Монтаж выключателя 500 кв

Управление выключателями подстанции 1150 кВ Барнаульская

Управление выключателями 500 кВ должно осуществляться в нормальном режиме с АРМа диспетчера через АСУ ТП.

При выходе из строя АСУ ТП или АРМов диспетчера управление должно осуществляться либо с терминала управления, либо ключами расположенными в шкафу с терминалом управления и из шкафа автоматики выключателя, находящегося на ОРУ. При этом шкафы, на которых располагаются органы местного управления, должны иметь мнемосхему ячейки выключателя или сигнализацию положения выключателя.

Защиты на отключение выключателей должны действовать помимо микропроцессорных терминалов, непосредственно на электромагнит отключения. Для выключателей реакторов это требование относится и к действию противоаварийной автоматики на его включение.

Любое действие на выключатель 500 кВ (включение или отключение) должны авторизированно фиксироваться либо автоматикой выключателя, либо защитой, с расшифровкой времени отключения и с возможностью считывания этой информации в АСУ ТП.

Прохождение импульсов включения и отключения по цепи каждого электромагнита должна фиксироваться аварийными регистраторами (например, от контакта РБМ или от контактов аналогичного реле).

Блокировка, действующая при неисправности выключателя, при которой запрещается его включение и отключение, должна блокировать, в том числе, и цепи ручных операций с выключателем.

Схема управления выключателями должна быть согласована с заводской инструкцией на выключатель в части (работа с фирмами производителями выключателей):

— при каких условиях необходим подхват импульса команды на отключение выключателя, какие гарантии дают фирмы поставщик выключателя при его отсутствии;

— какова должна быть разрывная мощность выходных контактов реле защит способных выдержать токи электромагнитов отключения отключения, при отсутствии подхвата импульса отключения;

— необходимость выполнения защиты электромагнитов управления от длительного протекания тока при неисправности выключателя;

— необходимость сигнализации снижения температуры ниже критической (при неисправности обогрева).

В качестве терминала управления может приниматься, как отдельный терминал, так и совмещающий в себе функции релейной защиты.

Микропроцессорный терминал управления должен нести следующие функции:

— оперативного управления выключателем- ретрансляция подачи команд на включение- отключение выключателя с АРМа диспетчера;

— сигнализации- приёма из шкафа управления выключателем (ШУВ), фиксации на уровне терминала управления с визуальной расшифровкой и трансляции на верхний уровень в АСУ ТП дискретных сигналов исправности и работы выключателя, его привода, автоматик и блокировок расположенных в ШУВ. При неисправности АСУ ТП выдача обобщенных визуальных и звуковых сигналов в блок резервной звуковой сигнализации (нормально отключенной);

— регистрации- фиксации во времени всех выше перечисленных сигналов с возможностью считывания их в АСУ ТП;

— измерения – токов напряжений и мощностей соответствующего присоединения.

На терминал управления целесообразно возложить функции:

— блокировки и управления разъединителями;

— АПВ с улавливанием синхронизма;

Целостность цепи каждого электромагнита должна контролироваться индивидуально в положении замкнутого состояния блок контактов выключателя соответствующей цепи.

Для выключателей поставляемых со шкафами управления имеющих собственную блокировку от «прыгания» достаточно использовать только эту блокировку.

Один шкаф автоматики выключателя должен выполняться не более чем на два выключателя. Количество клемм расположенных в одном шкафу не должно превышать 400 штук.

Предусмотреть отдельные шкафы для организации цепей напряжения с размещением в каждом цепей не более чем четырёх ТН.

Защита от не переключения фаз выключателя должна содержать два комплекта, каждый из которых должен действовать на свой электромагнит отключения. Допускается иметь только для одного из этих комплектов ускорение при отсутствии цикла ОАПВ.

Блокировка цепи включения и отключения при низком давлении элегаза или неготовности привода одной из фаз должна действовать на три фазы.

Управление разъединителями. Блокировка разъединителей.

Оперативная блокировка должна собираться либо на уровне локальных терминалов и не зависеть от работоспособности АСУ ТП, либо в АСУ ТП на дублированных серверах.

