terhelésmentes állapotban Szakaszolót terhelés ki- és bekapcsolására használni (néhány kivételtől eltekintve) TILOS! A szakaszolókkal szemben támasztott követelmények: - Nyitott állapotban biztonságosan válassza el a kikapcsolt berendezést a feszültség alatt állótól. - Nyitott érintkezői között a próbafeszültség nagyobb legyen, mint a föld felé. (Túlfeszültség hatására inkább a föld felé íveljen át, mint a nyitott érintkezők között. ) - Névleges terhelőáramnál a szerkezeti elemek ne melegedjenek fel a szabványban megengedettnél jobban. - A rajta átfolyó áram ne nyissa ki (még a zárlati áram se). - Meghibásodás nélkül viselje el a zárlati áram dinamikus és termikus hatását. - A szabadtéri szakaszolók ellenállóak legyenek az időjárás viszontagságaival szemben (ernyős szigetelő, jégtörés, fokozott korrózióvédelem). - A szakaszoló földelőszerkezettel is ellátható legyen. A szakaszolók felépítése Főbb részei: - a főáramkör, amelynek legfőbb elemei a csatlakozók, az érintkezőrendszerek, az áramvezető sínek, ill. átkötések a tartó- és a mozgatószigetelőn; - tartó- és a mozgatószerkezet, ezen belül az állvány, a csapágyak, a belső rudazatok, a hajtás- és a mozgatószigetelő összekötése, a földelőkés és tartószerkezete; - a reteszelés a főáramkör és a földelőkés között; - a hajtás- és a segédérintkező egység. A belsőtéri szakaszolók közép- vagy kisfeszültségűek. A középfeszültségű szakaszolók legtöbbször két támszigetelőre vannak szerelve és érintkezőkésük egyszeres megszakításra van kiképezve. A mozgó érintkezőkést kézi vagy motoros hajtással mozgatják. A szakaszoló érintkezőinek kialakításánál két ellentétes követelményt kell kielégíteni: 84 a) a túlzott melegedés, illetőleg összehegedés elkerüléséhez szükséges, hogy az érintkezők átmeneti ellenállása kicsi legyen, amit az érintkezők megfelelő kialakítása mellett azok kellő mértékű összeszorításával lehet elérni, ugyanakkor; b) a rugónyomás növelésével növekszik az érintkezők szétválasztásánál jelentkező súrlódó erő, tehát a szakaszoló működtetéséhez szükséges erő, illetőleg nyomatékigény, ami azonban meghatározott értéket nem haladhat meg (a szakaszoló megfelelő áttétel segítségével emberi erővel működtethető legyen).

3 Villamos művek Fontos követelmény az is, hogy az összenyomó erő ne változzon az üzem során, tehát az azt létrehozó rugó ne lágyuljon ki. Ezért célszerű azt az áramvezetésből kiiktatni. A fenti ellentétes követelmények figyelembevételével kialakított néhány érintkező típust mutat az alábbi ábra. A nagyfeszültségű szakaszolók szabadtéri kialakításúak. Érintkezőik lehetnek egyszeres és kétszeres megszakításúak. Az egyszeres megszakítású két forgószigetelőre épül, és vízszintes vagy függőleges síkban mozgó kések bontják az áramkört. Rugózott tányérérintkezői fedettek, így az eljegesedés veszélye kisebb. A kétszeres megszakítású szakaszoló három porcelánszigetelőre épül, melyek közül a középső forog és a vízszintes síkban mozgó két részre osztott csuklós késszerkezet az áramkört két helyen bontja. Az érintkezőszerkezet összetett mozgása a jégtörést is lehetővé teszi. 85

4 Szakaszolónak tekinthető az a megoldás is, amikor az álló- és mozgóérintkezőket nem azonos keret tartja. Ilyen megoldás a pantográfszakaszoló. Ennek állóérintkezőjét a gyűjtősín tartja, a kések harmonikaszerűen nyílnak. Ábra A szakaszolókat vasszerkezetre szerelik. Erre az alapkeretre vannak felerősítve a támszigetelők, a szakaszoló működését biztosító rudazat, a földelőkés, a mechanikai reteszszerkezet, a hajtás, a segédérintkezők és a földelőcsavar helye. A földelőkés (vagy kések) minden esetben mechanikusan reteszelve vannak a fáziskésekhez úgy, hogy a földelőkés csak a fáziskés nyitott helyzetében zárható. Nagyfeszültségen két földelőkés is felszerelhető egy szakaszolóra. Kétféle hajtást alkalmaznak: a motoros és a kézi hajtást. A kézi hajtás rudazat- vagy csigakerekes hajtás. A motoros hajtású szabadtéri szakaszolók kézi hajtással is működtethetők. A három fázis hajtása általában közös, 400 és 750 kv-on fázisonként különálló, de ezek esetében is lehetséges s három fázis egyidőben való kapcsolása. A szakaszolók rendeltetés szerinti csoportosítása a) Normál szakaszolók b) Földelőszakaszolók. A szakaszolókra gyakran szerelnek földelőkéseket (ezeket is földelőszakaszolónak nevezik), de önálló földelőszakaszoló is létezik pl. fémtokozott berendezések esetén. Feladata, hogy a kikapcsolt villamos berendezést leföldelje. 220 kv feletti névleges feszültségű kapcsoló-berendezésekben a berendezés minden szakaszolóval vagy megszakítóval elválasztható szakaszát földelőszakaszolóval is ellátják a gyors munkahelyi földelés kialakíthatósága érdekében. c) Oszlopkapcsolók. Fő alkalmazási terület a középfeszültségű távvezetékek töltőáramának és a kisebb teljesítményű transzformátorok üresjárási áramának megszakítása. (kapcsolókészülék kombináció) d) Szakaszolókapcsolók (terhelésszakaszolók). Kisebb fogyasztói leágazások terhelőáramának, a transzformátorok üresjárási áramának a kapcsolására használják. Önálló kapcsolókészülék- csoporthoz tartozik. 86

