Файл: И электроснабжение.pdf

71
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
поднимается вверх противовес, а подвижные контакты под действием собственного веса опускаются вниз и наконечники
3 приходят в соприкосновение с кольцом 6 — цепь замкнута.
Основные достоинства подвесных разъединителей – простота конструкции, использование при больших напряжениях.
Недостатки разъединителей
– низкая надёжность, неустойчивость к большим ветровым нагрузкам, необходимость ревизии контактной системы.
4.3. Короткозамыкатели и отделители
Короткозамыкатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в электрической цепи.
Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанций для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного КЗ действием релейной защиты питающей линии. В установках 35 кВ необходимо применять два полюса короткозамыкателя для создания двухфазного КЗ, в установках 110 кВ и выше достаточно одного полюса.
Конструкция КЗ-35 аналогична разъединителю. Ножи, соединенные с заземленной шиной, приводятся в движение пружинным приводом при подаче импульса от релейной защиты и замыкаются на неподвижные контакты, находящиеся под напряжением. Время включения составляет
0,12 — 0,25 с. Отключение производится вручную.
Отделитель серии ОД представляет собой обычный трехполюсный разъединитель, снабженный приводом для автоматического отключения обесточенной цепи. Время отключения достаточно велико - 0,4 - 0,5 с, что является недостатком конструкции.
Отделители могут отключать обесточенную цепь или ток намагничивания трансформатора.
Отделители и короткозамыкатели открытой конструкции недостаточно надежно работают в неблагоприятных погодных

72
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
условиях (мороз, гололед). В эксплуатации наблюдаются случаи их отказа в работе, поэтому применение их в настоящее время ограничено. Взамен этих конструкций разработаны отделители и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере, заполненной элегазом (КЭ
-110,
КЭ
-
220,
ОЭ).
Достоинством закрытых короткозамыкателей и отделителей является четкая работа и малые времена включения (КЭ) и отключения (ОЭ) [8].
4.4. Выключатели нагрузки
В сетях 6 - 10 кВ электроснабжения городских промышленных и сельскохозяйственных предприятий возникает необходимость отключения и включения токов нормальной нагрузки. Такая операция разъединителями не производится, так как они не имеют устройств для гашения возникающей дуги. Простейшим коммутационным аппаратом, позволяющим отключать и включать токи нагрузки в нормальном режиме, является автогазовый выключатель нагрузки ВНПР (рис. 4.6, а). Выключатели нагрузки ВНП созданы на базе разъединителей рубящего типа.
На опорном изоляторе с неподвижным главным контактом 3 укреплена простейшая дугогасительная камера 2 с газогенерирующими вкладышами 7 из органического стекла
(рис. 4.6., б). К главному подвижному контакту-ножу 5 присоединена скоба с дугогасительным контактом 4, который во включенном положении находится внутри камеры между контактами 6. При отключении под действием пружины привода движение от вала 1 передается главным контакт- ножам 5, которые размыкаются в воздухе первыми, но дуги не образуется, так как весь ток проходит по дугогасительным контактам. При дальнейшем движении ножа 5 размыкаются дугогасительные контакты, возникшая дуга воздействует на вкладыши, из которых выделяется газ. Давление в камере повышается, а при выходе дугогасительного ножа из камеры создается выхлоп газа, и дуга гаснет. При включении сначала замыкаются дугогасительные контакты, затем - главные.

73
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
Без ревизии допустимое количество циклов ВО: 30 - при номинальном токе 630 А и cosφ > 0,7; 10 - при номинальном токе 630 А и cosφ > 0,3; 20 - при 5 % номинального тока и cosφ > 0,7; 10 - при отключении зарядного тока кабеля 10 А и более [10].
Выключатель ВНПР выдерживает сквозной ток КЗ
i
пр.скв
= 41 кА, а ток термической стойкости i
тер
= 16 кА.
Допустимо двукратное включение на короткое замыкание, после чего производится ревизия с заменой дугогасительных камер.
Рис. 4.6. Выключатель нагрузки ВНПР: а — общий вид;
б — дугогасительная камера; в — 3D вид;1 — вал привода; 2
— дугогасительная камера; 3 — главный неподвижный
контакт; 4 — подвижный дугогасительный контакт; 5 —
главный подвижный контакт-нож; 6 — неподвижный
дугогасительный контакт; 7 — газогенерирующие вкладыши.
Выключатели нагрузки ВНП могут дополняться предохранителями ПКЭ, заземляющими ножами и приводами разного типа: ручным (ПР), ручным с дистанционным отключением (ПРА) или электромагнитным (ПЭ).