Управление разъединителями и заземляющими ножами 500 кВ должно быть выполнено с АРМа диспетчера, с терминала управления (либо ключами расположенными в шкафу с терминалом управления) и с ОРУ из шкафа управления разъединителем. При этом шкафы, в которых располагаются органы местного управления, должны иметь сигнализацию положения разъединителя (если в шкафу располагается ключ управления только одним аппаратом) или мнемосхему ячейки выключателя (если аппаратов несколько).

Неисправность цепей оперативной блокировки должна фиксироваться адресно, с дискретностью до одного разъединителя (при пофазном управлении до одной фазы).

Питание цепей управления разъединителями и оперативной блокировки выполнить от отдельных блоков питания, имеющих АВР и свой контроль изоляции.

Модернизация распределительных устройств 10 и 35 кВ

Модернизация распределительных устройств 10 и 35 кВ

Опыт работы с энергосистемами и промышленными предприятиями России показал, что основная масса распределительных устройств объектов энергетики укомплектована физически и морально устаревшими выключателями. Кроме того, конструкции самих распредустройств очень разнообразны — это различные типы КРУ, КРУН, КРН, КСО, ЗРУ, ОРУ с бетонными или кирпичными ячейками, изготовленные на многих предприятиях и в разное время. Часть этих предприятий в настоящее время не работает, а некоторые оказались за пределами России. Многие промышленные предприятия и электрические сети комплектовались распределительными устройствами иностранного производства.

Анализ состояния распредустройств приводит к выводу, что замена входящих в них выключателей на новые и более современные позволяет продлить их ресурс, так как остальные элементы ячеек и камер распредустройств изнашиваются значительно меньше и могут прослужить еще длительное время. Таким образом, замена входящих в состав распредустройств маломасляных выключателей на вакуумные сведет к минимуму затраты на их модернизацию и в дальнейшем — затраты на эксплуатацию, так как вакуумные выключатели, обладая значительно большим ресурсом, практически не нуждаются в обслуживании и намного проще в ремонте.

Всеми этими преимуществами обладают выпускаемые ОАО НПП «Контакт» вакуумные выключатели серий ВБЭ, ВБЭМ, ВБ, ВБЭТ, ВБС.

С 1995 года наше предприятие занимается адаптацией выпускаемых вакуумных выключателей к различным типам распредустройств — как с выкатными элементами, так и со стационарно установленными выключателями. При заказе вакуумных выключателей для замены маломасляных (или электромагнитных) выключателей, находящихся в эксплуатации в действующих распредустройствах, следует заполнить опросный лист. При необходимости на место выезжает специалист для обследования распредустройства и адаптации выключателя к конкретной ячейке. Предприятие также оказывает услуги по шефмонтажу вакуумных выключателей.

Реконструкция шкафов КРУ и КРУН класса 6-10 кВ

с выкатными элементами

В настоящее время ОАО НПП «Контакт» разработаны и поставляются выкатные элементы с вакуумными выключателями для модернизации ячеек КРУ и КРУН.

Выкатные элементы с выключателями ВБ-10-20(31,5) тип привода: пружинный, электромагнитный; ВБЭ-10-20(31,5; 40) тип привода: электромагнитный на номинальные токи 630-4000 А и комплекты адаптации для замены в ячейках отечественного и зарубежного производства:

Тип заменяемого выключателя

К-II; K-III; К-IIIУ; К-VIУ; К-УГУ; 4КВГ; 4КВС

Воздушный выключатель типа ВНВ

Выключатели серии ВНВ имеют укрупненный двухразрывный дугогасительный модуль на напряжение 220 кВ.

а) пневматическая схема; б) электрическая функциональная схема.

Рисунок 1.13 — Схематический разрез дугогасительного модуля

выключателя ВНВ и электрическая схема.

Все выключатели этой серии компонуются из резервуара со шкафом управления и опорной изоляционной колонки, на которой смонтирован дугогасительный модуль. Полюс выключателя на 220 кВ имеет одну опорную колонку с одним двухразрывным модулем (рис. 1.13), на 500 кВ – две опорные колонки и два модуля, на 750 – три колонки и три модуля. Полюс выключателя на 110 кВ имеет одноразрывный модуль.