5 Villamos művek e) Zárlatképző szakaszolók. Olyan egyszerűsített kivitelű főelosztó-hálózati állomásokon alkalmazzák, ahol a nagyfeszültségű oldalon nincs megszakító. A védelmek a zárlatképző szakaszolót működtetik, amelyik 3F zárlatot hoz létre a három fázisvezető rövidre zárásával. A nagy zárlati áram már alkalmas az olvadóbiztosítók kiolvasztására. A zárlatra való rákapcsolás miatt motoros, gyors működésű hajtásokkal látják el az előívelés lerövidítésére, valamint az érintkezők összehegedésének megakadályozására. f) Leválasztó-szakaszolók. Főelosztó-hálózati egyszerűsített alállomásokon a keletkezett zárlatok lekapcsolása után a védelmi holtidőben a hibás vonal (visszakapcsolás előtti) leszakaszolására, továbbá transzformátorok üresjárásban való bekapcsolására is alkalmas. g) Kocsizható megszakítók. Szakaszoló funkciót töltenek be középfeszültségen, ahol a megszakító kivezetései a mozgóérintkezők, és a fix állványra vagy a tokozott berendezésre rögzítik az állóérintkezőket. A szakaszolók reteszelése A szakaszolók téves kapcsolás ellen reteszelve vannak. A szakaszoló működtetésének feltételei: - a szakaszoló bekapcsolásra nincs letiltva (pl. munkahelyi földelés miatt); - a szakaszolóhoz tartozó földelőszakaszoló(k) "ki" helyzetben legyen(ek) - (mechanikus retesz is van); - a szakaszolóval sorban levő megszakító túloldalán levő földelőszakaszoló is "ki" helyzetben legyen; - a vonali szakaszolónál a soros megszakító "ki" helyzetben legyen; - kétgyűjtősínes kapcsolóberendezésnél a leágazás egyik gyűjtősín szakaszolója kapcsolható (QSK), ha a másik gyűjtősín-szakaszoló (QSB) "ki" állásban van és a leágazás megszakítója is "ki" helyzetben van; másik eset, ha a másik szakaszoló (QSB) "be" állásban van és teljesül az Rf, reteszfeloldás a sínáthidalótól feltétel, azaz ha a sínáthidaló megszakítója és mindkét szakaszolója "be" állásban van. A földelőszakaszoló kapcsolásának feltételei: - a kapcsolás nincs letiltva; - a földelőszakaszolót határoló szakaszolók "ki" helyzetben vannak; - a határoló szakaszolók hajtása nem működik. K B QSK QM QSB 62. ábra 87

6 12.2 Megszakítók A megszakítók feladata és felosztása Feladatuk a zárlati áramok és az üzemi áramok kapcsolása. Nem gyakori működésre méretezik. Felosztásuk több szempont alapján történhet. A sikeres árammegszakításhoz az szükséges, hogy az áram nullaátmenetéban az ívcsatorna lehűljön és a vezetőképessége megszűnjön. Ez az ív által gerjesztett és a hűtőközeg által elvezetett hőtől függ. Az ívoltás módja szerint megkülönböztetünk: 88 - természetes oltású megszakítókat; (Ezekben a megszakítókban az érintkezők nyitásán kívül más ívoltási módot nem alkalmaznak. Ilyen megszakítókat csak kisfeszültségen alkalmaznak.) - -mesterséges oltású megszakítókat. Az ívoltó közeg minősége szerint: - mágneses fúvású légmegszakítókat; - olajmegszakítókat; - vízoltású megszakítókat (expanziós); Működés szerint: - légnyomásos megszakítókat; - gáznyomásos megszakítókat; - vákuummegszakítókat - Őnműködő gyors visszakapcsolásra nem alkalmas megszakító. Erre jellemző működési ciklus (amire a megszakítót minősítik): O - 3 min - C O - 3 min - C O, ahol O - a nyitási művelet; C - a zárási művelet; 3 min - a következő működésre 3 perc eltelte után alkalmas. - Önműködő gyors visszakapcsolásra alkalmas. Jellemző működési ciklus: O - t h - C O - 3 min - C O, ahol t h a gyors visszakapcsolás holtideje (0,3 s) körüli érték; 3 min a lassú visszakapcsolás holtideje. A megszakítókkal szemben támasztott követelmények: a) A névleges üzemi és a megengedett túlterhelési áramot biztosan be és ki kell tudnia kapcsolni. b) A bekapcsolás után a zárt érintkezőkön a terhelési áram káros melegedést nem okozhat. c) Kikapcsolás után a nyitott érintkezők között tökéletes szigetelésnek kell maradnia a leválasztott rész felé. d) A megszakítónak a beépítési helyen fellépő legnagyobb zárlati áramot biztosan és gyorsan kell megszakítania. A gyors működés a védett berendezés károsodását csökkenti, másrészt az együttműködő erőművek stabilitásának is feltétele. Igen gyors árammegszakítás esetén, ha az áram a természetes nullaátmenet előtt szakad meg, veszélyes túlfeszültség keletkezhet. e) A kis kapacitív és induktív áramok kapcsolásakor is hibátlanul kell működnie. f) Korszerű hálózati védelmek és automatikák működési feltételeit is biztosítani kell (pl. egyés háromfázisú visszakapcsolás). g) A korszerű megszakítóknak ezeken felül még számos követelménynek is meg kell felelnie pl. nagy üzembiztonság, minimális és egyszerű karbantartási igény stb.

