Практическая работа № 9
«Исследование главного выключателя
ВОВ-25-4МУХЛ1»
Цель: изучение конструкции, принципа действия, схемы включения, причин срабатывания, особенностей эксплуатации, ремонта и регулировки главного выключателя электровозов переменного тока.
Применение
Главные выключатели ВОВ-25 различных модификаций применяются на всех отечественных электровозах переменного тока (ВЛ60, ВЛ80, ВЛ65, ВЛ85, ЭП1 и т.д.).
Назначение и технические данные
Выключатель однополосный высоковольтный воздушный является главным выключателем (ГВ) электровоза и предназначен для оперативной коммутации (включение и отключение) электрического питания электровоза (тягового трансформатора) от контактной сети в рабочем режиме и для автоматического отключения в режиме короткого замыкания, перегрузок и других аварийных режимах. Технические данные выключателя следующие.
Номинальное напряжение, кВ
|
25
|
Наибольшее рабочее напряжение, кВ
|
29
|
Номинальный ток, А
|
400
|
Номинальный ток оперативной коммутации, А
|
10
|
Номинальный ток отключения, кА
|
10
|
Сквозной ток КЗ (амплитудное значение), кА
|
25
|
Ток термической стойкости за время 0,1 с, кА
|
10
|
Номинальная мощность отключения при давлении сжатого воздуха
0,6–0,9 МПа (6–9кгс/см2), МВ А
|
250
|
Собственное время включения от промежуточного реле при напряжении в цепи управления 50 В, давлении сжатого воздуха 0,8 МПа (8 кгс/см2) и токе срабатывания, равном 1,3 тока уставки, с, не более
|
0,06
|
то же при токе срабатывания, равном 2,0 и более тока уставки, С, не более
|
0,05
|
Собственное время отключения от электромагнита переменного тока при токе в катушке 15 А и давлении сжатого воздуха 0,8 МПа (8 кгс/см2), с, не более
|
0,03
|
Собственное время включения при давлении сжатого воздуха 0,8 МПа (8 кгс/см2),и напряжении в цепи управления 50 В, с, не более
|
0,18
|
Номинальное напряжение цепи управления постоянного тока, В
|
50
|
Номинальное напряжение цепи управления переменного тока, В:
электромагнита отключения
|
380
|
электронагревателя
|
220
|
Электрическое сопротивление токоведущей цепи между выводами
дугогасительной камеры и разъединителя, мОм
|
350
|
Время включения катушки включающего электромагнита
на рабочее напряжение, с, не более
|
5
|
Мощность электронагревателя, Вт
|
400
|
Температура окружающего воздуха для включения электрообогрева, , не более
|
5
|
Снижение давления воздуха в резервуаре от утечек за 1 ч при номинальном давлении 0,8 МПа (8 кгс/см2), МПа (кгс/см2),не более:
при включеной вентиляции
|
0,1
|
при отсутствии вентиляции
|
0,6± 0,15
|
Время запаздывания разъединителя (время от размыкания дугогасительных контактов выключателя до размыкания контактов разъединителя при отключении выключателя при давлении сжатого воздуха 0,8 МПа (8 кгс/см2), с, не более
|
0,03
|
Время от размыкания контактов разъединителя до замыкания его с заземляющим контактом при отключении выключателя, с
|
0,05–0,07
|
Контактное нажатие между контактами дугогасительной
камеры (вжим подвижного контакта 15 мм), Н (кгс)
|
400 (40)
|
Контактное нажатие ножей разъединителя на неподвижный контакт
(высота контактной пружины 10 мм), Н (кгс)
|
83-100
(8,3-10,0)
|
Давление сжатого воздуха для срабатывания автомата Минимального давления, МПа (кгс/см2):
при включении (замыкание контактов)
|
0,58-0,02 (5,8-0, 2 )
|
при отключении (размыкание контактов)
|
0,48-0,02 (4,8-0, 2 )
|
Масса, кг
|
200
|
Конструкция
Выключатель (рис. 7.1) состоит из дугогасительной камеры 1, воздухопроводного изолятора 2, разъединителя 3, блока управления 4, воздушного резервуара 5 и нелинейного резистора ВНКС-25МУХЛ1. В комплект выключателя входит трансформатор тока ТПОФ-25.
