Расчет выбора высоковольтного выключателя

Эксплуатация высоковольтных выключателей переменного тока

25 января 2012 в 10:00

Требования, предъявляемые к выключателям, заключаются в следующем:

надежность в работе и безопасность для окружающих;
быстродействие – возможно малое время отключения;
удобство в обслуживании;
простота монтажа;
бесшумность работы;
сравнительно невысокая стоимость.

Применяемые в настоящее время выключатели отвечают перечисленным требованиям в большей или меньшей степени. Однако конструкторы выключателей стремятся к более полному соответствию характеристик выключателей выдвинутым выше требованиям.

Масляные выключатели

Различают масляные выключатели двух видов – баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.

До недавнего времени в эксплуатации находились баковые выключатели следующих типов: ВМ-35, С-35, а также выключатели серии У напряжением от 35 до 220 кВ. Баковые выключатели предназначены для наружной установки, в настоящее время не производятся.

Основные недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем, масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений.

Маломасляные выключатели

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами.

Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые».

Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение получили выключатели 6-10 кВ подвесного типа (ВМГ-10, ВМП-10). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.

Конструктивные схемы маломасляных выключателей 1 – подвижный контакт; 2 – дугогасительная камера; 3 – неподвиж-ный контакт; 4 – рабочие контакты

При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные – внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва. По такой схеме выполняются выключатели серий МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно. Массивные внешние рабочие контакты 4 позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 9500 А). При напряжениях 35 кВ и выше корпус выключателя выполняется фарфоровым, серия ВМК – выключатель маломасляный колонковый). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на полюс, при больших напряжениях – два разрыва и более.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.

Область применения маломасляных выключателей – закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35 и 110 кВ.

Выбор высоковольтных выключателей: по типам, мощности, расчет, формулы, примеры

Все высоковольтные потребители подстанций, питающиеся от подстанций (цеховые трансформаторы, высоковольтные двигатели, батареи конденсаторов), подсоединяют посредством высоковольтных ячеек. Рекомендуется использовать комплектные ячейки КРУ и КСО. Такое решение позволяет существенно повысить производительность монтажных работ, сократить стоимость подстанций, повысить надежность электроснабжения и безопасность обслуживания. Выбор конкретной ячейки комплектного распределительного устройства зависит от токов рабочего режима и короткого замыкания в соответствующем присоединении, предопределяющих выбор выключателя или другого коммутационного аппарата.

В распределительных устройствах 10 (6) кВ применяют маломасляные, элегазовые, вакуумные и другие выключатели. Большой диапазон исполнений дает возможность применять выключатели как для присоединения электроустановок средней мощности, так и на стороне вторичного напряжения крупных трансформаторов.

Количество ячеек, присоединенных к секции шин, должно быть выбрано исходя из следующих потребностей: по одной ячейке на каждое проектируемое присоединение 10(6) кВ; по одной резервной ячейке на каждой секции шин; ячейка с межсекционным выключателем; ячейка с измерительным трансформатором напряжения на каждой секции шин; ячейка с вводным выключателем. Наиболее типичной схемой РУ 10 кВ промышленного предприятия является схема с одиночными секционированными шинами. Выбор высоковольтных выключателей производят:

По термической стойкости проверка осуществляется по расчетному импульсу квадратичного тока короткого замыкания и найденным в каталоге значениям:

При удаленном коротком замыкании значение теплового импульса тока короткого замыкания Вк может определяться по формуле

где т — расчетное время отключения выключателя, с.

Время действия релейной защиты может быть принято: при расчете кабелей и выключателей тупиковых присоединений ЗУР (высоковольтные двигатели, цеховые трансформаторы) t р.з. = 0,01 с; для вводных выключателей РУ 6—10 кА 4УР

t р.з. = 0,5… 0,6 с; для коммутационных аппаратов 5УР t р.з. = 1,2…2,0 с.

При коротком замыкании вблизи группы двигателей тепловой импульс определяется как суммарный от периодической Вкп и апериодической В к.а. составляющих:

Апериодические составляющие токов двигателей от системы затухают по экспонентам с близкими постоянными времени, поэтому апериодическую составляющую тока в месте короткого замыкания можно представить в виде одной экспоненты с эквивалентной постоянной времени:

Тепловой импульс от апериодической составляющей тока короткого замыкания

При наличии синхронных двигателей на соседней секции шин максимальное результирующее значение тока внешнего короткого замыкания определяется с учетом суммарной подпитки от обеих секций, так как секционный выключатель может быть включен. При проектировании подстанции промышленного предприятия возникает необходимость повторения процедур выбора аппаратов и токоведущих устройств столько раз, сколько отходящих линий имеется на предприятии.

