ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Назначение, классификация и требования, предъявляемые к высоковольтным выключателям

ЛЕКЦИЯ № 5

По дисциплине «Электрооборудование электрических станций и подстанций»

для специальности «Нетрадиционные источники электроэнергии»

Тема: Выключатели переменного тока высокого напряжения.

Цель:Сформировать у слушателей знания в части конструкции и принципа действия выключателей высокого напряжения.

ПЛАН

1. Назначение, классификация и требования, предъявляемые к высоковольтным выключателям.

2. Основные элементы конструкции высоковольтных выключателей.

3. Высоковольтные воздушные выключатели.

Литература:

1. А.А. Чунихин Электрические аппараты, М.:Энергоатомиздат, 1998, учебник для ВУЗов. 718 с.

2. Л.А. Родштейн. Электрические аппараты, Л.:Энергоиздат, 1981, учебник для техникумов. 304 с.

3. В.М.Яшутин, О.Ю.Анисимов "Электрические аппараты СИЯиП, Учебное пособие, 200.

4. В.М.Яшутин, "Альбом рисунков к учебному пособию", "Электрические аппараты", СИЯиП, 1997.

5. Б.К. Буль и др. Основы теории электрических аппаратов. М.: Высшая школа 1990. 230 с

г. Севастополь

20 г.

Назначение, классификация и требования, предъявляемые к высоковольтным выключателям

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения электрической цепи с током.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках переменного тока с напряжением выше 1000 В и предназначен для включения и отключения электрической цени с током во всех режимах, возможных в эксплуатации: включение и отключение номинальных токов, токов холостого тока силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий, токов перегрузки, токов КЗ. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение выключателя на существующее в цепи короткое замыкание.

Выполняются выключатели на номинальные токи от нескольких сотен ампер до 30 кА и номинальное напряжение от 3 до 750 кВ.

Основным фактором, определяющим конструкцию выключателя, является способ гашения, электрической дуги при отключении выключателя. Исходя из этого, современные выключатели можно разделить на следующие основные группы:

-воздушные выключатели — гашение электрической дуги осуществляется потоком сжатого воздуxa под давлением 2...4 МПа, получаемого от специального источника;

-воздушные автопневматические выключатели — гашение электрической дуги осуществляется сжатым воздухом, создаваемым за счет энергии отключающей пружины;

-масляные выключатели – гашение электрической дуги осуществляется в трансформаторном масле. Масляные выключатели подразделяются на баковые (масляные) — с большим объемом масла. Масло служит дугогасящей средой и изоляцией дугогасительных камер и вводов относительно земли: маломасляные выключатели — выключатели с малым объемом масла. Масло служит только дугогасящей средой;

-автогазовые выключатели — гашение дуги осуществляется газами, которые выделяются из стенок камеры под действием высокой температуры электрической дуги;

-элегазовые выключатели — гашение электрической дуги происходит в среде инертного газа (элегаза — электротехнического газа) под давлением 0,2...0,55 Мпа;

-электромагнитные выключатели — гашение электрической дуги осуществляется в дугогасительных камерах. В таких выключателях для увеличения длины дуги используются дугогасительные рога, для увеличения скорости передвижения электрической дуги в дугогасительной камере используется магнитное поле (магнитное дутье) и автопневматическое воздушное дутье;

-вакуумные выключатели — гашение электрической дуги осуществляется в вакууме.

Каждая группа выключателей может подразделяться:

-по времени действия — быстродействующие, ускоренного действия и небыстродействующие;

-по числу фаз — однофазные и трехфазные. В зависимости от числа разрывов цепи на фазу выключатели могут быть с одним разрывом, двумя разрывами и многократными разрывами;

-по конструктивной связи с приводом — с отдельным приводом и со встроенным приводом, каждый из которых может выполняться либо с ручным, либо с двигательным включением;

-по роду установки — для внутренней и наружной установок и для взрывоопасной среды;

-по наличию автоматического повторного включения (АПВ) — однократные, многократные, пофазного и быстродействующего включения;

-по назначению — генераторные, подстанционные, фидерные. Генераторные выключатели предназначены для подключения и отключения генераторов к блочному трансформатору. Они характеризуются большими значениями токов и мощностей отключения и сравнительно небольшими значениями напряжений (6...24кВ).

Подстанционные выключатели предназначены для подключения и отключения линий электропередачи. Они характеризуются высокими номинальными напряжениями (110...1150кВ), большой мощностью отключения, быстродействием и наличием АПВ однократного, многократного и пофазного действия.

