Элегазовые комплектные распределительные устройства

В связи с ростом городов, укрупнением промышленных предприятий и широкой автоматизацией производственных процессов резко возрастает потребление электроэнергии. При этом возникает необходимость максимального прибли­жения линий ПО, 220, 330 кВ к потребителям. При таких напряжениях допустимые изоляционные расстояния в воз­духе между токоведущими частями РУ очень велики. Это приводит к резкому увеличению габаритов как самих РУ, так и зданий и площадей для их установки. Существующие открытые РУ создают большие радиопомехи и звуковые эффекты (выстрелы), связанные с работой воздушных вы­ключателей.

Выходом из этого положения является создание РУ, в которых изоляция осуществляется твердыми и жидкими изоляционными материалами или газами под повышенным давлением. Твердая изоляция распространения не получи­ла— трудно обеспечить надежную изоляцию при переходе от одного элемента РУ к другому. Минеральное масло из-за пожаро- и взрывоопасное™ не применяется. Другие жидкости (негорючие хлорированные масла) дороги, вы­деляют хлор. Поэтому наиболее подходящими являются га­зы— воздух и элегаз. Первый требует высокого давления, а следовательно, большой прочности оболочек. Поэтому элегаз нашел преимущественное применение. Свойства эле-газа рассмотрены в § 18.6. Площадь, занимаемая КРУ с на­пряжением ПО, 220 кВ, может быть уменьшена в 10— 15 раз за счет использования элегаза. В элегазовых КРУ (КРУЭ) элегаз используется и как изолирующая, и как дугогасящая среда. Заключение в металлические оболочки токоведущих цепей высокого напряжения (экранирование) резко снижает уровень радиопомех. Применение элегазовых выключателей, работающих без выброса газа в окру­жающую среду, делает работу КРУЭ бесшумной.

На рис. 24.5 показано КРУЭ на напряжение 110 кВ производства НПО «Электроаппарат». Однолинейная электрическая схема цепи высокого напряжения дана на рис. 24.5, а. Здесь / и 2 — системы сборных шин; 3,4,5 — разъединители; 6, 7, 10 — заземлители; 8 — трансформато­ры тока (по четыре на фазу); 9 — выключатель. Трехфаз­ные системы трубчатых шин 1 и 2 расположены в алюми­ниевой оболочке 10 (рис. 24.5,6). Отсек сборных шин отделен от отсека разъединителей 3 и 4 перегородкой //, к которой прикреплены неподвижные контакты разъеди­нителей 12. Перегородка позволяет сохранять давление в од­ном элементе (разъединителе) при потере герметичности в другом (отсеке шин). Разъединители 3 и 4 позволяют подключать правый ввод выключателя к любой (/ или 2) системе сборных шин.

При ремонте выключателя 9 перемычка 13 между разъединителями 3 и 4 соединяется с землей заземлителем 6. Разъединители и заземлители имеют пневматический привод.

С перемычки 13 ток через разъемный розеточный кон­такт 14 подается на вывод 15 выключателя 9. Трансформа­торы тока 8 и трансформатор напряжения (на рис. 24.5, б не показан) имеют элегазовую изоляцию.

Элегазовый выключатель снабжен одним ДУ на полюс, конструкция которого показана на рис. 18.23. Привод вы­ключателя пневматический (давление 2 МПа).

Через ТТ ток подается на выходной разъединитель 5. Заземлитель 7 заземляет левый вывод включателя. Выход­ная линия заземляется заземлителем 10.

Основные параметры КРУЭ:

Номинальное напряжение, кВ....................................... _. 110

Номинальный ток сборных шин, кА............................., 1,6

Номинальный ток выключателя, кА............................, 1,25

Номинальный ток отключения выключателя, кА., 40
Наибольший ток включения (ударный ток), кА

(амплитуда).......................................................................... 102

Собственное время отключения выключателя с приво­дом, с 0,04+0,005

Скоресть контактов в момент размыкания выключате­ля,

м/с..................................................................................... 5,5

Собственное время включения выключателя

с приводом, с 0,08±0,02

Время горения дуги в выключателе, с.............................. 0,02

Номинальное избыточное давление элегаза, МПа:

в выключателе............................................................. 0,6

в ТН............................................................................................ 0,4

в других элементах...................................................... 0,25

В настоящее время ведутся разработки КРУЭ на все классы напряжения до 1150 кВ.