Дугогасительный модуль – это двухразрывная дугогасительная камера, контактная система которой находится постоянно в среде сжатого воздуха (4 МПа) как во включенном, так и в отключенном положении. Контакты смонтированы в металлическом резервуаре, на котором установлены контейнеры с шунтирующими резисторами и коммутирующими их механизмами, также заполненные сжатым воздухом. Токоведущие части присоединены к контактной системе с помощью изолирующих вводов. Гашение дуги в камере осуществляется двухсторонним дутьем сжатым воздухом, выбрасываемым через внутренние полости контактов и выхлопные клапаны в атмосферу. Контакты имеют двухтактное движение: при гашении дуги разрыв между контактами имеет минимальное значение, чем обеспечивается интенсивное дутье, после окончания гашения дуги подвижный контакт перемещается на максимальное расстояние, обеспечивая необходимую электрическую прочность.

На рисунке 1.13 а схематически показано устройство одного разрыва дугогасительного модуля выключателя ВНВ на 500 кВ во включенном положении. Отключение происходит при срабатывании электромагнита отключения, который, воздействуя на клапан пневматической системы, связанной с резервуаром 1, создает движение изолированной тяги 2 и рычагов 3, в результате чего подвижной контакт 6 перемещается вправо. Вначале размыкаются главные рабочие контакты 7, а затем дугогасительные 8. Дуга возникает между внутренней дугостойкой поверхностью подвижного контакта 6, ламелями дугогасительного контакта, и потоком сжатого воздуха из камеры сдувается на подвижное сопло 5. Так как внутренние полости контактов связаны с выхлопной полостью 11 и через нее с атмосферой, создается мощное дутье и дуга гаснет. После окончания гашения дуги подвижный контакт перемещается на максимальное расстояние и “прячется” за электростатический экран 4. Одновременно, при движении тяги 2 вниз перемещается шток 12 и, воздействуя выступом на рычаг, открывает оперативный клапан 14. Воздух под поршнем 15 выбрасывается в атмосферу, сам поршень перемещается, и подвижное сопло 5 движется вправо до упора, прекращая выхлоп воздуха в атмосферу. Истечение воздуха из неподвижного контакта также прекращается, так как выхлопной клапан 9, приводимый тягой 10, перекрывает отверстие контакта 8.

При включении, срабатывает электромагнит включения, он открывает пусковой клапан, и шток 12 под действием включающей пружины 13 перемещается вверх. Со штоком 12 связана тяга 2, которая через рычаг 3 передает движение подвижному контакту 6. Он перемещается влево и замыкает цепь. Пневмомеханическое устройство, примененное в выключателе ВНВ, уменьшает собственное время отключения до 0,02 – 0,025 с. Распределение напряжения между дугогасительными разрывами осуществляется с помощью параллельно включенных конденсаторов 3 (рис. 1.13 б). При необходимости, выключатели могут оснащаться шунтирующими резисторами 1. В этом случае, после гашения дуги в главной цепи на контакте 2, отключаются вспомогательные контакты 4 в среде сжатого воздуха, разрывая небольшой ток.

Все фарфоровые покрышки разгружены от воздействия сжатого воздуха и динамических нагрузок стеклоэпоксидными цилиндрами. Кроме выключателей на опорных изоляторах разработаны конструкции подвесных выключателей с модулями серии ВНВ, которые обеспечивают значительную экономию площади ОРУ. Выключатели серии ВНВ рассчитаны на ток отключения 40 – 63 кА. По сравнению с выключателями ВВБ эти выключатели имеют меньшую массу и меньшие габариты.

К недостаткам всех воздушных выключателей следует отнести необходимость компрессорной установки, сложную конструкцию ряда деталей и узлов, относительно высокую стоимость, трудность установки встроенных трансформаторов тока.

Электромагнитные выключатели для своей работы не требуют масла или сжатого воздуха, могут выполнять большое количество включений и отключений без ревизии и находят применение на напряжениях 6-20 кВ при частых коммутациях электрической цепи. Они гарантируют низкий уровень коммутационных перенапряжений и имеют меньшее обгорание контактов. Кроме того, эти выключатели обеспечивают чистоту обслуживания, обусловленную отсутствием масла, а отсюда — снижение расходов на обслуживание и эксплуатацию. Быстродействие выключателя при отключении больших токов дает соответствующее уменьшение вредных воздействий (термических и динамических) токов на элементы электроустановок.

Повышенная износостойкость дугогасящей части выключателей обеспечивает большое допустимое число коммутационных операций без ревизий. Эти преимущества позволили найти широкое применение этим выключателям.