7 Villamos művek Ívoltás A megszakító kikapcsolásakor villamos ív keletkezik, melyet igen gyorsan meg kell szüntetni. Az ívoltáshoz csökkenteni kell az ívet fenntartó tényezők hatását, és egyidejűleg növelni kell az érintkezők közötti szigetelőanyag átütési szilárdságát. Ívoltó tényezők: (azok a fizikai tényezők, amelyek az ív újragyulladását megakadályozzák, ill. az ív oltását biztosítják) a) az érintkezők gyors széthúzása (nő az ívhossz, nagyobb ívfeszültség kell); b) az érintkezők hűtése a termikus emisszió csökkentésére; c) az ív oszlopának hűtése, mert így akadályozható a hőionizáció; d) az ív útjának kiöblítése (az ívoszlopban lévő töltéshordozók eltávolítása), de ez csak váltakozó áramnál lehetséges, az áram nulla átmeneténél; az ívoszlop villamos szilárdsága megnő; e) az ív nyújtása- az érintkezők széthúzásával, vagy különféle ívoltó szerkezetekben, kamrákban; f) az ív részekre bontása, s ezáltal az ívfeszültség növelése; g) a nyomás növelése- csökkenti az ütközéses ionizációt, nagyobb lesz a szigetelőanyag villamos szilárdsága. Csökkenti az ív átmérőjét, így az ívellenállás és az ívfeszültség nő Megszakítók működtető szerkezetei A megszakító működtető szerkezetének alapfeladata a megszakító mozgó érintkezőjének a kellő sebességű be-, illetőleg kikapcsolása, de úgy hogy az az út végén a nagy sebesség ellenére se ütközzön fel túl erősen, ne okozzon mechanikai deformálódást. A működtető szerkezet lehet kézi hajtású, vagy gépi hajtású. A kézi hajtás lehet az energiát szolgáltató személy működésétől függő, vagy független. Függő kézi hajtás pl. a szakaszolók bekapcsolására szolgáló rudazatos emeltyűs hajtás, ahol a kés zárási sebessége a működtető kar mozgásától függ. Ez a működtetési mód a megszakítóknál nem kielégítő az esetleges zárlatra való rákapcsolás, illetőleg a kikapcsolásnál az ív oltásához szükséges gyors érintkező mozgási igény miatt. Független kézi hajtás esetén a kézi működtető kar (emelő kar, vagy forgató kar) egy rugót feszít meg és az érintkezőket a rugó működteti. A működés bekövetkezhet a rugó bizonyos feszítettségi állapotának elérése után, külön beavatkozás nélkül, vagy úgy hogy a rugó teljes megfeszített állapotában reteszelt helyzetbe kerül és csak a reteszelés feloldása után működteti a megszakító érintkezőit. Ez a rugóerőtárolós hajtás. 89