 

24. Принцип действия, основные элементы, параметры высоковольтных выключателей. [24]

Выключатели переменного тока высокого напряжения

Общие сведения

Назначение и основные параметры.

Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 кВ и выше, во всех возможных режимах эксплуатации:

Режимы:

Включение и отключение номинальных токов, токов КЗ, токов холостого хода трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий.

Основные параметры выключателей:

Номинальное напряжение, номинальный ток, номинальный ток термической стойкости, номинальный ток электродинамической стойкости, номинальный ток отключения, номинальный ток включения, собственное время включение и отключение выключателя, полное время включение и отключение.

Номинальный ток отключения.

Номинальный ток отключения - это наибольший ток, который выключатель способен надежно отключать при возвращающемся напряжении между фазами равном наибольшему рабочему напряжению сети.

Значение номинального тока отключения характеризует отключающую способность выключателя.

Сохранность энергетического оборудования бесперебойность энергоснабжения, а так же устойчивость параллельно работающих систем требует, что бы длительность КЗ отграничивалась временем от 0,05 до 0,1 сек.

Номинальный ток включения.

Это наибольший ток короткого замыкания, на который выключатель включается без сваривания контактов и других повреждении, препятствующих его дальнейшей работы.

Время включения отключателя - это время от подачи команды на включение до полного завершения операции включения.

Формула амплитуды ударного тока КЗ:

 

4. Требования к выключателям.

1. Требование. Особо высокая надежность работы во всех эксплутационных режимах

2. Отключение выключателя любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями опасными для изоляции элементов установки.

3. Отключение цепи при КЗ должно происходить за минимально возможное время.

4. Выключатель должен обеспечивать надежное отключение цепи при условиях восстановления напряжения.

5. Выключатель должен допускать возможное большее число отключений КЗ без ревизии и ремонта.

Современные выключатели могут отключать без ревизии до 10 КЗ.

6. Отключение КЗ не должно сопровождаться выбросом из него пламени и раскаленных газов.

 

25. Классификация высоковольтных выключателей. [25]

 

Классификация выключателей.

Выключатели классифицируются по методу гашения дуги.

По виду изоляции токоведущих частей между собой и на землю.

По принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.

 

В масленых выключателях дуга образующаяся между контактами горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся при этом газы и пары используются для ее гашения.

 

В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают:

баковые выключатели и маломасленные выключатели.

 

В баковых выключателях токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла находящегося в стальном баке, соединенном с землей.

В маломасленных выключателях изоляция производится с помощью твердых диэлектриков и масла.

В воздушном выключателе в качестве гасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением от 1 до 5 МПа. Изоляция токоведущих частей между собой осуществляется с помощью твердых диэлектриков и воздуха.

В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее в двигающемся с большой скоростью в элегазе, который и используется как изолирующая среда. Неон ионизированный газ.

В электромагнитных выключателях установлена дугогасительное устройство в виде лабиринтно - щелевой камеры из твердого диэлектрика. Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги, вследствие её интенсивного удлинения и охлаждения.

В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом, давление равно (10^–4 Па), возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.

26. Приводы высоковольтных выключателей. [26]

а) Механизм привода выключателя. Для обеспечения дугогашения подвижный контакт выключателя при отключении должен обладать определенной линейной скоростью (1,5—10 м/с). Как правило, контак­ты выключателей движутся поступательно, а звенья, передающие уси­лия контактам от пружин или привода, имеют вращательное движение. Механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное, называется прямилом. Механизм, широко применяемый в баковых вы­ключателях, показан на рис. 18.10, а.

