Шпаргалка по дисциплине "Энергетика"

где U — напряжение сети; U_э, — сумма катодного и анодного падений напряжения.

Гашение дуги в узких щелях. Если дуга горит в узкой щели, образованной дугостойким материалом, то благодаря соприкосновению с холодными поверхностями происходит интенсивное охлаждение и диффузия заряженных частиц в окружающую среду. Это приводит к быстрой деионизации и гашению дуги.

Движение  дуги в магнитном поле. Электрическая дуга может рассматриваться как проводник с током. Если дуга находится в магнитном поле, то на нее действует сила, определяемая по правилу левой руки. Если создать магнитное поле, направленное перпендикулярно оси дути, то она получит поступательное движение и будет затянута внутрь щели дугогасительной камеры.

В аппаратах  выше 1кВ.

Гашение дуги в масле. Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкание дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70 — 80%); быстрое разложение масла приводит к повышению давления в пузыре, что способствует ее лучшему охлаждению и деионизации.

Внутри газового пузыря происходит непрерывное движение газа и паров масла.

Газовоздушное дутье. Охлаждениедугиулучшается, если создать направленное движение газов — дутье. Дутье вдоль или поперек дуги способствует проникновению газовых частиц в ее ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги. Газ создается при разложении масла дугой (масляные выключатели) или твердых газогенерирующих материалов (автогазовое дутье). Более эффективно дутье холодным неионизированным воздухом, поступающим из специальных баллонов со сжатым воздухом (воздушные выключатели).

Многократный  разрыв цепи тока. Отключение большого тока при высоких напряжениях затруднительно. Это объясняется тем, что при больших значениях подводимой энергии и восстанавливающегося напряжения деионизация дугового промежутка усложняется. Поэтому в выключателях высокого напряжения применяют многократный разрыв дуги в каждой фазе. Такие выключатели имеют несколько гасительных устройств, рассчитанных на часть номинального напряжения.

Гашение дуги в вакууме. Высокоразреженный газ (10^-6— 10^-8 Н/см²) обладает электрической прочностью, в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении. Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после первого прохождения тока в дуге через нуль прочность промежутка восстанавливается и дуга не загорается вновь. Эти свойства вакуума используются в некоторых типах выключателей.

 

Гашение дуги в газах высокого давления. Воздух при давлении 2 МПа и более также обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет создавать достаточно компактные устройства для гашения дуги в атмосфере сжатого воздуха. Еще более эффективно применение высокопрочных газов, например шестифтористой серы SF₆ (элегаза). Элегаз обладаетне только большей электрической прочностью, чем воздух и водород, но и лучшими дугогасящими свойствами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 Выключатели  высокого напряжения

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие  требования:

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

легкость ревизии и осмотра контактов;

взрыво- и пожаробезопасность;

удобство транспортировки  и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток /_ном и номинальное напряжение U_H0M

Выключатели характеризуются следующими параметрами.

1. Номинальный ток отключения /_{отклном} — наибольший ток КЗ (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций

2. Допустимое относительное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения β_норм, %, которое определяется по кривой нормированного содержания апериодической составляющей:

Нормированное значение β_н определяется для момента расхождения контактов

Если τ>0,09 с, то принимают β_норм=0.

3. Цикл операций — выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданными интервалами между ними.

В эксплуатации выключатель может неоднократно включаться на существующее КЗ с последующим отключением, ГОСТ предусматривает для выключателей определенный цикл операций.

Если выключатели предназначены  для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы:

О-180 с-ВО-180 с-ВО;

n\i, ТО

Выключатели без АПВ должны выдерживать цикл:

О-180с-ВО-180с-ВО,

где О — операция отключения; ВО — операция включения и немедленного отключения; 20, 180 — промежутки времени в секундах; t_бт — гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от

погасания дуги до появления тока при последующем включении). Для  выключателей с АПВ t_бт должно быть в пределах 0,3—1,2 с, для выключателей с БАПВ — 0,3 с.

4. Стойкость при сквозных токах характеризуется токами термической стойкости /_тер и электродинамической стойкости /_дин (действующее значение), i_дин — наибольший пик (амплитудное значение); эти токи выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих дальнейшей работе.

Завод-изготовитель должен выдерживать соотношение

 

I_дин=2,55I_{откл.ном}

5. Номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений, при U_ном и заданном цикле. Выключатели конструируются таким образом, что соблюдаются условия:

6.Собственное время отключения t_с.в— интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения дугогасящих контактов.