74
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
4.5. Высоковольтные выключатели
Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения электрической цепи с током.
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках переменного тока с напряжением выше 1000 В и предназначен для включения и отключения электрической цени с током во всех режимах, возможных в эксплуатации: включение и отключение номинальных токов, токов холостого тока силовых трансформаторов и ёмкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий, токов перегрузки, токов КЗ. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение выключателя на существующее в цепи короткое замыкание.
Выполняются выключатели на номинальные токи от нескольких сотен ампер до 30 кА и номинальное напряжение от 3 до 750 кВ.
Выключатели классифицируются по следующим основным признакам [9]:
По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для комплексных распределительных устройств.
По степени быстродействия на отключение (t
св
), выключатели могут быть сверхбыстродействующие t
св
< 0,06 c, быстродействующие t св
= 0,06−0,08 c, ускоренного действия t
св
= 0,08 − 0,12 c, небыстродействующие t св
= 0,12 −
0,25 c.
По способу гашения дуги выключатели могут подразделятся в зависимости от конструктивных особенностей и среды в дугогасительной камере: масляные выключатели, воздушные выключатели, автогазовые выключатели, электромагнитные выключатели, вакуумные выключатели, элегазовые выключатели.

75
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
- воздушные выключатели— гашение электрической дуги осуществляется потоком сжатого воздуха под давлением 2...4 МПа, получаемого от специального источника;
- воздушные автопневматические выключатели — гашение электрической дуги осуществляется сжатым воздухом, создаваемым за счет энергии отключающей пружины;
- масляные выключатели – гашение электрической дуги осуществляется в трансформаторном масле. Масляные выключатели подразделяются на баковые (масляные) - с большим объемом масла. Масло служит дугогасящей средой и изоляцией дугогасительных камер и вводов относительно земли: маломасляные выключатели - выключатели с малым объемом масла. Масло служит только дугогасящей средой;
-
автогазовые выключатели - гашение дуги осуществляется газами, которые выделяются из стенок камеры под действием высокой температуры электрической дуги;
- элегазовые выключатели - гашение электрической дуги происходит в среде инертного газа (элегаза - электротехнического газа) под давлением 0,2...0,55 Мпа;
- электромагнитные выключатели
- гашение электрической дуги осуществляется в дугогасительных камерах. В таких выключателях для увеличения длины дуги используются дугогасительные рога, для увеличения скорости передвижения электрической дуги в дугогасительной камере используется магнитное поле
(магнитное дутье) и автопневматическое воздушное дутье;
-вакуумные выключатели - гашение электрической дуги осуществляется в вакууме.
По назначению выключатели могут быть разбиты на следующие группы:
1. Сетевые выключатели на напряжение от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и

76
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких, как условия короткого замыкания: а) для нормальных условий эксплуатации, т. е. предусмотренных требованиями ГОСТ и международных стандартов (МЭК, СЭВ) к выключателям высокого напряжения общего назначения; б) для частых коммутационных срабатываний с механическим и коммутационным ресурсом, существенно более высоким, чем тот, что предусмотрен требованиями стандартов к выключателям общего назначения; в) с повышенной скоростью нарастания (частотой) восстанавливающегося напряжения, допускающей эксплуатацию в тех точках энергосис­тем, где эта скорость существенно выше скорости, установленной стандар­том на выключатели общего назначения; г) с повышенной межконтактной электрической прочностью, существенно более высокой, чем у выключателей общего назначения.
2. Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин
(генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях.
3. Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок
(например, сталеплавильных, рудотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
4. Выключатели специального назначения:

77
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
а) включатели - отключатели на напряжение от 500 до
1150 кВ, предназначенные для безынерционного подключения к линии электропередачи шунтирующих реакторов при возникновении перенапряжений, превышающих заданный уровень, для коммутаций указанных реакторов, а также отключения в их цепи коротких замыканий; б) защитные выключатели на напряжение от 6 до 20 кВ, применяе­мые для установки в цепях ударных генераторов испытательных стендов предназначенные для нормальных коммутаций ударных генераторов, а также для защиты их при неспешных отключениях испытуемых аппаратов; в) выключатели нагрузки на напряжение от ПО до 500 кВ предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и включения токов при коротких замыканиях; г) выключатели на напряжение от 6 до 35 кВ, применяемые в комплектных распределительных устройствах.
По виду установки выключатели делятся на следующие группы:
1) опорные, т. е. имеющие основную изоляцию на землю опорного типа;
2) подвесные, т. е. имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа;
3) настенные, т. е. укрепленные на стенах, закрытых распредустройств;
4) выкатные, т. е. имеющие приспособления для выкатки из ячеек распредустройств;
5) встраиваемые в комплектные распределительные устройства.
По категориям размещения и климатическому исполнению выключатели в соответствии с ГОСТ 15150-69 разделяются:

