Справочник по высоковольтным 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

• 1 Параметры
• 2 Свойства
• 3 Классификация высоковольтных выключателей
• 4 Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей
• 5 Общее устройство и принцип действия элегазовых выключателей
• 6 Требования к выключателям
• 7 Производители
• 8 См. также
• 9 Литература
• 10 Ссылки

Параметры [ править ]

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 [ править ]

Выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 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, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьём и дугогасительными камерами с узкими щелями или решётками, 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 [ править ]

Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей [ править ]

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 [ править ]

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 её 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 [ править ]

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 [ править ]

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 ЗЭТО, Таврида Электрик, ABB, ALSTOM (бывш. 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, Высоковольтный союз и Eaton

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

• 1 Параметры
• 2 Свойства
• 3 Классификация высоковольтных выключателей
• 4 Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей
• 5 Общее устройство и принцип действия элегазовых выключателей
• 6 Требования к выключателям
• 7 Производители
• 8 См. также
• 9 Литература
• 10 Ссылки

Параметры [ править ]

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 [ править ]

Выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 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, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьём и дугогасительными камерами с узкими щелями или решётками, 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 [ править ]

Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей [ править ]

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 [ править ]

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 её 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 [ править ]

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 [ править ]

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 ЗЭТО, Таврида Электрик, ABB, ALSTOM (бывш. 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, Высоковольтный союз и Eaton

Справочник по высоковольтным выключателям

К коммутационной аппаратуре высокого напряжения, используемой На электрических станциях и подстанциях, прежде всего относят разъединители, выключатели нагрузки, автоматические выключатели. Разъединители предназначены для включения и отключения электрических цепей высокого напряжения без нагрузки и создания в них видимого разрыва. Вместе с разъединителями используют высоковольтные предохранители, которые защищают установку от коротких замыканий.

Разъединители изготавливают для внутренней или для наружной установки, однополюсными и трехполюсными, с горизонтальным или вертикальным расположением ножей, с ножами заземления или без этих ножей.

Разъединители выбирают по номинальному напряжению и току, роду установки (наружная, внутренняя) и проверяют на термическую и динамическую устойчивость при коротких замыканиях.

В сетях 10, 20 и 35 кВ применяют однополюсные и трехполюсные разъединители типа» РВК (внутренней установки) с приводом ПР-2 и ПР-3; разъединители типов РОН, РЛНД, РОНЗ. В обозначении аппарата: Р — разъединитель, В — внутренней установки, Н—наружной установки, О — однополюсный (одноколонковый), Л — линейный, Д — двухколонковый, 3 —с заземляющими ножами; числами выражены номинальное напряжение (кВ) и номинальный ток (А) и т. д.

Разъединители можно применять для отключения и включения тока замыкания на землю до 5 А на линиях 20 и 35 кВ и до 30 А на линиях 10 кВ и ниже, уравнительного тока до 70 А в сетях до 10 кВ, нагрузочного тока до 15 А в Сетях до 10 кВ при условии, что отключение выполняется трехполюсным разъединителем с .механическим приводом. Правила устройства электроустановок допускают применять разъединители для отключения тока холостого хода в тех случаях, когда , мощности установок не превышают следующих значений:

При внутренней установке разъединителей применяют ручные приводы типов ПЧ-50 (червячный) и ПР-3 (рычажный), а при наружной типов ПРИ и ПЧН, снабженные сигнальными блок-контактами КСА.

Выключатели нагрузки служат для включения и отключения высоковольтных (6 и 10 и 35 кВ) электрических цепей небольшой мощности при нагрузке в несколько сотен ампер. Последовательно с ними устанавливают плавкие предохранители.

Выключатель нагрузки отличается от разъединителя главным образом наличием пристроенных к отключающим ножам дугогасительных камер.

В пластмассовый корпус дугогасительной камеры 2 (рис. 14.1) вставлены вкладыши из органического стекла. Нож 4 входит в щель, образованную вкладышами, и у основания дугогасительной камеры резко внедряется в неподвижные контакты. При отключении между контактами и ножом возникает дуга, под действием которой с поверхности вкладышей выделяется большое количество газов. Давление в камере значительно возрастает, теплопроводность газа увеличивается, дуга охлаждается и гаснет.

Высокая скорость движения контактов — около 4 м/с — создается специальными пружинами. Без смены вкладышей выключатели выдерживают от 150 до 200 выключений.