Время отключения t_OTKJlB — интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах.

Время включения t_BKJlB — интервал времени от момента подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

7.Параметры восстанавливающегося  напряжения определяются в соответствии  с нормированными характеристиками  собственного переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН).

8. Выключатели, не предназначенные  для АПВ, должны допускать не менее пяти операций ВО при токах КЗ (0,6— 1)/_{откл.ном} без осмотра дугогасительного устройства.

 

22. Разъединители

Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако для упрощения  схем электроустановок допускается [1.13] использовать разъединители для производства следующих операций:

отключения и включения  нейтралей трансформаторов и  заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

зарядного тока шин и  оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);

нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями  наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже.

Разъединителем разрешается  также производить операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью (шиносоединительным или обходным выключателем,

Разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток  силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий     Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявляются следующие требования:

создание видимого разрыва  в воздухе, электрическая прочность  которого соответствует максимальному  импульсному напряжению;

электродинамическая и  термическая стойкость при протекании токов КЗ;

исключение самопроизвольных отключений;

четкое включение и  отключение при наихудших 

 

условиях работы (обледенение, снег, ветер).

Разъединители по числу  полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки — для внутренних и наружных установок, по конструкции — рубящего, поворотного, катящегося, пантографического и подвесного типа. По способу установки различают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

22.1 Разъединители  для внутренней установки

Для внутренних установок  разъединители могут быть однополюсными (РВО) или трехполюсными (РВ, РВК, РВРЗ и др.). Трехполюсные разъединители могут выполняться на общей раме или на отдельных рамах для каждого полюса. Отдельные полюсы объединяются общим валом, связанным с приводом разъединителя. На токи до 1000 А нож разъединителя изготовляется из двух медных полос, на большие токи применяются ножи из трех-четырех полос. Так же как в шинных конструкциях, наилучшее использование материала при больших токах достигается, если неподвижные контакты будут коробчатого сечения, а ножи разъединителя — корытообразной формы.

В разъединителях рубящего типа  нож вращается вокруг одного из неподвижных контактов, движение ножу передается от вала через фарфоровые тяги. Необходимое давление в контактах создается пружинами.

При прохождении токов  КЗ создаются электродинамические  усилия в местах перехода тока с  пластин ножа 1 в неподвижный контакт 3, стремящиеся оттолкнуть ножи от контакта. С другой стороны, пластины ножа притягиваются друг к другу благодаря взаимодействию токов одного направления. При больших токах КЗ силы отталкивания могут оказаться больше, чем силы притяжения пластин ножа, это приведет к отбросу пластин ножа от контакта, возникновению дуги, т.е. к аварии. Чтобы избежать этого, в разъединителях предусматривается устройство магнитного замка. Он состоит из двух стальных пластин 2, расположенных снаружи ножа, которые, намагничиваясь токами КЗ, притягиваются друг к другу и создают дополнительное давление в контакте. Для уменьшения отключающего и включающего усилия применяется механизм для снятия контактного давления. Заземляющие ножи 6 могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта или с обеих сторон. При трехполюсной установке они закорачиваются общей медной шиной.

Заземляющие ножи имеют  механическую блокировку, не разрешающую включать их при включенных главных ножах. Для управления заземляющими ножами используется ручной рычажный привод, состоящий из системы рычагов, передающих движение от рукоятки к валу (ПР), или червячный привод (ПЧ). Включение и отключение главных ножей осуществляется электродвигательным приводом (ПДВ), позволяющим производить эти операции дистанционно.

Во включенном и отключенном  положении разъединитель надежно фиксируется системой рычагов привода, чтобы исключить самопроизвольное отключение или включение.

Для установки в комплектных  экранированных токопроводах применяются  разъединители катящегося типа с поступательным движением ножа (РВК-20) на токи 12000, 14000 А.

 

 

22.2. Разъединители  для наружной установки

Разъединители, устанавливаемые  в открытых распределительных устройствах, должны обладать соответствующей изоляцией и надежно выполнять свои

 

 

функции в неблагоприятных  условиях окружающей среды.

В свое время широко применялись  разъединители рубящего типа. Недостатком их являются большие габариты при отключенном положении ножа. Для уменьшения усилия, необходимого для поднятия ножа, а также уменьшения габаритов по высоте нож разъединителя делают из двух частей (РНВ-500)

с вертикальным движением  двух полуножей. Разъединитель имеет  два заземляющих ножа, привод главных ножей — электродвигательный (ПДН), заземляющих ножей — ручной.