1908

Электрооборудование трансформаторных подстанций горных предприятий

Реферат

Энергетика

Выбор силовых трансформаторов главное понизительной подстанции. Соображения по выбору числа и мощности цеховых подстанций. Конструкции распределительных устройств и цеховых трансформаторных подстанций. Аппараты высокого напряжения.

Русский

2013-01-06

175.51 KB

51 чел.

Электрооборудование трансформаторных подстанций горных предприятий

1) Общие сведения;

2) Силовые трансформаторы;

3) Выбор силовых трансформаторов главное понизительной подстанции;

4) Соображения по выбору числа и мощности цеховых подстанций

5) Конструкции распределительных устройств и цеховых трансформаторных подстанций;

6) Аппараты высокого напряжения;

1)

Передача и распределение электрической энергии от источника питания до токоприемников осуществляются по проводникам. Проводниками являются голые и изолированные провода, кабели, шины, а также обмотки и токоведущие части аппаратов и элементов электрооборудования различного вида и назначения.

Выключатель высокого напряжения служит для оперативного включения и отключения линии, а также для автоматического отключения при перегрузке или коротком замыкании в ней, разъединитель — для включения и отключения цепей при отсутствии тока, трансформаторы тока и напряжения — для присоединения к ним измерительных приборов и приборов защиты, предохранители — для защиты цепей от действия токов короткого замыкания, реакторы — для ограничения токов короткого замыкания и поддержания уровня напряжения на шинах ЭС или ПС при коротком замыкании за реактором, силовой трансформатор — для понижения величины напряжения электроэнергии, которая подводится к цеховому оборудованию.


2)

Наиболее дорогими и ответственными электрическими аппаратами на промышленном предприятии являются силовые трансформаторы.

Трансформаторы бывают понижающие и повышающие, двухобмоточные и трехобмоточные, однофазные и трехфазные. Из трех однофазных двух- или трехобмоточных трансформаторов составляется одна трехфазная группа.

Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12—15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20—25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Основными паспортными данными силовых трансформаторов являются номинальные мощность, напряжение и токи обмоток высшего и низшего напряжений, а также напряжение короткого замыкания и группа соединений.

Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется напряжение, которое при номинальной частоте следует подвести к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в них установились номинальные токи.

Напряжение короткого замыкания выражается в процентах номинального и колеблется для трансформаторов средней мощности в пределах от 5,5 до 10,5%.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Первичные и вторичные обмотки каждой фазы трехфазного или группы из трех однофазных трансформаторов могут быть соединены между собой в звезду или треугольник, причем в зависимости от углового смещения векторов междуфазного линейного напряжения обмотки низшего напряжения по отношению к обмотке высшего напряжения может быть образовано несколько групп соединений. Наибольшее распространение получили группы соединения звезда — треугольник и звезда с выведенной нейтральной точкой. Эти группы имеют следующие стандартные обозначения: Y/ -11 и Y/Y0-12.

При работе трансформатора происходит нагрев обмоток и магнитопровода за счет потерь энергии в них. Предельный нагрев частей трансформатора ограничивается изоляцией, срок службы которой зависит от температуры нагрева.

Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется путем естественной конвекции воздуха и частично лучеиспускания в воздухе. Такие трансформаторы получили название «сухих». Условно принято обозначать естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении С; при защищенном исполнении СЗ, при герметизированном исполнении СГ, с принудительной циркуляцией воздуха СД.

Естественное масляное охлаждение (М) выполняется для трансформаторов мощностью до 16000 кВА включительно. В таких трансформаторах тепло, выделенное в обмотках и магнитопроводе, передается окружающему маслу, которое, циркулируя по баку и радиаторным трубам, передает его окружающему воздуху. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях не должна превышать +95°С.

Для лучшей отдачи тепла в окружающую среду бак трансформатора снабжается ребрами, охлаждающими трубами или радиаторами в зависимости от мощности.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) применяется для более мощных трансформаторов. В этом случае в навесных охладителях из радиаторных труб помещаются вентиляторы. Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ) применяется для трансформаторов мощностью 63000 кВА и более.