8 A rugóerőtárolós hajtás be-ki kapcsolási művelet végzésére alkalmas elvi működését az ábra mutatja. A kézi forgattyúval áttételen keresztül felhúzott bekapcsoló rugó megfeszített állapotban van. A beoldó kilincs mechanikus vagy elektromágneses elmozdítása után a bekapcsoló rugó bekapcsolja a megszakítót, és közben felhúzza a (az ábrán összenyomja) a kikapcsoló rugót. A kikapcsoló kilincs mechanikus, vagy elektromágneses elmozdítása után a kikapcsoló rugó kikapcsolja a megszakítót. A közép és nagyfeszültségű hálózatokon fellépő múló jellegű zárlatok esetén szükséges a megszakítónak a zárlatoltás után néhány tized másodperc utáni visszakapcsolása a fogyasztók ellátásának biztosítása érdekében. A mennyiben a zárlat tartós, a megszakítónak ismét ki kell tudni kapcsolni. A gyors visszakapcsolási ki-be-ki működtetés elvégzésére alkalmas rugóerőtárolós hajtás elvi működési vázlatát látjuk az ábrán. A megszakító kikapcsolt helyzetben van. A be -oldó kilincs elmozdításakor a megszakítót e rugó bekapcsolja és a mozgó érintkező beakad a (13) kioldó kilincsbe. Ezután a motor a rugót ismét teljesen megfeszíti (az ábrán összenyomja). A (13) kioldó kilincs elmozdításakor a rugó kikapcsolja a megszakítót. Ezután a be -oldó kilincset a mechanizmus önmaga, vagy a megszakítóhoz tartozó automatika elmozdítja: bekövetkezik a bekapcsolás és ezután ha a védelem ismét zárlatot érzékel a (13) kikapcsoló kilincs elmozdításával létrejön a kikapcsolás. Amennyiben gyakori kapcsolási műveletek végzésére van szükség a megszakítók működtető szerkezeteinek az üzemképessé tételére célszerű gépi megoldást alkalmazni. Ez lehet: elektromágneses, villamos motoros, légnyomásos, hidraulikus. 90

9 Villamos művek Kisfeszültségű megszakítók Kismegszakítók A kismegszakító a legnagyobb számban alkalmazott és a mindennapi életből is jól ismert megszakító típus. Alkalmasak fogyasztói vezetékhálózat belső vezetékeinek, kisebb motoroknak, háztartása villamos készülékeknek zárlat-és túlterhelés védelmére. Az ívoltást deion oltókamra segíti. A túláramvédelmet elektromágneses gyorskioldó, a túlterhelésvédelmet ikerfémes hőkioldó látja el. Így alkalmas olvadóbiztosító helyettesítésére, azzal az előnnyel, hogy kioldás után egyszerűen visszakapcsolható, ha a zárlatot, illetőleg túlterhelést előzőleg megszüntetik. (Túlterhelés esetén rövid üzemszünet szükséges a hőkioldó lehűlésére!) A kismegszakító független működésű és szabad kioldású. Utóbbi azt jelenti, hogy a zárlat, vagy túlterhelés fennmaradása esetén hiába tartjuk benyomva a be gombot, a kismegszakító ettől függetlenül kikapcsol. Nagyteljesítményű megszakítók A kisfeszültségű nagyteljesítményű megszakítók jelentős része légmegszakító. Ezek már fő- és segédérintkezőkkel, valamint oltókamrával rendelkeznek. Megszakításkor először a főérintkező nyílik ki gyakorlatilag árammegszakítás nélkül. Ezután nyílik az ívhúzó résszel is ellátott segédérintkező, amelyen létrejött ívet az áramút megszakítóban való kialakulása folytán előálló dinamikus erőhatás az oltókamrába tereli, ahol az kialszik. Gyorslégmegszakítók A gyorsan működő megszakítók először az egyenáramú áramkörök megszakítására terjedtek el. Minél rövidebb ugyanis a működési idő, annál kisebb áramértéken kezdődik a megszakítás. Az egyenáramú zárlati áramkörök időállandója 7-15x10-3 s közötti értékű, ami azt jelenti, hogy az állandósult érték 63%-át ennyi idő alatt éri el a zárlati áram. Tehát, ha a zárlati áramot hatásosan akarjuk korlátozni, úgy a fenti időnél lényegesen rövidebb működési idő szükséges. Ennek elérésére csökkenteni kell a kioldási késést, tehát gyorsítani kell a kioldó működését, gyorsítani kell az érintkezők szétválását, az ívet nagy sebességgel el kell távolítani az érintkezőkről és meg kell nyújtani úgy, hogy az oltáshoz szükséges ívfeszültséget minél hamarabb elérjük. 91

10 Az első két feltétel teljesítésében segít az áramútnak a megszakítóban való helyes kialakítása, a zárlati áram dinamikus erőhatása nyissa az egyébként nyíló érintkezőket. A harmadik feltétel kielégítéséhez hatásos oltókamrán kívül igen erős járulékos mágneses ívfúvás alkalmazása is szükséges Nagyfeszültségű megszakítók Légnyomásos megszakító Oltóközegük nagynyomású levegő. Hátránya, hogy a sűrített levegőhöz kompresszorra és megfelelő csővezetékhálózatra (vagy megszakítónként külön kompresszorra) van szükség. A megszakító elvi felépítése az ábrán látható. Kikapcsoláskor az ív oltását és az érintkezők mozgatását, nyitott helyzetben a villamos szilárdságot a nagynyomású levegő biztosítja, a bekapcsolást rugók végzik Kisolajterű (olajszegény) megszakítók Szigetelő- és oltóközegük az olaj. Az oltókamrában keletkező ív olajgőzt ill, bomlási gázt fejleszt, ami nagy nyomást és erőteljes olajáramlást létesít. A nyomás az ívet összeszorítja, a gőzfejlődés energiát von el, az olaj áramlása az érintkezőket hűti és az ívcsatornát kiöblíti. Az érintkezők szétválása után az áram nullaátmenetét követően az újragyulladást a keletkezett gáz nagy nyomása akadályozza meg. A megszakítási teljesítmény az oltókamrában megengedhető nyomás függvénye. Az ívközegbe fújt gázt vagy gőzt általában még irányítják is, e szerint megkülönböztetünk hosszanti-, kereszt- és vegyes fúvású rendszert. 92

