6916

Проектирование выключателей нагрузки

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Введение Выключатель нагрузки - это простейший высоковольтный выключатель. Он используется для отключения и включения цепей, находящихся под нагрузкой. Дугогасительные устройства выключателей рассчитаны на гашение маломощной дуги, возникающей при от...

Русский

2013-01-10

107 KB

13 чел.

Введение

Выключатель нагрузки - это простейший высоковольтный выключатель. Он используется для отключения и включения цепей, находящихся под нагрузкой. Дугогасительные устройства выключателей рассчитаны на гашение маломощной дуги, возникающей при отключении тока нагрузки. Их нельзя применять для отключения токов К.З. Чтобы разорвать цепь в случае возникновения К.З., последовательно с выключением нагрузки устанавливаются высоковольтные предохранители соответствующей способности. Выключатели нагрузки заменили дорогостоящие высоковольтные выключатели. Дорого стоит не только высоковольтный выключатель, но и привод к нему. Если ток сети относительно небольшой, 400...600 А, целесообразно выключатель с релейной защитой заменить на выключатель нагрузки с предохранителями. В выключателях нагрузки для гашения дуги используются камеры с автогазовым, автопневматическим, электромагнитным, элегазовым дутьём и вакуумными элементами.

При автогазовом дутье гашение дуги осуществляется выделяющимися под действием температуры дуги из стенок камеры газа. Выключатель нагрузки с автопневматическим дутьём является небольшим воздушным выключателем. Для гашения дуги у таких выключателей образование сжатого воздуха осуществляется за счёт энергии отключающей пружины. Принцип его действия аналогичен принципу поддува электромагнитного выключателя. Когда используется в выключателях нагрузки элегазовое дутьё, то дугогасительная камера заполняется газом при давлении в две атмосферы. При отключениях дугу омывает поток газа, создаваемый поршневым устройством. Движение подвижного контакта поршневого устройства осуществляется энергией отключающей пружины.

Целью данной работы является изучение устройства и принципа действия различных типов выключателей нагрузки. Рассмотреть достоинства и недостатки выключателей нагрузки.


1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НАГРУЗКИ

Выключатель нагрузки - это простейший высоковольтный выключатель. Он используется для отключения и включения цепей, находящихся под нагрузкой. Дугогасительные устройства выключателей рассчитаны на гашение маломощной дуги, возникающей при отключении тока нагрузки. Их нельзя применять для отключения токов К.З. Чтобы разорвать цепь в случае возникновения К.З., последовательно с выключением нагрузки устанавливаются высоковольтные предохранители соответствующей способности. Выключатели нагрузки заменили дорогостоящие высоковольтные выключатели. Дорого стоит не только высоковольтный выключатель, но и привод к нему. Кроме того, чтобы управлять работой выключателя, необходима система релейной защиты, трансформаторы тока и напряжения. Если ток сети относительно небольшой, 400...600 А, целесообразно выключатель с релейной защитой заменить на выключатель нагрузки с предохранителями. В выключателях нагрузки для гашения дуги используются камеры с автогазовым, автопневматическим, электромагнитным, элегазовым дутьём и вакуумными элементами.

При автогазовом дутье гашение дуги осуществляется выделяющимися под действием температуры дуги из стенок камеры газами. В качестве материала камер используется винипласт, оргстекло и другие газогенерующие материалы. Выключатель нагрузки с автопневматическим дутьём является небольшим воздушным выключателем. Для гашения дуги у таких выключателей образование сжатого воздуха осуществляется за счёт энергии отключающей пружины. Принцип его действия аналогичен принципу поддува электромагнитного выключателя.

Когда используется в выключателях нагрузки элегазовое дутьё, то дугогасительная камера заполняется газом при давлении в две атмосферы. При отключениях дугу омывает поток газа, создаваемый поршневым устройством. Движение подвижного контакта поршневого устройства осуществляется энергией отключающей пружины. Серийно выпускаются выключатели нагрузки с элегазовым дутьём на напряжение до 35...110 кВ.