Для предотвращения увлажнения, загрязнения и окисления масла кожух трансформатора желательно выполнить герметическим, но осуществить это практически невозможно вследствие значительного изменения объема масла при изменении температуры. Поэтому трансформаторы мощностью более 50 кВА снабжаются расширителями. Расширитель устанавливается выше верхней крышки трансформатора и соединяется с баком трансформатора трубопроводом. Расширитель снабжается маслоуказателем, по которому можно судить об уровне масла в расширителе. В верхней части расширителя имеется пробка с отверстиями для входа и выхода воздуха при изменении объема масла. При нагревании избыток масла поступает из трансформатора в расширитель, при охлаждении — наоборот.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц) принципиально устроено так же, как система ДЦ, но в отличие от последнего охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло. Температура масла на входе в маслоохладитель не должна превышать +70°С

Чтобы предотвратить попадание воды в масляную систему трансформатора, давление масла в маслоохладителях должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,02 МПа (2 Н/см2). Эта система охлаждения эффективна, но имеет более сложное конструктивное выполнение и применяется на мощных трансформаторах (160 MВА и более). Масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ) применяется для трансформаторов мощностью 630 MBА и более.

Для нормальной эксплуатации токоприемников необходимо поддерживать на их зажимах напряжение, близкое к номинальному. Однако в силу наличия потерь напряжения в каждой сети напряжение на отдельных участках сети высокого напряжения не может быть одинаковым, а потому и равным номинальному. С целью регулирования в небольших пределах (±5%) напряжения у потребителя широко применяется способ регулирования путем изменения коэффициента трансформации силовых трансформаторов.

Изменение коэффициента трансформации трансформаторов может также производиться специальным трехфазным переключателем, установленным на верхней

крышке трансформатора. Рассмотренные способы регулирования напряжения можно применять только без нагрузки при снятом напряжении. Имеются также трансформаторы, оборудованные переключателями, при помощи которых можно осуществлять регулирование напряжения под нагрузкой.

В большинстве случаев на подстанциях промышленного предприятия устанавливается не один, а несколько трансформаторов, которые какую-то часть времени работают параллельно.

Параллельная работа трансформаторов возможна при выполнении следующих условий:

1) номинальные напряжения первичных и вторичных обмоток равны;

2) группы соединений обмоток тождественны;

3) напряжения короткого замыкания равны;

4) отношение номинальных мощностей наибольшего и наименьшего по мощности трансформаторов не более 3:1.

Невыполнение первого условия приводит к появлению уравнительных токов во вторичной цепи, что, с одной стороны, не позволяет полностью нагрузить трансформатор, а с другой — сопряжено с дополнительными потерями энергии. Несоблюдение второго условия вызывает также уравнительные токи, которые могут быть весьма большими и поэтому опасными для обмоток. При разных напряжениях короткого замыкания нагрузка между трансформаторами распределяется непропорционально их номинальным мощностям. То же наблюдается и при несоблюдении последнего условия. [1,2]

3)

Главные силовые трансформаторы, питающие промышленное предприятие электрической энергией, выбираются по номинальной мощности, напряжению и конструктивному исполнению.

Выбор числа и мощности трансформаторов производится на основании потребляемой мощности, которая задается в виде годового графика нагрузки промышленного предприятия, и категории потребителя электроэнергии. Выбор мощности трансформаторов производится обычно на основании нескольких расчетных вариантов, каждый из которых обязан удовлетворять требованиям надежного электроснабжения. Окончательное решение принимается на основании сравнения технико-экономических показателей нескольких вариантов. Основными критериями сравнения являются капитальные затраты, расход цветных металлов и годовые эксплуатационные расходы (издержки производства).

Наиболее простым вариантом электроснабжения промышленного предприятия является питание его от одного трансформатора. Однако при отсутствии резервного питания такой вариант приемлем лишь для предприятия с нагрузками третьей категории, для которых допустим длительный перерыв в питании. Для обеспечения надежного питания промышленного предприятия электроэнергией применяется чаще всего схема с двумя трансформаторами. Большее число трансформаторов обычно нерационально, так как при этом усложняется распределительная система электроснабжения промышленного предприятия.

