Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое условный тепловой ток выключателя

Определение максимальных рабочих токов для выбора выключателей

Выбор высоковольтных выключателей

Выключатели предназначены для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых (6-30 раз в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей.

Высоковольтные выключатели выбираются исходя из условий:

где Uном — номинальное напряжение выключателя, В;

— номинальное напряжение сети, В;

IР.МАКС — максимальный расчетный ток защищаемой цепи, А;

IНОМ — номинальный ток выключателя, А.

После выбора все высоковольтные выключатели должны быть проверены по условиям:

где IНОМ.ОТКЛ — номинальный ток отключения выключателя, кА;

IВКЛЮЧ — ток включения выключателя, А;

iПР.СКВ — сквозной ток, А;

iДИН — ток электродинамической стойкости, А;

iА.НОМ — номинальное значение апериодической составляющей тока КЗ:

(5.9)

здесь βНОМ — нормированное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе КЗ, %

iА.τ — значение апериодической составляющей тока КЗ в момент времени:

(5.10)

здесь τ – время расхождения дугогасящих контатктов, с:

где tCB — собственное время отключения выключателя, с;

tP3 =0,01 с — минимальное время действия релейной защиты, с;

Вк — тепловой импульс тока, кА 2 · с:

(5.12)

здесь IПС — действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора (синхронного компенсатора), А.

IПО.г — начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного источника энергии (системы), А;

QК.г — относительный интеграл от периодической составляющей тока в месте КЗ, обусловленный действием генератора(синхронного компенсатора);

ВК.г — относительный интеграл Джоуля;

ТА.ЭК — эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с;

ТА.г — эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от генератора(синхронного компенсатора), с;

IТЕР — ток термической стойкости, А.

В случае удаленного КЗ тепловой импульс может определяться по упрощенной формуле:

(5.13)

где tОТКЛ — время отключения выключателя, с:

(5.14)

здесь tP3 — время действия релейной защиты с учетом ступени селективности, с;

tОТКЛ — полное время отключения выключателя, с.

Определение максимальных рабочих токов для выбора выключателей

1. Сторона ВН (220 кВ).

Максимальный ток секционного выключателя:

(5.15)

Максимальный ток выключателя питающей линии:

(5.16)

Максимальный ток выключателя отходящей линии:

(5.17)

Максимальный ток цепи выключателя трансформатора:

(5.18)

Подставив все известные значения, найдем величины максимальных токов:

2. Сторона СН (110 кВ).

Максимальный ток секционного выключателя и трансформатора:

(5.19)

Максимальный ток цепи выключателя отходящей линии:

(5.20)

Подставляем числовые значения:

2. Сторона НН (6 кВ).

Максимальный ток секционного выключателя и выключателя трансформатора:

(5.21)

Максимальный ток цепи выключателя отходящей линии:

(5.22)

Подставляем числовые значения:

По найденному значению максимального тока и известного значения номинального напряжения определим марку выключателя для высоковольтного секционного выключателя на стороне ВН:

Выбираем выключатель марки ВГБУ-220-40/2000 У1 [3,стр.52]:

Б — условное обозначение конструктивного исполнения (баковый);

У- условное обозначение типа привода ;

220 — номинальное напряжение, кВ;

40 — номинальный ток отключения, кА;

2000 — номинальный ток, А;

У1 — климатическое исполнение (умеренный климат).

Аналогично выбираем выключатели на стороне среднего напряжения:

Выбираем выключатель марки ВГБУ-110-40/2000 У [3,стр.52]:

Б — условное обозначение конструктивного исполнения (баковый);

У- условное обозначение типа привода ;

110 — номинальное напряжение, кВ;

40 — номинальный ток отключения, кА;

2000 — номинальный ток, А;

У — климатическое исполнение (умеренный климат).

Для стороны низшего напряжения выбираем выключатели «Таврида-электрик» марки BB/TEL-10-20/1000 У2 (для отходящей линии)

ВВ – вакуумый выключатель;

TEL – производитель концерн «Таврида-электрик»;

10 – номинальное напряжение, кВ;

20 — номинальный ток отключения, кА;

1000 — номинальный ток, А;

У2 — климатическое исполнение.

Для секционного выключателя и выключателей на вводе в РУ 6кВ выбираем выкуумные выключатели марки BB/TEL-10-20/2000 У2 с номинальным током – 2000А.