11 Villamos művek A kisolajterű megszakítók oltókamrája különleges kialakítást kíván. Az oltókamra magában foglalja a nagynyomású meg-szakítási teret, amelyet nagy szilárdságú öntvények és rétegelt műanyag henger határol. A szabadtéri kivitelű megszakítóknál ezt porcelán védi. A tér belső részét olaj tölti ki, meghatározott tér-fogatú légpárnával, amely a keletkező nyomás növekedési sebességét csökkenti. A külső térrel csak a gázelvezető nyílás köti össze. A megengedettnél nagyobb nyomás kialakulásának megakadályozására szelepet vagy valamilyen biztonsági törőelemet építenek be. EIB licence alapján gyártott Középfeszültségen (6-35 kv) igen elterjedt. Oltókamrája vegyes felépítésű, mely lehetővé teszi a kis- és a nagyáramú villamos ívek üzembiztos oltását. A nagyáramú villamos ívek oltása az oltókamra felső terében lévő keresztsugaras kamrában történik, míg a kisáramú ívek oltása az alsó részen lévő hosszsugaras oltókamrában. Három különálló pólusból, és a hármat közösen vezérlő mechanizmusból áll. Belsőtéri kivitelű, de alkalmazható kültéri tokozott berendezésekben is. A típusú EIB licence alapján gyártott megszakító OTKF típusú egykamrás megszakító A közép-és a nagyfeszültségű (120 kv-os) hálózatokon alkalmazzák. Kisolajterű, hosszsugaras oltókamrájú. Szabadtéri kivitelben készítik. Egy- és háromfázisú gyors visszakapcsolásra alkalmas. Megszakításkor káros túlfeszültséget nem okoz. A hajtás és a megszakító mechanikai kapcsolatban vannak. Bekapcsolás közben felhúzza a megszakítóban lévő kikapcsoló rugókat. A bekapcsolást és a bekapcsolt helyzet reteszelését a hajtás végzi, a kikapcsoláskor viszont csak kioldja a megszakítóban levő kikapcsoló rugók kilincsművét. A ki- és bekapcsolás a hajtásban levő "ki" és "be" tekercsek működtetésével indul meg. 35 kv-os OTKF / kv-os OTKF /

12 OR típusú egységkamrás megszakító Kifejlesztését a zárlati teljesítmények növekedése és a hálózatok feszültségszintjének emelkedése tette szükségessé. Egy egységkamra 72,5 kv-on 3000 MVA lekapcsolására alkalmas. A 120 kv-os hálózatokon ebből kettőt sorba kötve megfelelő névleges feszültségű, és 6000 MVA megszakítási teljesítményű megszakítót lehet kialakítani. Nagyobb feszültségeken való alkalmazása is lehetséges, ha több egységkamrát építenek sorba és több tartószigetelőre helyezik A tartószigetelővel összeszerelt egységkamrás elem (két egységkamra) neve: oszlop. A háromsarkú megszakító sorozat egy- és háromfázisú gyors visszakapcsolásra alkalmas. Szabadtéri kivitelű, és erősen szennyezett környezetben is alkalmazható. A fázisonként sorbakötött megszakítási helyet páronként közös munkahenger, valamennyit pedig közös nagynyomású olajhidraulikus rendszer működteti, és biztosítja az azonos időpillanatban való kapcsolást. A 220 és 400 kv-os típushoz az egységkamrákkal párhuzamosan potenciálvezérlő kondenzátorokat szereltek az egyenletesebb feszültségelosztáshoz. A megszakító működtetésére OP típ. olajhidraulikus hajtás szolgál, a-mely az egyfázisú gyors-visszakapcsolási igény miatt fázisonként kerül beépítésre. A hajtást és a megszakítót nagynyomású csővezeték köti össze, amelyen keresztül jut a nagynyomású olaj a munkahengerbe. Az olajhidraulika működtető szeleprendszere villamos működtetésű. A működtetéshez szükséges olajnyomást nyomásőrrel vezérelt, villamos motorhajtású nagynyomású szivattyú állandóan és automatikusan biztosítja. Névleges feszültség Oszlopok száma Sorbakapcsolt megszakítási helyek Tartószigetelők száma Típusjel 120 kv OR-2M 220 kv OR-4M 400 kv OR-6M 94