При выборе мощности трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП) необходимо руководствоваться следующими соображениями:

  1.   Мощность трансформаторов двухтрансформаторной ГПП выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного из них второй мог нести всю нагрузку с учетом возможности отключения потребителей третьей категории.
  2.   Мощность трансформатора однотрансформаторной ГПП, имеющий резервную связь с другой ГПП на вторичном напряжении, выбирается с учетом влияния величины этого резервирования на величину допустимой аварийной перегрузки.
  3.  В случае отсутствия резервной связи на вторичном напряжении мощность трансформатора выбирается по максимальной нагрузке рабочего режима.
  4.  Во всех рассмотренных вариантах необходимо наличие централизованного передвижного резервного трансформатора для быстрой замены выбывшего из строя.
  5.  Силовые трансформаторы при эксплуатации допускают значительные перегрузки, что должно быть учтено при выборе схемы электроснабжения.

Возможность перегрузок обусловливается тем, что трансформаторы в течение суток на протяжении ряда часов работают с недогрузкой, особенно в летние месяцы. Кроме того, температура окружающего воздуха, принятая в Государственном стандарте равной 4-40° С, даже в жарких поясах имеет место не все время суток и колеблется в широких пределах от минус 25—35° С до плюс 20— 40° С. Поэтому трансформаторы можно перегружать до известных пределов, не сокращая срока их службы (16—20 лет).

Величина допустимой перегрузки трансформатора обусловлена коэффициентом заполнения суточного графика и продолжительностью максимума нагрузки.

В случае возникновения аварий независимо от величины предшествующей нагрузки согласно действующим правилам допустимы кратковременные перегрузки масляных и сухих трансформаторов с медными обмотками.

4)

Основными критериями для выбора числа и мощности цеховых подстанций промышленного предприятия являются:

1) минимальные капитальные затраты;

2) минимальные эксплуатационные расходы;

3) минимальный расход цветных металлов.

Правильный выбор числа, места расположения и мощности цеховых трансформаторных подстанций (ТП) может быть сделан путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов.

Опыт эксплуатации и проектирования цеховых подстанций свидетельствует о том, что при выборе вариантов необходимо руководствоваться следующими соображениями:

1. Цеховые ТП надо располагать в центре нагрузки, т. е. сооружать их встроенными. Это существенно сокращает общую протяженность и уменьшает сечения проводников сети низкого напряжения. В случаях, когда этому препятствуют технологические соображения или условия пожаро- или взрывоопасности, ТП следует сооружать в непосредственной близости от нагрузок, например пристроенными к зданиям цехов.

2. До последнего времени рекомендовалось устанавливать на цеховых подстанциях трансформаторы мощностью не более 1000 кВт. В настоящее время в связи с увеличением плотности нагрузки и числа этажей цеховых зданий рациональным является применение трансформаторов 1600 кВт по новой и 1800 кВт по старой шкале номинальных мощностей при напряжении 380 В.

3. Чтобы ограничить число резервных трансформаторов на складе промышленного предприятия, необходимо стремиться к сокращению числа разнотипных по мощности и исполнению трансформаторов.

4. Для резервирования потребителей первой категории необходимо устанавливать на одной ТП не менее двух трансформаторов. Для потребителей второй и третьей категорий при их суммарной мощности не более 1600 кВт следует устанавливать один, а при большей мощности — два и более трансформаторов.

5. Наибольшая мощность трансформаторов ограничивается коммутационной способностью аппаратов. Выпускаемые аппараты устойчивы против токов короткого замыкания трансформаторов мощностью до 1000 кВт при напряжении 380 В и 1600 кВт при 660 В. По этой причине в случае, когда необходима большая мощность цеховой ТП, прибегают к установке вместо одного двух «спаренных» трансформаторов одинаковой мощности.

6. При проектировании необходимо учитывать перспективный рост нагрузок как следствие расширения производства и появления новых потребителей. Поэтому сооружение ТП должно производиться с учетом возможности установки в ней трансформатора следующей большей мощности.