Характеристики некоторых видов выключателей:

Интересное видео о высоковольтных выключателях смотрите ниже:

Воздушные выключатели

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом при давлении 2-4 МПа, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Конструктивные схемы воз-душных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство.

В выключателях на большие номинальные токи имеется главный и дугогасительный контур подобно маломасляным выключателям МГ и МГГ. Основная часть тока во включенном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто. При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в камере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 1, создается мощное дутье, гасящее дугу. Дутье может быть продольным или поперечным.

Необходимый изоляционный промежуток между контактами в отключенном положении создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние. Выключатели, выполненные по конструктивной схеме с открытым отделителем, изготовляются для внутренней установки на напряжение 15 и 20 кВ и ток до 20000 А (серия ВВГ). В данном типе выключателей после отключения отделителя 5 прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогасительные контакты замыкаются.

Конструктивные схемы воздушных выключателей 1 – резервуар со сжатым воздухом; 2 – дугогасительная камера; 3 – шунтирующий резистор; 4 – главные контакты; 5 – отделитель; 6 – емкостный делитель напряжения на 110 кВ – два разрыва на фазу (г)

В воздушных выключателях для открытой установки на напряжение 35 кВ (ВВ-35) достаточно иметь один разрыв на фазу.

В выключателях напряжением 110 кВ и выше после гашения дуги размыкаются контакты отделителя 5 и камера отделителя остается заполненной сжатым воздухом на все время отключенного положения. При этом в дугогасительную камеру сжатый воздух не подается и контакты в ней замыкаются.

По данной конструктивной схеме созданы выключатели серии ВВ на напряжение до 500 кВ. Чем выше номинальное напряжение и чем больше отключаемая мощность, тем больше должно быть разрывов в дугогасительной камере и в отделителе.

По конструктивной схеме рис, г выполняются воздухонаполненные выключатели серии ВВБ. Напряжение модуля ВВБ 110 кВ при давлении сжатого воздуха в гасительной камере 2 МПа. Номинальное напряжение модуля выключателя серии ВВБК (крупномодульного) составляет 220 кВ, а давление воздуха в гасительной камере 4 МПа. Аналогичную конструктивную схему имеют выключатели серии ВНВ: модуль напряжением 220 кВ при давлении 4 МПа.

Для выключателей серии ВВБ количество дугогасительных камер (модулей) зависит от напряжения (110 кВ – одна; 220 кВ – две; 330 кВ – четыре; 500 кВ – шесть; 750 кВ – восемь), а для крупномодульных выключателей (ВВБК, ВНВ) количество модулей соответст-венно в два раза меньше.

Выключатели нагрузки

Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, который занимает промежуточное положение между разъеденителем и выключателем по уровню допустимой нагрузки комутационных токов. Способен отключать без повреждения как номинальные нагрузочные токи, так и сверхтоки при аварийных режимах. Выключатель нагрузки допускает коммутацию номинального тока, но не рассчитан на разрыв токов КЗ.

Читать еще: Масляный выключатель для кру

По принципу гашения дуги выключатели нагрузки классифицируются:

Автогазовые(самый распространенный тип)
Вакуумные
Элегазовые
Воздушные
Электромагнитные

В распределительных сетях наиболее распространены конструкции выключателей нагрузки (ВНР, ВНА, ВНБ) с гасительными устройствами газогенерирующего типа.

Рисунок 6 – Выключатель нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа (BH) а – общий вид выключателя; б – гасительная камера

Как видно по рисунку, устройство основано на элементах трехполюсного разъединителя для внутренней установки. На опорных изоляторах разъединителя укреплены гасительные камеры. Но привод разъеденителя изменен для того, чтобы обеспечить достаточную скорость срабатывания при включении и отключении.

В положении «включено» ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя и скользящие контакты гасительных камер замкнуты. При отключении тока сначала отключаются контакты разъединителя, затем ток смещается через вспомогательные ножи в гасительные камеры. После этого размыкаются контакты в камере. Зажигаются дуги, которые гасятся в потоке газов, являющихся продуктами разложения вкладышей из оргстекла, находящихся в камере. В положении «отключено» вспомогательные ножи находятся вне гасительных камер, обеспечивая достаточные изоляционные разрывы.

Элегазовые выключатели

Элегаз (SF6 – шестифтористая сера) представляет собой инертный газ, плотность которого превышает плотность воздуха в 5 раз. Электрическая прочность элегаза в 2 – 3 раза выше прочности воздуха; при давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза сравнима с прочностью масла.

