Основные определения: электрические и энергетические сис-мы, электрические станции. Харак-ка энергетической и электрической сис-м. Потребители электроэнергии. Номинальный ряд напряжений (стр. 7 )

1. В стандартах на трансформаторы конкретных типов в обозначении допускается применять дополнительные или исключать отдельные данные.

2. Левая буквенная часть обозначения представляет серию, совокупность буквенной и цифровой частей — тип.

3. Для трансформаторов ниже 1000 В вместо класса напряжения указывают номинальное напряжение первичной обмотки в киловольтах.

Пример условного обозначения трансформатора напряжения заземляемого, однофазного, электромагнитного, с литой изоляцией, со встроенным предохранителем, класса напряжения 10 кВ, климатического исполнения Т, категории размещения 3 по ГОСТ 15150

ЗНОЛП - 10Т3

То же, антирезонансной конструкции, масляного трехфазного с дополнительными обмотками для контроля изоляции сети, класса напряжения 10 кВ, климатического исполнения У, категории размещения 2 по ГОСТ 15150 НАМИ - 10У2

24. Методы ограничения токов КЗ на станциях и подстанциях. Токоограничивающие реакторы.

В мощных электроустановках и питаемых ими электросетях токи короткого замыкания могут достигать больших величин, что приводит к завышению сечения проводников и утяжелению электрооборудования. Применение электрооборудования и проводников, рассчитанных на большие токи короткого замыкания, приводит к значительному завышению затрат. Поэтому в мощных электроустановках применяют искусст­венные меры ограничения токов короткого замыкания, чем достигается возможность применения более де­шевого электрооборудования: более легких типов электроаппаратов, токоведущих частей меньших сечений.

Основные способы ограничения токов короткого замыкания:

-  раздельная работа трансформаторов и питающих линий;

-  применение трансформаторов с расщепленными обмотками;

-  применение реакторов.

Выбор того или иного способа ограничения токов короткого замыкания определяется местными условиями конкретной электроустановки и технико-экономическим сопоставлением вариантов.

Раздельная работа трансформаторов и питающих линий.

Раздельная работа трансформаторов и питающих линий, при Sc=, xc=0, позволяет снизить ток КЗ в 2 раза:

Необходимо отметить, что мощность трансформаторов и пропускная способность каждой линии, с учетом возможной перегрузки, должна быть достаточно для питания полной нагрузки электроустановки. С целью обеспечения бесперебойного питания потребителей на секционном выключателе предусматривается уста­новка автоматического ввода резерва (АВР).

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками.

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками и раздельной работе обмоток низшего напряже­ния. Сопротивление обмотки низшего напряжения (хн) в 2 раза больше индуктивности сопротивления двух­обмоточного трансформатора без расщепления обмоток. Поэтому, при Sc=, xc=0 и расщеплении обмоток ток КЗ на стороне низшего напряжения можно снизить в 2 раза.

Применение реакторов.

Во всех электроустановках при рассмотрении вопроса ограничения токов КЗ и неудовлетворительных ре­зультатах рассмотренных выше способов возникает необходимость включение дополнительных сопротивле­ний (реакторов).

Реактор характеризуется:

-  номинальным током

-  номинальным напряжением

-  индуктивным сопротивлением

Активное сопротивление реактора незначительно, поэтому при расчетах токов КЗ его не учитывают.

Реактор – это катушка с неизменной индуктивностью, которая служит для ограничения токов КЗ и поддержания напряжения на шинах при аварийном режиме.

Сдвоенные реакторы. Для уменьшения потерь напряжения и сокращения объема зданий РУ применяются сдвоенные реакторы. Сдвоенный реактор представляет собой два согласно включенных реактора с сильной магнитной связью. Реакторы расположены один над другим.
25. Разъединители, короткозамыкатели, отделители.