Выбранные выключатели представлены в таблице №5.1:

Таблица 5.1 – Выбор выключателей

UНОМ, кВМесто установкиВыбранный выключатель
Секции шинВГБУ-220-40/2000 У1
Питающие линииВГБУ-220-40/2000 У1
Отходящие линииВГБУ-220-40/2000 У1
Цепь автотрансформатораВГБУ-220-40/2000 У1
Секции шинВГБУ-110-40/2000 У1
Отходящие линииВГБУ-110-40/2000 У1
Цепь автотрансформатораВГБУ-110-40/2000 У1
Секции шинBB/TEL-10-20/2000 У2
Цепь автотрансформатораBB/TEL-10-20/2000 У2
Отходящие линииBB/TEL-10-20/1000 У2

После выбора марки выключателя необходимо проверить его по всем требуемым условиям. Прежде определим все необходимые для проверки величины:

τ = 0,5 + 0,03 = 0,53с

Проверка для секционного высоковольтного выключателя ВГБУ-220- 40/2000 У1 приведена в таблице №5.2:

Таблица №5.2. — Проверка выключателя ВГБУ-220- 40/2000 У1

Паспортные данныеУсловия выбора и проверкиРасчетные значения
UНОМ =220кВUНОМ ≥ UСUС =220кВ
IНОМ =2000АIНОМ ≥ IР.МАКСIР.МАКС =370А
IНОМ.ОТКЛ =40кАIНОМ.ОТКЛ ≥ IПОIПО =4,04кА
IВКЛЮЧ = 40кАIВКЛЮЧ ≥ IПОIПО =4,04кА
iПР.СКВ =102кАiПР.СКВ ≥ iУДiУД = 10,12кА
iДИН = 102кАiДИН ≥ iУДiУД = 10,12кА
iА.НОМ = 25,46кАiА.НОМ ≥ iА.τiУД = 10,12кА
ВК = 0,29кАВК ≤ I 2 ТЕР· tОТКЛ

Данный выключатель полностью удовлетворяет всем условиям проверки.

Аналогично производим проверку выключателей на стороне среднего и низшего напряжений.

Условия выбора и проверки всех остальных выбранных высоковольтных выключателей находятся в таблице №5.3, таблице №5.4 и таблице №5.5.

Таблица №5.3 — Проверка выключателя ВГБУ-110- 40/2000 У1

Паспортные данныеУсловия выбора и проверкиРасчетные значения
UНОМ =110кВUНОМ ≥ UСUС =110кВ
IНОМ =2000АIНОМ ≥ IР.МАКСIР.МАКС =500А
IНОМ.ОТКЛ =40кАIНОМ.ОТКЛ ≥ IПОIПО =2,95кА
IВКЛЮЧ = 40кАIВКЛЮЧ ≥ IПОIПО =2,95кА
iПР.СКВ =102кАiПР.СКВ ≥ iУДiУД = 4,13кА
iДИН = 102кАiДИН ≥ iУДiУД = 4,13кА
iА.НОМ = 25,46кАiА.НОМ ≥ iА.τiУД = 4,13кА
ВК = 0,054кАВК ≤ I 2 ТЕР· tОТКЛ

Таблица №5.4 — Проверка выключателя BB/TEL-10-20/2000 У2

Паспортные данныеУсловия выбора и проверкиРасчетные значения
UНОМ =10кВUНОМ ≥ UСUС =6кВ
IНОМ =2000АIНОМ ≥ IР.МАКСIР.МАКС =1760А
IНОМ.ОТКЛ =40кАIНОМ.ОТКЛ ≥ IПОIПО =15,6кА
IВКЛЮЧ = 40кАIВКЛЮЧ ≥ IПОIПО =15,6кА
iПР.СКВ =102кАiПР.СКВ ≥ iУДiУД = 21,84кА
iДИН = 102кАiДИН ≥ iУДiУД = 21,84кА
iА.НОМ = 25,46кАiА.НОМ ≥ iА.τiУД = 21,84кА
ВК = 4,51кАВК ≤ I 2 ТЕР· tОТКЛ
Читайте так же:
Тепло выключатель сделай сам

Таблица №5.5 — Проверка выключателя BB/TEL-10-20/1000 У2

Паспортные данныеУсловия выбора и проверкиРасчетные значения
UНОМ =10кВUНОМ ≥ UСUС =6кВ
IНОМ =1000АIНОМ ≥ IР.МАКСIР.МАКС =290А
IНОМ.ОТКЛ =40кАIНОМ.ОТКЛ ≥ IПОIПО =15,6кА
IВКЛЮЧ = 40кАIВКЛЮЧ ≥ IПОIПО =15,6кА
iПР.СКВ =102кАiПР.СКВ ≥ iУДiУД = 21,84кА
iДИН = 102кАiДИН ≥ iУДiУД = 21,84кА
iА.НОМ = 25,46кАiА.НОМ ≥ iА.τiУД = 21,84кА
ВК = 4,51кАВК ≤ I 2 ТЕР· tОТКЛ

Выключатели успешно прошли проверку по всем требуемым условиям.

Выключатель нагрузки. Виды и применение. Устройство и работа

Выключатель нагрузки — для проведения безопасных работ по замене и ремонту электрооборудования, электрической цепи, работающей под нагрузкой, иногда требуется обесточить сеть, отключив электроэнергию. При отключении цепи под нагрузкой образуется электрическая дуга во время размыкания контактов. Это может привести к обгоранию контактов и другим неисправностям электрооборудования.