Отключающая пружина обычно устанавливается на каждом полю­се и действует на приводную тягу В₀Со, стремясь переместить ее слева направо. Во включенном положении четырехзвенник А1С2В2А2 находится в положении, близком к мертвому, которое широко используется для получения необходимой характеристики аппарата. Рассмотрим про­стейший кривошипно-шатунный механизм (рис. 18.10,6). С рычагом / (кривошипом) связан выходной вал выключателя, а с ползуном 3 подвижный контакт. При вращении рычага / контакт совершает воз­вратно-поступательное движение. При угле поворота, близком к 180°, и относительно большом изменении угла Да перемещение ЛЯ близко к нулю (звенья / и 2 лежат на одной прямой). В этом случае никакая сила, действующая на ползун 3 влево, не может переместить механизм. Это положение получило название мертвого. Зависимость хода контак­тов Н от угла поворота а приведена на рис. 18.10,8.

Использование мертвого положения дает возможность:

1) уменьшить момент или усилия на включающем элементе к концу
процесса включения, когда усилия пружин наибольшие и к ним прибав­ляются электродинамические усилия при включении на КЗ;

2) облегчить регулировку выключателя, так как малому ходу контак­тов соответствует большой ход включающего рычага или тяги;

3) преодолеть электродинамические силы, действующие на подвиж­ные контакты, которые создают большие усилия на привод;

4) уменьшить усилия отключающих катушек и механизма свободного расцепления (рис. 18.12).

б) Особенности привода масляных выключателей на напряжение ПО кВ и выше. При включении на существующее КЗ дуга загорается до соприкосновения контактов и существует до момента их соединения. При этом контактные поверхности могут частично расплавляться, что ведет к их привариванию при замыкании. Кроме того, вызванные дугой
при включении разложение и испарение масла могут препятствовать ее гашению при последующем отключении. Возникновение дуги при вклю­чении создает давление газа внутри ДУ, которое может снижать ско­рость контакта на самом ответственном участке пути. Как показывают экспериментальные исследования, длительность горения дуги при вклю­чении не должна превышать 0,005 с.

В настоящее время применяются ручной, электромагнитный, пру­жинный, пневматический и пневмогидравлический приводы.

в) Ручные приводы. При ручном приводе используется мускульная сила человека. Уменьшение усилия, необходимого для включения, до­стигается применением рычажных систем. Эти приводы применяются только для маломощных выключателей с напряжением 6—10 кВ.

Уменьшение обгорания контактов с помощью их облицовки метал­локерамикой облегчает включение привода при существующем КЗ и по­зволяет увеличить номинальный ток включения.

При ручных приводах невозможно дистанционное включение вы­ключателей. Поэтому широкая автоматизация подстанций ограничивает их применение.

г) Электромагнитные приводы. Электромагнитный привод ПС-10(рис. 18.11) предназначен для выключателей с максимальным статичес­ким моментом на валу не более 400 Н-м. Вал привода через муфту / и рычажную передачу соединяется с валом выключателя. Включение производится броневым электромагнитом постоянного тока с якорем 2
и катушкой 3. Применение броневого электромагнита позволяет полу­чить большой ход якоря и большую силу тяги в конце хода, что необ­ходимо для преодоления противодействующих сил выключателя. При наладке ручное включение производится с помощью рычага 4.

На рис. 18.12 изображена серия положений механизма привода. Вал / привода связан с валом выключателя. Звено 11 опирается на упор 8. Этот упор регулируется так, что звенья 10 и 11 находятся в по­ложении, «заваленном» за мертвую точку. В результате центр О\ явля­ется неподвижным, так как силы, действующие на него, прижимают звено 11 к упору 8. Направление момента сил, создаваемых пружинами выключателя, указано на рис. 18.12, п.

При подаче напряжения на включающий электромагнит шток 6 давит на ролик 5 и поворачивает рычаг 2 и звенья 3, 7 в положения, ука­занные на рис. 18.12,6 и е. При этом звено 12 и центр Oi остаются не­подвижными

Во включенном положении (рис. 18.12, г) ось О₂ через ролик 5 опи­рается на защелку 4. Почти весь момент, развиваемый пружинами вы­ключателя, уравновешивается реакцией защелки 4, действующей па ось Ог- Лишь небольшое усилие передается на центр О\.