В элегазе при атмосферном давлении может быть погашена дуга с током, который в 100 раз превышает ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях. Исключительная способность элегаза гасить дугу объясняется тем, что его молекулы улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет. В струе элегаза, т. е. при газовом дутье, поглощение электронов из дугового столба происходит еще интенсивнее.

В элегазовых выключателях применяют автопневматические (автокомпрессионные) дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Элегазовый выключатель представляет со-бой замкнутую систему без выброса газа наружу.

В настоящее время элегазовые выключатели применяются на всех классах напряжений (6-750 кВ) при давлении 0,15 – 0,6 МПа. Повышенное давление применяется для выключателей более высоких классов напряжения. Хорошо зарекомендовали элегазовые выключа-тели следующих зарубежных фирм: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Gerin и др. Освоен выпуск современных элегазовых выключателей ПО «Уралэлектротяжмаш»: баковые выключатели серии ВЭБ, ВГБ и колонковые выключатели серии ВГТ, ВГУ.

В качестве примера рассмотрим конструкцию выключателя серии LF фирмы Merlin Gerin напряжением 6-10 кВ.

Базовая модель выключателя состоит из следующих элементов:

корпуса выключателя, в котором расположены все три полюса, представляющего собой «сосуд под давлением», заполненный элегазом под низким избыточным давлением (0,15 МПа или 1,5 атм.);
механического привода типа RI;
передней панели привода с рукояткой для ручного взвода пружин и индикаторами состояния пружины и выключателя;
высоковольтных силовых контактных площадок;
многоштырьевого разъема для подключения цепей вторичной коммутации.

Классификация высоковольтных аппаратов по назначению

Высоковольтными выключателями – называют коммутационные аппараты, производящие оперативное включение или отключение отдельных линий и электрического оборудования при нормальном или аварийном режиме, управляемых вручную, дистанционно или автоматически. Рассмотрим конструктивные особенности данных устройств, выпускаемые разновидности, порядок проверки и технического обслуживания.

Элегазовый колонковый выключатель 110 кВ(слева) и Вакуумный выключатель 10 кВ(справа)

Требования к эксплуатации

При эксплуатации данного оборудования должны соблюдаться следующие требования:

правильный выбор элемента с учётом технических характеристик;
надлежащее техническое обслуживание, согласно требованиям, предусмотренным заводом-изготовителем;
соблюдение условий эксплуатации, допустимых для конкретного устройства;
наличие обученного и аттестованного персонала, допускаемого к обслуживанию оборудования.

Установленные устройства должны надлежащим образом проходить регулярные проверки, испытания и другие необходимые виды работ.

Выбор выключателя

Испытания и проверки, какими приборами ведётся контроль

Эксплуатация высоковольтных выключателей предусматривает проведение следующих проверок:

визуального осмотра на предмет наличия внешних дефектов;
замеров сопротивления изолирующего покрытия;
проверок сопротивления обмоток и контактов, при сравнении полученного значения с нормируемыми показателями;
времени срабатывания;
температуры контактов и другие.

Инструментальные измерения выполняются мегомметром, термометром и секундомером. Также для проверки устройств могут использоваться специальные стенды, предназначенные для выполнения данных видов работ.

Классификация высоковольтных аппаратов по назначению

Электрический аппарат это электротехническое устройство предназначенное для управления электрическими и не электрическими объектами и защиты их в ненормальных режимах работы.

Классификация высоковольтных эл. аппаратов по назначению:

1) Коммутационные. ( выключатели, отделители, короткозамыкатели, разъединители)

2) Защитные ( предохранители)

3) Ограничивающие ( реакторы, разрядники, ОПН- ограничители перенапряжения нелинейный)

4) Измерительные аппараты (ТТ, ТН)

Выключатель предназначен для коммутации любых режимов: номинальных, токов КЗ, токов х.х. тр-ов, токов холостых линий и кабелей. Характерной особенностью этого аппарата является наличие дугогос. устр. Различают шесть групп выключателей по среде гашения дуги:

1) Маслянные выключатели — дуга, образующаяся между контактами, горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся газы и пары используются для ее гашения. В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают баковые(35-220 кВ) выключатели и маломасляные(6-220 кВ).

2) Электромагнитные выключатели Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги вследствие ее ин-тенсивного удлинения и охлаждения. (6-10 кв)

3) В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно 10-4 Па). Возник-щая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме. (10-35 кВ)

4) В воздушном выключателе в качестве гасящей среды исполь-ся сжатый воздух, находящийся в баке под давлением 1-5 МПа; при отключении сжатый воздух из бака подается в дугогасительное устройство. (110-1150 кВ)

5) В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее двигающимся с большой скоростью элегазом (шестифтористой серой SF6), который используется и как изолирующая среда.