Чтобы процесс отключения электроэнергии под нагрузкой стал более безопасным, используют специальное устройство – выключатель нагрузки. Он представляет собой простой разъединитель цепи, оборудованный дугогасительной камерой. Такие устройства впервые появились еще в прошлом веке. Они были оснащены только разъединителем и плавкими вставками, защищающими от короткого замыкания и перегрузки. Такой выключатель был способен работать с небольшими мощностями, в отличие от современных моделей.

Выключатель на сегодняшний день способен отключать цепь с дистанционным управлением, вручную или автоматически. Такой вид устройства стал популярным для коммутации цепей высокого и низкого напряжения с рабочей нагрузкой. Однако его запрещается использовать при коротком замыкании, так как он предназначен для погашения маломощной дуги только обесточивания номинальной нагрузки.

Выключатель нагрузки может производиться нескольких видов, в зависимости от метода гашения дуги при выключении нагрузки, и типа дугогасительной камеры.

  • Вакуумные . В таких выключателях применяются свойства вакуума. Электрическая дуга в вакууме не распространяется.
  • Автогазовые . Электрическая дуга гасится под воздействием выделяемого из стенок камеры газа, из-за их нагревания электрической дугой.
  • Гашение дуги в автопневматическом выключателе нагрузки происходит путем сжатия воздуха мощной пружиной. Аналогичный принцип работы имеет электромагнитный выключатель нагрузки.
  • Электромагнитные выключатели меняют направление дуги под действием электромагнитного поля.
  • Элегазовые . Гашение электрической дуги происходит в среде электротехнического газа, который состоит из шестифтористой серы. Это тяжелый бесцветный газ, который тяжелее воздуха в шесть раз.
По количеству полюсов контактов:
  • Однополюсные.
  • Двухполюсные.
  • Трехполюсные.
По конструкции исполнительного механизма:
  • Тепловые.
  • Электромагнитные.
  • Полупроводниковые.
  • Комбинированные.
По типу установки:
  • Стационарные.
  • Неподвижные.
  • Выдвижные.
Условные обозначения и маркировка

Выключатели отличаются по многим параметрам: расположению привода, напряжению, току, креплению и т.д.

В качестве примера рассмотрим обозначение ВНРп 10/400-10зп

  • «В» — выключатель.
  • «Н» — нагрузки.
  • «Р» — привод выключателя ручной.
  • «п» — со встроенными предохранителями
  • «10» — номинальное напряжение 10 кВ.
  • «400» — номинальный ток 400 ампер.
  • «10» — сквозной ток.
  • «З» — выключатель оснащен заземляющими ножами.
  • «П» — ножи расположены за предохранителями.
Устройство и принцип работы

Для обесточивания сети при коротком замыкании в устройство выключателя устанавливают предохранители. Такой принцип чаще применяется в маломощных цепях, где задачей предохранителей является обесточивание цепи при чрезмерной нагрузке.

Такое устройство снижает стоимость выключателей. В распределительных устройствах им требуется немного места, в отличие от выключателей повышенной мощности для такого же напряжения. Камеры для гашения электрической дуги заполняются газогенерирующими материалами или маслом. Также допускается использование дугогасительных решеток, выполненных из металлических или керамических пластин.

Любые выключатели нагрузки состоят из пружинного механизма и силовых контактов, рассчитанных на наибольшее напряжение 10 кВ, и отключающий ток 400 А. В устройстве также имеются заземляющие ножи. Главным компонентом устройства является разъединитель, имеющий три полюса. К каждому полюсу присоединены пружины и камеры гашения электрической дуги.

Все полюсы размещены на сварной раме. Опорный изолятор состоит из вывода полюса и подвижного контакта на шарнире. На верхнем изоляторе находится дугогасительная камера со вторым выводом полюса и неподвижным контактом.

Основной подвижный контакт состоит из двух стальных пластин. В центре расположен дугогасительный контакт, состоящий из тонкой медной изогнутой шины. Выключатель воздействует своим валом на передвижные контакты. Вал соединен фарфоровой тягой с контактами. Выключение питания осуществляется пружинами, натянутыми при включении питания.

В камере гашения дуги находится неподвижный контакт, с помощью которого гасится электрическая дуга. К этому контакту подключен основной неподвижный контакт. Пластиковый корпус камеры состоит из двух половин, скрепленных винтами друг с другом. В корпусе имеются вкладыши, выполненные в виде газогенерирующего материала.

Технические параметры
Выключатель нагрузки имеет следующие характеристики:
  • Метод крепления.
  • Номинальный ток.
  • Наличие дополнительных функций.
  • Комплектность.
  • Вид конструкции выключателя.
  • Номинальное напряжение.