Выключатель нагрузки ВН-11Т (Т — тропического исполнения) — трехполюсный, автогазовый, с заземляющим устройством, внутренней установки — предназначен для коммутации (включения и отключения) электрических цепей напряжением до 10 кВ под нагрузкой. Наибольший отключаемый ток 400 А, номинальный ток 200 А. Без смены дугогасящих вкладышей выключатель допускает 75 отключений тока 200 А и всего 3 отключения тока 400 А. Эти выключатели устанавливают в малогабаритных комплектных распределительных устройствах.

Выключатели нагрузки ВНП-16 и ВНП-17 выполнены на общей раме предохранителями, причем последний имеет устройство, автоматики отключающее его при перегорании плавкой вставки любого предохранителя. Эти выключатели комплектуются приводом ПРА-17.

Высоковольтные автоматические выключатели масляные баковые, маломасляные горшковые, безмасляные воздушные и другие предназначены для включения и отключения электрических цепей высокого напряжения под нагрузкой (в рабочем режиме) и для их отключения при коротких замыканиях.

Последовательно с высоковольтными автоматическими выключатели устанавливают разъединители, которые служат для отъединения отключенных выключателей от сети (например, при осмотре, ремонте).

Автоматические выключатели — наиболее ответственные аппараты электрических установках. Основная их характеристика — это отключающая способность, то есть наибольший ток короткого замыкания, который они могут надежно отключать.

В баковом масляном выключателе (рис. 14.2) контакты всех трех фаз размещены в одном баке, заполненном маслом, которое изолирует фазы одну от другой и служит для гашения дуги при размыкании цепи: образующиеся в масле газы способствуют ее охлаждению и деионизации. Недостаток этих аппаратов — большой объем масла и сравнительно малая отключающая способность.

В маломасляных выключателях контакты каждой фазы помещены в отдельные цилиндрические бачки (горшки) с трансформаторным маслом, которое также выполняет роль изоляции фаз. При размыкании контактов процесс гашения дуги усиливается благодаря интенсивному поперечному движению масла под действием образующихся газов по специальным направляющим каналам.

В горшковых малообъемных масляных выключателях масло используется лишь как средство для гашения дуги и не играет роли изоляционной среды между фазами. Фазы изолированы одна от другой и от земли твердыми изоляторами. В местах разрыва каждой фазы устанавливают масляные баки-горшки. Если в фазе два разрыва, монтируют два масляных бака на фазу.

В горшках создана система камер, благодаря которым дуга, возникающая при размыкании, выдувается и быстро гаснет (рис. 14.3). При расхождении силовых контактов 1 и 2 дуга возникает в полости 3. Под давлением образующихся при этом газов масло из полости 3 под большим давлением выходит в полость 5 и через канал 4 выдувает образующуюся электрическую дугу. Происходит интенсивная деионизаиия искрового промежутка. Отключаемая мощность у горшковых выключателей значительно больше, чем у баковых многообъемных.

В воздушных выключателях гашение дуги происходит под интенсивным действием сжатого воздуха. Принцип работы выключателя, схема которого приведена на рисунке 14.4, заключается в следующем. При включении сжатый воздух подается в камеру 1, давит на поршень 2 и поднимает подвижный контакт 3, соединяя его с неподвижным контактом 4. При отключении сжатый воздух подается в камеру 1 сверху и в камеру 5. Поршень 2 идет вниз, подвижный 3 и неподвижный 4 контакты расходятся, образующаяся при этом дуга выдувается сжатым воздухом из камеры 5. Такие выключатели устанавливают в каждой фазе.

В электромагнитных выключателях (ВЭМ) гашение дуги происходит под действием магнитного дутья в специальных камерах с лабиринтной щелью, где дуга растягивается, охлаждается и гаснет.

Приводы высоковольтных выключателей ‘должны обеспечивать надежное включение цепей, а также отключение при возникновении аварийных режимов. Для отключения служит специальная катушка, которая получает сигнал от реле защиты и вызывает отключение выключателя. Усилие при этом тратится только на выбивание защелки из запорного механизма, а раздвигают контакты выключателя мощные пружины.