При подаче напряжения на электромагнит отключения 9 его шток выводит звенья 10 и // из положения, «заваленного» за мертвую точку, и центр О] становится подвижным — механизм получает вторую сте­пень свободы. Под действием пружин выключателя ось О₂ соскальзыва­ет с защелки 4, и происходит отключение выключателя (рис. 18.12,(3). В конце отключения все рычаги с помощью специальных пружин воз­вращаются в положение, показанное на рис. 18.12, а.

Механизм позволяет произвести отключение выключателя не только при полностью включенном положении, но и практически при любом промежуточном. Для уменьшения габаритных размеров электромагни­тов плотность тока в обмотках достигает 50 А/мм². Поэтому схема уп­равления автоматически отключает электромагниты в конце включения и отключения.

При включении на существующее КЗ привод должен включить вы­ключатель только 1 раз, так как при следующих друг за другом вклю­чениях ДУ оказывается неподготовленным к отключению тока КЗ. По­этому предусматривается механическая блокировка против многократ­ного включения. Если после выключения остается поданным сигнал на включение, включающий электромагнит срабатывает. Но в этот момент ролик 5 не опирается на шток 6, механизм привода не сложился еще для включения. Поэтому электромагнит включается вхолостую (рис. 18.12, е).

Привод обеспечивает нормальную работу при напряжении на вклю­чающем электромагните в пределах 80—110, а для отключающего элек­тромагнита 65—120 % номинального значения.

 

Выбор привода и оценка его работоспособности проводятся для наиболее тяжелых режимов эксплуатации. При расчетах рассматрива­ется случай включения на КЗ при пониженном напряжении на электро­магнитах и). Электромагнитные приводы характеризу­ются простотой максимальной температуре окружающей среды (сопротив­ление обмоток максимально конструкции и эксплуатации, высокой надежностью, согласованностью характеристик привода и противодействующих сил выключателя. Недостатками этих приводов являются большое время включения (для мощных выключателей до 1 с), большое потребление энергии, необходимость мощных аккумуляторных батарей для пи­тания электромагнитов. Питающие кабели должны иметь значительное сечение. Вследствие указан­ных недостатков электромаг­нитные приводы рекомендуют­ся для выключателей неболь­шой мощности.

д) Пружинные приводы. В пружинном приводе энергия, необходимая для включения, запасается в мощной пружине, которая заводится либо от ру­ки, либо с помощью двигателя малой мощности (менее 1 кВт),

Особенностью тяговой ха­рактеристики привода являет­ся уменьшение усилия, разви­ваемого включающими пружинами к концу хода, вследствие уменьше­ния их деформации. Для уменьшения такого эффекта начальная избы­точная энергия пружин преобразуется в кинетическую энергию специ­ального груза. К концу включения, когда скорость падает, энергия, на­копленная в грузе, передается механизму выключателя.

Широко распространен универсальный пружинно-грузовой привод ПП-67 (рис. 18.13). Включающие пружины 1 растягиваются с помощью электродвигателя 3, редуктора 2 и зубчатой передачи 6. Пружины сое­диняются с валом привода через систему рычагов 4 я 5, которые позво­ляют получить необходимый момент, несмотря на уменьшение силы пружин к концу хода. При взведении привода секторообразный груз 7 поворачивается на 180° в верхнее положение. При включении груз со­здает дополнительный вращающий момент, который достигает наиболь­шего значения после поворота вала примерно на 90°.

Пружинные приводы позволяют осуществить цикл АПВ. После включения выключателя автоматически производится взведение вклю­чающих пружин и привод подготавливается к повторному включению. Время включения выключателя с таким приводом составляет 0,2—0,35 с.

Привод снабжен электромагнитными элементами защиты, которые реагируют либо на ток, либо на напряжение. Эти элементы воздейству­ют на расцепляющее устройство механизма привода.

Пружинный привод не требует мощной аккумуляторной батареи и связанных с ней затрат, что является его преимуществом по сравне­нию с электромагнитным приводом. По сравнению с пневматическим и гидропневматическим пружинный привод более прост по конструкции.