Бытовые выключатели имеют ручное управление, в отличие от промышленных образцов, и способны отключать ток не выше 100 ампер.

Выключатель выбирают с номинальным током, превышающим общий ток нагрузок потребителей. В противном случае при перегрузке линии контакты выключателя будут перегреваться. Если автомат рассчитан на ток 20 ампер, то подключенный последовательно к нему выключатель напряжения выбирают на 25 или 32 ампера. По внешнему виду автомат и выключатель нагрузки идентичны, однако на корпусе выключателя имеется маркировка ВН, а управляющая рукоятка большего размера.

Выключатель нагрузки, в отличие от автоматического выключателя, имеет усиленные контакты, которые способны работать длительное время.

Для повышения надежности используют следующие методы:
  • Блокировка управляющей рукоятки от случайного включения.
  • Выполнение смотровых окон для осуществления визуального контроля разрыва контактов.
  • Двойной разрыв контактов, для повышения гарантии отключения питания.
Читайте так же:
Тепловой источник тока доклад
Области использования
Чаще всего в быту хозяева квартир и домов пренебрегают установкой выключателей нагрузки, и довольствуются одними автоматическими выключателями. Владельцы мощных устройств и больших предприятий пользуются всеми достоинствами выключателей высокого напряжения в различных сферах:
  • Грузоподъемные машины.
  • Кухонные помещения предприятий общественного питания.
  • Системы кондиционирования и вентиляции.
  • Сушильные установки.
  • Прачечные.
  • Мойки автомобилей.
  • Конвейеры.
  • Сети освещения.

Это основная часть области использования выключателей нагрузки. Промышленные предприятия и фабрики уже давно применяют аналогичные устройства.

Использование выключателей высокого напряжения при их повышенной стоимости чаще всего оправдывает себя при мощных нагрузках потребителей. В бытовых условиях при частом отключении и включении питания дома или квартиры также целесообразно применять для этого выключатель напряжения.

Высоковольтный выключатель

Высоковольтный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтный выключатель состоит из: контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Содержание

  • 1 Параметры
  • 2 Свойства
  • 3 Классификация высоковольтных выключателей
  • 4 Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей
  • 5 Общее устройство и принцип действия элегазовых выключателей
  • 6 Требования к выключателям
  • 7 См. также
  • 8 Литература
  • 9 Ссылки

Параметры [ править | править код ]

В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006 выключатели характеризуются следующими параметрами:

  • номинальное напряжение Uном (напряжение сети, в которой работает выключатель);
  • номинальный ток Iном (ток через включённый выключатель, при котором он может работать длительное время);
  • номинальный ток отключения Iо.ном — наибольший ток короткого замыкания (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций;
  • допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения;
  • если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы:

где О — операция отключения, ВО — операция включения и немедленного отключения, 180 — промежуток времени в секундах, tбп — гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении). Для выключателей с АПВ должно быть в пределах 0,3…1,2 с, для выключателей с БАПВ (быстродействующей) — 0,3 с.

  • устойчивость при сквозных токах КЗ, которая характеризуется токами термической стойкости Iт и предельным сквозным током
  • номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле.
  • собственное время отключения — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дуго-гасительных контактов.
  • параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения — скорость восстанавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффициент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряжения.

Свойства [ править | править код ]

Выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электрических станциях и подстанциях. Эти выключатели представляют собой довольно сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами. В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьём и дугогасительными камерами с узкими щелями или решётками, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в так называемой вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Классификация высоковольтных выключателей [ править | править код ]

Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей [ править | править код ]

В воздушных выключателях (ВВ) энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакты, и как дугогасящая среда. Принцип действия дугогасительного устройства (ВВ) заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При прохождении тока через ноль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

ВВ конструктивно подразделяются на:

  • Выключатель с открытым отделителем
  • Выключатель с газонаполненным отделителем
  • Выключатель с камерами в баке со сжатым воздухом

Общее устройство и принцип действия элегазовых выключателей [ править | править код ]

Изолирующей и гасящей средой выключателей служит гексафторид серы SF6 (элегаз). Выключатели представляют собой трехполюсный аппарат, полюсы которого имеют одну (общую) раму и управляются одним приводом, либо каждый из трех полюсов выключателей имеет собственную раму и управляется своим приводом (выключатель с пополюсным управлением).

Принцип работы аппаратов основан на гашении электрической дуги (возникающей между расходящимися контактами при отключении тока) потоком элегаза.

Источников возникновения потока газа — два:

  • повышение давления в одной из заполненных газом полостей дугогасительного устройства, обусловленное уменьшением её замкнутого объема, возможность истечения газа из которой в зону расхождения дугогасительных контактов появляется непосредственно перед их размыканием;
  • повышение давления газа в этой же полости вследствие его расширения под действием тепловой энергии самой электрической дуги.

Первый источник превалирует при отключении малых токов, а второй — больших.