6) Выключатели нагрузки ДУ этих выключателей рассчитаны только не гашение маломощной дуги, возникающей при отключении нагрузки, поэтому их нельзя использовать для отключения цепей при коротких замыканиях. Для этого с ним последовательно ставится предохранитель. (6-10 кВ)

Разъединители, отделители, короткозамыкатели – это коммут аппараты у которых нет ДУ.

Разъединитель служит для включения и откл. цепи ВН либо при токах, знчительно меньших номинальных, либо в случаях, когда отключается номинальный то, но напряжение на контактах недостаточно для образования дуги. (ручной привод)

Короткозамыкатель- это быстродействующий контактный аппарат, с помощью которого по сигналу РЗ созд-ся КЗ сети. Отделитель предст собой разъединитель, который быстро откл обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Токоограничивающий реактор- катушка индуктивности, которая служит для ограничения тока КЗ и поддержания необходимого напряжения на сборных шинах. Реакторы позволяют применить высоковольтные выключатели и другие АВН облегченного типа, а также повысить надежность работы эл.уст-ки

Реакторы. Различают: бетонные, масляные, сдвоенные.

Разрядники, ОПН- ограничивают напряжение в эл уст-ке при коммутационных и атмосферных перенапряжениях. Разряднки: трубчатый, вентильный ОПН- усовершенствованный вентильный разрядник.ТТ, ТН- они изолируют цепи высокого напряжения от токовых цепей и цепей напряжения измерительных приборов и РЗ. ТТ- Измерительным трансформатором тока называют трансформатор, предназн-аченный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Вторичные токи 1, 5А

По конструкции: одновитковые( для преобраз больших токов); многовитковые ( исп-ся на малые токи); каскадные. По изоляции: масляные, литые, сухие. Новый элегазовый- ТГФ в фарфоровом корпусе > 220 кВ. ТН- предназначены для преобраз напряжения до 100, В. TН: однофазные, трехфазные, каскадные

По изоляции: масляные, литой, сухой.

Марки НАМИ-6(10),35 кВ-тр-р напряжения антирезонансный, маслян изоляц дополнит обмотка защиты изоляции

Техническое обслуживание выключателей

Выключатели должны регулярно осматриваться для определения наличия повреждений, которые можно выявить по внешнему виду устройства. При остановках оборудования в рамках технического обслуживания должна проводиться его очистка, настройка, удаление нагара с контактов, другие необходимые операции, предусмотренные технической документацией изготовителя.

Каждые 4 года устройства подвергаются регламентированному текущему, а 8 лет – капитальному ремонту. Необходимость проведения текущего ремонта может быть обусловлена:

нарушением целостности элементов;
шумом и треском в ходе срабатывания выключателя;
перегревом контактов;
повышенным расходом масла.

Работы обычно выполняются по месту эксплуатации устройств, к их выполнению привлекается обученный персонал в составе специализированной организации.

Высоковольтные выключатели – важные устройства, от исправности которых зависит правильность выполнения коммутационных операций.

Более подробно можете прочитать в учебнике(начиная со страницы 237, а про выбор выключателя со страницы 268):Открыть и читать книгу

Аппараты высокого напряжения

Рассмотрены принципы действия, устройство, расчет и проектирование аппаратов высокого напряжения. Приведены основные параметры современных аппаратов высокого напряжения и их выбор. По основным аппаратам — выключателям, трансформаторам тока, трансформаторам напряжения и реакторам — даны примеры расчета и проектирования, позволяющие студентам выполнить курсовой проект. Для студентов вузов. Может быть полезно для инженерно-технических работников, проектирующих аппараты высокого напряжения или занимающихся их эксплуатацией.