 

В нем отсутствуют резервуары со сжатым воздухом или газом, компрес­соры, сложная пневматическая или гидравлическая системы управ­ления.

Благодаря этим преимуществам можно ожидать широкого распро­странения пружинных приводов в маломасляных выключателях на на­пряжения вплоть до 500 кВ. Необходимая зависимость тягового усилия от хода контактов может быть получена применением кулачкового ме­ханизма и специальных маховиков, позволяющих более полно использо­вать энергию включающих пружин.

е) Пневматические приводы. На рис. 18.14 показан пневматический привод для мощных баковых выключателей напряжением 220 кВ.

При открытии клапана 1 сжатый воздух при давлении 0,8—1 МПа

воздействует на поршень 2. Шток поршня 3 через ролик 5 производит включение выключателя. После включения полость под поршнем сооб­щается с атмосферой, и он возвращается в начальное положение под действием пружины 4.

Пневмопривод широко применяется для маломасляных выключате­лей. Бак со сжатым воздухом и привод встраиваются в конструкцию выключателя. Сжатый воздух подводится от централизованной комп­рессорной установки.

Пневматический привод имеет ряд преимуществ перед электромаг­нитным: высокое быстродействие (время включения 0,25 с для мощных выключателей), отсутствие мощных аккумуляторных батарей и др. В настоящее время пневмоприводы начинают использоваться для вклю­чения разъединителей и других аппаратов. Для надежной работы при­вода необходимы очистка и сушка воздуха.

ж) Пневмогидравлический привод. В пневмогидравлическом приво­де (рис. 18.15) аккумулирование энергии, необходимой для включения, осуществляется за счет сжатия газа под большим давлением. Для исключения утечки и растворения газ заключен в эластичном резиновом баллоне, размещенном в стальном сосуде /. Обычно в пневмогидравли-ческих приводах используется азот.

При работе насоса 3 масло нагнетается в сосуд / и резиновый бал-

лон 6 с азэтом сжимается. Давление доводится до номинального зна­чения 15 МПа, после чего насос 3 останавливается.

Управление приводом осуществляется с помощью золотникового клапана 5, который приводится в действие электромагнитом 7. При левом положении клапана (рис. 18.15, а) масло подается на верхнюю поверхность поршня. Нижняя поверхность поршня сообщается с мас­лом, находящимся под атмосферным давлением в резервуаре 2. При переходе золотника в правое положение (рис. 18.15,6) масло под дав­лением будет подано на нижнюю поверхность поршня, поршень переместится вверх, и произойдет включение выключателя. Масло из верхней части цилиндра свободно перетекает в резервуар 2.

Привод применяется и в маломасляных выключателях. В этом слу­чае главный цилиндр 4, связанный с контактным механизмом, находит­ся под высоким потенциалом. Управление осуществляется с помощью двух маслопроводов, связывающих главный цилиндр с остальной частью привода. Такая система позволяет отказаться от рычажной передачи, значительно облегчить подвижную часть выключателя, а следовательно, уменьшить необходимое усилие отключающих пружин. Для наладоч­ных работ с выключателями используется ручной насос 5.

Нормальная работа пневмогидравлического привода возможна, если вязкость жидкости не меняется с температурой.

Пневмогидравлический привод обладает высоким быстродействием, большой надежностью, удобством в эксплуатации. По своим характе­ристикам он превосходит пневматический привод. Пневмогидравличес­кий привод найдет применение для мощных выключателей с напряже­нием ПО кВ и выше.

27. Устройство и принцип работы разъединителей и выключателей нагрузки. [27]

Общие сведения:

Разъединители служат для включения и отключения цепей высокого напряжения либо при токах значительно меньше номинальных, либо в случаях, когда отключается номинальный ток недостаточный для образования дуги. При этом они образуют видимый разрыв цепи. Чаще всего они применяются при разрыве цепи для ремонтных работ на оборудовании. Также используются для отключения емкостных токов, токов холостого хода трансформаторов. Возможно их использование для перевода нагрузки с одной ветви на другую при условии, что напряжение на этих ветвях равно падению напряжения на этих ветвях (дуга не образуется).