Рис. 7.1. Общий вид выключателя ВОВ-25-4МУХЛ1
Дугогасительная камера (рис. 7.2) состоит из колпака 1, ограничителя дуги 2, неподвижного контакта 3, подвижного контакта 4, изолятора 5, контакта 6, пружинно-пневматического привода 7, подвижного контакта и вывода 8.
Рис. 7.2. Дугогасительная камера
Разъединитель 3 (см. рис. 7.1) состоит из контактной пружины 6 (рис. 7.3), заземляющего кронштейна 7, контактных ножей 8, вывода 9, изолятора 10 и вала 12.
Блок управления 4 (см. рис. 7.1) состоит из главного клапана 27 (рис. 7.3), пневматического привода главного клапана 38, пневматического привода разъединителя 24, клапанов управления 11 и 23, автомата минимального давления 34, штуцера 29 с резьбой, обратного клапана 30 со штуцером с резьбой для подключения источника сжатого воздуха, отключающего электромагнита 39 переменного тока, включающего электромагнита 21, удерживающего электромагнита 22, контрольно-сигнального аппарата 14, промежуточного реле 16, штепсельных соединений (ШР1) 20 и (ШР2) 19, патрона аэрации 36 с силикагелем для вентиляции внутренних поверхностей воздухопроводного изолятора и изолятора дугогасительной камеры, пружинного устройства 13, доводящего разъединитель до фиксированных положений “Отключено” и “Включено”, и электрического нагревательного элемента 18 для обеспечения надёжной работы блока управления при низких температурах.
Рис. 7.3. Устройство ВОВ-25-4МУХЛ1
Воздушный резервуар имеет трубку 31 для спуска конденсата со штуцером с резьбой для подсоединения разобщительного крана. Для шунтирования контактов выключателя ВОВ-25-4МУХЛ1 с целью снижения уровня коммутационных перенапряжений на дугогасительной камере 2 установлен высоковольтный нелинейный керамический резистор 1 типа ВНКС-25МУХЛ1. Его технические данные следующие.
Номинальное напряжение, кВ
|
25
|
Коэффициент нелинейности в интервале напряжения 26–41 кВ
(амплитудное значение)
|
0,20–0,25
|
Ток утечки через резистор при температуре (25±5) и напряжении постоянного тока 15 кВ, мА
|
20–30
|
Ток утечки при напряжении постоянного тока 500 В, мкА, не менее
|
1,5
|
Масса, кг
|
13
|
Резистор состоит из 15 элементов (шайб), электрически соединенных между собой контактными поверхностями. Шайбы расположены внутри фарфорового изолятора, сжаты пружиной и залиты эластичным термостойким и морозостойким компаундом для обеспечения неподвижности элементов и электрического контакта между ними.
Цепи управления главными выключателями (электровоз ВЛ80с)
Включение главных выключателей обеих секций (рис. 7.4) возможно только при закрытых дверях и шторах высоковольтных камер (контролируется реле 248).
Рис. 7.4. Электрическая схема цепей управления главными выключателями
Для включения главного выключателя необходимо включить выключатель цепей управления, кнопки “Токоприёмники”, “Токоприёмник передний” или “Токоприёмник задний”, “Выключение ГВ” и кратковременно (1–3 с) кнопку с самовозвратом “Включение ГВ и возврат реле”. При этом включением кнопки “Выключение ГВ” подаётся питание удерживающей катушке главного выключателя по цепи: Н88 – 21-22 (КМЭ) – Э13 – 248 –Н72 –83 (только на 1-й секции) – Н75 – 88 –Н76 – 113 –Н77 –РТВ1 (только на 1-й секции) – Н78 – РМТ. Включением кнопки “Включение ГВ и возврат реле” подаётся питание включающей катушке главного выключателя по цепи
Э14 – 248 – Н84 –247 – Н85 – 264 – Н86 – 207 – Н87 – БП – Н89 – 4.