Общие сведения

Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с не­значительным током, который для обеспечения безопасности имеет ме­жду контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под на­пряжением, и аппаратами, выведенны­ми в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного от­ключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может при­вести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъеди­нителем цепь должна быть разомк­нута выключателем.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается ис­пользовать разъединители для производства следующих операций:

отключения и включения нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсут­ствии в сети замыкания на землю; зарядного тока шин и оборудования всех напряжений(кроме батарей конденсаторов); нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже.

Разъединителем разрешается также производить операции, если он на­дежно шунтирован низкоомной парал­лельной цепью. Разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намаг­ничивающий ток силовых трансформаторов и за­рядный ток воздушных и кабельных линий.

Значение отключаемого разъединителем тока зависит от его конструк­ции (вертикальное, горизонтальное расположение ножей), от расстояния между полюсами, от номинального напряжения установки, поэтому до­пу­стимость такой операции устанавливается инструкциями и директивными указаниями.

Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надеж­ность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявляются следующие требования:

создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которо­го соответствует максималь­ному импульсному напряжению; электродинамическая и термическая стойкость при протекании то­ков КЗ; исключение самопроизвольных отключений; четкое включение и отключение при наихудших условиях работы (обле­денение, снег, ветер).

Разъединители по числу полюсов могут быть одно - и трехполюсным и, по роду установки - для внутренних и наружных установок, по конструкции — рубящего, поворотного, катя­щегося пантографического и подвес­ного типа. По спо­собу установки различают разъединители с вертикальным и го­ризонтальным расположе­нием ножей.

Разъединители для внутренней установки

Для внутренних установок разъединители могут быть однополюсными (РВО) или трехполюсными (РВ, РВК, РВРЗ и др.). Трехполюсные разъеди­нители могут выполняться на общей раме или на отдельных рамах для каждого полюса. Отдельные полюсы объединяются общим валом, свя­занным с приводом разъединителя. На токи до 1000 А нож разъединителя изготовляется из двух медных полос, на большие токи применяются ножи из трех-четырех полос.

в) Разъединители для наружной установки

Разъединители, устанавливаемые в открытых распределительных уст­ройствах, должны обладать соответст­вующей изоляцией и надежно выпол­нять свои функции в неблагоприятных условиях окружающей среды.

В свое время широко применялись разъединители рубящего типа. Недостатком их являются большие габа­риты при отключенном по­ложении ножа. Так, разъединитель РОН(3)-500/2000 при поднятом ноже имеет вы­соту 9,8 м. Разъединители горизонтально-поворотного типа вы­пускаются на напряжение 10-750 кВ. Широкое применение этих разъеди­нителей объясняется значительно меньшими габаритами и более простым механиз­мом управления.

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 применяют два полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искус­ственное двухфазное КЗ. В установ­ках с заземленной нейтралью 110 кВ и выше применяется один полюс

25.

ко­роткозамыкателя. Импульс для работы привода подается от релейной за­щиты. Отключение производится вручную. При включении короткозамы­кателя во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата не­обхо­димо обеспечить большую скорость движения ножа. В существующих конструкциях время включения короткозамыкателя составляет 0,12 — 0,25 с.

Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для от­ключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производит­ся вручную. Отделители, так же как разъединители, могут иметь зазем­ляющие ножи с одной или двух сторон. Недостатком существующих конструкций ОД является довольно большое время отключения (0,4-0,5 с).

Короткозамыкатели (Кз) и отделители (Од) устанавли­ваются на стороне высшего напряжения менее ответст­вен­ных подстанций, на которых для экономии места и умень­шения капитальных затрат выключатели преду­сматрива­ются только на стороне низшего напряжения.

Короткозамыкатели и отделители должны обладать большим быстродействием для уменьшения времени су­ще­ствования аварийного режима в сети. Кроме того, должна обеспечиваться правильная последовательность операций, так чтобы срабатывание Од на отключение происходило только после исчезновения тока в цепи Кз. В противном случае возможен такой аварийный режим, как отключение тока КЗ Од.