13 Villamos művek SF 6 szigetelésű megszakítók A tiszta SF 6 színtelen, szagtalan, nem mérgező és nem gyúlékony gáz C-ig kémiailag közömbös. A levegő hiánya következtében az érintkezők nem oxidálódnak. A megszakítás gyors, az érintkezők fogyása kicsi. A gáz villamos szilárdsága 1,5-3 bar nyomáson kb. az olaj villamos szilárdságával egyezik meg E=120 kv/cm. A gázáramlás előállításának módjától függően egy- és kétnyomásos megszakítókat különböztethetünk meg. A kétnyomásos megszakítóknál két, különböző nyomású SF 6 -gázt hasznának. A kisnyomású gáztartályban több oltókamra egységet helyeznek el. A nagynyomású tárolótartályból mechanikailag működtetett szelepeken keresztül jut a gázáram az oltótérbe kikapcsoláskor. Záráskor nincs gázáramlás. A nagynyomású gáz lecsapódásának megelőzésére 10 C alatt a tartályt fűteni kell. A működtetés földpotenciálon lévő légnyomásos hajtással történik. Egynyomásos (dugattyús) megszakítóknál a megszakítóban lévő gáz nyomása a beállítástól függően bar. A gázáramlást a mozgóérintkezővel kapcsolódó dugattyú komprimáló hatása fejti ki. Az egynyomású kifejezés arra vonatkozik, hogy a megszakító üzeme során (a kapcsolás kivételével) a gáznyomás mindenütt egyforma. Ez idő alatt a gáz csak szigetelőanyag szerepet tölt be. A nyitási művelet során az érintkezővel kapcsolódó dugattyú a hengerben lévő gázt összenyomja, amely a fúvókán keresztül ömlik az oltótérbe. Az ív rendszerint a fúvóka tengelyében ég, így a gázáramlás az oltást hatásosan elősegíti. A kis gáznyomás fűtés nélkül is alkalmassá teszi szabadtéri üzemre. Kikapcsolás során a gázt komprimálni kell, és egyben az érintkezőkből, dugattyúkból és rudazatokból származó igen nagy tömeget kell gyorsítani. A nagyteljesítményű megszakítókhoz ezért légnyomásos vagy hidropneumatikus hajtásokat alkalmaznak. Közepes és kisteljesítményű megszakítók esetén a rugóerőtárolós hajtások is kielégítik a követelményeket. A középfeszültségű SF6 gázos megszakítók ívoltó szerkezetei gáz- és mágnesfúvásúak. A gázfúvásúak egynyomású megszakítók. A mágnesfúvásúaknál a villamos ív a mágnestér hatására egy hengerpalást mentén pörög, s így ugyanazon hatást éri el, mintha gáz áramolna az ív tengelyére merőlegesen. 95

14 Vákuummegszakítók A vákuum a kapcsolókészülékek számára kiváló szigetelő és ívoltó közeg. Minimális az ionizálható gázmolekulák száma. Erősáramú technikában a vákuum-ívoltókamrák nyomása Pa. Nehéz megvalósítani a szükséges vákuumot, mert az anyagok felületén molekula vastagságú gázréteg található. Vákuumban az ív fenntartásához rendelkezésre álló közeg: a katódfoltból közvetlenül elpárolgó fém, a teljes érintkező felületről elpárolgó fém, a vákuumban levő szilárd anyagok felületén megkötött molekuláris gázréteg. A nagy villamos szilárdságú vákuum és a rendkívül kicsi elektródatávolság miatt gyors deionizáció ideális kapcsolószerkezet kialakítását teszi lehetővé. Az érintkezők távolítása, nyitása csekély, pl kv-os kamránál 8-12 mm. A kedvező ívoltási tulajdonság miatt kis áramnál áramlevágás következhet be, ezért az érintkezők anyagába alacsony olvadáspontú ötvözőket visznek (réz-bizmut, réz-króm). A vákuummegszakítók villamos élettartama minden más megszakítónál jóval nagyobb. A nagyfeszültségű vákuummegszakítók külsőleg az egységkamrás megszakítókhoz hasonlítanak. A megszakítótérben sorbakötve megfelelő számú vákuumkamra van, amelyeket közösen működtetnek légnyomásos hajtással. Ívmozgás az érintkező felületén Különösen alkalmas a névleges zárlati vagy kisebb áramok sokszori kapcsolására, mert villamos élettartamuk minden más megszakítónál jóval jobb. Jellegzetességük, hogy az oltókamrát nem kell, de nem is lehet karbantartani (cserélni kell). A hajtás mágneses vagy rugóerőtárolós. Tokozott berendezésekben alkalmazható az igen kis mérete miatt. A vákuumtérben levő megszakító érintkezőkben az áramutakat úgy alakítják ki, hogy a keletkező ívre jelentékeny mágneses erő hasson. Ezt az érintkezők behasításával érik el. A mágneses erők hatására az ív az érintkező homlokán körbe fut, így talppontja nem tud egy helyben állva maradni és mély krátereket égetni az érintkező felületén. 96