Читать еще: Подключение автоматических выключателей постоянного тока

Оглавление Предисловие Введение В.1. Классификация АВН В.2. Расположение АВН в электроустановках В.З. Род установки АВН В.4. Основные параметры АВН В.5. Требования, предъявляемые к АВН Глава первая. Изоляция аппаратов высокого напряжения 1.1 Классы номинальных напряжений и испытательные напряжения АВН. Координация внутренней и внешней изоляции 1.2 Расчету выбор изоляционных расстояний в воздухе 1.3 Расчет изоляционных расстояний в элегазе 1.4 Расчет и выбор изоляционных расстояний в масле 1.5 Расчет бумажно-масляной и конденсаторной изоляции 1.6 Особенности технологического процесса изготовления твердых изоляционных материалов, применяемых в АВН. Литая изоляция 1.7 Фарфоровые элементы АВН. Выбор этих элементов исходя из требований электрической изоляции и механической прочности Глава вторая. Выключатели переменного тока высокого напряжения. Общие сведения 2.1 Номинальный ток отключения 2.2 Циклы операций 2.3 Требования по восстанавливающемуся напряжению 2.4 Стойкость выключателей при сквозных токах КЗ 2.5 Время действия выключателя 2.6 Надежность 2.7 Краткие сведения по испытанию выключателей Глава третья. Воздушные и элегазовые выключатели 3.1 Общая компоновка воздушных выключателей 3.2 Электрическая дуга в продольном потоке сжатого воздуха 3.3 Термодинамическая закупорка сопла. Расчет его сечения по заданному току отключения 3.4 Восстановление электрической прочности междуконтактного промежутка в ДУ продольного дутья 3.5 Облегчение работы ДУ воздушного выключателя с помощью шунтирующих резисторов и конденсаторов 3.6 Элементы газовой динамики воздушных выключателей 3.7 Расчет и выбор основных параметров ДУ воздушного выключателя 3.8 Элементы системы управления воздушными выключателями 3.9 Конструкция воздушных выключателей 3.10 Свойства элегаза 3.11 Элементы расчета ДУ элегазового выключателя 3.12 Конструкция элегазовых выключателей 3.13 Перспективы развития воздушных и элегазовых выключателей 3.14 Пример расчета ДУ воздушного выключателя Глава четвертая. Масляные выключатели 4.1 Общая компоновка бакового и маломасляного выключателей 4.2 Конструкция и принцип действия ДУ 4.3 Расчет давления в ДУ автогазового дутья 4.4 Работа ДУ в режиме АПВ и при частых включениях и отключениях 4.5 Механизмы выключателя 4.6 Приводы выключателей 4.7 Порядок проектирований выключателя Глава пятая. Электромагнитные выключатели 5.1 Общие сведения 5.2 Вольтамперная характеристика дуги, охлаждаемой в щелевом канале 5.3 Отключение переменного тока сильно индуктивной цепи ДУ с узкой щелью 5.4 Нагрев стенок щели ДУ 5.5 Скорость движения дуги в ДУ электромагнитного выключателя 5.6 Остаточная проводимость ДУ электромагнитного выключателя 5.7 Конструкция ДУ электромагнитных выключателей 5.8 Порядок расчета ДУ электромагнитного выключателя Глава шестая. Вакуумные выключатели6.1 Общие сведения 6.2 Развитие вакуумного ДУ по номинальному току и номинальному току отключения 6.3 Электродинамическая и термическая стойкость ДУ вакуумного выключателя. Эрозия контактов 6.4 Электрическая прочность вакуумных ДУ 6.5 Конструкции вакуумных ДУ и вакуумных выключателей 6.6 Заключение Глава седьмая. Разъединители, отделители и короткозамыкатели. Выключатели нагрузки 7.1 Требования, предъявляемые к разъединителям, отделителям и короткозамыкателям 7.2 Конструкции разъединителей 7.3 Конструкции отделителей и короткозамыкателей 7.4 Выключатели нагрузки Глава восьмая. Предохранители высокого напряжения 8.1 Требования, предъявляемые к предохранителям 8.2 Конструкция предохранителей 8.3 Расчет и выбор основных параметров предохранителей Глава девятая. Предохранители высокого напряжения 9.1 Общие сведения 9.2 Компенсация погрешности 9.3 Режимы работы трансформаторов тока 9.4 Конструкция трансформаторов тока 9.5 Воздушные трансформаторы тока 9.6 Оптико-электронные трансформаторы тока (ОЭТТ) 9.7 Трансформаторы постоянного тока (ТПТ) 9.8 Выбор трансформаторов тока 9.9 Пример расчета электромагнитного трансформатора тока Глава десятая. Трансформаторы напряжения10.1 Общие сведения 10.2 Векторная диаграмма и погрешность 10.3 Компенсация погрешности 10.4 Конструкция ТН 10.5 Элементы электромагнитных ТН 10.6 Конденсаторные ТН 10.7 Трансформаторы постоянного напряжения (ТПН) 10.8 Оптико-электронные трансформаторы напряжения (ОЭТН) 10.9 Пример расчета ТН Глава одиннадцатая. Реакторы 11.1 Общие сведения 11.2 Конструкция реакторов 11.3 Расчет индуктивности реактора 11.4 Тепловой расчет реактора 11.5 Электродинамическая стойкость реактора 11.6 Изоляция реактора 11.7 Выводы реактора 11.8 Сдвоенные реакторы 11.9 Пример расчета реактора Глава двенадцатая. Разрядники 12.1 Назначение разрядников и требования к ним 12.2 Трубчатые разрядники 12.3 Вентильные разрядники 12.4 Ограничители перенапряжений Глава тринадцатая. Комплектные устройства высокого напряжения 13.1 Общие сведения 13.2 Комплектные распределительные устройства напряжением 10 кВ 13.3 Комплектные распределительные устройства с элегазом (КРУЭ) 13.4 Конструктивное исполнение некоторых элементов КРУЭ Список литературы