Отделители выполнены в виде однополюсных аппара­тов с двумя опорно-поворотными изоляционными ко­лонками, на верх­них фланцах которых закреплены контактные ножи и контактные вы­воды. Поворот ножей при работе Од происходит в горизонтальной плоскости на угол 90°. Три полюса на 35 и 110 кВ соединяются при монтаже в один аппарат и управляются одним приводом; каждый полюс на 150 и 220 кВ управляется само­стоятельным приводом. От­ключение осуществляется при помощи пружин, взводимых одновремен­но с включением. Для плавного торможения подвижных частей при отключении служат гидравлические буферы с переменным сечением щели, через которую перетекает масло. Основание Од, а также кон­такты защи­щены кожухами от воздействия осадков и гололеда.

26. Конструктивные особенности, параметры и область применения выключателей разных типов. Выключатели нагрузки.

Высоковольтный выключатель – коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения как нормальном, так и в аварийном режимах. При выборе типа выключателя не­обходимо учитывать род установки (внутренней или наружной), вид дугогасящей среды. В пределах одного РУ рекомендуется применять однотипные выключатели. В распределительных устройствах 6-10 кВ приме­няются маломасляные, вакуумные, электромагнитные выключатели.

В распределительных устройствах 35 кВ и выше рекомендуется применять маломасляные, воздушные и эле­газовые выключатели. Все выключатели характеризуются номинальным напряжением (Uном) и номинальным рабочим током (Iном), которые они выдерживают длительное время.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установ­ках, он служит для отключения и вклю­чения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, не­син­хронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Для выключателей сверхвысоких напряжений особое значение имеет быстрота передачи отключающего им­пульса от привода к размыкающим­ся контактам. В этом случае применяются пневмомеханические устрой­ства, в которых перемещение контактов осуществляет­ся системой тяг и сжатым воздухом.

Для дальнейшего повышения быстродействия сигнал управления с по­тенциала земли может быть передан на высокий потенциал по световодам. Размыкание контактов происходит с помощью электромагнит­ного расце­пителя, приводимого в действие разрядом конденсатора. Кон­денсатор заряжается от линии высокого напря­жения через насыщающийся трансформатор.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным уст­ройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

По конструктивным особенностям и по способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые, масляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключа­тели. По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для комплектных распре­делительных устройств.

В том случае, когда номиналь­ный ток установки невелик, выключатель с релейной защитой можно заменить выключателем нагрузки и предохранителем. Выключатель нагрузки рассчитан на отключение рабочего тока или не­сколько превышаю­щего его номинального тока. Ток КЗ та­ким выключателем не отключается, однако его включающая способ­ность со всеми типами приводов, за исключением ручных, должна быть не ниже соответствующей динамиче­с­кой стойкости при сквозных токах КЗ. Для отключения то­ков КЗ обычно применяют предохранители высо­кого нап­ряжения, соединяемые последовательно с выключателем нагрузки.

До недавнего времени основным видом был автогазовый выключатель нагрузки, использующий принцип га­шения дуги за счет потока газов, образующихся при воз­действии дуги на стенки камеры из газогенерирую­щего ма­териала (органическое стекло, винипласт). Выключатель имеет систему главных контактов и дуго­гасительный под­вижный контакт, входящий в щель ДУ. При отключе­нии сначала размыкаются главные, а затем дугогасительные контакты. В узкой щели ДУ создается интенсивное продольное дутье, вызывающее гашение дуги отключаемо­го тока.

В отключенном положении между неподвижным и под­вижным контактами создается видимый разрыв, т. е. такой выключатель сочетает одновременно функции выключате­ля и разъединителя.