Удерживающая и включающая катушки главного выключателя соединены с “землёй” через контакт реле минимального давления РД. Контакты этого реле замыкаются при давлении воздуха в резервуаре главного выключателя выше 0,58 МПа (5,8 кгс/см2) и размыкаются при давлении ниже 0,58 МПа (5,8 кгс/см2).
После включения главного выключателя происходит размыкание собственного контакта в цепи включающей катушки и замыкание контакта в цепи питания катушки реле 207. Реле 207 включается, самоблокируется и размыкает контакт в цепи включающей катушки ГВ, что предотвращает повторное включение главного выключателя при возможном коротком замыкании в силовой цепи. Это реле находится во включенном состоянии только в период нажатия кнопки “Включение ГВ и возврат реле”. Включение реле 207 после выключения ГВ исключает возможность застревания последнего в промежуточном положении из-за преждевременного отключения включающей катушки ГВ контактом Н86-Н87, контактом реле 264 (Н85-Н86) контролируется включение главного выключателя только в положениях 0 и ПО штурвала контролера машиниста электровоза (КМЭ), когда ток якоря тяговых двигателей равен нулю.
Контактом переключателя режимов ПР (Э37-Н137) обеспечивается отключение промежуточного реле 248, контакты Э13-Н72, Э14-Н85 которого производят отключение главного выключателя, а контактом Э16-Н125 – отключение электропневматического клапана 245 соответствующего токоприемника в режиме “Отключение секции”.
При срабатывании реле заземления 83, 88 происходит отключение главного выключателя. Для повторного включения необходимо восстановить указанные реле, для чего штурвал КМЭ кратковременно установить в нулевое положение.
При срабатывании реле перегрузки 113 (защиты от КЗ в цепях обмотки собственных нужд), РТВ1 (защиты от КЗ в цепях обмотки ab-x4) и реле максимального тока РМТ удерживающая катушка теряет питание, и главный выключатель отключается.
Отключить главный выключатель можно выключением кнопки “Выключение ГВ”, установкой штурвала КМЭ в положение БВ.
Реле перегрузки РТВ1 и заземления 83 срабатывают только в рекуперативном режиме работы электровоза. Эти реле установлены только на 1-й секции электровоза, и их контакты заведены в цепь удерживающей катушки ГВ1-й секции.
Контактами Н87–Н89 блокировочного переключателя БП отключается цепь питания включающей катушки ГВ в рекуперативном режиме работы электровоза. Этим исключается повторное включение ГВ в этом режиме при срабатывании защитных аппаратов.
Описание стенда
В лаборатории смонтирован высоковольтный выключатель типа ВОВ-25-4, на пульте управления которого вынесены:
а) выводы катушек удерживающего (ГВ-У), включающего (ГВ-В) отключающего (ГВ-О) электромагнитов ГВ;
б) выводы секций катушки реле максимального тока (РМТ), главного выключателя ГВ;
в) кнопочные выключатели (“Выключение ГВ и возврат реле”);
г) зажимы питающего напряжения:
постоянного напряжения – 50 В;
переменного тока – 220 В.
Проверка тока уставки ВОВ-25 выполняется путем воздействия на цепь срабатывания реле максимального тока (РМТ), что полностью соответствует проверке работоспособности ГВ в реальных эксплуатационных условиях.
Порядок и план выполнения работы
В дополнение к общим правилам по технике безопасности и при выполнении практической работы по испытанию ГВ следует учитывать:
а) наличие поворотного ножа разъединителя, других подвижных частей, пустотелых фарфоровых изоляторов, заполненных сжатым воздухом под большим давлением, представляет опасность для людей, находящихся вблизи выключателя;
б) переключение вручную разъединителя, других подвижных частей ГВ при наличии сжатого воздуха в резервуаре опасно для жизни;
в) при выключении ГВ из выхлопных патрубков дугогасительной камеры выбрасывается струя сжатого воздуха с сильным звуковым эффектом. Все лёгкие предметы, находящиеся в зоне её действия, должны быть закреплены или убраны.
Изучение конструкции выключателя ВОВ-25
Конструктивное выполнение выключателя ВОВ-25 и его основные технические данные приведены в литературе [1, 2, 3].