Полюс выключателя

Колонковое исполнение. Полюс представляет собой вертикальную колонну, состоящую из двух (и более) изоляторов, в верхнем из которых размещено дугогасительное устройство (ДУ), а нижний служит опорой ДУ и обеспечивает ему требуемое изоляционное расстояние от заземленной рамы. Внутри опорного изолятора размещена изоляционная штанга, соединяющая подвижный контакт ДУ с приводной системой аппарата.

Баковое исполнение. Полюс представляет собой металлический цилиндрический бак, на котором установлены два изолятора, образующие высоковольтные вводы выключателя. ДУ в таком выключателе размещено в заземленном металлическом корпусе.

Комбинированное исполнение. Полюс представляет собой металлический корпус в виде сферы, на котором установлены фарфоровые изоляторы, образующие высоковольтные вводы выключателя, в одном из которых размещено дугогасительное устройство, а в другом — встроенные трансформаторы тока.

Читайте так же:
Тепловая пушка сечения провода

В верхней части изолятора обычно устанавливается фильтр — поглотитель влаги и продуктов разложения элегаза под действием электрической дуги. Фильтрующим элементом в нем служит активированный адсорбент — синтетический цеолит NAX.

Также на всех современных выключателях установлен предохранительный клапан — устройство с тонкостенной мембраной, разрывающейся при давлении возникающем при внутреннем коротком замыкании, но не достигающем значения, при котором испытываются собственно изоляторы.

Дугогасительное устройство

Дугогасительное устройство предназначено обеспечивать быстрое гашение электрической дуги, образующейся между контактами выключателя при их размыкании. Разработка рациональной и надежной конструкции дугогасительного устройства представляет значительные трудности, так как процессы, происходящие при гашении электрической дуги, чрезвычайно сложны, недостаточно изучены и обусловливаются многими факторами, предусмотреть которые заранее не всегда представляется возможным. Поэтому окончательная разработка дугогасительного устройства может считаться завершенной лишь после его экспериментальной проверки.

Современные выключатели оснащены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, которые демонстрируют свои расчетные преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит неподвижную и подвижную контактные системы, в каждой из которых имеются главные контакты и снабженные элементами из дугостойкого материала дугогасительные контакты. Главный контакт неподвижной системы и дугогасительный подвижной — розеточного типа, а главный контакт подвижной системы и дугогасительный неподвижной — штыревые.

Подвижная система содержит, кроме главного и дугогасительного контактов, связанную с токовым выводом ДУ неподвижную токоведущую гильзу; поршневое устройство, создающее при отключении повышенное давление в подпоршневой полости, и два фторопластовых сопла (большое и малое), которые направляют потоки газа из зоны повышенного давления в зону расхождения дугогасительных контактов. Большое сопло, кроме того, препятствует радиальному смещению контактов подвижной системы относительно контактов неподвижной, поскольку никогда не выходит из направляющей втулки главного неподвижного контакта.

Главный контакт подвижной системы представляет собой ступенчатую медную гильзу, узкая часть которой адаптирована ко входу в розеточный главный контакт неподвижной системы, а широкая часть имеет два ручья, в которых размещены токосъемные (замкнутые проволочные) спирали, постоянно находящиеся в контакте с охватывающей их неподвижной токоведущей гильзой.

Газовая система

Газовая система аппаратов включает в себя:

  • клапаны автономной герметизации (КАГ) и заправки колонн;
  • коллектор, обеспечивающий во время работы аппарата связь газовых полостей колонн между собой и с сигнализатором изменения плотности элегаза;
  • сам сигнализатор, представляющий собой стрелочный электроконтактный манометр с устройством температурной компенсации, приводящим показания к величине давления при температуре 20ºС;
  • соединительные трубки с ниппелями и уплотнениями.

Сигнализатор изменения плотности элегаза (датчик плотности) имеет три пары контактов, одна из которых, замыкающаяся при значительном снижении плотности элегаза из-за его утечки, предназначена для подачи сигнала (например, светового) о необходимости дозаправки колонн, а две других, размыкающихся при недопустимом падении плотности элегаза, предназначены для блокирования управления выключателем или для автоматического отключения аппарата с одновременной блокировкой включения (что определяется проектом подстанции).

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателях применяют два типа приводов:

  • аккумулятором энергии является комплект винтовых цилиндрических пружин
  • управляющим органом является кинематическая система рычагов, кулачков и валов.
  • аккумулятором энергии является комплект тарельчатых пружин
  • управляющим органом является гидросистема.

Требования к выключателям [ править | править код ]

Выключатель является самым ответственным аппаратом в высоковольтной системе, при авариях он всегда должен обеспечивать четкую работу. При отказе выключателя авария развивается, что ведет к тяжелым разрушениям и большим материальным потерям, связанным с не доступом электроэнергии, прекращением работы крупных предприятий.

