Отчет по производственной практике на АО ’’Липецкэнерго - ЛЭС’’

 

Выключатель-это коммутационный аппарат , предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электрических установках , он служит для отключения цепи в любых режимах: длительная нагрузка , перегрузка , короткое замыкание , холостой ход , несинхронная работа. Наиболее тяжёлой и ответственной операцией является отключение токов к.з.  включение на существующее короткое замыкание. К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования :

-надёжное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения) ;

-быстрота действия , т. е. наименьшее  время отключения ;

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

-возможность пофазового (полюсного) управления для выключателей 110 кВ  и выше ;

-лёгкость осмотра контактов ;

-взрыво- и пожаробезопасность ;

-удобство транспортировки и  эксплуатации .

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей : масляные баковые , воздушные , элегазовые , вакуумные выключатели. К особой группе относят выключатели нагрузки , рассчитанные на отключение токов нормального режима. По роду установки различают выключатели для внутренней , наружной установки и для комплектных распределительных устройств. По степени быстродействия на отключение ( t ) выключатели могут быть : сверхбыстродействующие t < 0,06 с ; быстродействующие t = 0,06 - 0,08 с ; ускоренного действия  t = 0,08 - 0,12 с ; небыстродействующие t = 0,12 - 0,25 с. Рассмотрим масляные баковые выключатели.

В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей. При напряжении 10 кВ (в некоторых типах выключателей до 35 кВ) выключатель имеет один бак , в котором находятся контакты всех трёх фаз , при большем напряжении для каждой фазы предусматривается свой бак . На рис.2 схематически показан баковый выключатель. Для наружных установок напряжением 35 кВ и выше баковые масляные выключатели благодаря простоте конструкции применяются достаточно широко. Они имеют специальные устройства - дугогасительные камеры. По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы :

-с принудительным масляным дутьём , у которых к месту разрыва  масло нагнетается с помощью специальных  гидравлических механизмов ;

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

 Выполняются  выключатели  на  номинальные  токи  от  50, А  до  20, кА, номинальные  напряжения  от  3  до  750, кВ  с  мощностью  отключения  от  50  до  40000, МВ×А.

Основным  фактором,  определяющим  конструкцию  выключателя,  является  способ  гашения  дуги.  Исходя  из  этого  современные  выключатели  могут  быть  разделены  на  следующие  основные  группы:

-  Масляные  выключатели - гашение  дуги  происходит  в  масле:  а)  баковые  выключатели - с  большим  объёмом  масла,  масло  служит  также  изоляцией;  б)  маломасляные  выключатели - с малым  объёмом  масла, масло  служит  только  дугогасящей  средой.

-  Воздушные  выключатели - гашение  дуги  осуществляется  потоком  сжатого  воздуха,  получаемого  от  специального  источника.

-  Воздушные  автопневматические  выключатели - сжатый  воздух,  необходимый  для  гашения  дуги,  создаётся  за  счёт  энергии  отключающей  пружины.

-  Автогазовые  выключатели - гашение  дуги  осуществляется  газами,  которые  выделяются  из  стенок  камер  под  действием  высокой  температуры  электрической  дуги.

-  Выключатели  со  сжатым  элегазом - гашение  дуги  происходит  в  среде  шестифтористой  среды.

-  Электромагнитные  выключатели - гашение  дуги  осуществляется  при  помощи  магнитного  дутья  в  различного  рода  камерах.

-  Вакуумные  выключатели - гашение  дуги  происходит  в  вакууме.

Каждой  из  перечисленных  групп  свойственны  свои  достоинства  и  недостатки,  определяющие  области  их  применения.

Первые  две  группы  выключателей  позволяют  осуществлять  конструкции  на  всю  шкалу  напряжений,  токов  и  мощностей  отключения.  Они  выполняются  как  для  внутренней,  так  и  для  наружной  установки.  Последние  пять  групп  выключателей  ограничиваются  конструкциями  на  сравнительно  малые  мощности  отключения  ( до  50...300, МВ×А ),  токи  ( до  300...600, А )  и  напряжения  ( до  6...15, кВ ),  за  исключением  вакуумных  выключателей  и  выключателей  со  сжатым  элегазом,  которые  позволяют  создать  конструкции  на  напряжения  35...220, кВ,  но  также  с  малыми  мощностями  отключения.  Эти  пять  групп  используются  чаще  всего  в  качестве  выключателей  нагрузки,  т.е.  аппаратов,  осуществляющих  включение  и  отключение  цепи  с  рабочими  токами  нагрузки  и  не  предназначенных  для  отключения  токов  короткого  замыкания.