До настоящего времени в основном использовались выключатели нагрузки  с автодутьём. Общий вид такого выключателя типа ВН-16 показан на рис.1, а. Полюса выключателя смонтированы на одной раме. Вводы полюсов размещены на нижнем опорном изоляторе. Там же расположен шарнир подвижного контакта 1. Выводы полюсов выполнены на верхнем изоляторе. Верхний изолятор служит основанием для неподвижного основного контакта 2 и дугогасительной камеры 5. Для уменьшения контактного сопротивления подвижный контакт 1 сдвоен. Дугогасительный контакт 4 расположен между пластинами подвижного контакта 1. Пластины выполнены из стали. Вал 3 с помощью тяги соединён с подвижными контактами, которым они приводятся в движение. Отключает выключатель пружина 6, которая взводится при включении аппарата. Дугогасительная камера выключателя представлена на рис.1, б.

В ней расположен неподвижный дугогасительный контакт точечного типа. Он соединён с главным неподвижным контактом 2. Корпус камеры выполнен из пластмассы. Он представляет две половины, скреплённые винтами. Внутри корпуса имеются вкладыши 8, выполненные из газогенерирующего материала. При включении дугогасительный контакт 4, выполненный в виде ножа, входит в щель дугогасительной камеры и соединяется с дугогасительными контактами 7. Главные контакты 1 и 2 замыкаются после дугогасительных 4 и 7. Когда наступает процесс отключения, сначала размыкаются рабочие контакты, а после дугогасительные. Дуга, горящая между вкладышами 8, втягивается внутрь щели дугогасительной камеры. Под действием температуры дуги из вкладышей 8 выделяются газы. В результате давление внутри камеры повышается. Если подвижный дугогасительный контакт 4 находится в камере, то газы из камеры выходят только через зазор между подвижным контактом и вкладышами 8. Происходит продольный обдув дуги. Сопротивление дуги возрастает, дуга гаснет. Когда на одной общей раме смонтирован выключатель типа ВН-16 и высоковольтный предохранитель ПК, то образованной установке приписыва-


Рис. 1. Автогазовый выключатель нагрузки


ется тип ВНП-16. Аналогичный комбинированный электроаппарат, но имеющий дополнительно приспособление для автоматического отключения выключателя нагрузки, позволяет отказаться от разъединителя. Выпускаются выключатели с заземляющими ножами. Их тип  ВНПЗ-16(17). Ножи  заземления снабжаются валом,  приваренными  контактами в виде  медных пластин, блокирующим устройством. Ножи могут заземлять только верхние или нижние контактные стойки выключателя, поэтому устанавливаются сверху или снизу выключателя. Вал заземляющих ножей через блокировку связан с валом выключателя. Блокировка не позволяет включить ножи заземления при включённом выключателе и включить выключатель при включённых ножах заземления. Ножи заземления можно включать и отключать только при отключённом выключателе. Чтобы осуществлять управление ножами заземления, используется отдельный привод типа ПР-2. Может применяться ручной привод. Привод ножей устанавливают со стороны, противоположной приводу выключателя.

Выключатели нагрузки с автогазовым дутьём при напряжении 10 кВ могут отключать токи 200 А 75 раз, а в случае тока 400 А - только 3 раза. Невысокая надёжность выключателей, малое число отключений номинального тока, ограниченная включающая способность и электродинамическая стойкость потребовали разработки новых видов выключателей нагрузки. Одним из них служит выключатель нагрузки электромагнитного типа. Он применяется при номинальных токах 630, 400 А и соответственно номинальных напряжениях 6, 10 кВ. У таких выключателей повышенные токи отключения больше номинальных в 1,5 раза, а предельные сквозные токи составляют амплитудное значение 51 кА, действующее значение периодической составляющей 20 кА. Выключатель оборудован пружинным приводом с ручным заводом и дистанционным управлением.

Вакуумные выключатели, имеющие малые габариты и вес, обладающие высокими эксплутационными возможностями, успешно применяются в качестве выключателей нагрузки. Так выключатель серии ВНВЛ-10/400 рассчитан на напряжение 10 кВ и номинальный ток 400 А.