78
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
а) на пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различ­ными условиями обогрева и вентиляции); б) на шесть климатических исполнений (У, ХЛ, ТВ, ТС,
Т и О) в зависимости от географического места установки.
4.6. Выбор высоковольтных аппаратов
Аппараты системы электроснабжения выбирают по условиям длительной номинальной работы, режиму перегрузок и режиму возможных коротких замыканий.
Выбранные по номинальным напряжению и току аппараты проверяются на динамическую н термическую стойкость к токам КЗ. на отключающую способность.
Указанные расчетные значения сравниваются с допустимыми для данного аппарата. Для обеспечения надежной безаварийной работы расчетные значения должны быть не менее допустимых, принятых по каталогу или паспорту аппарата.
Номинальное напряжение аппарата U
ном.ап
должно соответствовать классу его изоляции с некоторым запасом по электрической прочности (порядка 10-15%):
U
ном.ап
≥ U
ном
. ,
(3.1) где U
ном
- номинальное напряжение установки, в которой используется аппарат.
Правильный выбор аппарата по номинальному току обеспечивает отсутствие опасных перегревов частей аппарата при его длительной работе в нормальном режиме. Это требование выполняется, если максимальный действующий рабочий ток цепи 1
раб.мах
не превышает номинальный ток аппарата:
I
раб.мах
≤ I
ном.ап
.,
(3.2)

79
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
θ
ном.ап
√
При работе аппарата в температурных условиях, отличающихся от принятой расчетной температуры окружающей среды, равной +35°С, длительно допустимый ток аппарата I
θ рассчитывается по выражению:
I = I
????
доп
−????
о.с.
????
доп
−35
,
(3.3) где θ
доп
- наименьшая допустимая температура отдельных частей аппарата: θ
о.с.
- температура окружающей среды.
При θ
о.с
< 35°С ток I
θ можно повысить относительно
I
ном.ап на 0,5% на каждый градус понижения температуры против +35°С, но не более чем на 20%.
Выбор и проверка высоковольтного оборудования производится по соотношениям, приведенным в таблице 4.1.
[2].
Таблица 4.1.
Условия выбора и проверки электрических аппаратов
Вид аппарата
Условия выбора и проверки
1 2
Разъединители
U
ном.ап
≥ U
ном.уст
; I
ном.ап
≥ I
ном.уст
;
i
ном.дин
≥ i
уд;
I
ном.тер.стр
≥ I
∞
√�
пр
/�
ном.тер.ст
Короткозамыкатели
U
ном.ап
≥ U
ном.уст
;
i
ном.дин
≥ i
уд;
I
2
ном.тер.стр
·t
ном.тер.ст
≥ I
2
t
пр
∞
Отделители
U
ном.ап
≥ U
ном.уст
;
i
ном.дин
≥ i
уд;
I
2
ном.тер.стр
·t
ном.тер.ст
≥ I
2
t
пр
∞

80
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
Продолжение таблицы 4.1 1
2
Выключатели нагрузки
U
ном.ап
≥ U
ном.уст
;
I
ном.откл
≥ I
расч.о
; I'
ном.откл
≥ I
расч.о
/К
АПВ
;
S
ном.откл
≥ S
расч.о
; S'
ном.откл
≥ S
расч.о
/К
АПВ
;
i
ном.дин
≥ i
уд;
I
ном.тер.стр
≥ I
∞
√�
пр
/�
ном.тер.ст
Выключатели
U
ном.ап
≥ U
ном.уст
; I
ном.ап
≥ I
ном.уст
;
i
ном.дин
≥ i
уд;
I
ном.тер.стр
≥ I
∞
√�
пр
/�
ном.тер.ст
k
пер
I
ном.пред
≥ I
раб.мах
; S
ном.откл
≥ S'';
I
ном.отк
≥ I''