Каждая  группа  выключателей  может  подразделяться:

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

-по  числу  фаз - однофазные  и  трёхфазные.  В  зависимости  от  числа  мест  разрыва  цепи  на  фазу  выключатели  могут  быть  с  одним  разрывом,  с  двумя  разрывами  и  многократным  разрывом;

-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) - однократного,  многократного,  пофазного  и  быстродействующего  (БАПВ);

-по  выполняемым  функциям  в  схемах  распределительных  устройств - генераторные,  распределительные:  фидерные  и  подстанционные.  Генераторные  выключатели  характеризуются  большими  значениями  номинальных  токов  ( до  нескольких  десятков  тысяч  ампер )  и  мощностей  отключения  ( десятки  тысяч  мегавольт-ампер ),  сравнительно  небольшими  значениями  напряжений  ( 6...20, кВ )  и  времени  отключения  ( 0,1...0,2, с ). Распределительные  (фидерные)  выключатели  отличаются  от  генераторных  малыми  значениями  номинальных  токов  ( 300...600, А )  и  мощностей  отключения  (100...300, МВ×А ),  несколько  меньшими  временами  отключения  и  наличием  АПВ.  Подстанционные  выключатели  характеризуются  высокими  номинальными  напряжениями  ( 110...750, кВ ),  большой  мощностью  отключения,  быстродействием  ( время  отключения  0,01...0,008, с )  и  наличием  АПВ  однократного,  многократного  и  пофазного  действия.

Кроме  номинальных  напряжений  и  тока,  высоковольтные  выключатели  характеризуются:

-током  включения  Iвкл - наибольшим  амплитудным  значением  тока,  который  выключатель  способен  включить  без  сваривания  контактов;

-током  отключения,  Номинальным  Iоткл. ном  и  предельным  Iоткл. пред - током,  который  выключатель  способен  отключить,  не  повреждаясь,  соответственно  при  номинальном  и  пониженном  напряжении;

-номинальной  мощностью  отключения  Роткл,  определяемой  при  трёхфазном  отключении  как  ;  

-током  динамической  устойчивости  Iдин - максимальным  значением  тока,  который  способен  пропустить  выключатель  не  повреждаясь  и  без  отброса  контактов;

-током  термической  стойкости  Iтерм,  отнесённым  к  определённой  длительности  времени  ( односекундный,  пятисекундный ), - током,  который  выключатель  способен  пропустить  не  повреждаясь;

-временем  включения,  собственным  временем  и  полным  временем  отключения. Масляные  баковые  выключатели.  Этот  тип  выключателей  установлен  на  подстанции  ”Новая”.  Рассмотрим  их  более  подробно.

Масляные  баковые  выключатели - это  выключатели  с  большим  объёмом  масла.  Масло  на  всю  шкалу  номинальных  токов  ( 50...20000, А )  и  напряжений  ( 3...750, кВ )  и  мощностью  отключения  50...25000, МВ×А.  Для  напряжений  3...20, кВ  они  выполняются  однобаковыми  ( три  фазы  в  одном  баке ),  с  ручным,  дистанционным  или  автоматическим  управлением,  с  АПВ,  на  напряжения  35, кВ  и  выше - трёхбаковые  ( каждая  фаза  в  отдельном  баке ),  преимущественно  для  наружной  установки,  с  дистанционным  или  автоматическим  управлением,  с  АПВ  и  БАПВ  многократного  действия. 

Масляный  баковый  выключатель  ( рис. 3.2 )  состоит  из  контактной  и  дугогасительной  систем;  расположенных  в  баке  с  маслом,  и  привода,  расположенного  снаружи  бака.

Баки  могут  выполняться  с  круговым,  эллиптическим  или  прямоугольным  сечением.  Первые  два  обладают  более  высокой  прочностью,  но  и  большим  объёмом,  последний - меньшей  прочностью, но  и  меньшим  объёмом.  В  последнее  время  находит  применение  так  называемая  чечевицеобразная  форма  бака,  обладающая  повышенной  прочностью  при  небольшом  объёме.

Бак  заливается  до  определённого  уровня  трансформаторным  маслом.  Между  поверхностью  масла  и  крышкой  бака  должен  остаться  некоторый  свободный  объём  ( обычно  20...30, %  объёма  бака )  -  ”воздушная  буферная 

 

 

 

 

 

Рис.3.2  Полюс  масляного  бакового  выключателя  на  220, кВ

1 - бак;                                                                                                                                       2 - дугогасительная  камера  с  неподвижными  контактами;

3 - изоляция  бака;

4 - ввод; 

5 - приводной  механизм; 

6 - трансформатор  тока; 

7 - направляющее  устройство; 

8 - изоляционная  штанга; 

9 - траверса  с  подвижными  контактами

 

 

 

 

         

 

 подушка”,  сообщающаяся  с  окружающим  пространством  через  газоотводную  трубку.  Воздушная  подушка  снижает  давление,  передаваемое  на  стенки  бака  при  отключении,  исключает  выброс  масла  из  бака  и  предохраняет  выключатель  от  взрыва  при  чрезмерном  давлении.