Невысокая надежность автогазовых выключателей на­грузки, малое число отключений номинального тока и ог­раниченные включающая способность и электродинамичес­кая стойкость при сквозных КЗ потребовали разработки новых видов выключателей нагрузки. Одним из них является выключатель нагрузки электро­магнитного типа. Включатели снабжены пружинным приводом с ручным заводом и дис­танционным управлением. В процессе отключения первыми размыкают­ся главные контакты и ток проходит через дугогасительные контакты и катушку магнитного дутья. При определенном расстоянии между главными контактами подвиж­ный дугогасительный контакт с большой скоростью выдергивается из неподвижного. Возникающая в узкой щели дугогасительной камеры дуга удлиняется за счет пере­городок под действием электромагнитных сил, сопротивле­ние дуги растет и достигает критического значения. При переходе тока через нулевое значение дуга гаснет. Время горения дуги в таком выключателе при отключении токов свыше 50 А не превышает 0,02 с. Износ контактов в таком выключателе незначителен, так как в процессе отключения основания дуги пере­мещаются по электроду и дугогасительному контакту. Значительные преимущества вакуумных выключателей как выключателей, имеющих высокий механический и элек­трический ресурс, а также малые габаритные размеры, поз­воляют успешно применять их в качестве выключателей нагрузки. Выключатель имеет литой корпус, внутри которого проходят токоведущие шины. В корпусе установ­лено вакуумное ДУ с массивными торцевыми контактами. Отключение выключателя производится отключающей пружиной, взводимой при включении электромагнитом.

27. Масляные баковые выключатели. Маломасляные выключатели. Конструктивные особенности. Типы, достоинства, недостатки и область применения.

ОБЩАЯ КОМПОНОВКА БАКОВОГО И МАЛОМАСЛЯНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Масляные выключатели можно разделить на две большие группы: баковые, в которых трансформаторное масло ис­пользуется и для гашения дуги, и для создания необходи­мой изоляции, и маломасляные, в которых масло использу­ется в основном для дугогашения.

На напряжения 35, 110 и 220 кВ применяются в основ­ном баковые выключатели; эти выключатели имеются и в более низких классах напряжения.

Малообъемные масляные выключатели получили преимущест­венное распространение в установках до 20 кВ, а также выше 330 кВ, где они успешно конкурируют с воздушными выключа­телями.

Отключаемые токи маломасляных выключателей на­ружной установки на напряжения 35, 110 и 220 кВ ниже, чем баковых, но в силу меньшей стоимости, меньших рас­ходов материалов, а также меньшей пожароопасности эти выключатели в значительной степени могут заменить мас­ляные баковые.

Управление выключателем осуществляется электромаг­нитным или пневматическим приводом, который крепится на одном из полюсов. В выключателях 110 кВ приводные механизмы всех трех полюсов обычно соединяются между собой с помощью тяги и присоединяются к приводу. В выключателях 220 кВ на каждом полюсе уста­навливается индивидуальный привод.

В маломасляном выключателе в отличие от ба­кового изоляция в основном обеспечивается твердыми ди­электриками. Меньшие габаритные размеры, а также худ­шие механические свойства материалов, применяемых для изготовления корпусов маломасляных выключателей, при­водят к тому, что, механическая прочность корпуса по отно­шению к давлениям, создаваемым при отключении предельных токов КЗ, у маломасляного выключателя ниже, чем у бакового. Это является основной причиной ограничения от­ключающей способности маломасляного выключателя. Вто­рой причиной является трудность создания малогабаритно­го ДУ, обеспечивающего надежное гашение дуги всего диа­пазона отключаемых токов — от малых до предельных.

Выпускаемые в настоящее время маломасляные выклю­чатели можно разделить на две группы. Первая, более мно­гочисленная — с установкой ДУ в нижней части полюса и движением подвижного контакта на включение сверху вниз. Вторая — с движением подвижного контакта на включение снизу вверх и установкой ДУ в верхней части полюса. Вы­ключатели второй группы более перспективны с точки зре­ния повышения отключаемого тока.

Маломасляные выключатели применяются и в качестве генераторных выключателей.

В каждом полюсе выключателя имеются два контура тока — главный и дугогасительный.

Во включенном положении оба контура включены парал­лельно, при этом большая часть тока проходит через глав­ный контур, имеющий значительно меньшее сопротивление, чем дугогасительный.