15 Villamos művek 12.3 Terheléskapcsolók A terheléskapcsoló olyan kapcsolókészülék, amely alapvetően névleges áramának ki-és bekapcsolására alkalmas. Egyes terheléskapcsolók alkalmasak névleges áramuknál nagyobb áramok kikapcsolására is. Az általa kapcsolt áramkör zárlat és túlterhelés védelmét vele sorbakapcsolt egyéb berendezés látja el. A terheléskapcsoló megfelelő kialakítása révén mind a ki-, mind a bekapcsolást gyorsan végzi, így a zárlatra való esetleges rákapcsolást is elviseli. Nagyobb névleges áram esetén külön ívoltó szerkezettel is el van látva. A terheléskapcsoló nem minden esetben elégíti ki a szakaszolóra vonatkozó követelményeket, így elsősorban az érintkezők kapcsolási állapotának láthatóságát. Ezt általában csak a működtető szerkezetének helyzetéből lehet megítélni. Installációs kapcsolók és dugós csatlakozók Az installációs kapcsolók a legegyszerűbb kisfeszültségű terheléskapcsolók, amelyek a villamos világítás és kisebb teljesítményű fogyasztóberendezések (készülékek) ki- és bekapcsolására szolgálnak, kézzel működtethetők. Mindennapi életből közismertek, ezért csak működési elvüket tárgyaljuk. Az átbillenő kapcsolók esetében a működtető kar átbillenésen közben először az átbillenő részben levő rugó feszül meg, majd kellő előfeszítés és kismértékű elmozdulás után hirtelen átbillen a másik holtpontba. Ez biztosítja a gyors ki- és bekapcsolást. Hátránya, hogy a nyomást biztosító rugó egyben az érintkező is. Két nagy csoportra oszthatók: világítási (doboz) kapcsolók 6 és 10 A áramerősségre, készülékkapcsolók 6 60 A áramerősségre. Az installációs kapcsolóknál említjük meg bár nem kifejezetten kapcsoló készülékek az installációs szerelési anyagként alkalmazott, a villamos áram útját megszakító készülékeket a dugós csatlakozókat is. A dugós csatlakozók feladata mozgatható (nem helyhezkötött) villamos fogyasztó berendezések csatlakoztatása a hálózatra. A dugós csatlakozó két fő részből áll: aljzat, és dugó. A dugós csatlakozó bizonyos szempontból szakaszoló jellegű készülék, mert kielégíti a szakaszolókra vonatkozó követelményeket, ugyanakkor terheléskapcsoló is, mivel kb. 10 A-ig a rajta átfolyó áram a dugó kihúzásával általában megszakítható az érintkezők beégése nélkül. A dugós csatlakozók álló érintkezője rugózott, míg a mozgó érintkező tömör, hengeres vagy kés kialakítású. A dugós csatlakozók készülnek: kétsarkú, kétsarkú + védőérintkezős, háromsarkú + védőérintkezős, háromsarkú + nulla + védőérintkezős kivitelben 97

16 A hengeres kapcsoló működtető karja egy rugót feszít meg, amely bizonyos előfeszítés után hirtelen átfordítja a hengert a következő holtpontba. A hengeres kapcsolónak több nyugalmi helyzete (kapcsolási állapota) van és így több fokozatú kapcsolás végrehajtására alkalmas. Érintkezőinek száma is növelhető, így egyidejűleg több áramkör kapcsolható vele. Az álló érintkezőinél a jó érintkezéshez szükséges nyomóerőt az áramvezetésben részt nem vevő rugó biztosítja és így nagyobb áramok kapcsolására alkalmas. A bütykös kapcsoló a hengeres kapcsolótól csak abban különbözik, hogy a kapcsoló tengelyén tetszőlegesen kialakítható és elhelyezhető szigetelőanyagból készült bütykös tárcsák vannak, amelyek a kívánt sorrendben nyitják a mozgó érintkezőket (egyszeres megszakítás). Általában motorok kézi kapcsolására alkalmas. A görgős kapcsoló a bütykös kapcsolótól abban különbözik, hogy: a kapcsolótengelyre fűzött bütykös tárcsára az érintkezők mozgatható eleme görgőn keresztül csatlakozik (innen a kapcsoló neve), az érintkező elemek szigetelőkamrában vannak elhelyezve, amelyekbe két kettős megszakítású független áramkör építhető be, a szigetelőkamrába ívoltó berendezés (pl. deion lemezek) szerelhető és így jelentős teljesítmény megszakítására alkalmas. Alkalmazási területe: motorok, kistranszformátorok, kisfeszültségű (belső) hálózatok, berendezések kapcsolása, de előnyösen alkalmazható automatikákban és szerszámgépvezérlésekben is Kontaktorok és védőkapcsolók A kontaktor olyan kapcsolókészülék, amely alapvetően kielégíti a terheléskapcsolóval szemben támasztott követelményeket, ezen kívül: 98 alkalmas igen gyakori kapcsolásra, alkalmas névleges áramának 6-10-szeresét elérő áram ki-és bekapcsolására, ezen képessége miatt hőkioldóval összeépítve, túlterhelésvédelmi feladatra is alkalmassá tehető, nyugalmi helyzetéből működtetés hatására tér ki és a működtető jel megszűnése után visszatér nyugalmi helyzetébe, amely általában nyitott állapot.