В связи с этим основным требованием к выключателям является особо высокая надежность их работы во всех возможных эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. В связи с тем, что режим короткого замыкания для системы является наиболее тяжелым, выключатель должен обеспечивать отключение цепи за минимально возможное время.

Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами:

  • ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.»
  • ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий».
  • ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В.»
  • ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции».

Вывод выключателя для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителей. В связи с этим выключатель должен допускать возможно большее число отключений коротких замыканий без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до 15 коротких замыканий при полной мощности отключения.

Основные параметры аппаратов

К основным номинальным параметрам выключателей в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК) относятся:

    • номинальное напряжение Uном;
    • наибольшее рабочее напряжение Uн.р;
    • номинальный уровень изоляции в киловольтах;
    • номинальная частота ном;
    • номинальный ток Iном;
    • номинальный ток отключения Iо.ном;
    • номинальный ток включения Iв.ном;
    • номинальное переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН) при КЗ на выводах выключателя;
    • номинальные параметры при неудаленных КЗ;
    • номинальная длительность КЗ;
    • номинальная последовательность операций (номинальные циклы);
    • нормированные показатели надежности и др.

К параметрам, характерным для воздушных выключателей, следует отнести номинальное давление и расход воздуха, необходимые для проведения операций включения и отключения, нижний предел давления для производства отдельных операций.

Рассмотрим некоторые наиболее важные параметры.

Важнейшим параметром А является номинальное напряжение.

1. Uном — [кВ действ] ГОСТ 1516.3-93

— номинальное линейное напряжение трехфазной системы, в которой аппарат должен работать.

Читайте так же:
Тепловое действие тока в домашних условиях

Номинальное напряжение Uном (линейное) — это базисное напряжение из стандартизованного ряда напряжений, определяющее уровень изоляции сети и электрического оборудования. Действительные напряжения в различных точках системы могут отличаться от номинального, однако они не должны превышать наибольшие рабочие напряжения (номинальное напряжение по МЭК), установленные для продолжительной работы. Номинальные напряжения выключателей соответствуют классам напряжения (табл. 1).

Наибольшее рабочее напряжение

Для компенсации падения напряжения в сети и в обмотках источников энергии напряжение на зажимах источников поддерживается несколько выше номинального. В свя­зи с этим вводится наибольшее рабочее напряжение Uн,раб, при котором аппарат может работать сколь угодно дли­тельно. Это напряжение на 5 — 20 % выше номинального.

Таблица 1 Класс номинальных напряжений Номинальное междуфазное (линейное) напряжение, действующее значение, кВ Наибольшее рабочее напряжение (номинальное напряжение по МЭК), действующее значение, кВ

Uном
Uн раб3,67,212,017,524,040,5

Номинальное напряжение определяет электрическую изоляцию аппарата. Номинальный уровень изоляции выключателя характеризуется значениями испытательных напряжений, воздействующих на основную изоляцию выключателя.

В связи с тем, что при работе электроустановок возникают коммутационные и атмосферные перенапряжения, изоляция аппарата подвергается большим нагрузкам. Ее прочность регламентируется испытательным напряжением промышленной частоты и импульсным испытательным на­пряжением (ГОСТ 1516.3-96). Эти напряжения не должны приводить к пробою внутренней и внешней изоляции АВН.

3. Iном—[А] действующий ток номинальный

Для АВН, которые в процессе эксплуатации обтекаются током нагрузки, важным параметром является номинальный ток. Согласно ГОСТ Р 52565-2006 устанавливаются следую­щие номинальные токи: 200, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000, 12500, 16000, 20000, 25000, 31 500 А.

Iном—действующее значение длительно протекающего тока, который вызывает нагрев элементов ТВС, не превышающий допустимый по ГОСТ.

Требования по нагреву АВН изложены в ГОСТ 8024-90.

В ТТ номинальные первичные токи от1 до 40000 А, номинальные вторичные токи 1 и 5 Ампер.

В предохранителях ВН ток от 2 до 1000 А. Номинальные токи более 200 А относятся к токоограничивающим предохранителям.

4. I о,ном — номинальный ток отключения

Коммутационная отключающая способность выключателя характеризуется номинальным током отключения Iо.ном, который может отключить выключатель при наибольшем рабочем напряжении и нормированных условиях восстановления напряжения. Ток отключения характеризуется действующим значением его периодической составляющей Iо.п, отнесенной к моменту возникновения дуги (момент размыкания дугогасительных контактов) и называемой номинальным током отключения Iо.ном (2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 35,5; 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250 кА), а также нормированным процентным содержанием bн апериодической составляющей, равным отношению апериодической составляющей ia тока отключения к амплитуде периодической составляющей (Iо.п = Iо.ном) того же тока в момент размыкания дугогасительных контактов. Ток отключения выключателя определяется суммой периодической и апериодической составляющих

Номинальный ток отключения— это действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя (МРК), который должен отключаться аппаратом при следующих условиях:

1) при нормированном содержании апериодической составляющей;

2) при циклах операций, предусмотренных ГОСТ 687-78;

3) при напряжении сети U=Uн, раб,

4) при условиях восстановления напряжения согласно ГОСТ 687-78.