 

Требования:

1. Контактная система должна иметь необходимую термическую и динамическую стойкость и ….

2. Разъединитель и механизм его привода должны надежно удерживаться во включенном положении при протекании тока К.З.

3. Промежуток между разомкнутыми контактами должны иметь повышенную электрическую прочность.

4. Привод разъединителя целесообразно блокировать с выключателем т.е. операции с разъединителем должны быть возможны только когда выключатель отключен.

Разъединитель предназначен для отключения и включения под напряжением отдельных участков электрической цепи или отдельных аппаратов при отсутствии тока нагрузки (нагрузка отключена выключателем). Разъединитель, имея открытую контактную систему, создает видимый разрыв электрической цепи.

В закрытых подстанциях напряжением 6—10 кВ применяют в основном однополюсные разъединители внутренней установки РВО и трехполюсные РВ. Трехполюсный разъединитель РВ-10/600 (рис. 6) состоит из стальной рамы 13, шести опорных изоляторов 11 с медными угольниками 10, являющимися стойками неподвижных контактов, двухполюсных медных ножей 4, пружин 5, стальных накладок б, создающих необходимое давление в контактах. На оси 7 вращается нож разъединителя. К валу 2 разъединителя приварены рычаг 1 для крепления с приводом и три рычага 12 для соединения с фарфоровыми тягами 9. Для управления разъединителями РВ применяют ручные приводы ПР внутренней установки.

 

Рис. 6. Трехполюсный разъединитель РВ-10/600:
1, 12 — рычаги, 2 — вал, 3 — контактная стойка, 4— ножи, 5— пружины, 6— стальные накладки, 7 — ось, 8 — болт заземления, 9 — фарфоровые тяги, 10 — медные угольники, 11 — опорные изоляторы, 13 — стальная рама, 14— упор

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ НАГРУЗКИ

Стоимость выключателей с приводами довольно велика. С учетом необходимых для управления выключателем трансформаторов тока и устройств релейной защиты стоимость современного распределитель­ного устройства получается очень высокой.

Если длительный ток установки невелик (400—600 А при напряже­нии 10 кВ), вместо выключателя с релейной защитой целесообразно использовать выключатель нагрузки и предохранители.

Выключатель нагрузки имеет ДУ небольшой мощности для от­ключения номинальных токов. В случае КЗ используется высоковольт­ный предохранитель. В выключателях нагрузки для гашения дуги при­меняются камеры с автогазовым, электромагнитным, элегазовым дуть­ем и вакуумными элементами.

В камерах с автогазовым дутьем гашение дуги осуществляется га­зами, которые выделяются под действием высокой температуры дуги стенками из газогенерирующего материала (органического стекла, ви­нипласта и др.). Общий вид автогазового выключателя нагрузки типа ВН-16 на номинальное напряжение 10 кВ и отключаемый ток 200 А показан на рис. 18.31. Все три полюса размещаются на сварной раме. На нижнем опорном изоляторе полюса расположены вывод полюса и шарнир подвижного контакта 1. На верхнем изоляторе укреплены неподвижный главный контакт 2, дугогасительная камера 5 и второй вывод полюса. Подвижный главный контакт 1 выполнен из двух сталь­ных пластин. В середине укреплен дугогасительный контакт 4 в виде изогнутой тонкой медной шины. Подвижные контакты приводятся в движение валом выключателя 3, который соединен с контактами фарфоровой тягой. Отключение выключателя происходит под действи­ем пружин 6, которые заводятся при включении. В дугогаситсльной камере (рис. 18.31,6) расположен неподвижный дугогасительный кон­такт точечного типа 7, соединенный с главным неподвижным контактом 2. Корпус камеры выполнен из пластмассы и состоит из двух половин, стянутых винтами. Внутри корпуса размещены два вкладыша 8 из га­зогенерирующего материала — органического стекла.