7.1 Выбор высоковольтного выключателя со стороны 6(10) кВ

Высоковольтные выключатели устанавливаются на всех присоединениях систем электроснабжения для автоматического отключения цепей в аварийном режиме и для коммутации токов нагрузки.

Выключатель — это единственный аппарат, позволяющий автоматическое управление, т.е. действие по сигналу релейной защиты или противоаварийной автоматики.

Для отключение токов короткого замыкания в выключателях устанавливают специальные дугогасительные камеры.

Типы выключателей и их конструкция определяются способом гашений дуги.

В распределительном устройстве 10(6) кВ выбираем камеры КСО с высоковольтными выключателями типа ВВУ-СЭЩ 10-20/1600

где U_ном — номинальное напряжение высоковольтного выключателя, в кВ.

Из паспортных данных выключателя: U_ном =10 кВ

U _уст — номинальное напряжение распределительного устройства, в кВ

ИЗ главы 3.1 U _уст = 6 кВ

Условие (7.1) выполняется.

Произведём расчет и выбор выключателя для вводного фидера ПС.

1) Максимальный расчетный ток по формуле (6.13) , в А:

Номинальный ток выключателя: I_ном = 1600 А,

что соответствует условию, в А: I_ном. I_р.мах (7.2)

2) Проверяем по отключающей способности, в кА:

где I_n_, (3) — ток КЗ в точке К2, в кА

Условие (7.3) выполняется.

3) Проверяем на термическую стойкость при сквозных токах КЗ, в кА 2 с: _.

где I_т — предельный ток термической стойкости, в кА;

Из паспортных данных выключателя: I_т = 20 кА

t_т— время протекания тока термической стойкости , в с

Из паспортных данных выключателя: t_т = 3 c

где I_n_, (3) — ток КЗ в точке К2, в кА

t_расч = t_р.з.+ t_ов — расчетное время КЗ, в с

t_р.з.= (от 0,12 до 2,5) — время срабатывания релейной защиты, в с

t_ов— собственное время отключения выключателя с приводом, в с

По условию селективности:

t_расч = 2,5+0,05 = 2,55 с

В_к.расч = (8,2) 2 ? 2,55 = 171,4 кА 2 с

Условие (7.6) выполняется.

4) Проверяем на электродинамическую стойкость, в кА.

где I_с — амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), в кА;

Делись добром 😉

Введение
1. Категория надёжности электроснабжения предприятия
2. Расчёт нагрузок
2.1 Расчет нагрузок цеха
2.2 Расчет нагрузок на стороне 0,4 кВ предприятия
Наименование цеха, отделения, участка
1. Бытовой корпус
53
40
12
14
1
2
5
180
3. Калибровочный цех
15
177
80
4. Автоматный цех
38
1000
16
270
6. Цех болтов
17
405
7. Центральная заводская лаборатория
10
430
169
8. Участок наладки узлов
16
260
150
9. Инструментальный цех
12
308
12
180
11. Цех мелкого крепления
13
190
12. Цех пружин, прессовый участок
13. Ремонтно-механический цех
1,5
20
100
20
10
409
15. Цех листовой штамповки
14
680
10
169
80
1. Станция предварительной очистки воды
380
2. Компрессорная
80
48
3. Котельная
150
1
25
7,5
5. Калибровочный цех
464
6. Автоматный цех
870
7. Цех болтов
65
8. Участок наладки узлов
20
9. Инструментальный цех
155
10. Термический цех
1155
11. Гальванический цех
4650
12. Цех мелкого крепления
14. Цех пружин, прессовый участок
155
15. Ремонтно-механический чех
80
16
380
140
18. Цех листовой штамповки
10
2.3 Расчёт нагрузок на стороне 10(6) кВ ГПП
3 Выбор напряжения и схемы
3.1 Выбор напряжения и схемы внутрицеховых сетей
3.2 Выбор напряжения и схемы внутризаводских сетей
3.3 Выбор напряжения и схемы внешнего электроснабжения
4 Выбор трансформаторов
4.1 Выбор числа и мощности трансформаторов ЦТП
2
48
2
2
4. Бытовой корпус
12
14
3
3
3
2
7. Автоматный цех
2
4
169
3
3
2
169
3
1
—
3
1
—
3
2
1
2
14. Гальванический цех
2
4
2
1
3
2
3
2
2
19. 19. Ремонтно-механический цех
3
20. Станция очистки вод
3
1
—
3
1
—
22. Цех листовой штамповки
2
3
4.2 Выбор трансформаторов ГПП
5. Расчёт токов короткого замыкания
6. Расчёт линий электропередачи
6.1 Расчет кабельных линий 10(6) кВ
6.2 Расчёт линий питающих предприятие
6.3 Расчет сборных шин ГПП
7. Выбор высоковольтного оборудования
7.1 Выбор высоковольтного выключателя со стороны 6(10) кВ