Приводы к высоковольтным выключателям разделяют по роду расходуемой во время процесса включения энергии на ручные (штурвальные и рычажные) и двигательные. Ручные приводы могут быть с автоматическим отключением или без него. Двигательные приводы подразделяют на приводы прямого действия — электромагнитные, с дистанционным управлением, потребляющие энергию во время включения непосредственно от вспомогательного источника электроэнергии, и приводы косвенного действия — пружинные, грузовые, пневматические, осуществляющие включение за счет предварительно запасенной энергии.

Приводы могут быть отдельными и встроенными, допускающими мгновенное автоматическое повторное включение (приводы с АПВ) и не допускающими его, для наружной или внутренней установки.

Широко применяются грузовые приводы к высоковольтным выключателям, простые по конструкции, обеспечивающие автоматическое включение и отключение, а также автоматическое повторное включение выключателей после кратковременных коротких замыканий.

На рисунке 14.5 приведена одна из многочисленных и разнообразных схем управления приводом. Схема выполнена на двух реле тока мгновенного действия РТМ и одном реле минимального напряжения РН, которое питается от трансформатора напряжения ТН. Кнопка КД служит для дистанционного отключения выключателя.

Секционирование электрических сетей — одно из средств повышения надежности электроснабжения сельских потребителей. На отдельных отходящих линиях устанавливают автоматические выключатели, которые, например, при коротком замыкании на линии отключают поврежденный ее участок.

Для секционирования линий напряжением 6 и 10 кВ Выпускается сетевой трехполюсный выключатель типа ВМН-10, управляемый с земли, с устройством АПВ. Применение АПВ позволяет использовать для секционирования сельских электрических сетей упрощенные секционирующие аппараты — автоматические отделители (ОД), выполняемые на базе разъединителей (рис. 14.6). Отделители 2 и 3 отключают соответствующие участки линии при отсутствии напряжения до АПВ — во время бестоковой паузы, создаваемой выключателем 1 на головном участке линии. Па отделителях установлены счетчики операций выключения и токовое реле, а на выключателе 1 головного участка— привод многократного АПВ.

При коротком замыкании (к. з.) на одной из отходящих линий отключается выключатель 1 и под действием механизма АПВ снова включается. Если короткое замыкание устранилось, линия остается в работе. В момент повторного отключения выключателя 1 (если короткое замыкание устойчивое) отделитель 2, счетчик импульсов которого зафиксировал два импульса тока короткого замыкания, отключается, а неповрежденная часть линии остается в работе. Отделитель отключается Пружиной, которая заводится при ручном включении отделителя (с земли).

Для создания искусственного короткого замыкания на линии электропередачи (чтобы вызвать отключение установки) при повреждении в трансформаторе понижающей подстанции предназначаются короткозамыкатели типа КЗ на номинальные напряжения 35. 220кВ.

ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Учебное пособие для курсового и

для студентов д/о, з/о

специальностей 100100, 100200, 100400

УДК 621.311. 2: 621.313 (075.8)

Составители: к.т.н., доцент кафедры ЭС Новиков А.В.

к.т.н., доцент кафедры ЭС Якимчук Н.Н.

Рецензент: доцент кафедры электроснабжения Закалата А.А.

Приведены сведения по проектированию электростанций. Пособие предназначено для студентов всех энергетических специальностей.

Подписано в печать Усл.печ.л.

Бумага типографская Печать матричная

Заказ № Тираж Бесплатно

Текст напечатан с оригинал-макета, предоставленного автором

610000, г. Киров, ул. Московская, 36

Оформление обложки, изготовление — ПРИП

ã Вятский государственный университет, 2002

Права на данное издание принадлежит Вятскому

Содержание

Системы охлаждения трансформаторов и автотрансформаторов. 6

Расшифровка условного буквенно-числового обозначения трансформатора (автотрансформатора) 6