При отключении первыми размыкаются контакты глав­ного токоведущего контура и происходит переброс тока в дугогасительный контур, контакты которого размыкаются позднее в масле. Возникающие электрические дуги гасятся в ДУ встречно-поперечного дутья. Образующиеся горячие газы вместе с каплями масла попадают в маслоотделители. Здесь газы соприкасаются с фарфоровыми шариками, мас­ло конденсируется и стекает обратно в баки, а газы прохо­дят между шариками, охлаждаются и, попадая в газоотвод­ные трубы, выходят в атмосферу.

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДУ

Для гашения электрической дуги в современных масляных выклю­чателях применяются ДУ, использующие принцип автодутья. Этот принцип состоит в том, что после размыкания контактов возникающая электрическая дуга разлагает масло с выделением газов, содержащих до 60 % водорода, в результате чего существенно повышается давле­ние внутри ДУ и организуется газомасляное дутье. При движении под­вижного контакта создаются условия для выхода газов через опреде­ленные отверстия — дутьевые щели. Выходящие через щели газы и мас­ло обдувают дуговой столб и охлаждают его. В зависимости от направ­ления потока относительно столба дуги различают: продольное дутье, когда поток направлен вдоль столба дуги; поперечное, когда поток на­правлен перпендикулярно или под некоторым углом к столбу дуги и с одной стороны; встречное, когда поток направлен перпендикулярно или под некоторым углом к столбу симметрично с противоположных сто­рон. Обычно в дугогасительных камерах используется сочетание не­скольких видов дутья, а его интенсивность пропорциональна отключаемому току.

Главный недостаток масляных выключателей состоит в опасности пожаров и даже взрывов. Этот недостаток ограничивает их применение для внутренней установки. С другой стороны, минеральное масло, обусловливающее пожароопасность масляных выключателей, обладает хорошими дугогасящими свойствами, что объясняется большим содержанием в продуктах его разложения водорода (до 70 %), который отлича­ется высокой охлаждающей способностью.

В маломасляных выключателях масло служит только для гашения дуги и не выполняет изоляционных

27.

функций, как в баковых выключателях.

Рассмотренные масляные выключатели имеют ряд недостатков. Баковые масляные выключатели имеют большую массу и габаритные размеры, требуют ухода за маслом, взрыво - и пожароопасны. Маломасляные выключатели имеют значительно меньший объем масла, чем баковые, но обладают другим недостатком: количество операций ограничено, так как при частых отключениях небольшое количество масла быстро загрязняется частицами сажи, образующимися при горении дуги.

28. Воздушные выключатели. Конструктивные особенности. Способы гашения дуги. Область применения.

Воздушные выключатели принадлежат ко второй группе вы­ключателей — газовых. В них для гашения дуги и деионизации дугового промежутка используется сжатый воздух, обдувающий дугу в продольном или поперечном направлении.

Принцип гашения дуги сжатым воздухом заключается в том, что межконтактный промежуток обдувается чистым сжатым воз­духом, лишенным заряженных частиц. При этом дуга и ее опорные поверхности интенсивно охлаждаются, а ее сечение уменьшается. Одновременно этот же поток воздуха выносит из межконтактного промежутка продукты горения дуги, представляющие собой хорошо проводящую среду. Место этих продуктов занимает теперь свежий неионизированный воздух, способный выдержать напряже­ние, восстанавливающееся на контактах выключателя. Назначе­ние дугогасительной камеры заключается в быстром и полном за­мещении ионизированной среды свежим, обладающим высокой электрической прочностью воздухом.

Существует два типа дугогасительных камер, получивших распространение на практике. В камерах первого типа поток сжа­того воздуха параллелен стволу дуги. Это так называемая камера продольного дутья. В других — поток гасящего воздуха перпен­дикулярен оси ствола дуги. Их называют камерами поперечного дутья.