РАСЧЁТ И ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ АППАРАТОВ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

в г. ТАГАНРОГЕ

КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МЕХАТРОНИКИ»

РАСЧЁТ И ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ АППАРАТОВ

Студентка группы Н-87

Работа защищена с оценкой ____________

Вариант задания к курсовой работе……………………………………………….3

Принципиальная схема распределительного устройства……………………..4

2.Назначение и характеристика электрооборудования распределительного устройства…………………………………………………………………………………5

3. Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания……………………6

4. Расчёт токов короткого замыкания в точках К-1 и К-2……………………….7

5. Общие вопросы выбора электрических аппаратов и проводников…………..9

6. Выбор электрооборудования высшего напряжения:

6.4. Трансформаторов напряжения…………………………………………14

6.5. Разрядников (ограничителей перенапряжения)………………………15

7. Выбор электрооборудования низкого напряжения распределительного устройства:

7.1. Выключателей вводного, секционного и линейного наиболее загруженной линии…………………………………………………………………16

7.2. Выбор кабеля для наиболее загруженной линии…………………….22

7.3. Выбор трансформатора напряжения…………………………………..23

7.4. Выбор трансформатора тока в цепи силового трансформатора с низкой стороны……………………………………………………………………..24

7.5. Выбор трансформатора тока для наиболее загруженной линии……25

8. Спецификация выбранного оборудования для распределительного устройства высокого и низкого напряжения…………………………………….27

Список использованной литературы……………………………………………..29

Курсовая работа по предмету «Высоковольтные аппараты» является завершающей работой по курсу, основная её задача обобщить все полученные знания.

Цель курсовой работы — научиться рассчитывать и выбирать электрооборудование распределительных устройств выше 1000 В, составлять техническую документацию, закрепить навыки чтения и разработки электрических схем в РУ, подготовиться к выполнению квалификационной работы.

При выполнении курсовой работы необходимо: выполнять чертежи, условные обозначения элементов схем согласно стандартам ЕСКД и ЕСТД.

Вариант задания к курсовой работе

Исходные данные для выбора оборудования

ГПП-35/6 2х4 т.кВА

Длина питающей ЛЭП РПС-ГПП (км)

Сопротивление системы приведённое к высокому

Допустимый перегруз тр-ра в %

Максимальная нагрузка кабельной линии 6 кВ (мВА)

Длина КЛ 6 кВ с Al жилами

Время использования макс нагрузки для всех вариантов Тmax=4500 ч в год

Мощность ТСН Т3 (Т4) (кВА)

Количество ЛЭП подключенных к 1 секции

Принципиальная схема распределительного устройства.

Рис.1 Однолинейная схема ГПП-35/6 кВ

2. Назначение и характеристика электрооборудования распределительного устройства.

На рис.1 изображены следующие виды электрооборудования:

FV1 – FV6 – разрядники (ограничители напряжения);

Опишем каждый электрический аппарат отдельно.

Выключатель нагрузки — выключатель, имеющий дугогасительное устройство небольшой мощности. Предназначен для отключения номинальных токов нагрузки.

Разрядники служат для защиты установки (КТП) от перенапряжений, возникающих в процессе коммутаций и воздействий атмосферных явлений. При повышении напряжения сверхноминального значения разрядник срабатывает и ограничивает напряжение на фазе установки.

Предохранители — электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

Автоматические выключатели предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов, а также для оперативной коммутации отдельных цепей в энергосистемах.

Переключатель предназначен для ручного выключения и отключения тока в цепях с напряжением до 220 В постоянного напряжения и 380 В переменного. При больших значениях напряжения этот аппарат коммутирует цепь при отсутствии тока. Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трехполюсных исполнениях.