Трансформаторы сухие с высшим напряжением 6—15 кВ.. 7

Трансформаторы маслонаполненные с высшим напряжением 3-20 кВ.. 8

Трансформаторы с высшим напряжением 35 кВ.. 11

Трансформаторы с высшим напряжением 110 кВ.. 13

Трансформаторы и автотрансформаторы с высшим напряжением 220-500 кВ.. 14

Токоограничивающие реакторы.. 16

Высоковольтные выключатели. 18

Отделители и короткозамыкатели. 25

Трансформаторы тока нулевой последовательности. 38

Трансформаторы напряжения. 39

Заградители высокочастотные. 42

Конденсаторы бумажно-масляные для каналов высокочастотной связи. 42

Ограничители перенапряжений. 43

Список литературы.. 43

Турбогенераторы

Примечание:1. В типе генератора: Т или ТГ – турбогенератор, В – водородное охлаждение, ВВ – или В – водородно-водяное охлаждение обмоток, ВФ – водородное форсированное охлаждение, ВМ – водомасляное охлаждение, 3В – трижды водяное охлаждение (ротор, статор и сердечник), С – специального исполнения. Число после первого дефиса – номинальная мощность, МВт (для генератора типа ТВФ-120-2У3 – мощность в продолжительно допустимом режиме перегрузки); число после второго дефиса – количество полюсов, Е – принадлежность к единой унифицированной серии, М – модификация; буквы У или Т – климатическое исполнение (У – для работы в районах с умеренным климатом, Т – с тропическим климатом), цифра 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

2. Буквой В обозначено водородное охлаждение, М – масляное, Н – непосредственное, К – косвенное, Возд. – воздушное, Водой – водяное.

3. В типе систем возбуждения ТСт – тиристорная статическая система возбуждения, ТС – тиристорная система самовозбуждения; ТН – тиристорная система независимого возбуждения с возбудителем переменного тока; ВЧ –возбуждение от машинного возбудителя переменного тока повышенной частоты, соединенного непосредственно с валом генератора через отдельно стоящее выпрямительное устройство; БЩ – бесщеточная система возбуждения с вращающимися выпрямителями; Т– статическая быстродействующая по схеме самовозбуждения с последовательным трансформатором и управляемым преобразователем, выполненным на тиристорах.

Трансформаторы и автотрансформаторы

На электростанциях и подстанциях устанавливаются трехфазные и однофазные двухобмоточные и трехобмоточные силовые трансформаторы и автотрансформаторы, а также силовые однофазные и трехфазные трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

Применяются трансформаторы масляные, сухие, заполненные негорючим жидким диэлектриком, а также трансформаторы с литой изоляцией.

Трансформаторы сухие с высшим напряжением 6—15 кВ

Трансформаторы маслонаполненные с высшим напряжением 3-20 кВ

Примечания: 1. Трансформаторы типа ТРДНС имеют расщепленные обмотки НН, при этом мощность обмоток ВН 100%, НН1 и НН2 по 50%. 2. Напряжения короткого замыкания этих трансформаторов ВН-НН= ВН-(НН1|| НН2) и НН1-НН2 отнесены к номинальной мощности трансформатора.

3. Отсутствие сведений означает, что они не представлены в каталогах заводами-изготовителями.

Токоограничивающие реакторы

Примечание:в типе реактора: Р – реактор, Б – бетонный, Д – принудительное охлаждение с дутьем (отсутствие буквы Д – естественное охлаждение), У – ступенчатая установка фаз, Г – горизонтальная установка фаз (отсутствие буквы У или Г – вертикальная установка фаз); первое число – номинальное напряжение, кВ; второе число – номинальный ток, А; третье число – номинальное индуктивное сопротивление, Ом; У (после цифр) – для работы в районах с умеренным климатом; 1 – для работы на открытом воздухе; 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

сдвоенные

Примечание:в типе реактора: Р – реактор, Б – бетонный, Д – принудительное охлаждение с дутьем (отсутствие буквы Д – естественное охлаждение), У – ступенчатая установка фаз, Г – горизонтальная установка фаз (отсутствие буквы У или Г – вертикальная установка фаз); первое число – номинальное напряжение, кВ; второе число – номинальный ток каждой ветви, А; третье число – номинальное индуктивное сопротивление одной ветви, Ом, при отсутствии тока в другой; У (после цифр) – для работы в районах с умеренным климатом; 1 – для работы на открытом воздухе; 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

Высоковольтные выключатели

Разъединители

Трансформаторы напряжения

Примечаниe: В типе трансформатора: Н- трансформатор напряжения, О- однофазный, Т- трехфазный, М- с естественным масляным охлаждением, Л- с литой изоляцией, Г- с газовой изоляцией, С- сухой, З- заземленный с одним заземляющим вводом обмотки высшего напряжения, И- для измерительных цепей, К- каскадный или с компенсирующей обмоткой для уменьшения угловой погрешности (трансформаторы серии НТМК и НОСК), Ф- в фарфоровой покрышке, Д- делитель, Е- емкостный; цифры после точки- шифр разработки, число после первого дефиса- класс напряжения, кВ, после второго- год разработки конструкции; буквы после чисел: У- для работы в районах с умеренным климатом, ХЛ- с холодным климатом, Т- с тропическим климатом; последняя цифра: 1- для работы на открытом воздухе, 2- для работы в помещениях со свободным доступом наружного воздуха,3- для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией; 1 (после третьего дефиса)- исполнение для установки подвесного разъединителя и заземлителя.