Гашение электрической дуги в воздушных выключателях производится в дугогасительных устройствах (ДУ) — каме­рах, в которых эффективное охлаждение происходит за счет воздействия воздуха, текущего с большой скоростью относительно дугового столба.

Имеются ДУ, в которых воздушный поток воздействует на дугу в направлении, перпендикулярном оси дуги, — это камеры поперечного дутья. Такие выключатели используются при напряжении не более 20 кВ и токах от­ключения не более 120 кА. ДУ выполняется из органичес­ких изоляционных материалов, имеет большие габаритные размеры и подвергается быстрому износу.

Пневматическая схема лабораторной установки воздушного выключателя

Впускной фильтр Компрессор Осушающий фильтр Обратный клапан Резервуар Предохранительный клапан Электроконтактный манометр Манометр Спускной кран

Для работы воздушного выключателя необходим источник сжатого воздуха. Однако они применяются при больших номинальных токах отключения, больших номинальных напряжениях и в случаях, не требующих частых коммутаций электрической цепи.

Воздушные выключатели имеют следующие достоинства: взрыво - и пожаробезопасность, быстродействие и возможность осуществления быстродействующего АПВ, высокую отключаю­щую способность, надежное отключение емкост­ных токов линий, малый износ дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам, возможность создания серий из круп­ных узлов, пригодность для наружной и внут­ренней установки.

Недостатками воздушных выключателей яв­ляются необходимость компрессорной установки, сложная конструкция ряда деталей и узлов, относительно высокая стоимость, трудность установки встроенных трансформаторов тока.

29. Электромагнитные, вакуумные выключатели. Конструктивные особенности. Способы гашения дуги. Область применения.

Электромагнитные выключатели для гашения дуги не требуют ни масла, ни сжатого воздуха, что является большим преимуществом их перед другими типами выключателей. Выклю­чатели этого типа выпускают на напряжение 6—10 кВ, номинальный ток до 3600 А и ток отключения до 40 кА.

При отключении выключателя размыкаются главные контакты, а затем дугогасительные. Возникшая дуга действием электродина­мических сил токоведущего контура и воздушных потоков выдувается вверх в дугогасительную камеру, при этом в цепь между медным рогом и контактом включается обмотка электромагни­та. Созданное поперечное магнитное поле перемещает дугу в положение между левым и правым медными рогами. Включенная вторая об­мотка усиливает магнитное поле, дуга втягивается внутрь гасительной камеры с керамическими пластинами, растягивается, попадает в узкую Щель и гаснет при очередном переходе тока через нуль. При отключении малых токов (до 1000 А) напряженность магнитного поля невелика и не может обеспечить быстрое втягивание дуги в камеру. Гашение дуги в этом случае обеспечивается дутьевым устройством с трубкой поддува, через которую подается поток воздуха на дугу.

Выключатели на различные токи отключения отличаются размерами дугогасительных камер. Выводные контакты у выключателей до 2500 А розеточного типа, у выключателей на 3600 А пальцевые, без проходных изоляторов.

Достоинства электромагнитных выключателей: полная взрыво - и пожаробезопасность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для работы в условиях частых включений и отключений, относительно вы­сокая отключающая способность.

Недостатки: сложность конструкции дугогасительной камеры с систе­мой магнитного дутья, ограниченный верхний предел номинального на­пряжения (15 — 20 кВ), ограниченная пригодность для наружной установки.

В последние годы широкое распространение в мировой практике получили вакуумные коммутационные аппараты. В них гашение дуги при коммутации электрической цепи осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК), которая состоит из изоляционной цилиндрической оболочки, снабженной по концам металлическими фланцами, внутри которой помещаются подвижный и неподвижный контакты и электростатические экраны. Неподвижный контакт жестко крепится к одному фланцу, а подвижный соединяется с другим фланцем сильфоном из нержавеющей стали, обеспечивающим возможность перемещения контакта без нарушения герметичности ВДК. Экраны предназначены для защиты оболочки от брызг и паров металла, образующихся при горении дуги, а также для выравнивания напряжения по камере. Оболочка ВДК изготовляется из специальной газоплотной керамики (в некоторых конструкциях - из стекла). Внутри оболочки создается вакуум. В ВДК применяют контакты торцевого типа, достаточно сложной конфигурации, выполненные из специальных сплавов. В выключателях напряжением до 35 кВ, предназначенных для работы в сетях трехфазного переменного тока промышленной частоты, используются три ВДК (по одной на полюс выключателя), снабженные общим приводом - пружинным или электромагнитным. При напряжении выше 35 кВ в каждом полюсе выключателя используются несколько ВДК, соединенных последовательно.