Управление выключателем осуществляется ручным рычажным при­водом со встроенным электромагнитом для дистанционного его отключения. Если необходимо дистанционное включение, то может быть использо­ван дополнительный электромагнитный привод.

Во включенном положении выключателя ток проходит через кон­тур главных и дугогасительных контактов. Во время отключения сна­чала размыкаются главные контакты и весь ток перебрасывается в цепь дугогасительных контактов. После расхождения дугогасительных контактов между вкладышами 8 загорается дуга. Малая толщина по­движного дугогасительного контакта 4 и узкая щель, в которой он перемещается, обеспечивают xopou ии контакт дуги со стенками вклады­шей Благодаря высокой температуре дуги вкладыши интенсивно выде­ляют газ, который стремится выйти из камеры через зазор между подвижным контактом и вкладышами. При этом возникает продольный обдув дуги, в результате чего она гаснет. Зона выброса газов из ка­меры 200—500 мм. Контакт 4 выходит из камеры тогда, когда дуга погаснет. В отключенном положении дугогасительный контакт отходит от камеры на расстояние, обеспечивающее достаточную электрическую прочность для данного класса напряжения Последовательно с выклю­чателем нагрузки включаются мощные предохранители типа ПК, кото­рые защищают установку от КЗ.

Выключатель может снабжаться дополнительным устройством, ко­торое автоматически отключает его после срабатывания предохранителей. Это устройство приводится в действие указателем срабатывания предохранителя.

Без замены вкладышей выключатель нагрузки допускает 75 отклю­чений тока 200 А при напряжении 10 кВ.

Перспективны вакуумные выключатели нагрузки и контакторы. На рис. 18.32 представлен вакуумный контактор КВТ-6/10-400-4-У2 на камерах КВД-10-400-4-У2. Вакуумный контактор в отличие от выклю­чателя нагрузки имеет большое допустимое число коммутаций номи­нального тока (10⁵ ВО) и отключает 50 раз небольшие токи КЗ (4 кА при напряжении 10 кВ). Вакуумная камера / укреплена в изоляцион­ном корпусе 2. Дополнительное поджатис подвижного контакта созда­ется пружиной 14. Отключение производится изоляционной траверсой 13, на которую действует электромагнит 10. Электромагнит может пи­таться постоянным или переменным током через выпрямительный мост. Контактор КВТ-6/10-400-4-У2 имеет следующие данные номинальное на­пряжение 6 и 10 кВ, номинальный ток 400 А, число допустимых комму­таций (ВО) при номинальном токе 10% число включений и отключений в час 300 при токе 400 А, поминальный ток отключения 4 кА, число допустимых коммутаций при этом токе 50.

28. Устройство и принцип работы отделителей, короткозамыкателей. [28]

 

Коротко-замыкатели – это быстродействующий контактный аппарат с помощью которого создается искусственное К.З. сети.

Отделитель – представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. В обычном разъединителе скорость очень мала, а в отделителе от 0,5÷1 сек.

Короткозамыкатель — электрический аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания на землю в сетях электроснабжения.

В случае аварии на трансформаторе одного из присоединений (T1), установленная на нём защита подаст напряжение на катушку включения соответствующего короткозамыкателя (SC1). Короткозамыкатель замкнёт свои контакты, создав искусственное замыкание на землю. На это замыкание среагирует защита магистральной ЛЭП, в зоне действия которой находится подстанция, и с помощью головного выключателя (Q) отключит всю подстанцию. Через небольшой промежуток времени на линии сработает АПВ и включит головной выключатель. За это время, которое называется бестоковой паузой, сработает только отделитель повреждённого трансформатора (E1) и отключит его от сети. Таким образом, не используя отдельный выключатель на каждое присоединение, возможно отключить повреждённый участок, оставив подстанцию в работе.

