Конспект лекций по предмету электрические аппараты (стр. 24 )

При мощностях отключения до 350 МВ-А рациональным является пружинный привод, встроенный в механизм са­мого выключателя. Ввиду малой мощности двигателя та­кого привода (100 Вт) отпадает необходимость применения мощного автономного источника питания (аккумулятора).

В современных КРУ выключатель монтируется на те­лежке. Механизм выкатывания тележки сблокирован с ме­ханизмом выключателя. Выкатывание возможно только при отключенном включателе.

Тележка выключателя имеет три фиксированных поло­жения: рабочее, когда разъединители включены, промежу­точное, когда разъединители отключены, но цепи управле­ния приводом выключателя остаются включенными, и тре­тье — ремонтное, когда все цепи отключены и выключатель можно выкатить из ячейки полностью и направить на ре­монт. Вместо него может быть установлен резервный вы­ключатель на те же параметры.

При переводе тележки из рабочего положения в проме­жуточное металлические шторы 6 (рис. 24, б) закрывают отверстия в перегородке ячейки и отделяют отсек Б вы­ключателя от отсеков А и В, которые могут находиться под высоким напряжением. При вкатывании тележки с выклю­чателем эти шторы открываются.

В промежуточном положении тележки механизм вы­ключателя может быть проверен, так как цепи управления остаются включенными.

В ячейке измерения напряжения устанавливаются пока масляные трансформаторы серий НОМ, НТМ и др. Эти трансформаторы пожароопасны, занимают много места и требуют специальной ячейки для их размещения. Перспек­тивны трансформаторы типа НОЛ с твердой литой изоля­цией, надежность которых позволяет отказаться от пре­дохранителей на их входах.

Аппаратура релейной защиты и измерительные приборы монтируются на откидной передней крышке отсека Г. При ревизии и ремонте эта крышка открывается и все приборы становятся легкодоступными. Соединение приборов с остальной схемой вторичной коммутации осуществляется многожильным гибким кабелем.

Более совершенны маломасляные выключатели ВК-10 с теми же электрическими параметрами, что и выключате­ли ВМП-10, но со значительно меньшими габаритами. В связи с этим выпускаются новые КРУ серии КМ-1, шири­на ячейки для которых уменьшается с 900 до 750 мм (рис. 24.2). Выключатель 1 вместе с пружинным приводом 2 расположен на выкатной тележке.

Рис.  . КРУ серии КМ-1

Соединение выключателя со схемой КРУ осуществляется с помощью розеточных контактов 3. Контакты защищены от пыли и грязи изоляционными колпаками 4. Сборные шины 6 соединены с кон­тактом разъединителя 3 спуском 5.

Нижний вывод выключателя соединен с выходными ши­нами 7 с помощью шин 8. Трансформатор тока 9 имеет литую изоляцию. После выкатывания тележки заземление шин 8 осуществляется заземлителем 10.

Малые габариты вакуумных выключателей позволяют резко сократить габариты КРУ. На рис. 24.3 показано схе­матичное изображение КРУ с двухъярусным расположени­ем вакуумных выключателей на напряжение 7,2 кВ, но­минальный ток до 3 кА и номинальный ток отключения до 40 кА. На рисунке обозначены: 1 — вакуумные выключа­тели; 2— отсек сборных шин; 3 — разъемные контакты; 4 — трансформаторы тока; 5 — защитный щит.

Ресурс вакуумного выключателя составляет 104 отклю­чений номинального тока. Время непрерывной работы КРУ без ревизии достигает 10 лет.

Для установок с частыми коммутациями номинальных токов выпускаются КРУ с электромагнитными выключа­телями серий ВЭМ-10 и ВЭ-10. Для выключателей ВЭ-10 допустимое число коммутаций номинального тока достига­ет (5- 10)-103 при токах 3,6—1,6 кА соответственно.

КРУ на напряжение 10 кВ и номинальный ток 3000 А для наружной установки (КРУН) показано на рис. 24.4. Маломасляный выключатель типа ВМПЭ-10 с приводом 1 расположен на тележке 2. На этой же тележке установ­лен трансформатор тока 3. Для подключения используются разъемные контакты 4 и 5 пальцевого типа. Сетевое напряжение подается через проходной изолятор 6 на нижний контакт 5. Заземление входной линии осуществляется заземлителем 7. Верхний контакт 4 через проходной изолятор 8 соединяется со сборными шинами 9. При выкатывании тележки 2 шторка 10 перемещается вверх, а шторка 11 вниз и закрываются проемы к верхним и нижним непод­вижным контактам разъединителя.

Развитие заводских методов изготовления привело к созданию комплектных трансформаторных подстанций (КТП), в которых помимо приема и распределения элект­рической энергии осуществляется ее преобразование. В КТП силовой понижающий трансформатор, коммута­ционная и защитная аппаратура высокого и низкого напря­жения, измерительные приборы комплектуются в заводских условиях, что дает большой экономический эффект, повы­шает надежность энергоснабжения и ускоряет ввод новых мощностей. Большие преимущества КТП привели к их широкому распространению в сетях напряжением до 110 кВ.