17 Villamos művek A fenti követelményeket a kontaktor csak nagy mechanikai és villamos élettartam esetén tudja üzembiztosan kielégíteni, amely általában 10 7 kapcsolási szám körül van. A kontaktorokkal szemben támasztott követelmények között nem szerepel a zárlatra való rákapcsoló képesség, azonban gyors működése miatt a legtöbb kontaktor ezen feladat ellátására is alkalmas. A nagy óránkénti kapcsolási szám miatt a kontaktorok távvezérléssel működtethetők. Működtető szerkezetük leggyakrabban elektromágnes, de ritkán főleg járművekben alkalmazásra kerül pneumatikus, vagy elektro-pneumatikus működtetés is. A kontaktor egye-, vagy váltakozó áramú, vagy mindkét fajta áramkör kapcsolására alkalmazható. A kontaktorokat alkalmazási üzemmódjuk szerint is osztályozzák. A kontaktorok érintkezőinek egyrészt az üzemi áramot túlmelegedés nélkül kell átvezetniök, másrészt az igen gyakori kapcsolásnál fellépő ív káros hatását is el kell tudni viselni a főérintkező beégése nélkül. Ez nagyobb áramok megszakítása esetén csak külön ívhúzó érintkező alkalmazásával érhető el, amely bekapcsolt állapotban nem vesz részt az áramvezetésben. Az érintkezők beégésének elkerülése érdekében gyors ívoltás szükséges. Ez elérhető: a megszakítási helyek növelésével, külön ívoltó szerkezet alkalmazásával. Az alábbi ábrákon láthatjuk a váltakozó áramú kontaktorok ívoltási szerkezetének vázlatát. Az egyszerű kettős megszakítás csak kis áramok és kis feszültségek esetén alkalmazható. A többszörös megszakítás elvileg előnyös, kis érintkező mozgást tesz szükségessé, de bonyolultabb a kapcsoló szerkezete. A leggyakrabban alkalmazott megoldás a deion lemezes, vagy szigetelőanyag válaszfalas, vagy réskamrás, vagy mágneses ívfúvású ívoltó szerkezet, illetőleg ezek kombinációja. Az érintkezők között égő ív az áramkör dinamikus hatása miatt tágulni igyekszik az oltókamrák felé. Amennyiben ez a hatás önmagában nem elegendő, akkor a kapcsolón átfolyó áramot átvezetik egy olyan elektromágnesen, amelynek mágneses tere az előbbi természetes hatást erősíti (mágneses ívfúvás). A szigetelő válaszfalas oltókamra rései közé bejutott ívet a hideg szigetelőanyag felülete egyrészt hűti, másrészt az ív tovább nyúlik, amit a rések kéményhatása is fokoz az ív kialvásáig. A réskamra hatása hasonló, csak csekélyebb, mint az előző. 99

18 A deion kamra lemezei vasból vagy rézből vannak, amely önmagában is vonzza az égő ívet. A deion lemezek közé bejutott ív viszont feldarabolódik, ami az ismert módon segíti az ívoltást. A kontaktorok minden esetben el vannak látva segédérintkezőkkel, amelyek egyrészt a kontaktor bekapcsolt állapotban való öntartását biztosítják, illetőleg további vezérlési, jelzési célokra használhatók. Kézenfekvő gondolat, hogy a kisfeszültségű kontaktort kiegészítve túlterhelésvédelemmel és vele olvadóbiztosítót sorba kapcsolva az így kialakított készülékegyüttes megszakító helyettesítésére alkalmas. Legelterjedtebb elnevezésük motorvédőkapcsoló, ugyanis leggyakrabban motorok kapcsolására és túlterhelésvédelmére alkalmazzák. A zárlatvédelemnek megszakító helyett biztosítóval történő megoldása elvileg ugyan hátrányt jelent (az olvadóbetétet zárlat esetén ki kell cserélni, míg a megszakítót csak vissza kell kapcsolni), azonban a motorok esetén a zárlat fellépése ritka és így ez figyelmen kívül hagyható az egyszerűség és olcsóság miatt jelentkező előny mellett. Az alkalmazott késleltetett olvadóbiztosító a motor indítási áramlökéseit az ismert módon kiolvadás nélkül elviseli. Az alkalmazásra kerülő túlterhelésvédelemnek is hasonló módon nem szabad ilyen jellegű túlterhelésre megszólalnia. A motor túlterhelése tulajdonképpen csak a motor hőfokának a szigetelés által megszabott határ fölé emelkedése esetén válik veszélyessé. Ezért olyan termikus védelem (hőmás védelem) alkalmazása lenne célszerű, amelynek hőfoka pontosan követi a motor aktív részei legmelegebb pontjának hőfokát. Ez megoldható beépített hőelemek segítségével, de sokkal olcsóbb megoldás ikerfémes hőkioldók alkalmazása, amelyek csak közelítőleg követik a védett berendezés (motor) hőfokát. A motorvédő kapcsolókban alkalmazott hőkioldókat általában a motor névleges áramának 1-1,2-szeresére állítják be, ami függ a motor üzemmódjától is (teljes terheléssel jár, állandó üzem, szakaszos üzem, gyakori indítás stb.). A hőkioldót, mind a három fázisba be kell építeni. 100