 

Отделитель — коммутационный аппарат для автоматического отключения отдельных участков электрической сети высокого напряжения при отсутствии в них тока;

Конструктивно отделитель состоит из цоколя, поворотных оснований изоляторов с установленными на них изоляторами на которых закреплены контактные ножи.
Цоколь ведущего полюса отделителя унифицирован и представляет собой сварную конструкцию, предназначенную для установки поворотных оснований изоляторов, системы рычагов и тяг.
Подвижный контакт состоит из основания на котором закреплена контактная пластина, которая в свою очередь соединена при помощи гибкой связи с контактной пластиной. На основной контактной пластине установлены ламели удерживаемые с помощью оси, шпильки и пластины. Ламели контактов прикрыты защитным кожухом препятствующим попаданию атмосферной влаги. Контактное давление ламелей регулируется законтрогаеными гайками.
Отключение отделителя происходит за счёт запасённой энергии рабочих пружин, внутренней и наружной закреплённых держателем. Пружины в свою очередь прикрыты защитным кожухом препятствующим попаданию атмосферных осадков. Рабочая пружина соединена вилками с поворотными основаниями изоляторов. Гашение энергии подвижных частей отделителя в конце отключения производится буфером. На цоколе ведомого полюса могут быть смонтированы заземляющие ножи управляемые приводом.

 

Конструкция короткозамыкателей и отделителей.

На рис. 10 представлен короткозамыкатель КЗ-110 на напряжение 110 кВ. На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Для создания необходимой прочности нож 4 имеет ребро жесткости 6. Основание 1 изолировано от земли и присоединяется к одному концу первичной обмотки трансформатора тока, второй конец которой заземлен (рис. 12). На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости вверх и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15—0,25 с.
В основу конструкции отделителя ОД-110У на 110 кВ (рис. 11) положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заведены.

 

Рис. 10. Короткозамыкатель Рис. 11. Отделитель

При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за время 0,4—0,5 с.
Параметры отечественных короткозамыкателей и отделителей приведены в справочной литературе.
Схема релейной защиты при использовании отделителей и короткозамыкателей приведена на рис. 12. Короткозамыкатель 1 имеет пружинный привод 4.

Механизм расцепления 6 привода может срабатывать от реле максимального тока мгновенного действия 8 и независимого расцепителя 10. От трансформатора тока 3 питается электромагнит 9 расцепителя отделителя 2. Отделитель отключается под действием пружины 5. При нормальной работе подстанции отделитель 2 включен, а короткозамыкатель 1 выключен. При внутреннем повреждении трансформатора срабатывает либо реле дифференциальной защиты КА, либо газовое реле Вг. Промежуточное реле при этом включает электромагнит независимого расцепителя 10. В результате короткозамыкатель 1 включается и через трансформатор тока 3 течет ток КЗ. Электромагнит 9 включается, и его якорь 11 заводит пружину 12. Схема будет находиться в таком состоянии до тех пор, пока от своей защиты не отключится выключатель, установленный на стороне высокого напряжения 220 кВ (выключатель QF1 на схеме рис. 9). После отключения этого выключателя ток через короткозамыкатель 1ив обмотке трансформатора 3 прекратится. Электромагнит 9 обесточится, его якорь под действием возвратной пружины освобождает защелку 7, и отделитель 2 размыкается.

Рис. 13. Элегазовый короткозамыкатель 110 кВ

Теперь выключатель на питающем конце линии может включаться вновь. Такая схема применяется только тогда, когда выключатель срабатывает (отключается) от замедленно действующей защиты. При быстродействующей защите линии применяются другие схемы.
Описанные выше конструкции короткозамыкателей и отделителей имеют большое время срабатывания (0,5—1 с), что удовлетворяет современные требования к энергосистемам. В перспективе это время должно быть уменьшено до 0,08—0,12 с при напряжениях до 220 кВ. Рассмотренные аппараты не обеспечивают также достаточную надежность работы при гололеде и сильных морозах. Для уменьшения времени включения замыкателя и времени отключения отделителя необходимо сокращать междуконтактное изоляционное расстояние путем применения элегазогой или вакуумной среды. Более перспективным является использование элегазовых аппаратов, так как удается получить необходимую прочность при одном разрыве. Для вакуумных аппаратов необходимо включение нескольких разрывов последовательно.
На рис. 13 представлен элегазовый короткозамыкатель на напряжение 110 кВ. В