Ivalt.ru

И-Вольт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выключатели нагрузки с большим током

Выключатели нагрузки

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ. рассчитанный на отключение рабочего тока, порядка номинального, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока КЗ, но включающая их способность соответствует электродинамической стойкости при КЗ.

Выключатели нагрузки применяют в присоединениях силовых трансформаторов на стороне высшего напряжения вместо силовых выключателей, если это возможно по условиям работы электроустановки. Поскольку они не рассчитаны на отключение тока КЗ, функции автоматического отключения трансформаторов в случае их повреждения возлагают на плавкие предохранители либо на выключатели, принадлежащие предшествующим звеньям системы, например на линейные выключатели, расположенные ближе к источнику энергии (рис.1). В связи с совершенствованием конструкций выключателей нагрузки область их применения расширяется.

Рис.1. Схема, поясняющая назначение отделителей и короткозамыкателей

Ниже приведено описание наиболее распространенных конструкций выключателей нагрузки.

Выключатели нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа

Отечественные аппаратные заводы выпускают выключатели нагрузки этого вида для номинальных напряжений 6 и 10 кВ (рис.2).

Рис.2. Выключатель нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа:
а — общий вид выключателя;
б — гасительная камера

Как видно из рисунка, здесь использованы элементы трехполюсного разъединителя для внутренней установки. На опорных изоляторах разъединителя укреплены гасительные камеры 5. К ножам разъединителя 1 прикреплены вспомогательные ножи 4. Изменен также привод разъединителя, чтобы обеспечить необходимую скорость движения ножей при включении и отключении, не зависящую от оператора.

Для этого предусмотрены пружины б, которые натягиваются при повороте вала 3 разъединителя, а при освобождении передают свою энергию подвижным частям аппарата.

В положении «включено» вспомогательные ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя 2 и скользящие контакты гасительных камер 7 замкнуты. Большая часть тока проходит через контакты разъединителя. В процессе отключения (рис.2,б) сначала размыкаются контакты разъединителя: при этом ток смещается через вспомогательные ножи 4 в гасительные камеры. Несколько позднее размыкаются контакты в камере. Зажигаются дуги, которые гасятся в потоке газов — продуктов разложения вкладышей 8 из органического стекла.

В положении «отключено» вспомогательные ножи находятся вне гасительных камер; при этом обеспечиваются достаточные изоляционные разрывы. Наибольший ток отключения выключателя типа ВН (активный или индуктивный, но не емкостный) равен 800 А при номинальном напряжении 6 кВ и 400 А при напряжении 10 кВ, номинальные продолжительные токи в 2 раза меньше и соответствуют рабочим токам разъединителей.

Выключатели нагрузки для генераторов

Мощные генераторы G соединяют в блоки с повышающими трансформаторами Т1 и присоединяют к сборным шинам станции через силовые выключатели Q (рис.3).

Рис.3. Схема блочного агрегата генератор-трансформатор
с выключателем на стороне высшего напряжения
и выключателем нагрузки у генератора

Для электроснабжения системы собственных нужд блока предусматривают понижающий трансформатор Т2, присоединенный к токопроводу на участке между генератором и повышающим трансформатором. Чтобы обеспечить энергией систему собственных нужд блока при его пуске, предусматривают выключатель нагрузки QW у генератора с номинальным напряжением порядка 24 кВ, номинальным током 20-30 кА и током электродинамической эксплуатацию и повышает надежность работы станции.

Выключатели нагрузки с указанными номинальными параметрами изготовлял ПО «Электроаппарат». Они входят в состав аппаратного генераторного комплекса (КАГ), включающего в себя выключатель нагрузки с гасительным устройством сжатого воздуха, разъединитель с заземляющими ножами, а также измерительные трансформаторы тока и напряжения. Перечисленные аппараты встроены в комплектный токопровод генератора. При номинальном токе свыше 12,5 кА предусматривается водяное охлаждение основных элементов аппаратного комплекса.

Выключатели переменного тока высокого напряжения

Тема 19

Предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 кВ и выше во всех режимах:

— отключение и включение номинальных токов – токов к.з.;

— токов х.х. силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторов батарей и длинных линий.

Все выключатели снабжаются дугогасительными устройствами, обеспечивающими гашение дуги в ограниченном объеме за несколько сотых долей секунд. Отключающая способность выключателя определяется номинальной мощностью отключения 10 -6 мВА.

При включении выключателя на существующее к.з. он подвергается большим механическим, тепловым, электродинамическим нагрузкам. Способность выключателя включаться на существующее к.з. характеризуется номинальным током включения. Это наибольший ударный ток к.з, на который выключатель включается без сваривания контактов и других повреждений, препятствующих его дальнейшей нормальной работы.