Высота  уровня  масла  над  местом  разрыва  контактов  должна  быть  такой,  чтобы  исключить  выброс  горячих  газов,  выделяющихся  при  разложении  масла,  в  воздушную  подушку  при  отключении.  Прорыв  этих  газов  может  при  определённых  соотношениях  привести  к  образованию  взрывчатой  смеси  ( гремучего  газа ) и  взрыву  выключателя.  Высота  уровня  масла  над  местом  взрыва  контактов  определяется  номинальным  напряжением  и  отключаемой  мощностью.  Например,  в  выключателях  6...10, кВ  с  отключаемой  мощностью  200...400, МВ×А  она  составляет  300...600, мм,  а  в  выключателе  220, кВ,  3500, МВ×А  она  равна  2300...2500, мм.

          При  напряжении  3...6, кВ  и  малых  отключаемых  мощностях  применяется  простой  разрыв  в  масле,  при  напряжениях  до  10, кВ  и  мощности  отключения   до 100, МВ×А - простейшие  дугогасительные  камеры.  На  напряжения  35, кВ  и  выше  используются  дугогасительные  устройства  с  продольным,  поперечным  или  продольно - поперечным  дутьём  с  многократным  разрывом. 

Пример  дугогасительной  камеры с  промежуточным  контактом  и  продольным  дутьём,  применяемой  в  выключателях  на  110  и  220, кВ,  привдён  на  рис.3.2.  При  отключении  сначала  размыкаются  контакты  2  и  1,  а  затем  контакты  1  и  8.  Дуга  между  контактами  2  и  1  ( генерирующая )  создаёт  повышенное  давление  в  верхней  полукамере.  Газопаровая  смесь  и  частички  масла  устремляются  в  сообщающийся  с  объёмом  бака  полый  контакт  8,  создавая  интенсивное  продольное  дутьё  и  гася  дугу.  При  отключени больших  токов  давление  в  камере  к  моменту  расхождения  контактов  1  и  8  достигает  4...5, МПа.  После  отключения  камера  заполняется  свежим  маслом  через  нижнее  отверстие  полукамеры  7.

Масляные  баковые  выключатели  на  напряжение  35, кВ  и  выше  имеют  встроенные  трансформаторы  тока.  На  внутреннюю  часть  проходного  изолятора  надеты  сердечники  со  вторичными  обмотками  ( один  или  два  на  изолятор)  и  укреплены  под  крышкой  выключателя.  Токоведущий  стержень  проходного  изолятора  служит  первичной  обмоткой.

Выключатели  на  напряжение  110, кВ  и  выше  могут  иметь  ёмкостные  трансформаторы  напряжения,  для  выполнения  которых  используются  обкладки  маслонаполненных  вводов  конденсаторного  типа,  и  трансформаторы  напряжения  с  индуктивной  катушкой.

Основным недостатком баковых выключателей является большой объём масла. С целью уменьшения объёма применяют чечевицеобразные баки и вводы высокого напряжения конденсаторного типа , диаметр которых значительно меньше , чем маслобарьерных. Для уменьшения размеров бака вводы располагаются в специальных цилиндрах , приваренных к баку. Для уменьшения времени включения баковых выключателей применяют пневматические и пневмогидравлические приводы. Основные преимущества выключателей -это простота конструкции , высокая отключающая способность ; пригодность для наружной установки ; возможность установки трансформаторов тока. Недостатки баковых выключателей -это взрыво- и пожароопасность ; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах ; большой объём масла , что обуславливает большую затрату времени на его замену , необходимость больших запасов масла ; непригодность для выполнения быстрого АПВ ; большая затрата металла , большая масса неудобство перевозки , монтажа и наладки.             

 

 

 

 

3.3.  Разрядники

         

          При  коммутациях,  а  также  вследствие  атмосферных  разрядов  в  электротехнических  установках  часто  возникают  импульсы  напряжения - перенапряжения, существенно  превышающие  номинальное.  Электрическая  изоляция  оборудования  не  должна  повреждаться  при  этом  и  выбирается  с  соответствующим  запасом.  Однако  возникающие  перенапряжения  зачастую  превосходят  этот  запас,  и  изоляция  тогда повреждается - пробивается,  что  может  привести  к  тяжёлым  авариям.  Для  ограничения  возникающих  перенапряжений,  а  следовательно,  и  снижения  требований  к  уровню  электрической  изоляции  ( снижение  стоимости  оборудования )  применяются разрядники.