Высоковольтный выключатель

Высоковольтный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтный выключатель состоит из: контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Содержание

Параметры

В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006 выключатели характеризуются следующими параметрами:

• номинальное напряжение Uном (напряжение сети, в которой работает выключатель);
• номинальный ток Iном (ток через включённый выключатель, при котором он может работать длительное время);
• номинальный ток отключения Iо.ном — наибольший ток короткого замыкания (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций;
• допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения;
• если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы:

где О — операция отключения, ВО — операция включения и немедленного отключения, 180 — промежуток времени в секундах, tбп — гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении). Для выключателей с АПВ должно быть в пределах 0,3…1,2 с, для выключателей с БАПВ (быстродействующей) — 0,3 с.

• устойчивость при сквозных токах КЗ, которая характеризуется токами термической стойкости Iт и предельным сквозным током
• номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле.
• собственное время отключения — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дуго-гасительных контактов.
• параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения — скорость восстанавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффициент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряжения.

Свойства

Выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 1 150 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электрических станциях и подстанциях. Эти выключатели представляют собой довольно сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами. В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF₆ — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в так называемой вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Классификация высоковольтных выключателей

Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей

В воздушных выключателях (ВВ) энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакты, и как дугогасящая среда. Принцип действия дугогасительного устройства (ВВ) заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При прохождении тока через ноль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

ВВ конструктивно подразделяются на:

• Выключатель с открытым отделителем
• Выключатель с газонаполненным отделителем
• Выключатель с камерами в баке со сжатым воздухом

Общее устройство и принцип действия элегазовых выключателей

Изолирующей и гасящей средой выключателей служит гексафторид серы SF6 (элегаз). Выключатели представляют собой трехполюсный аппарат, полюсы которого имеют одну (общую) раму и управляются одним приводом, либо каждый из трех полюсов выключателей имеет собственную раму и управляется своим приводом (выключатель с пополюсным управлением).

Принцип работы аппаратов основан на гашении электрической дуги (возникающей между расходящимися контактами при отключении тока) потоком элегаза.

Источников возникновения потока газа – два :

• повышение давления в одной из заполненных газом полостей дугогасительного устройства, обусловленное уменьшением ее замкнутого объема, возможность истечения газа из которой в зону расхождения дугогасительных контактов появляется непосредственно перед их размыканием;

• повышение давления газа в этой же полости вследствие его расширения под действием тепловой энергии самой электрической дуги.

Первый источник превалирует при отключении малых токов, а второй – больших.

Полюс выключателя

Колонковое исполнение. Полюс представляет собой вертикальную колонну, состоящую из двух (и более) изоляторов, в верхнем из которых размещено дугогасительное устройство (ДУ), а нижний служит опорой ДУ и обеспечивает ему требуемое изоляционное расстояние от заземленной рамы. Внутри опорного изолятора размещена изоляционная штанга, соединяющая подвижный контакт ДУ с приводной системой аппарата.

Баковое исполнение. Полюс представляет собой металлический цилиндрический бак, на котором установлены два изолятора, образующие высоковольтные вводы выключателя. ДУ в таком выключателе размещено в заземленном металлическом корпусе.

Комбинированное исполнение. Полюс представляет собой металлический корпус в виде сферы, на котором установлены фарфоровые изоляторы, образующие высоковольтные вводы выключателя, в одном из которых размещено дугогасительное устройство, а в другом — встроенные трансформаторы тока.

В верхней части изолятора обычно устанавливается фильтр — поглотитель влаги и продуктов разложения элегаза под действием электрической дуги. Фильтрующим элементом в нем служит активированный адсорбент – синтетический цеолит NAX.

Также на всех современных выключателях установлен предохранительный клапан – устройство с тонкостенной мембраной, разрывающейся при давлении возникающем при внутреннем коротком замыкании, но не достигающем значения, при котором испытываются собственно изоляторы.

Дугогасительное устройство

Дугогасительное устройство предназначено обеспечивать быстрое гашение электрической дуги, образующейся между контактами выключателя при их размыкании. Разработка рациональной и надежной конструкции дугогасительного устройства представляет значительные трудности, так как процессы, происходящие при гашении электрической дуги, чрезвычайно сложны, недостаточно изучены и обусловливаются многими факторами, предусмотреть которые заранее не всегда представляется возможным. Поэтому окончательная разработка дугогасительного устройства может считаться завершенной лишь после его экспериментальной проверки.