Силовой трансформатор — стационарный прибор, который посредством электромагнитной индукции преобразует систему переменного напряжения и тока в другую систему напряжения и тока, как правило, различных значений при той же частоте в целях передачи электроэнергии.

Трансформа́торы то́ка служат для измерения, преобразования и передачи информации о режиме работы сильноточной цепи высокого напряжения в цепь низкого напряжения, с целью её последующей обработки, при этом ТА служат для изоляции первичной цепи высокого напряжения от вторичной цепи низкого напряжения, имеющей потенциал земли.

Трансформаторы напряжения предназначены, как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты ЛЭП от замыканий на землю.

Разъединители служат для коммутации обесточенных цепей в целях проведения ремонта или ревизии в высоковольтных аппаратах, а также для выполнения переключений распределительного устройства на резервное питание

Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания.

Рис. 2. Схема замещения

Расчёт токов короткого замыкания в точках К-1 и К-2.

Секционный выключатель QB1 на шинах 6 кВ ГПП принят нормально отключенным для ограничения токов короткого замыкания и включается автоматически при отключении одного из трансформаторов Т1, Т2. Трансформаторы Т1 и Т2 работают раздельно. Составляется схема замещения исходной схеме. Расчёт токов КЗ ведётся в именованных единицах и принимаются индуктивные сопротивления приведённые к ступени напряжения 37,5 кВ. Активными сопротивлениями пренебрегаем.

Определяем сопротивления элементов схемы замещения:

где х₀ = 0,4 Ом/км, удельное сопротивление ЛЭП;

Где U_н – номинальное линейное сопротивление трансформатора с высшей стороны (35 кВ);

– номинальная мощность трансформатора в мВА, = 4 мВА;

где х₀ = 0,08 Ом/км, удельное сопротивление кабельной линии.

Сопротивление кабельной линии находится на ступени напряжения 6 кВ, это сопротивление необходимо привести к ступени напряжения 37,5 кВ, поэтому приведённое сопротивление кабельной линии будет определено по формуле:

Определяем трёхфазные токи короткого замыкания в точках (К-1, К-2 и К-3) по формуле:

Где – среднее напряжение ступени равное 37,5 кВ;

— суммарное сопротивление до точки КЗ.

Определяем трёхфазный ток КЗ в точке К-1:

Определяем ток трёхфазного КЗ в точке К-2:

Приводим этот ток КЗ к напряжению 6,3 кВ:

Определяем ток трёхфазного КЗ в точке К-3:

Приводим этот ток КЗ к напряжению 6,3 кВ:

Определяем ударные токи КЗ (амплитудное значение с учётом апериодической составляющей) в точках К-1, К-2 и К-3:

Где- ударный коэффициент, зависящий от схемы сети, мощность системы и места КЗ, = 1,8.

Значения токов КЗ и ударных токов сводим в таблицу 1.

1 1 голос

Рейтинг статьи

Расчет выбора высоковольтного выключателя

Эксплуатация высоковольтных выключателей переменного тока

25 января 2012 в 10:00

Масляные выключатели

Маломасляные выключатели

Выбор высоковольтных выключателей: по типам, мощности, расчет, формулы, примеры

Воздушные выключатели

Выключатели нагрузки

Элегазовые выключатели

Классификация высоковольтных аппаратов по назначению

Требования к эксплуатации

Выбор выключателя

Испытания и проверки, какими приборами ведётся контроль

Классификация высоковольтных аппаратов по назначению

Техническое обслуживание выключателей

Аппараты высокого напряжения

7.1 Выбор высоковольтного выключателя со стороны 6(10) кВ

Делись добром 😉

Похожие главы из других работ:

10. Выбор и проверка высоковольтного выключателя

1.2 Теплообмен со стороны теплоносителя. Теплообмен со стороны рабочего тела на испарительном участке

3.3 Выбор высоковольтного выключателя PУ-3,3 кВ

4.2.1 Выбор высоковольтного выключателя по напряжению производится исходя из условия

4.2.2 Выбор высоковольтного выключателя по току производится исходя из условия

4.2.4 Проверка высоковольтного выключателя на термическую устойчивость

5. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

2.2.1 Выбор схемы со стороны высокого напряжения

2.4.1 Выбор оборудования высокой стороны подстанций

7.1 Выбор высоковольтного выключателя со стороны 6(10) кВ

7.2 Выбор разъединителя со стороны 35(110) кВ

12.1 Выбор аппаратуры для стороны 10 кВ

12.2 Выбор аппаратуры со стороны 0,4 кВ

10. Выбор высоковольтного выключателя

2.3.2 Выбор высоковольтного выключателя

РАСЧЁТ И ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ АППАРАТОВ