5)

Промышленные предприятия средней и малой мощности в большинстве случаев снабжаются электроэнергией при напряжении 6—10 кВ, что исключает необходимость в сооружении главной понизительной подстанции (ГПП). На промышленных предприятиях, где имеется ГПП, обычно ЦРП отдельно не сооружаются: распределение энергии высокого напряжения осуществляется непосредственно с распределительного устройства (РУ) ГПП.

Конструкция и расположение оборудования в ГПП, ЦРП и ТП должны обеспечивать:

1) надежное, безопасное и удобное обслуживание;

2) возможность отсоединения аппаратов каждой цепи от сборных шин с целью их осмотра, замены или ремонта без нарушения нормальной работы РУ;

3) удобное наблюдение за приборами контроля, измерения и защиты;

4) возможность транспортировки оборудования без разборки конструкции РУ.

Центральные распределительные пункты и ТП при напряжении до 10 кВ строятся, как правило, закрытого типа. Большинство ГПП при напряжениях 35 и 110 кВ сооружается открытого типа. Главные понизительные подстанции и ЦРП при напряжениях 35 кВ и выше при наличии в атмосфере вредных веществ, разрушающих оборудование или покрывающих изоляторы токопроводящей пылью, выполняются закрытыми.

Главные понизительные подстанции и ЦРП закрытого типа чаще всего располагаются в помещениях, прилегающих к одному из основных цехов промышленного предприятия, реже — в сооруженном отдельно здании. Здание ЦРП целесообразно пристраивать к одной из цеховых ТП. Трансформаторные подстанции в подавляющем большинстве случаев располагаются в помещениях внутри цехов или пристраиваются к ним. [2]

6)

Выключатели высокого напряжения – это коммутационные аппараты, применяющиеся в системах электроснабжения промышленных предприятий для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа, а также автоматического отключения при повреждении. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

1) Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

2) быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения;

3) пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

4) возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

5) легкость ревизии и осмотра контактов;

6) взрыво- и пожаробезопасность;

7) удобство транспортировки и эксплуатации.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масляные малообъемные), воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки для внутренней, наружной установки и для комплектных распределительных устройств.

По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы:

1) с автодутьем, в которых высокое давление и большая скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии;

2) с принудительным масляным дутьем, у которых к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов;

3) с магнитным гашением в масле, в которых дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели.

Наиболее эффективным и простым являются дугогасительные устройства с автодутьем. Следует отметить, что устройства с автодутьем работают тем эффективнее, чем больше ток в дуге. При отключении малых токов давление газов может оказаться незначительным, вследствие чего дутье будет неэнергичным, что приведет к затягиванию гашения дуги. По этой причине некоторые гасительные устройства с автодутьем дополнены принудительным масляным дутьем, которое обеспечивает гашение малых токов.

Масляной баковый (масляной многообъемный) выключатель состоит из металлического бака с крышкой (бак выключателя заливается маслом). На крышке смонтированы проходные изоляторы, через металлические стержни которых подводится ток к неподвижным контактам.

Разрыв электрической цепи осуществляется путем перемещения траверсы вниз. Вместе с траверсой подвижные контакты отходят от неподвижных, образуя, таким образом, два разрыва цепи на фазу. Масляные выключатели конструируются таким образом, что либо все три фазы помещаются в одном баке, либо для каждой фазы предусматривается отдельный бак.

В многообъемных масляных выключателях масло используется для гашения дуги и, кроме того, является изоляцией, отделяющей токоведущие части фаз выключателя друг от друга и от заземленного бака. При расхождении подвижных и неподвижных контактов масляного выключателя между ними образуется электрическая дуга, которая, разлагая масло, создает вокруг себя газовую среду, состоящую из паров масла и продуктов его разложения, содержащих до 70% водорода. В этой среде и происходит гашение дуги. Водород является газом, который активно способствует гашению дуги. Наилучшая деионизация дугового промежутка происходит при прохождении тока через нулевое значение. Дуга в масляном выключателе восстанавливается до тех пор, пока электрическая прочность дугового промежутка не окажется больше приложенного к нему напряжения.