Основные достоинства вакуумных выключателей:

1. Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и номинальных токов отключения. Число отключений номинальных токов вакуумным выключателем (ВВ) без замены ВДК составляет 10-50 тыс.

Число отключений номинального тока отключения - 20-200, что враз превышает соответствующие параметры маломасляных выключателей

2. Резкое снижение эксплуатационных затрат по сравнению с маломасляными выключателями. Обслуживание ВВ сводится к смазке механизма и привода, проверке износа контактов по меткам 1 раз в 5 лет или через 5-10 тыс. циклов «включение-отключение».

3. Полная взрыво - и пожаробезопасность, возможность работы в агрессивных средах.

4. Широкий диапазон температур окружающей среды, в котором возможна работа ВДК

5. Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие малой массы и компактной конструкции аппарата.

6. Произвольное рабочее положение и малые габариты, что позволяет создавать различные компоновки распределительных устройств, в том числе и шкафы с несколькими выключателями при двух - и трехъярусном их расположении.

7. Бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием выброса масла, газов при отключении токов КЗ.

8. Отсутствие загрязнения окружающей среды.

9. Высокая надежность и безопасность эксплуатации, сокращение времени на монтаж.

29.

К недостаткам ВВ следует отнести повышенный уровень коммутационных перенапряжений, что в ряде случаев вызывает необходимость принятия специальных мер по защите оборудования.

Выключатель предназначен для работы в шкафах комплектных распределительных устройств (КРУ), шкафах КСО, а также замены маломасляных выключателей в распределительных устройствах напряжением 6-35 кВ и 110 кВ для ЭУ с частыми коммутациями.

30. Элегазовые выключатели

I) Свойства элегаза. С целью повышения эффективности га­шения дуги в качестве дугогасящей среды начинает применяться шестифтористая сера,(элегаз). По сравнению с возду­хом этот газ обладает следующими преимуществами:

а)Электрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воздуха. При давлении 0,2 МПа прочность элегаза приближается к прочности трансформаторного масла.

б)Высокая удельная объемная теплоемкость (почти в 4 раза выше, чем у воздуха) позволяет увеличить нагрузку токоведущих ча­стей, уменьшить массу меди в выключателе.

в)Дугогасящая способность камеры продольного дутья с элегазом в 5 раз выше, чем с воздухом.

г)Малая напряженность электрического поля в столбе дуги. Благодаря этому резко сокращается износ контактов. Уменьшается эффект термодинамической закупорки сопла. Это позволяет увели­чить расстояние между контактами, повысить напряжение на каж­дом контактном промежутке, поднять допустимую скорость восста­новления электрической прочности.

д)Элегаз являетея инертным газом, не вступающим в реакцию с кислородом, водородом, слабо разлагается дугой. Сам элегаз не токсичен, хотя некоторые продукты разложения опасны.

Недостатком элегаза является высокая температура сжижения. Так, например, при давлении 1,31 МПа он из газообразного состоя­ния переходит в жидкое при температуре 0°С. Это заставляет либо прибегать к подогревающим устройствам, либо использовать газ при низком давлении. При давлении 0,35 МПа температура сжижения — 40" С. Для получения хороших результатов требуется газ с высо­кой чистотой (без примесей). Это усложняет и удорожает получение газа.