Изучая конструкцию ВОВ-25, необходимо отметить, что конструктивные изменения аппаратов поздних выпусков направлены на повышение их эксплуатационной надёжности снижения веса и габаритных размеров [2, 3].
На натурном образце изучить конструкцию элементов выключателя, расположенных вне корпуса (резервуар, дугогасительная камера, разъединитель, заземляющий контакт место подключения выключателя к силовой цепи) и расположенных внутри корпуса элементов: включающего, удерживающего и отключающего электромагнитов, привода разъединителя, блокировочных контактов, реле максимального тока, автомата минимального давления.
Сбор схем управления выключателем и проверка его работы
Собрать схему питания удерживающего и включающего электромагнитов ГВ (см. рис. 7.4). Включить напряжение цепи управления, открыть кран подвода сжатого воздуха в резервуаре и с пульта управления проверить работу выключателя на включение и выключение.
Определение временных характеристик ВОВ-25
В процессе эксплуатации электрического подвижного состава необходимо периодически контролировать время срабатывания выключателя. Для этого используют электронный миллисекундомер, предназначенный для измерения промежутков времени между замыканием и размыканием контактов исследуемого аппарата. Инструкция по эксплуатации электронного миллисекундомера и порядок определения времени срабатывания ГВ являются самостоятельной методической частью лабораторной работы и прилагаются дополнительно.
Определение тока уставки ВОВ-25
На отечественных электровозах переменного тока ввод высокого напряжения в кузов электровоза осуществляется через проходной изолятор. В проходной изолятор встроен трансформатор тока, первичной обмоткой которого является токоведущий стержень проходного изолятора. Вторичная обмотка трансформатора тока намотана на кольцевой сердечник и имеет 16 витков.
Если ток, протекающий через проходной изолятор, будет равен 258 А (ток уставки ВОВ 25-Ч электровоза ВЛ80с,т), то ток во вторичной обмотке будет равен 16,13 ампер.
На этом и основывается принцип физического моделирования и определения тока уставки ВОВ-25. Градуировка амперметра (рис. 2.5) выполнена с учетом коэффициента трансформации трансформатора тока, равного 16.
Рис. 7.5. Схема регулировки
Определение тока уставки ВОВ-25 выполняется в следующем порядке:
1) собрать схему питания реле максимального тока РМТ согласно рис. 2.5;
2) подключая источник питания к одному из шести выводов реле максимального тока, добиться срабатывания ВОВ при токе 16, 13 А, что соответствует току уставки по первичной обмотке трансформатора 258 А (электровоз ВЛ80с,т);
3) отрегулировать ВОВ на срабатывание по техническим требованиям электровоза ВЛ60.
Содержание отчёта
Отчёт должен содержать:
1. Наименование и цель работы.
2. Принципиальную схему выключателя ВОВ-25 с указанием основных элементов и их назначения.
3. Технические данные ВОВ.
4 Схему силовой цепи с главным выключателем и цепь управления им.
5. Выполненные замеры и расчетные параметры (время срабатывания – tоткл; ток уставки – Iуст).
6. Выводы.
7. Список литературы.
Контрольные вопросы
1. Назначение ГВ и его устройство.
2. Схемы включения и отключения ГВ.
3. Аварийное отключение ГВ на электровозе ВЛ80.
4. Назначение реле 207 в схеме управления выключателем.
5. Принцип работы миллисекундомера и выбор времени отключения ГВ.
6. Как осуществляется импульсное питание катушек включающего (ГВ-В) и отключающего (ГВ-О) электромагнитов ГВ.
7. Порядок определения и регулировки тока уставки ВОВ.
Рекомендуемая литература
1. Быстрицкий, Х.Я. Устройство и работа электровозов переменного тока / Х.Я. Быстрицкий, З.М. Дубровский, В.И. Ребрик. – М.: Транспорт, 1994.
2. Тихменев Б.Н. Подвижной состав электрических железных дорог. Теория работы электрооборудования / Б.Н. Тихменев, Л.М. Трахтман. – М.: Транспорт, 1999.
3. Электровоз ВЛ80р. Руководство по эксплуатации. – М.: Транспорт, 1993.
|