Основные преимущества баковых выключателей:

  1.  простота конструкции,
  2.  высокая отключающая способность,
  3.  пригодность для наружной установки,
  4.  возможность установки встроенных трансформаторов тока.

Недостатки баковых выключателей:

  1.  взрыво- и пожароопасность;
  2.  необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и на вводах;
  3.  большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену,
  4.  необходимость больших запасов масла;
  5.  непригодность для установки внутри помещений;
  6.  непригодность для выполнения быстродействующего АПВ;
  7.  большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.

Маломасляные выключатели (масляные малообъемные, горшковые) получили широкое распространение в закрытых (ЗРУ) и открытых (ОРУ) распределительных устройствах всех напряжений. В таких выключателях масло используется только для гашения дуги. Токоведущие части малообъемных выключателей типа ВМГ в отличие от многообъемных отделены от заземленных частей специальными изоляторами, укрепленными на раме. Каждая фаза выключателя собирается в отдельном баке. При включенном выключателе подвижной и неподвижный контакты находятся в соприкосновении.

Гашению электрической дуги, возникающей при разрыве контактов, способствует дутье газов, выделяющихся в масле под действием высокой температуры дуги.

Рисунок 2.1 Конструктивная схема маломасляного выключателя

На конструктивной схеме маломасляного выключателя:

1-подвижный контакт; 2 - дугогасительная камера; 3 - неподвижный контакт;4 - рабочие контакты.

Достоинствами маломасляных выключателей являются небольшое количество масла, относительно малая масса, более удобный, чем у баковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам, возможность создания серии выключателей на разное напряжение с применением унифицированных узлов.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока;относительно малая отключающая способность.

Область применения маломасляных выключателей — закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35, 110 и 220 кВ.

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

Рисунок 2.2 Конструктивная схема воздушного выключателя

Конструктивные схемы воздушных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительные устройства.

Основная часть тока во включенном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто. При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в камере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 1, создается мощное дутье, гасящее дугу. Необходимый изоляционный промежуток между контактами в отключенном положении создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние или специальным отделителем 5, расположенным открыто. После отключения отделителя прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогасительные контакты замыкаются.

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.

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

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.

Вакуумный выключатель. Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного промежутка при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах КДВ. Рабочие контакты имеют вид полых усеченных конусов с радиальными прорезями. Такая форма контактов при размыкании создает радиальное электродинамическое усилие, действующее на возникающую дугу и заставляющее перемещаться ей через зазоры на дугогасительные контакты.

В установках на 110 кВ используют вакуумный выключатель ВВК-110Б-20/1СЮОУ1. В каждом полюсе в фарфоровой покрышке включены четыре последовательно включенные дугогасительные камеры.

Достаточно широкое применение получили вакуумные выключатели нагрузки ВНВ, рассчитанные на отключение номинальных токов. Вакуумные выключатели в мировой практике применяются в установках 500 кВ включительно.

Достоинства вакуумных выключателей: простота конструкции; высокая степень надежности, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие шума при операциях; отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.

Недостатки вакуумных выключателей: сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов.

В автогазовых выключателях для гашения дуги используется газ, выделяющийся из твердого газогенерирующего материала дугогасительной камеры. В системах электроснабжения городов и промышленных предприятий достаточно широко распространены выключатели нагрузки ВН-16; ВН-17 на 6 - 10 кВ с простейшей дугогасительной камерой, имеющей вкладыши из органического стекла. Однако эти выключатели не мог включаться на ток КЗ, равный току динамической стойкости, и допускают сравнительно малое количество отключений номинального тока.

Достоинства автогазовых выключателей: отсутствие масла; небольшая масса.

Недостатки: быстрый износ твердого дугогасителя, относительно большой износ контактов или разрушение (в выключателе УПС).