Рис. 24.3. КРУ с двухъярус­ным расположением вакуум­ных выключателей

Рис.  . КРУ для наружной установки (КРУН)

Элегазовые комплектные распределительные устройства

В связи с ростом городов, укрупнением промышленных предприятий и широкой автоматизацией производственных процессов резко возрастает потребление электроэнергии. При этом возникает необходимость максимального прибли­жения линий 110, 220, 330 кВ к потребителям. При таких напряжениях допустимые изоляционные расстояния в воз­духе между токоведущими частями РУ очень велики. Это приводит к резкому увеличению габаритов как самих РУ, так и зданий и площадей для их установки. Существующие открытые РУ создают большие радиопомехи и звуковые эффекты (выстрелы), связанные с работой воздушных вы­ключателей.

Выходом из этого положения является создание РУ, в которых изоляция осуществляется твердыми и жидкими изоляционными материалами или газами под повышенным давлением. Твердая изоляция распространения не получи­ла — трудно обеспечить надежную изоляцию при переходе от одного элемента РУ к другому. Минеральное масло из - за пожаро - и взрывоопасности не применяется. Другие жидкости (негорючие хлорированные масла) дороги, вы­деляют хлор. Поэтому наиболее подходящими являются га­зы — воздух и элегаз. Первый требует высокого давления, а следовательно, большой прочности оболочек. Поэтому элегаз нашел преимущественное применение. Площадь, занимаемая КРУ с на­пряжением 110, 220 кВ, может быть уменьшена в 10— 15 раз за счет использования элегаза. В элегазовых КРУ (КРУЭ) элегаз используется и как изолирующая, и как дугогасящая среда. Заключение в металлические оболочки токоведущих цепей высокого напряжения (экранирование) резко снижает уровень радиопомех. Применение элегазовых выключателей, работающих без выброса газа в окру­жающую среду, делает работу КРУЭ бесшумной.

Синхронизированные выключатели

Во всех рассмотренных выше выключателях расхождение контак­тов может начинаться при любом значении коммутируемого тока.

Энергия, выделяемая в дуговом промежутке выключателя любого типа, определяется уравнением

где uд — мгновенное значение напряжения на дуге; i — мгновенное значение тока в дуге;  tД — время горения дуги.

Интеграл берется за каждый полупериод, после чего энергия сум­мируется.

Возрастание номинального тока отключения выключателей ведет к увеличению энергии Ад, выделяемой в дуговом промежутке. При этом усложняется конструкция выключателей, увеличиваются их габа­ритные размеры и масса. Кроме того, с ростом энергии Ад увеличивает­ся износ контактов. Даже применение металлокерамических контактов не решает этого вопроса при большом числе отключений.

Режим отключения можно значительно облегчить, если ограничить выделяемую в дуге энергию. Это достигается синхронизацией момента начала расхождения контактов с моментом прохождения тока через нуль при высокой скорости движения контактов.

Рис. 18.30. Синхронизированное отключение цепей высокого напряжения:

а — структурная схема синхронизированного выключателя;

б — к пояснению ме­тода синхронизации

Структурная схема одного из вариантов синхронизированного выключателя представлена на рис. 18.30. Трансформатор тока ТА питает синхронизатор 1, который выдает запускающий импульс 1,5—2 мс до момента прохождения то­ка через нуль. К этому моменту расстояние между контактами должно быть достаточным для надежного гашения дуги. При этом энергия, выделяемая при расхождении контактов, уменьшается в 10—50 раз, уменьшается не только время горения дуги (до 1,5—2 мс), но и макси­мальное значение тока в дуге (до 0,2 1т). Все это создает благоприят­ные условия для гашения дуги при первом прохождении тока через нуль.

На логический элемент 3 подаются сигналы от синхронизатора 1 и релейной защиты 2. Сигнал на выходе этого блока появляется при наличии сигнала от релейной защиты. От логического элемента 3 по­дается сигнал в систему оптической передачи 4—6. Сигнал по волокон­ному световоду 5 поступает на фотоприемник 6, в качестве которого используются фотодиоды либо фототиристоры. Сигнал приемника 6 используется для управления индукционно-динамическим приводом 7, 8, обеспечивающим необходимую скорость подвижного контакта 9 вы­ключателя.

Принцип действия индукционно-динамического привода следующий. От источника питания ИП через трансформатор Т и диод заряжается конденсаторная батарея с емкостью С= 100ч300 мкФ и напряжением батареи 3—5 кВ. При поджиге трехэлектродного разрядника 10 кон­денсатор разряжается на катушку 7, расположенную вблизи диска 8, изготовленного из материала с очень малым электрическим сопротивле­нием. Диск жестко связан с подвижным контактом 9. Разряд батареи имеет колебательный характер с частотой 1—5 кГц. Под действием магнитного поля катушки, изменяющегося с такой частотой, в диске наводятся вихревые токи. Эти токи взаимодействуют с током катушки и создают силу, отталкивающую диск от катушки. Диск жестко связы­вается с подвижным контактом.