I—это наибольший ток КЗ, который выключатель способен отключить в заданных условиях в цепи с возвращающимся напряжением промышленной частоты, соответствующим наибольшему рабочему напряжению выключателя и с заданным переходным восстанавливающимся напряжением, равным номинальному.

При КЗ в цепи переменного тока происходит сложный переходный процесс, в результате которого проходящий по ней ток за время около 0,01 с от мгновенного значения тока нагрузки до значения Iр , определяемого мощностью цепи и называемого ударным током КЗ. Затем ток постепенно уменьшается до значения Ö2 I¥. Ток КЗ в любой момент может быть разложен на 2 составляющие – периодическую и апериодическую.

Кривая тока КЗ, полученная на осциллографе, изображена на рис. 2.1.Ток отключения определяется в МРК.

Периодическая составляющая тока отключения

Периодическая составляющая изменяется с частотой 50 Гц с постепенно затухающей амплитудой, а затем переходит в установившийся ток КЗ. Это обусловлено изменением магнитного поля генераторов, происходящих при КЗ. Продолжительность затухания периодической составляющей, а следовательно и переходного процесса составляет несколько секунд.

I0,а. = 0В’´mi , (или I0,а.- расчетная величина апериод. составляющей)

где АА’ — расстояние между огибающими, а 0В’ — ордината кривой, проведенной как средняя между кривыми АС и А’С’ (,mi — масштаб по току, А/мм).

Апериодическая составляющая быстро затухает и это уменьшение происходит тем быстрее, чем больше активное и чем меньше индуктивное сопротивление цепи.

Допустимое значение апериодической составляющей в токе, % характеризуется коэффициентом bном = Iо,а-100%/(I о,номÖ2), который определяется по кривой рис. 2.2 для времени, равного собственному времени отключения выключателя с добавлением 0,01 с (время защиты).

tкз,мс
b,%81,471,465,457,151,431,425,716,514,3

Или, если необходимо посчитать фактически отключаемый ток,

или через b i = I о,номÖ2*(1+b/100).

Наряду с Iо.ном для оценки коммутационной способности также широко применяется мощность отключения выключателя. Эта мощность равна Ро=Ö3Iо,ном Uн,раб. Когда дуга горит, то, как правило, мощность, выделяемая в дуге, Ö 3Iо,ном Uн,раб 330 кВ и 1 или 3 с для выключателей при Uном > 220 кВ.

Определяется ударным током, который аппарат может выдержать без поврежде­ний, препятствующих его нормальной работе. Электроди­намическая стойкость может выражаться либо амплитудой ударного тока, кА, либо кратностью этого тока относительно номинального значения. Расчет ЭДУ ведется по этому значению тока.

Термическая стойкость выражается либо током It в килоамперах, либо кратностью. Т.С.—наибольшее действующее значение тока КЗ за время tкз, которое аппарат выдерживает без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допустимые при токе КЗ и без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Эта стойкость от­носится к определенному времени t (1 — 5 с) в зависимости от класса аппарата.

Читайте так же:
Первое тепловое действие электрического тока

Время кз составляет:

Разъединители 35кв-4с, 110-220кв-3с, 330-1с

Выключатели —до220кв –1 или 3с, 330 и более -1или 2с

В выключателях должно быть соблюдено соотношение It>= I о,ном

В аппаратах на одни и те же параметры токи динамической и термической стойкости д.б. одинаковы.

Во всем многообразии ЭАВН его основные параметры взаимно связаны и координированы, т.к. нерационально создавать А на малые номинальные токи и большие токи отключения.

В аппаратах, имеющих разъемные контакты, вводится понятие стойкости при сквозных токах КЗ. Это токи электродинамической и термической стойкости, которые может выдержать без повреждений аппарат при номинальных нажатиях в разъемных контактах (полное включенное поло­жение аппарата).

7. Номинальное переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН) при КЗ на выводах выключателя;

При отключении тока КЗ на выводах выключателя возникает переходный процесс, который при гашении дуги характеризуется переходным восстанавливающимся напряжением (ПВН), зависящим от собственных параметров отключаемой сети.

Отключающая способность дугогасительных устройств по-разному зависит от характера изменения ПВН. Воздушные и элегазовые выключатели очень чувствительны к скорости нарастания ПВН (du/dt), а масляные — к максимальному ПВН. Этим объясняется нормирование Iо.ном.