Элегазовые выключатели. Элегаз SF6 обладает высокими дугогасящими свойствами, которые используются в различных аппаратах высокого напряжения. Выключатели нагрузки элегазовые во многом напоминают конструкцию отделителей. Однако для успешного отключения тока в них предусматриваются устройства для вращения дуги в элегазе. В подвижный и неподвижный контакты встроены постоянные магниты из феррита, которые создают магнитные поля, направленные встречно. При размыкании контактов образуется дуга, ток которой взаимодействует с радиальным магнитным полем, в результате чего создается сила F, перемещающая дугу по кольцевым электродам. Вращение дуги в элегазе способствует быстрому гашению. Чем больше отключаемый ток, тем больше скорость перемещения дуги, это защищает контакты от обгорания. Контактная система описанной конструкции помещается внутри фарфорового корпуса, заполненного элегазом и герметически закрытого.

При отключении привод перемещает подвижную систему вниз, при этом элегаз сжимается в объеме между неподвижным поршнем и соплом. Как только контакты размыкаются, создается дутье через трубчатые контакты, а при дальнейшем ходе подвижной системы, когда трубчатые контакты выходят из сопла, создается сильный поток элегаза, который гасит дугу. Образующееся при гашении дуги небольшое количество продуктов разложения элегаза поглощается специальными фильтрами.

Достоинства элегазовых выключателей; пожаро- и взрывобезопасность быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ. дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами, пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость SF6, экологические проблемы эксплуатации.

Синхронизированным называется выключатель, контакты которого размыкаются в строго определенный момент времени с опережением момента перехода отключаемого тока через нуль. Гашение дуги в этом случае значительно облегчается, так как количество энергии, выделяющейся в дуге, намного уменьшается.

В синхронизированном выключателе необходимо очень точно подать импульс на размыкание контактов, за (1 – 2) мс до перехода тока через нуль и создать очень большую скорость движения контактов, чтобы к моменту нулевого значения тока и погасания дуги расстояние между контактами было достаточным для обеспечения необходимой электрической прочности промежутка и исключения возможности повторного зажигания дуги. Полное время отключения синхронизированного выключателя не превышает одного периода. Точность подачи импульса на отключение решается синхронизирующим устройством, а большая скорость движения контактов - специальным приводом.

Синхронизирующие устройства могут работать на различных принципах, но все они достаточно сложны и требуют точнейших полупроводниковых приборов со стабильными характеристиками и другой новой техники. [1]

Приводы выключателей служат для ручного и дистанционного включения и отключения выключателей высокого напряжения. По конструктивному исполнению приводы делятся на три основные группы:

1) ручные с автоматическим отключением;

2) электромагнитные;

3) пневматические. [2]

Разъединители (рубильники). Для снятия напряжения с отдельных элементов установки и создания видимого разрыва электрической цепи служат разъединители. Снятие напряжения разъединителями с участков силовой электрической цепи высокого напряжения может быть осуществлено только при отсутствии тока. Исключением являются цепи силовых трансформаторов, если последние не превышают определенной величины номинальной мощности. Эти цепи могут быть включены и отключены разъединителями наружной установки при холостом ходе трансформаторов и напряжении не выше 1,05 UH.

Рисунок 2.3 Конструктивная схема трехполюсного рубильника

Трехполюсный рубильник:

а — трехфазный в открытом исполнении; б— в закрытом кожухе; в — управляемый механическим приводом; 1 — ножи; 2 —трубки; 3 —рукоятка; 4 — кожух; 5—тяга

Вследствие того что разъединители не предназначены для разрыва цепей, по которым проходит рабочий или аварийный ток, они не имеют приспособлений для гашения дуги и конструкция их более проста, чем конструкция выключателей.

Существует ряд конструктивных типов разъединителей. Габариты их зависят от величины тока и напряжения, на которые они предусматриваются. Общим для всех разъединителей является то, что они не предназначены для разрыва рабочих и, тем более, аварийных токов в электрических цепях.

Выключатели нагрузки. Кроме обычных разъединителей в настоящее время применяются так называемые выключатели нагрузки, предназначенные для разрыва токовой цепи при нормальных рабочих условиях. Выключатель нагрузки имеет приспособлений для гашения дуги, возникающей при отключениях рабочего тока не выше номинального. Выключатель нагрузки в отключенном состоянии создает видимое место разрыва в токовой цепи, как и разъединитель нормальной конструкции.