Рис. 2. Элегазовый выключатель нагрузки


Элегазовые выключатели нагрузки применяются на напряжение 110 кВ и выше. На напряжение 110...220 кВ они имеют гасительные камеры, в которых полем постоянных магнитов дуга приводится во вращение. Конструктивная схема выключателя представлена на рис.2. Его полюса состоят из полых опорных изоляторов
1 и гасительных камер 2. В них расположена контактная система. Внутренние полости камер и изоляторов заполнены элегазом. Давление газа составляет 0,3 МПа. Контакт 3 приводится в движение штангой 4. Штанга соединяется со стержнем 5. Сильфон 6 предназначен для уплотнения при переходе стержня через фланец опорного изолятора. Основание 7 полюсов выключателя общее. Ход контактов 100 мм. Полюса  между  собой  связаны  приводным механизмом. Выключатель может быть использован в качестве отделителя. Тогда предусматривается короткозамыкатель 8. Отделитель и короткозамыкатель снабжены приводом 9 и 10. Камера выключателя на 110 кВ разработана в виде модуля  для  выключателей  более  высокого напряжения. В выключателе на 220 кВ две камеры. Они включены последовательно.


2. ПРИВОДЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НАГРУЗКИ

При ручном управлении выключателями в основном используются приводы ПР-17. Когда необходимо дистанционное отключение, то применяют привод  ПРА-17,  в  случае дистанционного управления включением и отключением - электромагнитный привод ПЭ-11С. Наибольшее распространение получил привод для включения выключателей нагрузки ПРА-12 (рис.3).

Он состоит из корпуса 11 и включающего рычага 18. Рычаг устанавливается в муфте и соединяется механизмом свободного расцепления 14. Под рычагом 13 расположен секторный рычаг 12. К этому рычагу крепится тяга для соединения механизма привода с валом выключателя. На конце вала расположен указатель. Он показывает, включен или отключен выключатель. Другой конец вала используется для рычага, соединяющего тягу вспомогательных контактов. Отключающий электромагнит 20 установлен в нижней части корпуса привода. Приводная тяга 17 через вилку 16 соединяется с секционным рычагом 12. Благодаря наличию электромагнита и механизма свободного расцепления в выключателях оказывается возможным применение привода ПРА.

Этот привод позволяет осуществлять как ручное включение, так и дистанционное. Он может использоваться и при автоматическом отключении нагрузки выключателем.


Рис. 3. Привод типа ПРА-12 к выключателю нагрузки


3. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НАГРУЗКИ

Конструктивное исполнение предохранителей, применяемых с выключателями нагрузки, показано на рис. 4. Патрон предохранителя состоит из фарфоровой  трубки 5.  Трубка  по  концам  заполнена  контактными  колпачками 8.

Плавкая вставка представляет собой один или несколько медных проводников, покрытых серебром. Количество проводников в предохранителе зависит от величины номинального тока. Для снижения перенапряжения на защищаемом электрооборудовании при срабатывании предохранителя используются вставки переменного сечения. Чтобы отключить плавкой вставкой токи перегрузки, соответствующие проводникам меньшего сечения, на них напаиваются оловянные шарики. Средняя температура плавления проводника снижается от температуры плавления меди 1080 С до температуры, немного  превышающей  температуру  плавления  олова,         230 С. Происходит это вследствие растворения меди в расплавленном олове после того, как расплавится медная проволока. В месте расположения оловянной напайки возникает дуга. Дуга расплавляет проволоку по всей длине. Фарфоровая трубка заполнена кварцевым песком 7. Для того чтобы не высыпался песок из трубки, отверстие в колпачке закрывается крышкой 9.  Крышка  9 наплавляется  на кварцевым наполнителем  колпачок  8.  В  крышке  1 установлен указатель срабатывания  предохранителя 2. Указатель 2 с помощью проводника 10 сжимает  пружину 3, которая  расположена в стакане 4. Когда  перегорают  основные плавкие вставки 6, сгорает плавкая вставка 10. В результате пружиной 3 указатель выбрасывается наружу из стакана 4. Когда выключатель совместно с предохранителем подвержен вибрации или ударам, а также при номинальных токах ниже 8 А и номинальных напряжениях 20...35 кВ, плавкие вставки наматываются на ребристый керамический сердечник. Наличие сердечника увеличивает длину плавкой вставки. Увеличивается эффект токоограничения.