Отключающая способность выключателя может быть охарактеризована зависимостью допустимой скорости восстановления напряжения du/dt от тока отключения (кривая 1 на рис. 5.2). Точки пересечения кривой 1 и прямой 2, описывающей зависимость скорости нарастания ПВН на контактах выключателя при отключении неудаленного КЗ от тока отключения, определяют предельный ток Iт, который может быть отключен воздушным выключателем без теплового пробоя.

При успешном преодолении первого пика напряжения (тепловой пробой не произошел) возможен пробой на максимальном напряжении. Для каждого типа выключателя может быть определено предельно допустимое максимальное ПВН, зависящее от отключаемого тока — кривая 3. Кривая 4 показывает максимальное ПВН сети, которое не зависит от коммутации. Точка их пересечения указывает предельное значение тока отключения выключателя Iэ, вызывающее возможный электрический пробой.

Выключатель не должен отказывать как при максимальных значениях ПВН при КЗ на контактах выключателя, так и при воздействии ПВН с высокой начальной скоростью роста при удаленных КЗ. Зависимости 3, 4, характеризующие режим возможного электрического пробоя, определяют предельный ток Iэ, который больше, чем предельный ток при возможном тепловом пробое Iт. Область применения выключателя ограничена по току значением Iт, а по напряжению — кривой (кривая 3) возможного электрического пробоя.

8.Время действия выключателя

Полное время отключения выключателя t — время с момента подачи команды на электромагнит отключения до погасания дуги во всех трех полюсах. В выключателях на большие токи отключения (80—100 кА) применяется двухступенчатое отключение с применением шунтирующих резисторов. В этом случае различают полное время отключения большого тока и полное время отключения тока шунтирующих резисторов. Полное время равно сумме собственного времени отключения и времени гашения дуги.

В выключателях с UНом>=ЗЗО кВ, где особенно важна малая длительность КЗ, полное время отключения t 0,12с

9. Циклы операций

В большинстве случаев повреждение в сетях носит временный характер: причина, вызывающая КЗ, самоликвидируется в результате кратковременного отключения напряжения, не превышающего 0,3 с, необходимого для деионизации участка существования открытой дуги КЗ, и появляется возможность повторного включения напряжения системы. Отсюда вытекает определенная последовательность операций, выполняемых выключателем, связанных с отключением КЗ и последующим автоматическим повторным включением (АПВ) этого участка сети

Допустим, что вследствие атмосферных перенапряжений произошло перекрытие внешней изоляции. После импульса тока по пути перекрытия течет ток промышленной частоты. Если поврежденную цепь отключить и дать возможность восстановиться прочности перекрытой изоляции (под действием ветра, теплового движения воздуха), то при повторном включении электроустановки будут работать в нормальном режиме. Как показывает статистика, такие повреждения составляют до 80 % общего числа повреждений. Таким образом, повторное включение установки позволяет значительно повысить надежность энергоснабжения, что дает большой экономический эффект. Однако нельзя исключить случай, когда после отключения цепи повреждение остается. Поэтому выключатель должен обладать способностью повторного отключения тока КЗ.

Режим, при котором происходит отключение (0), включение (В) и повторное отключение (О), называется режимом автоматического повторного включения (АПВ). Для выключателя, предназначенного для работы при АПВ, предписываются следующие циклы работы при токе IОНом:

1) (О — tбт — В)О— 180с — ВО; ( )-цикл успешного АПВ, если произошло перекрытие воздушной изоляции, которая восстанавливается.

1а) О —tбт —ВО —20 с —ВО (для U =110 кВ должны выдерживать 1000 операций. При этом не должно возникать ни одной неполадки. Испытания на механический ресурс производятся при числе операций 2000—4000. После 1000 или 2000 циклов допускается строго ограниченное число отказов (ГОСТ 687-78).

В связи с повышением требований к надежности ряд зарубежных фирм повышает число допустимых операций до 5000—10000.

Согласно анализу отказов в течение 10 лет на 6000 однотипных воздушных выключателях установлено, что средняя интенсивность отказов современных выключателей не превышает 0,01, т.е. один из 100 выключателей может отказать в течение года эксплуатации 1 раз [2.2]. Перед разработчиками выключателей ставится задача дальнейшего снижения интенсивности отказов (в 5 раз).

Оценка надежности при разработке выключателей на новые параметры или вообще новой конструкции чрезвычайно затруднена. Если в новом выключателе используются элементы от существующих, то можно при оценке надежности использовать материалы по отказам этих элементов [2.2].

При создании новых аппаратов испытаниям на надежность подвергаются основные узлы и элементы. Малое количество испытуемых узлов компенсируется большим числом проводимых испытаний. Испытания на отказы механизма выключателя проводятся на готовом новом образце, причем число операций включения и отключения достигает 10000 и механические испытания чередуются с испытаниями выключателя на нагрев, с охлаждением выключателя до самых низких температур и другими воздействиями, приближающимися к реальным условиям эксплуатации.

Дата добавления: 2016-10-26 ; просмотров: 3918 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector