Классификация электрических аппаратов

Классификация электрических аппаратов

1.1 Классификация электрических аппаратов в зависимости от назначения:

1. Аппараты управления, предназначены для пуска, реверсирования, торможения, регулирования скорости вращения, напряжения, тока электрических машин, станков, механизмов или для пуска и регулирования параметров других потребителей электроэнергии в системах электроснабжения. Основная функция этих аппаратов - это управление электроприводами и другими потребителями электрической энергии. Особенности: частое включение, отключение до 3600 раз в час т.е. 1 раз в секунду.

К ним относятся электрические аппараты ручного управления - пакетные выключатели и переключатели, рубильники, универсальные переключатели, контролеры и командоконтроллеры, реостаты и др., и электрические аппараты дистанционного управления - электромагнитные реле, пускатели, контакторы и т. д.

2. Аппараты защиты, используются для коммутации электрических цепей, защиты электрооборудования и электрических сетей от сверхтоков, т. е. токов перегрузки, пиковых токов, токов короткого замыкания.

К ним относятся плавкие предохранители, тепловые и токовые реле, автоматические выключатели и др.

3. Контролирующие аппараты, предназначены для контроля заданных электрических или неэлектрических параметров. К этой группе относятся датчики. Эти аппараты преобразуют электрические или неэлектрические величины в электрические и выдают информацию в виде электрических сигналов. Основная функция этих аппаратов заключается в контроле за заданными электрическими и неэлектрическими параметрами.

К ним относятся датчики тока, давления, температуры, положения, уровня, фотодатчики, а также реле, реализующие функции датчиков, например - реле контроля скорости (РКС), реле времени, напряжения, тока.

 

Классификация электрических аппаратов по принципу действия

По принципу действия электроаппараты разделяются в зависимости от характера воздействующего на них импульса. Исходя из тех физических явлений, на которых основано действие аппаратов, наиболее распространенными являются следующие категории:

1. Коммутационные электрические аппараты для замыкания и размыкания электрических цепей при помощи контактов, соединенных между собой для обеспечения перехода тока из одного контакта в другой или удаленных друг от друга для разрыва электрической цепи (рубильники, переключатели, …)

2. Электромагнитные электрические аппараты, действие которых зависит от электромагнитных усилий, возникающих при работе аппарата (контакторы, реле и т.д.).

3. Индукционные электрические аппараты, действие которых основано на взаимодействии тока и магнитного поля (индукционные реле).

4. Катушки индуктивности (реакторы, дроссели насыщения).

 

Классификация электрических аппаратов по характеру работы

По характеру работы электрические аппараты различают в зависимости от режима той цепи, в которой они установлены:

1. Аппараты, работающие длительно,

2. предназначенные для кратковременного режима работы,

3. работающие в условиях повторно-кратковременной нагрузки.

 

Классификация электрических аппаратов по роду тока

По роду тока: постоянного и переменного.

 

Вакуумные выключатели

Для коммутации электрических цепей в энергетике, особое место отводится вакуумным выключателям.

Внутри вакуумной дугогасительной камеры работают силовые контакты, прижимаемые между собой так, чтобы обеспечить минимальное переходное сопротивление и надежное прохождение токов как нагрузки, так и аварии.

Прекрасные дугогасящие свойства глубокого вакуума позволили создать выключатели на напряжение 10 кВ, которые благодаря своим преимуществам вытесняют маломасляные выключатели.

В вакуумных дугогасительных камерах реализуется два важных свойства вакуумных промежутков: высокая электрическая прочность (выше, чем у трансформаторного масла и воздуха) и высокая дугогасительная способность.

При переменном токе после прохождения тока через нуль происходит быстрое рассасывание зарядов вследствие диффузии, и через 10 мкс между контактами восстанавливается электрическая прочность вакуума, что является большим достоинством этих выключателей.

Вакуумные выключатели изготавливается с двумя типами приводов: пружинно-моторным и электромагнитным. Электромагнитные привода делятся - на механическую и «магнитные» защёлки. У пружинно-моторных приводов, в сравнении с электромагнитными приводами, меньший коммутационный ресурс, но обеспечено ручное включение выключателя под нагрузку даже при полном отсутствии питания на шинках управления, потребляют для заводки пружины включения очень маленький ток - 1,5А, это упрощает схему цепей вторичной коммутации ячейки. Электромагнитные приводы применяются, где требуется большой коммутационный ресурс. Если нагрузкой выключателя является трансформатор или двигатель, возможно возникновение перенапряжений при коммутации, нужно устанавливать ограничители перенапряжений (ОПН).

BB/ TEL-10. Вакуумные выключатели (рис.13) предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трёхфазного переменного тока (частота 50 Гц), номинальным напряжением до 10 кВ включительно, с изолированной нейтралью и установливаются в  комплектных распределительных устройствах станций, подстанций и других устройств, осуществляющих распределение и потребление электрической энергии, в том числе нефтегазодобывающей и перерабатывающей, нефтехимической, химической, горнорудной  отраслях.

 

Рис. 13 BB/TEL-10

В основу работы выключателей серии ВВ/TEL заложен принцип гашения дуги переменного тока в вакуумной дугогасительной камере при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка 10^-6 мм рт. ст.). Носителями заряда при горении дуги являются пары металла.

Рис. 14 Коммутационный модуль ISM15

Коммутационные модули (рис.14) состоят из трёх полюсов, установленных на металлическом основании, в котором размещаются электромагнитные приводы каждого полюса, удерживающие по принципу «магнитной защёлки» коммутационный модуль неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода. Такая конструкция построения коммутационного модуля позволяет  выпускать ISM15 с различным межполюсным расстоянием.

Вакуумная дугогасительная камера (ВДК) Подвижное соединение Тяговый изолятор Вспомогательные контакты Электромагнитный привод Промежуточный вал

Рис. 15 Устройство полюса

Основные узлы коммутационного модуля (рис.15) размещаются в закрытом изоляционном корпусе, который выполнен из механически прочного изоляционного материала (поликарбонат или мензолит). Каждый полюс коммутационного модуля содержит вакуумную дугогасительную камеру ВДК/TEL. Контакты вакуумной дугогасительной камеры имеют электрическую связь с терминалами коммутационного модуля. Неподвижные контакты вакуумной дугогасительной камеры крепятся к верхнему контактному терминалу. Подвижные контакты вакуумной дугогасительной камеры связаны механически с приводами через тяговые изоляторы, а электрическая связь обеспечивается с помощью гибких токосъемов, которые подсоединяются к нижним терминалам каждого полюса коммутационного модуля.

Верхний и нижний терминалы закреплены на опорном изоляторе, а сам изолятор – на металлическом основании.

Привод коммутационного модуля состоит из статора электромагнита, якоря, катушки, пружин дополнительного поджатия и отключения. Катушки электромагнита соединены параллельно, за счёт чего обеспечивается электрическая синхронизация работы всех трёх полюсов коммутационного модуля.

Полюса механически связаны между собой общим синхронизирующим валом. Он механически обеспечивает одновременность коммутации вакуумных дугогасительных камер всех трёх полюсов. На вал установлен кулачок, управляющий микропереключателями, которые выполняют функции блок-контактов во внешних вспомогательных цепях (управления, сигнализации и др.).

В момент подачи команды включения на модуль управления происходит разряд включающего конденсатора на катушку электромагнитного привода коммутационного модуля, и начинается процесс включения выключателя.

Отключающая пружина привода в процессе движения якоря сжимается, накапливая потенциальную энергию для выполнения операции отключения модуля. Перемещение якоря передается на синхронизирующий вал, поворачивая его в процессе движения для управления вспомогательными контактами.

Запас по усилию удержания (сила, необходимая для отрыва якоря от статора электромагнита, приложенная вдоль оси привода), составляет 450-500 Н для одного полюса коммутационного модуля. В случае обрыва цепи катушки электромагнита одного из полюсов, коммутационный модуль не фиксируется во включенном положении и отключается, тем самым предупреждается работа выключателя в неполнофазном режиме.

При подаче команды отключения, на вход модуль управления разряжается предварительно заряженный отключающий конденсатор модуля управления, обеспечивающий протекание тока через обмотку в течение 15-20 мс в направлении, противоположном току включения. Ток отключения частично размагничивает магнитную систему (якорь-статор) до значения, при котором, якорь под действием отключающей пружины сможет начать двигаться вниз.

Совместное воздействие отключающей пружины и пружины дополнительного поджатия контактов является достаточным для того, чтобы «оторвать» примагниченный якорь от статора. Энергии ударного воздействия достаточно для разрыва точек микросварки на поверхности контактов. Размыкание контактов происходит с интенсивным ускорением, способствуя достижению максимальной отключающей способности коммутационного модуля.

Ручное оперативное отключение выключателя осуществляется путем механического воздействия на кнопку ручного отключения, которая  через толкатель, шарнирно связанный с валом выключателя, воздействует на якоря электромагнитов привода.

 

Разъединители

Разъединителями - называются высоковольтные аппараты, предназначенные для включения и отключения участков электрической цепи под напряжением, но без нагрузки. Их используют для снятия напряжения с токоведущих частей аппаратов или сборных шин, для создания видимого разрыва цепи при ремонтных работах и изменениях схемы распределительного устройства, например - при переходе с одной системы шин на другую.

Контактная система разъединителей не имеет дугогасительных приспособлений, поэтому отключать разъединителями рабочие токи нагрузки нельзя, так как при этом образуется электрическая дуга, которая может привести к перекрытию соседних фаз и аварии. Как исключение разъединителями можно отключать измерительные трансформаторы напряжения и небольшие силовые трансформаторы в режиме холостого хода, когда вся нагрузка трансформа­тора уже отключена. Разъединителями нельзя отключать протяженные воздушные и особенно кабельные линии, так как в этом случае, даже если их нагрузка отключена, приходится разрывать большой емкостный ток, создающий дугу, которую трудно погасить на открытом воздухе.

Конструктивно разъединители выполняют однополюсными и трехполюсными для внутренней или наружной установки на напряжения 6 кВ и выше и токи от 200 до нескольких тысяч ампер.

Разъединители внутренней установки имеют ножи рубящего типа, а наружной — поворотного, замыкающиеся в плоскости, перпендикулярной осям опорных изоляторов. По способу установки различают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

1 - рама; 2 - упор ограничения поворота вала; 3 - рычаг; 4 - вал;5 - подвижный контакт; 6 - пружина; 7- фарфоровая тяга;8 - неподвижный контакт; 9 - опорный изолятор;10 – рычаг

 

Рис.16 Трехполюсный разъединитель РВЗ-10

Для внутренней установки на напряжение 6 или 10 кВ выпускают однополюсные разъединители типа РВО и трехполюсные типов РВ, РВК на токи 400, 600 и 1000 А. Разъединитель РВ-10/600 на. напряжение 10 кВ и номинальный ток 600А для внутренней установки.

Смонтированные на стальной раме 1 опорные изоляторы 9 разъединителя имеют в верхней части неподвижные контакты 8. Подвижные контакты 5 ножей рубящего типа выполнены в виде двух параллельных медных пластин, стянутых пружинами 6. Приводной вал 4 разъединителя, проходящий вдоль всей рамы, имеет на одном конце рычаг 10, соединенный с приводом разъединителя. Фарфоровые тяги 7 шарнирно соединены с подвижными ножами. Шесть пар стальных пластин, закрепленных в местах непосредственного соприкосновения контактов 8, обеспечивают лучшее их прилегание при прохождении больших токов (так называемый «магнитный замок»). Для присоединения рамы разъединителя к общему зазем­ляющему контуру станции или подстанции предусмотрен болт заземления.

Во включенном и отключенном положениях ножи разъедините­ля надежно фиксируются системой рычагов приводов, что исключает самопроизвольное их отключение или включение.

Для открытых установок напряжением 35, 110, 150 кВ применяют более сложные конструкции разъединителей (рис. 17), например горизонтально-поворотные типа РНД (разъединители для наружной установки, двухколонковые) или РНДЗ с одним или двумя заземляющими ножами.  Разъединители типов РНД и РНДЗ для напряжений 35 и 110 кВ выполняются на 630, 1000 и 2000А, они изготовляются в виде отдельных полюсов и монтируются на раме, укрепляемой на опорной металлической конструкции или фундаменте. Полюсы разъединителя соединяют приводными тягами в трехфазную группу.

1 - опора; 2,14 - кронштейн; 3 - рама; 4 - изолятор; 5 - контактный вывод;
6 - гибкий провод; 7 - полуножи; 8 - тяга; 9 - крюковой болт; 10 - муфта; 11 - вал;
12 - муфта привода; 13 - ручной привод разъединителя

 

Рис.17 Разъединители наружной установки

Каждый полюс разъединителя смонтирован на стальной основе. Кинематическая схема привода выполнена таким образом, что один полюс является ведущим, с ним поперечными тягами связаны ведомые остальные полюса. Включение и отключение разъединителя осуществляется ножами, расположенными в горизонтальной плоскости. Поворот ножей происходит также в этой плоскости. Поворотный горизонтальный нож снабжен ламелями (пружинными пластинами), в которые входят ножи при включении разъединителя. Для присоединения проводов на каждом полюсе имеется по две контактных пластины. Поворотные ножи с контактными пластинами связаны при помощи гибких проводников. Привод с рукоятками оперирования главными и заземляющими ножами расположен в нижней части конструкции на высоте около 1,2—1,3 м от земли. Рукоятки связаны механической блокировкой.

Разъединители РГП-СЭЩ 35 кВ (рис.18) изготавливается в однополюсном исполнении. При монтаже разъединители могут соединяться в трехполюсный, двухполюсный и однополюсный. Контакты главных ножей РГП СЭЩ выполнены из бериллиевой бронзы и имеют специальную конфигурацию. Не требуется дополнительная регулировка контактного нажатия в течение срока службы.

Рис.18 Разъединитель РГП СЭЩ

Одна из колонок аппарата выполнена неподвижной, что позволило уменьшить количество кинематических связей и увеличило надёжность аппарата. Контакты хорошо работают в условиях сильного обледенения. На разъединитель РГП устанавливается как ручные привод ПР СЭЩ-10 и двигательный привод ПДС СЭЩ

 

Выключатели нагрузки

Выключатель нагрузки – коммутационный аппарат, выключатель, который служит для отключения-включения под нагрузкой подключенного через него участка электрической сети, и, как правило, представляет собой автогазовый выключатель.

В отличие от силовых выключателей, выключатели нагрузки не предназначены для коммутаций токов короткого замыкания (для защиты присоединения от которых устанавливаются предохранители), но при этом имеют меньшую стоимость. Выключатель нагрузки весьма распространенный коммутационный аппарат в распределительных сетях 6, 10 кВ.

а - общий вид выключателя нагрузки; б - дугогасительная камера;

1 - отключающая пружина; 2 - неподвижный контакт; 3 - дугогасительная камера; 4 - подвижный дугогасительный контакт; 5 - подвижный контакт; 6 - стальная полоса; 7 - стяжные винты; 8 - неподвижный дугогасительный контакт; 9 - газогенерирующий вкладыш; 10 - опорный изолятор; 11 - предохранитель; 12 - рама.

Рис. 19 Выключатель нагрузки

Для отключения цепей при коротких замыканиях на выключателях нагрузки устанавливают высоковольтные предохранители ВНРЗ. Выключатели нагрузки монтируются на стальной раме с опорными изоляторами. На верхних изоляторах (для каждой фазы) установлены неподвижные контакты — рабочие и дугогасительные. Дугогасительный контакт располагается в пластмассовой камере, внутри которой находится вкладыш из органического стекла. Вкладыш состоит из двух частей и в собранном вид образует узкую щель для входа подвижного дугогасительного контакта. На нижних изоляторах закреплены ножи — подвижные рабочие контакты, состоящие из двух соединенных между собой медных полос. Подвижные дугогасительные контакты расположены между двумя направляющими полосами, прикрепленными к ножу. На раме в подшипниках установлен вал, к которому приварены три рычага с фарфоровыми тягами. Подвижная система выключателя нагрузки отключается с помощью двух пружин. Чтобы установить предохранители, к раме крепится дополнительный каркас с опорными изоляторами, которые имеют контактные губки и пружины. На этом каркасе может быть смонтировано устройство, подающее команду на отключение выключателя при перегорании предохранителя.

 

7. Вентильные разрядники и ограничители перенапряжений.

Разрядником называется аппарат, предназначенный для защиты изоляции электроустановки от перенапряжения. Разрядник разряжает волну перенапряжения на землю с последующим немедленным восстановлением нормальной изоляции сети по отношению к земле.

Перенапряжением называется повышение напряжения до величины, опасной для изоляции электроустановки, рассчитанной на рабочее напряжение. Перенапряжения в электрических установках можно подразделить на две группы:

-коммутационные (внутренние)

-атмосферные (внешние).

Коммутационные перенапряжения возникают в электроустановках при изменениях режима их работы, например при отключении короткого замыкания, включении или отключении нагрузки, внезапном значительном изменении нагрузки. При этом выделяется запасенная в установке энергия. Эта энергия определяет кратность перенапряжения, представляющую собой отношение величин амплитуд перенапряжения и номинального напряжения. Коммутационные перенапряжения вызываются разрывом цепи переменного тока, содержащей индуктивности и емкости, например, при отключении токов холостого хода трансформаторов, асинхронных двигателей, линий электропередачи и др. Одним из видов коммутационных перенапряжений являются дуговые перенапряжения, которые возникнуть в установках выше 1000В, при однофазных замыканиях на землю; их величина превышает в 4 - 4,5 раза номинальное напряжение.

Атмосферные перенапряжения возникают вследствие воздействия на электроустановки грозовых разрядов. Они не зависят от величины рабочего напряжения электроустановки. Атмосферные перенапряжения подразделяют на индуктированные перенапряжения и перенапряжения от прямого удара молнии.

Индуктированные перенапряжения образуются при грозовом разряде вблизи электроустановки и линии электропередачи за счет индуктивных влияний. Перенапряжения от прямого удара молнии наиболее опасны. Измерения показывают, что токи молнии изменяются от 10 до 250 кА, чаще всего их величина порядка 25 кА. Скорость изменения тока молнии (крутизна фронта волны тока) различна. Обычно для расчетов принимают 50 кА/мкс при амплитуде тока 200 кА. Для защиты электроустановок от атмосферных перенапряжений применяют молниеотводы, защитные тросы, разрядники и защитные промежутки.

Вентильные разрядники предназначены для ограничения возникающих в электрических сетях коммутационных и атмосферных перенапряжений, с целью предотвращения возможных пробоев изоляции, повреждения оборудования. Вентильные разрядники имеют искровые промежутки и устройства, гасящие электрическую дугу. Устанавливают их между проводом и заземлением, параллельно защищаемой изоляции. Разрядники, как правило, защищают подходы ВЛ к подстанциям, а также переходы ВЛ через линии связи, автомобильные и железные дороги и линии электропередачи.

Вентильный разрядник (рис.20) состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых или тиритовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вентиль обладает особенным свойством — его вольт-амперная характеристика нелинейна — падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вилита вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени. Рабочее сопротивление состоит из вилитовых дисков, изготовленных из  карборунда, которые изменяют сопротивление в зависимости от приложенного к ним напряжения: с повышением напряжения сопротивление вилитовых дисков уменьшается, и наоборот.

Выпускаются вентильные разрядники серий:

РВП- разрядник вентильный подстанционный

РС- разрядник вентильный облегченной конструкции для защиты сельских электроустановок

РВС- разрядник вентильный станционный

РВО- разрядник вентильный облегченной конструкции

РВМ, РВМГ- разрядник вентильный с магнитным гашением дуги.

РВМК- разрядник вентильный с магнитным гашением, комбинированные

РВТ- разрядник вентильный токоограничивающий

РВРД - разрядник вентильный с растягиванием дуги (с постоянным магнитом на основе бариевых ферритов)

Рис. 20 Вентильный разрядник РВП-6

 

Основные элементы — искровой промежуток 4 и последовательные резисторы 6 — размещены в фарфоровой покрышке 7 и сжаты спиральной пружиной 9. Положение вилитового резистора внутри покрышки фиксируется при помощи технического фетра или войлока 10. Искровые промежутки от стенок покрышки отделяются изолирующим цилиндром 5. Внутренняя полость фарфоровой покрышки герметизируется при помощи прокладок 2 из озоностойкой резины. Верхнее уплотнение закрывается металлическим колпаком 11, а нижнее — диафрагмой 8 и заклинивается металлическими сегментами 1. Для крепления к несущей конструкции разрядник снабжен хомутиком 3; к токоведущему проводу разрядник подсоединяется посредством болта 12, а к заземлению — через шпильку 13.

При ударе молнии в провода ВЛ искровые промежутки разрядника пробиваются и рабочее сопротивление оказывается под высоким напряжением, под воздействием которого оно уменьшается и пропускает импульсный ток молнии. После этого напряжение на разряднике снижается до номинального, рабочее сопротивление увеличивается, а сопровождающий ток соответственно уменьшается. Сравнительно небольшой сопровождающий ток позволяет искровым промежуткам разрядника оборвать его при переходе через нулевое значение.

       Ограничители перенапряжений. В настоящее время широкое распространение получают ограничители перенапряжений (ОПН), представляющие собой нелинейные активные сопротивления без специальных искровых промежутков (рис.21). ОПН обычно изготовляют путем спекания оксидов цинка и других металлов.

Рис.21 ОПН

Защитная характеристика ОПН имеет вид, близкий к нелинейной характеристике вентильного разрядника. Однако оксидно-цинковые сопротивления имеют значительно более высокую нелинейность, чем вилитовые сопротивления, поэтому у ОПН нет необходимости использования искровых промежутков.

Достоинствами ОПН, по сравнению с вентильными разрядниками, являются взрывобезопасность, более высокая надежность, снижение уровня перенапряжений, воздействующих на защищаемое оборудование, и возможность контроля старения сопротивлений по току в рабочем режиме.

 

Токоограничивающие реакторы

Чтобы противостоять действию электродинамических сил, которые развиваются в первоначальный момент аварии для ликвидации их ударного проявления используются  технические решения, основанные на работе реакторов.

Виды реакторов в энергетике

В высоковольтных электрических системах реакторы работают на принципе контроля и ограничения аварийных токов, стихийно возникающих на оборудовании схемы.По назначению конструкции они подразделяются на два вида:

1. уменьшающие величины токов коротких замыканий — токоограничивающие;

2. снижающих возникающую электрическую дугу — дугогасящие.

Первый вид электротехнических аппаратов создается для устранения действия ударного тока, образуемого при возникновении короткого замыкания.

Второй — дугогасящие реакторы увеличивают индуктивное сопротивление, противодействующее развитию дуги при аварийной ситуации, связанной с образованием однофазного замыкания на контур земли в сетях, использующих глухоизолированную нейтраль.

Основу конструкции составляет обмотка катушки (рис.23), обладающей индуктивным сопротивлением, включенным в разрыв основной цепи питания. Ее параметры подбирают таким образом, чтобы при нормальных условиях эксплуатации падение напряжения на ней не превышало четырех процентов от общей величины.

При возникновении аварийной ситуации в защищаемой схеме эта индуктивность гасит большую часть приложенного высоковольтного напряжения и таким образом ограничивает действие ударного тока.

 

Рис. 23 Реактор

.

Токоограничивающие реакторы, как правило, изготавливают без использования стальных сердечников. Из-за необходимости достижения требуемой индуктивности они обладают повышенными габаритами и весом.

 

Силовой трансформатор.

 

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

 По назначению трансформаторы разделяют на следующие основные виды:

1. силовые, применяемые в системах передачи и распределения электроэнергии;

2. силовые специального назначения – печные, сварочные т.п.;

3. измерительные – для включения электрических измерительных приборов в сети высокого напряжения или сильного тока;

4. испытательные — для получения высоких и сверхвысоких напряжений, необходимых при испытаниях на электрическую прочность электроизоля­ционных изделий;

5. радиотрансформаторы – применяемые в устройствах радио- и проводной связи, в системах автоматики и телемеханики.

Трансформаторы могут различаться:

- по виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением;

- по числу трансформируемых фаз – однофазные и многофазные;

- по форме магнитопровода – стержневые, броневые, бронестержневые, тороидальные;

- по числу обмоток – двухобмоточные и многообмоточные (одна первичная и две или более вторичных обмоток);

- по конструкции обмоток – с концентрическими и чередующимися обмотками.

Трансформаторы обладают свойством обратимости: один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего и понижающего. В зависимости от номинальной мощности и класса напряжения силовые трансформаторы условно подразделяются на группы (габариты), приведенные в табл.1.

Т а б л и ц а 1 – Распределение трансформаторов по габаритам

Габарит	Напряжение, кВ	Мощность, кВ•А
I	6...10	16, 25, 40, 63, 100
II	До 35	160, 250, 400, 630
III	До 35	1000, 1600, 2500, 4000, 6300
IV	до 35	10000, 16000, 25 000, 32 000, 40 000, 63 000, 80 000
	110	2500, 63 000, 10000, 16 000, 25 000, 32 000, 40 000, 63 000, 80000
	150...220	До 40 000
V	110	10 0000... 40 0000
	150...220	63 000... 320 000
VI	150 и 220	От 400 000
	350 и 500	Любая
VII	от 750	»

 

Рис. 28 Принцип действия трансформатора

Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток , который создаст в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней э.д.с. . Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии (рис.28), то под действием индуктируемой э.д.с.  по этой обмотке и через приемник энергии начнет протекать ток .

В целях улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками их помещают на стальной магнитопровод. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода. Обмотка более высокого напряжения называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотка более низкого напряжения – обмоткой низшего напряжения (НН). Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной; обмотка, от которой энергия подается к приемнику, - вторичной.

Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие – для ее распределения между потребителями.

В трехобмоточных трансформаторах на магнитопровод помещают три изолированные друг от друга обмотки. Такой трансформатор, питаемый со стороны одной из обмоток, дает возможность получать два различных напряжения и снабжать электрической энергией две различные группы приемников. Кроме обмоток высшего и низшего напряжения трехобмоточный трансформатор имеет обмотку среднего напряжения (СН).

         В силовых трансформаторах для отвода теплоты от обмоток и магнитопровода применяют следующие способы охлаждения: воздушное, масляное и посредством негорючего жидкого диэлектрика. Каждый вид охлаждения имеет соответствующее условное обозначение.

Рис. 29 Сухой трансформатор

 

 

а)	б)
Рис. 30 Трансформатор большой мощности с навесными радиаторами (а) и ус­тановка вентиляторов для обдува радиаторов (б)

 

Для повышения интенсивности охлаждения в трансформаторах мощностью более 1800 кВ·А к баку пристраивают навесные или отдельно установленные трубчатые теплообменники (радиаторы), которые с помощью патрубков с фланцами сообщаются с внутренней полостью бака (рис.30 а). В радиаторе происходит усиленная циркуляция масла и интенсивное охлаждение. Масляные трансформаторы типа М применяют для мощностей 10-10000 кВ·А.

Трансформаторы мощностью 10000-63000 кВ·А выполняют обычно с дутьем (тип Д). В этом случае теплоотдача с поверхности радиаторов форсируется путем обдува их вентиляторами. Каждый радиатор обдувается двумя вентиляторами (рис.30, б), при этом теплоотдача увеличивается в 1,5 – 1,6 раза. В трансформаторах с охлаждением типа ДЦ масло насосом откачивается из бака и прогоняется через навесные или отдельно установленные теплообменники (охладители), обдуваемые воздухом. Охлаждение с принудительной циркуляцией масла применяют при мощностях 16000-250000 кВ·А и выше. При использовании масляно-водяного охлаждения нагретое масло проходит через теплообменники, охлаждаемые водой. Циркуляция масла осуществляется за счет естественной конвекции (при охлаждении типа MB) или же с помощью насоса (при охлаждении типа Ц).

Назначение релейной защиты.

 

Релейная защита применяется для уменьшения размеров повреждений электрооборудования и предотвращения развития аварий.

Основное назначение релейной защиты (РЗ ) - это выявление места возникновения повреждения (места короткого замыкания, в дальнейшем - КЗ) и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного участка от остальной неповрежденной части электрической сети;

второе назначение РЗ - это выявление ненормальных режимов работы электрооборудования (перегрузка, однофазные КЗ на землю в сетях с изолированной нейтралью,  понижение напряжения, частоты, качания и т.п.) и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение выключателей с выдержкой времени, т.к. быстроты действия здесь не требуется. Требования к релейной защите, реагирующей на максимальный ток

Быстродействие – релейная защита при коротком замыкании должна действовать на отключение максимально быстро для того, чтобы снизить ущерб электрооборудованию от негативного воздействия токов КЗ.

Селективность (избирательность) - способность релейной защиты точно определять место повреждения (КЗ) и отключать поврежденный участок ближайшим к нему выключателем. Если один из выключателей, ближайший к месту повреждения, отказал, участок сети с коротким замыканием должен отключиться вышестоящим выключателем;

Чувствительность – способность релейной защиты реагировать наКЗ на всем защищаемом участке, а также при повреждениях на соседнем участке на случай отказа его релейной защиты или выключателя.

Надежность - способность релейной защиты безотказно работать на отключение при коротком замыкании в пределах установленной для нее зоны, а также не реагировать на КЗ вне своей зоны или ложно.

Реле и их разновидности.

 

Реле называется автоматически действующий прибор, замыкающий или размыкающий различные электрические не силовые цепи или иным способом скачкообразно изменяющий состояние электрических цепей, например, скачкообразно изменяющее сопротивление цепи. Реле могут также механически воздействовать на силовые аппараты (выключатели).