Современные выключатели оснащены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, которые демонстрируют свои расчетные преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит неподвижную и подвижную контактные системы, в каждой из которых имеются главные контакты и снабженные элементами из дугостойкого материала дугогасительные контакты. Главный контакт неподвижной системы и дугогасительный подвижной – розеточного типа, а главный контакт подвижной системы и дугогасительный неподвижной – штыревые.

Подвижная система содержит, кроме главного и дугогасительного контактов, связанную с токовым выводом ДУ неподвижную токоведущую гильзу; поршневое устройство, создающее при отключении повышенное давление в подпоршневой полости, и два фторопластовых сопла (большое и малое), которые направляют потоки газа из зоны повышенного давления в зону расхождения дугогасительных контактов. Большое сопло, кроме того, препятствует радиальному смещению контактов подвижной системы относительно контактов неподвижной, поскольку никогда не выходит из направляющей втулки главного неподвижного контакта.

Главный контакт подвижной системы представляет собой ступенчатую медную гильзу, узкая часть которой адаптирована ко входу в розеточный главный контакт неподвижной системы, а широкая часть имеет два ручья, в которых размещены токосъемные (замкнутые проволочные) спирали, постоянно находящиеся в контакте с охватывающей их неподвижной токоведущей гильзой.

Газовая система

Газовая система аппаратов включает в себя:

• клапаны автономной герметизации (КАГ) и заправки колонн;
• коллектор, обеспечивающий во время работы аппарата связь газовых полостей колонн между собой и с сигнализатором изменения плотности элегаза;
• сам сигнализатор, представляющий собой стрелочный электроконтактный манометр с устройством температурной компенсации, приводящим показания к величине давления при температуре 20ºС;
• соединительные трубки с ниппелями и уплотнениями.

Сигнализатор изменения плотности элегаза (датчик плотности) имеет три пары контактов, одна из которых, замыкающаяся при значительном снижении плотности элегаза из-за его утечки, предназначена для подачи сигнала (например, светового) о необходимости дозаправки колонн, а две других, размыкающихся при недопустимом падении плотности элегаза, предназначены для блокирования управления выключателем или для автоматического отключения аппарата с одновременной блокировкой включения (что определяется проектом подстанции).

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателя применяют два типа приводов:

• аккумулятором энергии является комплект винтовых цилиндрических пружин
• управляющим органом является кинематическая система рычагов, кулачков и валов.

• аккумулятором энергии является комплект тарельчатых пружин
• управляющим органом является гидросистема.

Требования к выключателям

Выключатель является самым ответственным аппаратом в высоковольтной системе, при авариях он всегда должен обеспечивать четкую работу. При отказе выключателя авария развивается, что ведет к тяжелым разрушениям и большим материальным потерям, связанных с недоотпуском электроэнергии, прекращением работы крупных предприятий.

В связи с этим основным требованием к выключателям является особо высокая надежность их работы во всех возможных эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. В связи с тем, что режим короткого замыкания для системы является наиболее тяжелым, выключатель должен обеспечивать отключение цепи за минимально возможное время.

Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами:

• ГОСТ Р52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.»

• ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий».

• ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В.»

• ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции».

Вывод выключателя для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителей. В связи с этим выключатель должен допускать возможно большее число отключений коротких замыканий без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до 15 коротких замыканий при полной мощности отключения.

Производители

Число крупнейших производителей высоковольтных выключателей является относительно небольшим, что обусловлено слияниями и поглощениями, которые произошли в 1980-2000х годах. Основными производителями высоковольтных выключателей для сетей передачи и распределения являются ABB, Areva T&D, Siemens, Toshiba, Mitsubishi и HVB AE Power Systems, последние три представлены в основном на рынках Юго-Восточной Азии, Америки и Австралии. Для распределительных сетей можно выделить также Schneider Electric и Eaton.

Что касается РФ, производителями элегазовых выключателей для сетей 110-500 кВ являются Энергомашкорпорация, завод ОАО ВО «Электроаппарат», а также ОАО «Энергомеханический завод». Также имеется большое количество местных производителей вакуумных выключателей на напряжение до 35 кВ для распределительных сетей. [значимость не указана 47 дней]