В таких предохранителях при небольших перегрузках нагрев плавкой


Рис. 4. Патрон предохранителя с кварцевым наполнителем


вставки может вызвать образование проводящего канала по поверхности каркаса, что приведёт к расплавлению предохранителя. Применение кварцевого песка в нормальном режиме работы установки эффектно для отвода тепла от плавкой вставки. Расчётное значение плавкой вставки можно уменьшить по сечению. Песок интенсивно отводит тепло от дугового столба, что способствует гашению дуги. Однако надо учитывать, что свойства кварцевого песка нарушаются в случае попадания в него влаги. Поэтому при изготовлении предохранителей следует особое внимание уделять герметизации патрона. Места пайки и цементирующей замазки, используемой для крепления колпаков, следует окрашивать специальной краской. Обычно для этой цели применяется эмаль. Если в процессе эксплуатации происходит перегорание плавкой вставки предохранителя, то его перезарядка в производственных условиях практически исключена. Увеличение напряжения электроустановок усложняет применение плавких предохранителей в первую очередь из-за увеличения их габаритов. Особенно трудно обеспечить надежную работу предохранителей установок работающих на открытом воздухе. Присутствие влаги в атмосфере способствует увлажнению наполнителя. С попаданием в предохранитель влаги теряется его способность гасить дугу.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были рассмотрены устройство и принцип действия различных типов выключателей нагрузки. По результатам ознакомления с выключателями нагрузки можно сделать ряд выводов, которые представлены ниже.

Выключатель нагрузки используется для отключения и включения цепей, находящихся под нагрузкой. Дугогасительные устройства выключателей рассчитаны на гашение маломощной дуги, возникающей при отключении тока нагрузки. Их нельзя применять для отключения токов К.З. Чтобы разорвать цепь в случае возникновения К.З., последовательно с выключением нагрузки устанавливаются высоковольтные предохранители соответствующей способности. Выключатели нагрузки заменили дорогостоящие высоковольтные выключатели. Дорого стоит не только высоковольтный выключатель, но и привод к нему. Кроме того, чтобы управлять работой выключателя, необходима система релейной защиты, трансформаторы тока и напряжения. Если ток сети относительно небольшой, 400...600 А, целесообразно выключатель с релейной защитой заменить на выключатель нагрузки с предохранителями. В выключателях нагрузки для гашения дуги используются камеры с автогазовым, автопневматическим, электромагнитным, элегазовым дутьём и вакуумными элементами.

При автогазовом дутье гашение дуги осуществляется выделяющимися под действием температуры дуги из стенок камеры газа. Выключатель нагрузки с автопневматическим дутьём является небольшим воздушным выключателем. Для гашения дуги у таких выключателей образование сжатого воздуха осуществляется за счёт энергии отключающей пружины. Принцип его действия аналогичен принципу поддува электромагнитного выключателя. Когда используется в выключателях нагрузки элегазовое дутьё, то дугогасительная камера заполняется газом при давлении в две атмосферы. При отключениях дугу омывает поток газа, создаваемый поршневым устройством. Движение подвижного контакта поршневого устройства осуществляется энергией отключающей пружины.


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шпиганович  А.Н.,  Огорков  Н.М.,  Шпиганович  А.А.  Высоковольтное  электрооборудование  распределительных  устройств.  ч.2.: Учебное  пособие.  Липецк: Типография  ЛГТУ,  1998. – 80 с.

2. Чунихин  А.А.  Электрические  аппараты.  М.:  Энергоатомиздат,  1988. – 720  с.

3. Усов  С.В.,  Михалев  Б.Н.,  Черновец  А.К.  и  др.  Электрическая  часть  электростанций. Л.: Энергоатомиздат,  1987. – 616  с.