Выключатель нагрузки типа ВВП-16 выпускается заводом в комплекте с предохранителями типа ПК. Напряжение к выключателю подводится через болтовые контакты. При отключении цепи между контактными элементами (губками и ножом) возникает электрическая дуга. Под действием высокой температуры дуги органическое стекло вкладышей дугогасительной камеры выделяет большое количество газов. Газы под давлением устремляются из дугогасительной камеры и гасят дугу. Выключатель нагрузки может быть скомплектован с одним, двумя и четырьмя предохранителями типа ПК на одну фазу соответственно для цепей с номинальными токами 200, 300 и 400 А. [2]

Реакторы. Для ограничения токов короткого замыкания в электротехнических установках применяются реакторы. Ограничение величины тока короткого замыкания позволяет устанавливать в электрической цепи за реактором менее мощное, а следовательно, и более дешевое оборудование (выключатели, разъединители, шины, кабели и т. п.). Реактор представляет собой индуктивную катушку с небольшим числом изолированных друг от друга и от земли витков провода с малым активным сопротивлением. При помощи реакторов достигается также поддержание величины напряжения на шинах подстанции при коротком замыкании в сети.

Трансформаторы тока применяются в установках переменного тока высокого напряжения. Они понижают величину измеряемого тока и служат для присоединения к их вторичным обмоткам контрольно-измерительных приборов и реле. Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 и две обмотки — первичную 1 и вторичную 3. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I1, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I2.

Рисунок 2.4 Конструктивная схема трансформатора тока

В эксплуатации нельзя допускать работу трансформатора тока с разомкнутой вторичной обмоткой, так как его магнитная система рассчитана на малую величину индукции. Намагничивающая сила первичной обмотки трансформатора тока почти полностью уравновешивается размагничивающим действием его вторичной обмотки. Если вторичная обмотка разомкнута, то индукция в магнитопроводе резко возрастает, что приводит к перегреву сердечника трансформатора и недопустимому повышению напряжения на зажимах разомкнутой вторичной обмотки. Последнее создает опасность для обслуживающего персонала. [1, 2]

Трансформаторы напряжения понижают напряжение до безопасной величины и предназначены для питания контрольно-измерительных приборов и реле в установках высокого напряжения. Трансформаторы напряжения выполняются со вторичным напряжением 100 В, что вполне обеспечивает удобное и безопасное обслуживание приборов измерения, сигнализации и защиты.

Рисунок 2.5 Конструктивная схема трансформатора напряжения

Первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик. На рисунке:

1 — первичная обмотка;

2 — магнитопровод;

3 — вторичная обмотка. [1, 2]

Изоляторы служат для крепления токоведущих частей электротехнической установки. Поэтому они должны обладать хорошими изоляционными свойствами, достаточной механической прочностью, теплостойкостью и влагоустойчивостью. Изоляторы изготовляются главным образом из фарфора; конструктивные исполнения их весьма разнобразны. Изоляторы, применяющиеся в закрытых распределительных устройствах и подстанциях промышленных предприятий, делятся на опорные и проходные. Опорные изоляторы служат для крепления шин при монтаже их на опорных строительных конструкциях, проходные— для крепления шин при проходе их через глухие стены и перекрытия зданий.

Изоляторы, предназначенные для наружной установки, имеют большие размеры и большую поверхность, что обеспечивает надежную работу их при дожде и загрязненности атмосферы, так как пробой между токоведущими частями может произойти не только через толщу изолятора, но и по его поверхности, если она покрыта токопроводящей пылью и т. п. [2]

Шины. В качестве материала шин распределительных устройств применяются медь, алюминий и сталь. В установках напряжением до 15 кВ применяются шины прямоугольного сечения, так как при одном и том же сечении они имеют большую поверхность охлаждения, чем круглые, и, следовательно, допускают большие плотности тока. В установках напряжением 35 кВ и выше во избежание коронирования применяют шины круглого сечения. [2]