Заградители высокочастотные

Примечание:в типе заградителя: В – высокочастотный, З – заградитель; число после первого дефиса – номинальный ток, А, число после второго дефиса – номинальная индуктивность, мГн, буква У – для работы с умеренным климатом, Т – с тропическим климатом; цифра 1 – для работы на открытом воздухе.

Ограничители перенапряжений

Список литературы

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/ С.А. Бажанов, И.С.Батхон, И.А.Баумштейн и др.; под ред И.А.Баумштейна и М.В.Хомякова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1981.

3. Чухинин А.А. Электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели. Справочник. – М.: Информэлектро, 1994.

ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Учебное пособие для курсового и

для студентов д/о, з/о

специальностей 100100, 100200, 100400

УДК 621.311. 2: 621.313 (075.8)

Составители: к.т.н., доцент кафедры ЭС Новиков А.В.

к.т.н., доцент кафедры ЭС Якимчук Н.Н.

Рецензент: доцент кафедры электроснабжения Закалата А.А.

Приведены сведения по проектированию электростанций. Пособие предназначено для студентов всех энергетических специальностей.

Подписано в печать Усл.печ.л.

Бумага типографская Печать матричная

Заказ № Тираж Бесплатно

Текст напечатан с оригинал-макета, предоставленного автором

610000, г. Киров, ул. Московская, 36

Оформление обложки, изготовление — ПРИП

ã Вятский государственный университет, 2002

Права на данное издание принадлежит Вятскому

Содержание

Системы охлаждения трансформаторов и автотрансформаторов. 6

Расшифровка условного буквенно-числового обозначения трансформатора (автотрансформатора) 6

Трансформаторы сухие с высшим напряжением 6—15 кВ.. 7

Трансформаторы маслонаполненные с высшим напряжением 3-20 кВ.. 8

Трансформаторы с высшим напряжением 35 кВ.. 11

Трансформаторы с высшим напряжением 110 кВ.. 13

Трансформаторы и автотрансформаторы с высшим напряжением 220-500 кВ.. 14

Токоограничивающие реакторы.. 16

Высоковольтные выключатели. 18

Отделители и короткозамыкатели. 25

Трансформаторы тока нулевой последовательности. 38

Трансформаторы напряжения. 39

Заградители высокочастотные. 42

Конденсаторы бумажно-масляные для каналов высокочастотной связи. 42

Ограничители перенапряжений. 43

Список литературы.. 43

Турбогенераторы

Примечание:1. В типе генератора: Т или ТГ – турбогенератор, В – водородное охлаждение, ВВ – или В – водородно-водяное охлаждение обмоток, ВФ – водородное форсированное охлаждение, ВМ – водомасляное охлаждение, 3В – трижды водяное охлаждение (ротор, статор и сердечник), С – специального исполнения. Число после первого дефиса – номинальная мощность, МВт (для генератора типа ТВФ-120-2У3 – мощность в продолжительно допустимом режиме перегрузки); число после второго дефиса – количество полюсов, Е – принадлежность к единой унифицированной серии, М – модификация; буквы У или Т – климатическое исполнение (У – для работы в районах с умеренным климатом, Т – с тропическим климатом), цифра 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

2. Буквой В обозначено водородное охлаждение, М – масляное, Н – непосредственное, К – косвенное, Возд. – воздушное, Водой – водяное.

3. В типе систем возбуждения ТСт – тиристорная статическая система возбуждения, ТС – тиристорная система самовозбуждения; ТН – тиристорная система независимого возбуждения с возбудителем переменного тока; ВЧ –возбуждение от машинного возбудителя переменного тока повышенной частоты, соединенного непосредственно с валом генератора через отдельно стоящее выпрямительное устройство; БЩ – бесщеточная система возбуждения с вращающимися выпрямителями; Т– статическая быстродействующая по схеме самовозбуждения с последовательным трансформатором и управляемым преобразователем, выполненным на тиристорах.