4. Рожкова Л.Д., Козулин В.С.  Электрооборудование  станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат,  1987. – 648  с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81808. Новые стратегии научного поиска. Глобальный эволюционизм и современная научная картина мира 33.72 KB
  Концепция глобального эволюционизма оформилась в 80е гг. Наряду со стремлением к объединению представлений о живой и неживой природе социальной жизни и технике одной из целей глобального эволюционизма явилось стремление интегрировать естественнонаучное обществоведческое гуманитарное а также техническое знание. В этом своем качестве концепция глобального эволюционизма претендует на создание нового типа целостного знания сочетающего в себе научнометодологические и философские основания. Обоснованию глобального эволюционизма...
81809. Этические проблемы науки XXI века. Проблемы гуманитарного контроля в науке и высоких технологиях. Экологическая этика 29.07 KB
  Проблемы гуманитарного контроля в науке и высоких технологиях. Этические проблемы в области биоэтики оформились как чрезвычайно острые требуюшие своего неотлагательного решения и реакции общества. Проблемы биоэтики возникли на стыке биологии и медицины.
81810. Этика науки и ответственность учёного. Нормы научной деятельности и расширение этоса науки 43.55 KB
  Нормы научной деятельности и расширение этоса науки. В процессе вершения науки этически оцениваемые объекты производят этически оцениваемые деяния и тогда деяния порождают этически оцениваемые отношения а объекты становятся субъектами этих отношений. Римскими цифрами обозначены классы отношений: I личные отношения ученых; II заочные отношения ученых внутри мира науки; III отношения между миром науки с одной стороны и человечеством и природой с другой.
81811. Сциентизм и антисциетизм. Наука и паранаука 34.61 KB
  Эйнштейн ищут основания знания в философии и художественной литературе. Анти-фундаменталистская тенденция просматривается в истолковании всех важнейших областей научного познания: математического естественнонаучного гуманитарного. В то время как сциентизм базируется на абсолютизации рациональнотеоретических компонентов знания антисциентизм опирается на ключевую роль этических правовых культурных ценностей по отношению к идеалу научности. Следует отметить направление теории познания имеющее долгую историю в котором акцент делается на...
81812. Наука как социокультурный феномен. Становление науки как социального института 38.59 KB
  Становление науки как социального института. Именно деятельностное понимание науки особо отмечал В. Вернадский: Ее содержание не ограничивается научными теориями гипотезами моделями создаваемой ими картиной мира в основе она главным образом состоит из научных фактов и их эмпирических обобщений и главным живым содержанием является в ней научная работа живых людей Во втором истолковании когда наука выступает как система знаний отвечающих критериям объективности адекватности истинности научное знание пытается обеспечить себе...
81813. Историческое развитие институциональных форм научной деятельности. Научные сообщества и их исторические типы 37.76 KB
  Возникновение науки как социального института связывают с кардинальными изменениями в общественном строе и в частности с эпохой буржуазных революций которая дала мощный толчок развитию промышленности торговли строительству горному делу мореплаванию. Способы организации и взаимодействия ученых менялись на протяжении всего исторического развития науки. Само существование науки в качестве социального института говорило о том что в системе общественного разделения труда она должна выполнять специфические функции а именно отвечать за...
81814. Наука и экономика. Наука и власть.Проблема государственного регулирования науки 28.08 KB
  Проблема государственного регулирования науки. Отношения науки и экономики всегда представляли собой большую проблему. Традиционное представление о том что технология является неотъемлемым приложением науки сталкивается с эмпирическими и практическими возражениями. Однако если прикладные науки обслуживая производство могут надеяться на долю в распределении его финансовых ресурсов то фундаментальные науки напрямую связаны с объемом бюджетного финансирования и наличием тех планов и программ которые утверждены государственными структурами.
81815. Поиск нового типа цивилизационного развития и новые функции науки в культуре 42.75 KB
  Наука действительно являет собой сложный полиструктурный организм целый мир в недрах которого бушуют познавательные страсти схлестываются несовместимые точки зрения ведется кропотливая экспериментаторская и теоретическая работа. Наука обладает способностью поглощать своих субъектов делать их фанатиками исследования. Однако на самом деле наука лишь один из видов человеческой соотнесенности с миром возникший исторически довольно поздно и выполняющий в жизни общества совершенно конкретные функции. Коренное различие состояло в том что...
81816. Роль науки в преодолении глобальных проблем современности 27.77 KB
  Ученые во всеуслышание заявляют о глобальных проблемах современности к которым относят проблемы охватывающие систему мир человек в целом и которые отражают жизненно важные факторы человеческого существования. Глобальные проблемы имеют не локальный а всеохватывающий планетарный характер. К глобальным проблемам современности относят экологические демографические проблемы войны и мира проблемы кризиса культуры. В силу этого глобальные проблемы должны решаться комплексно координированно усилиями всего мирового сообщества.