Фидерные выключатели предназначены для распределения электроэнергии по отдельным мощным потребителям либо группам потребителей. Они характеризуются сравнительно малыми значениями номинальных токов (300...600 А) и мощностей отключения (100...300мВА) и наличием АПВ;

-по выполняемым функциям в системах распределения электроэнергии — высоковольтные выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, отделители и короткозамыкатели.

Высоковольтные выключатели производят коммутацию, как номинальных токов, так и токов КЗ и осуществляют функции защиты в аварийных режимах в системах распределения электроэнергии.

Выключатели нагрузки производят только коммутацию номинальных токов, они не предназначены для коммутации токов КЗ и не осуществляют защитных функций.

Разъединители производят коммутацию электрических цепей без тока или с незначительным током, не приводящим к образованию электрической дуги. Разъединителями нельзя отключать номинальные токи. так как контактная система не имеет дугогасительного устройства. Они выполняют функцию защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током и выводят выключатели и выключатели нагрузки из-под действия высокого напряжения в отключенном их положении.

Отделители производят коммутацию электрических цепей без тока. В высоковольтных выключателях они выполняют функции разъединителей в дугогасительных контурах. Отделители при совместной работе с короткозамыкателями могут выполнять функции выключателей со стороны высокого напряжения в некоторых схемах подключения трансформаторных групп.

Короткозамыкатели (заземлители) в высоковольтных выключателях выполняют функции защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

Кроме того, короткозамыкатели предназначены для создания искусственного КЗ на землю для отключения поврежденного трансформатора со стороны высокого напряжения действием релейной защиты выключателя питающего фидера и отделителя.

Все высоковольтные выключатели характеризуются основными параметрами: номинальное напряжение, номинальный (длительный) ток I_н, номинальный ток отключения I_он, номинальный ток термической стойкости, номинальный ток электродинамической стойкости, номинальный ток включения, собственное время включения и отключения, полное время включения и отключения.

Номинальное напряжение выключателя должно соответствовать номинальному напряжению сети, в которой он устанавливается.

Номинальный (длительный) ток I_н выключателя должен быть больше или равным номинальному току нагрузки, протекающей в сети, в которой он устанавливается.

Номинальный ток отключения I_н - наибольший ток КЗ (действующее значение), который выключатель способен отключить при возвращающемся напряжении между фазами, равном наибольшему рабочему напряжению сети. Номинальный ток отключения определяется действующим значением периодической составляющей в момент расхождения контактов.

Допустимое относительное содержание апериодической составляющей в номинальном токе отключения

где - значение апериодической составляющей тока в момент расхождения контактов:

где - время действия релейной защиты;

- собственное время отключения выключателя, представляющее coбoй время с момента подачи команды на отключение до начала расхождения контактов.

Если t₁>0,09 с, то =0. При t₁<0,09 с определяется по кривой =f(t₁).

В большинстве случаев причина, вызывающая КЗ, носит временный характер. Например, в результате перенапряжения произошло перекрытие фарфорового изолятора и возникло КЗ на землю. Если причина быстро исчезла и изолятор не был поврежден, то при новом включении удается возобновить подачу электроэнергии потребителю. Этот процесс называется автоматическим повторным включением выключателя. Применение АПВпозволяет повысить надежность энергоснабжения.

Если к моменту повторного включения КЗ в цепи не исчезло, тогда выключатель включается па существующее КЗ, после чего вновь следует отключение. Отключение второго КЗ происходит в более тяжелых условиях, так как после первого отключения дугогасительное устройство еще не полностью очистилось от продуктов горения электрической дуги. Поэтому номинальное значение тока отключения зависит от цикла работы выключателя.

Номинальный ток включения - ток КЗ, который выключатель способен включить без сваривания контактов и других повреждений при и заданном цикле. В каталогах приводится действующее значение тока I_{вкл н}и его амплитудное значение i_{вкл н}.

Для выключателей должно выполняться условие

Собственное время отключения выключателя - это время от момента подачи команды на отключение (подачи напряжения на электромагнит отключения) до момента прекращения соприкосновения дугогасительных контактов.

Время отключения выключателя представляется в виде суммы

где — время действия релейной защиты.

Полное время отключения выключателя — это время от момента подачи команды на отключение до момента погасания дуги:

Время включения — интервал времени от момента подачи команды на включение до завершения операции включения (включения главных и дутогасительных контактов).