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15230. Аударматану терминдерінің когнитивтік-семантикалық құрылымы 291 KB
  Сонымен бірге лингвистикалық терминдерді қазақ тіл білімінің метатілі мәселелеріне қатысты тезаурустық сипатта қарастырған Е.Қ.Әбдірәсіловтің, терминдердің танымдық сипатын зерттеу нысаны еткен С.Ақаевтың зерттеулері терминология саласын зерттеудің жаңа деңгейін көрсетеді.
15231. ТЕРМИНТАНУДЫҢ ТАРИХЫ ТЕРЕҢДЕ 60 KB
  ТЕРМИНТАНУДЫҢ ТАРИХЫ ТЕРЕҢДЕ Жуырда терминтану саласында өнімді еңбек етіп жүрген белгілі тілтанушы ғалым филология ғылымдарының докторы профессор Шерубай Құрманбайұлының €œАлаш және терминтану€ €œТерминологиялық әдебиеттердің библиографиялық көрсеткіші€ ...
15232. Басқару-ұйымдастырушылық құжаттары 139.5 KB
  Қазақ тіліндегі ресми ісқағаздары Басқару ұйымдастыру өкім шығару қызметіне қатысты құжаттар. Оған төмендегідей құжаттар жатады үкім өкім Жарғы жарлық Ереже хабарлама ...
15233. Ғұрыптық фольклор лексикасы: идиоэтникалық 251.5 KB
  Қазақ тіл білімінде әсіресе соңғы жылдары көбірек көңіл бөліне бастаған антропоцентристік бағыттағы зерттеулердің нәтижесі этностың байырғы тұрмыс-тіршілігінің, қазіргі болмысы мен өткендегі өмір сүру тәжірибесінің, күнкөріс мәдениетінің, өзіндік ежелгі заттық және рухани құндылықтарының түрлі тілдік көріністері тек лексика мен фразеологияда ғана емес, ономасиологияда да
15234. Дискурс 46 KB
  Дискурс Дискурс ұғымы XX ғасырдың 70жылдарынан бастап философияда кеңінен қолданыла бастады. Тұңғыш болып дискурс ұғымын Ю. Хабермас өзінің Коммуникативтік компетенция теориясына дайындық атты еңбегінде қолданған болатын. Содан бері бұл термин батыстық философи...
15235. І.Есенберлиннің Көшпенділер романындағы жылқы атауларының этнолингвистикалық мәні 324 KB
  Еліміз егемендік алып, тіліміз мемлекеттік мәртебеге ие болуына байланысты қоғамда тарихи сана мен ұлттық таным көкжиегі кеңейе бастады. Осыған байланысты ұлттық рухани-мәдени мұраның тарихи маңызын саралап, қайта бағалау мүмкіндігі туып отыр
15236. Етістіктің лексика-грамматикалық сипаты 69 KB
  Етістіктің лексикаграмматикалық сипаты Етістік қазақ тіліндегі сөз таптарының ішіндегі ең күр делілерінің бірі. Оның күрделілігі лексикасемантикалық сипатынан грамматикалық формалары мен категорияларының көптігінен синтаксистік қізметінен айқын көрінеді. Е...
15237. Әбілғазы баһадүр ханның «Түркі шежіресіндегі» араб-парсы сөздерінің қолданылу ерекшелігі 277 KB
  Әбілғазы шығармасының тіл ғылымы үшін, оның ішінде түркітану ғылымы үшін маңызы зор екендігін Г.С.Саблуков өзінің аудармасының кіріспесінде былайша көрсетеді: «Исправно изданный Родословной был бы при скудости литературы на восточно-джагатайском наречии
15238. Әлем тілдерінің топтастырылуы 171.5 KB
  Әлем тілдерінің топтастырылуы Мазмұны 1. Тілдердің генеологиялық туыстық классификациясы. 2. Тілдердің типологиялық классификациясы. 5.1. Тілдердің генеологиялық туыстық классификациясы. Тілдердің генеологиялық ту...