II) Конструкции элегазовых выключателей. Наиболее эффектив­но используется дугогасящая способность элегаза в том случае, когда, струя газа с большой скоростью омывает горящую дугу.

В настоящее. время применяются следующие конструктивные ис­полнения.

а) с автопневматическим дутьем. Принудительное дутье созда­ется за счет энергии отключающих пружин;

б) с движением дуги в элегазе за счет взаимодействия дуги с магнитным полем;

в) гашение дуги осуществляется за счет интенсивного дутья, создаваемого при переходе газа из резервуара с высоким давлением в резервуар с низким давлением (система с двойным давлением).

Рассмотрим работу выключателя на примере с автопневматическим дутьем (Рис.19-20).

При от­ключении дуга возникает между неподвижным 1 и подвижным 2 контактами. Вместе с контактом 2 движутся сопло из изоляционного материала 3 (фторопласт), перегородка 5 и цилиндр 6. Поршень 4неподвижен. Элегаз сжи­мается, и его поток, про­ходя через сопло, про­дольно омывает дугу и обеспечивает условия для эффективного гаше­ния. Дугогасительное устройство располагает­ся в герметичном баке с давлением газа 0,20— 0,28 МПа. При этом уда­ется получить необходимую электрическую проч­ность внутренней изоля­ции. Описанное устройст­во при токе до 20 кА и напряжении 35 кВ. На базе этого устройства ВЭИ создан элегазовый выключа­тель для железных дорог напряжением 27,5 кВ, током отключения 15 кА и длительным током 1000 А. Небольшое давление элегаза исключает необходимость подогрева.

Отечественный и зарубежный опыт говорит о том, что автопнев­матическая схема может быть использована в выключателях на­пряжением до 220 кВ. Наибольшее напряжение на один разрыв не более 72 кВ. Особенно успешно эта схема применяется в выключате­лях нагрузки. Опытная эксплуатация выключателя ВЭИ да­ла хорошие результаты. Ведутся работы по улучшению параметров выключателя.

Дугогасительное устройство с магнитным дутьем. Устройство располагается в фарфоровом изоляторе, на­полненном элегазом при давлении 0,40 МПа. При расхождении контактов м/у ними возникает дуга, на к-ую действует ра­диальное магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами. Сила взаимодействия дуги и поля направлена по касательной и дви­жет дугу с достаточной скоростью. Такое устройство используется в выключателях нагрузки. В более мощных аппаратах магнитное поле создается катушкой, по которой протекает отключаемый ток.

Наибо­лее эффективным является дугогасительное устройство с двойным давлением На опорной изо­ляционной колонке укреплен металлический бак с элегазом при давлении 0,30 МПа. Неподвижные контакты камер укреплены на вводах. Напряжение по разрывам выравнивается с помощью кон­денсаторов. Элегаз под высоким давл-ем (1,50 МПа) находится в баке. Выходом газа из этого бака в камеру управляет клапан. Для уменьшения перенапряжений при включении Линии имеются резисторы со своей контактной системой. Вращение подвижных контактов с камерами 5 осуществляется приводным механизмом 9.

30.

Разрез дугогасителя дан На рис, 19-23, б. Во включенном положении неподвижный трубчатый контакт 10 соединяется с пальцами 11 розеточного контакта 12. При отключении под действием механизма 9 дугогаситель 6 с розеточным контактом 11 начинает вращаться против часовой стрелки. Од­новременно открывается клапан 5. После размыка­ния контактов 10 и // дуга потоком газа загоняется внутрь сопл 10 и 12, подвер­гается двустороннему про­дольному обдуву и быстро гаснет. Выключатель на на­пряжение 750 кВ имеет че­тыре последовательно вклю­ченных модуля. Ток отклю­чения 37 кА, мощность от­ключенияMB-А. По­скольку используется газ при давлении 1,50 МПа, вы­ключатель имеет систему подогрева и компрессорную установку со схемой авто­матики, которая после от­ключения перекачивает газ из бака низкого давления 2 в бак высокого давления.