В большинстве случаев причина возникновения к.з. носит временный характер. Если причина быстро исчезла, а изоляция осталась неповрежденной, то при новом включении удается возобновить подачу энергии потребителю. Этот процесс называется автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя. Его применение повышает надежность электроснабжения.

Выключатель является наиболее ответственным аппаратом высоковольтной системы.

Требования к ним:

— особо высокая надежность работы во всех режимах;

— отключение аппаратом любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями;

— быстродействие аппарата при отключении;

— отключение выключателем к.з. не должно сопровождаться выбросом из него пламени и раскаленных газов, что может привести к перекрытию изоляции в распределительном устройстве.

Читать еще:  Выключатель для рольставней шнайдер

Классификация по ряду признаков:

— по методу гашения дуги;

— по виду изоляции токоведущих частей между собой и на землю;

— по принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.

В масляных выключателях 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 боковые и маломасляные выключатели.

В первых токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла, находящегося в стальном баке, соединенным с землей.

В маломасляных выключателях изоляция токоведущих частей от земли и между собой производится с помощью твердых диэлектриков и масла.

В воздушных выключателях в качестве гасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением 1-5 МПа. При отключении сжатый воздух из бака подается в дугогасительное устройство. Дуга в камере обдувается интенсивным потоком воздуха, выходящим в атмосферу.

В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее двигающимся с большой скоростью элегазом (шести фтористой серой SF6), который используется и как изолирующая среда. Электрическая прочность элегаза в 2,5 раза выше, чем у воздуха. При давлении 0,2 МПа она приближается к прочности трансформаторного масла. Удельная объемная теплоемкость элегаза в 4 раза выше, чем у воздуха.

Электромагнитные выключатели по своему принципу аналогичны контакторам постоянного тока с лабиринтно-щелевой камерой. Гашение дуги происходит за счет увеличения и охлаждения.

Вакуумные выключатели. В них гашение дуги осуществляется в вакууме (давление 10 -4 Па) благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.

Масляные выключатели (серия ВМП-10 – выключатель масляного подвесного типа 10 кВ). Дугогасительные решетки размещены в трансформаторном масле. Контакты при отключении движутся вниз под действием пружины. В каждом разрыве образуется дуга. Под действием энергии дуги масло разлагаются на водород, метан и другие газы. В течение сотой доли секунды давление возрастает до 5-8 МПа. Необходимо отметить, что в момент прохождения тока через нуль дуга гаснет и подвод мощности к ней прекращается. Однако энергия, выделенная дугой на протяжении предыдущего полупериода, создает в камере объем газа, в котором запасена определенная энергия. К моменту нуля тока это давление уменьшается, однако остается достаточно большим, чтобы создать газовый поток, охлаждающий дугу и восстанавливающий электрическую прочность дугового промежутка.

Следует иметь в виду, что энергия, необходимая для гашения, выделяется самой дугой. Поэтому чем больше ток, тем больше давление в камере и интенсивнее гашение дуги.

Наибольшая длительность горения дуги наблюдается при небольших индуктивных токах (500-2000 А).

Баковые масляные выключатели выпускаются на напряжение 35-220 кВ. Наибольшая мощность отключения 25000 МВ × А.

Обычно бак выключателя заполняется маслом на 2/3 объема. При отключении газ, выбрасываемый из камеры, заставляет слои масла, лежащие над камерой, двигаться с большой скоростью вверх. Воздух, находящийся над маслом, может свободно выходить в атмосферу. Таким образом, удается ограничить давление в баке. Взрыв бака – тяжелая авария, так как выливающее масло может воспламеняться и вызвать пожар в распределительном устройстве. Предусмотрен подогрев в масле для уменьшения его вязкости.

— простота конструкции, высокая механическая прочность;

— используется в самых тяжелых условиях эксплуатации;

— более надежны, чем воздушные и маломасляные выключатели;

— в них используются встроенные трансформаторы тока и емкостные делители напряжения.

— большие масса и габариты;

— необходимость периодической очистки масла;

— сложность и трудоемкость ремонта и ревизии выключателей с напряжением 110 кВ и выше;

— взрывоопасность и пожароопасность баковых выключателей.

В перспективе они будут заменяться маломасляными и элегазовыми выключателями.

Маломасляные выключатели (серия ВМТ). В них с целью уменьшения габаритов и массы изоляция осуществляется твердыми материалами. Предназначены для работы при Uн = 6-10 кВ. Номинальный ток контактной системы 600-3200 А. Номинальная мощность 550 МВ × А. номинальный ток отключения 31,5 кА.

Время отключения 0,12-0,13 сек при номинальном токе отключения.

В масляных выключателях применяются ручные, электромагнитные, пружинные, пневматические и пневмогидравлические приводы контактов. Гашение дуги – за счет давление газа.

Работают в цикле АПВ с бестоковой паузой 0,3 с.

Преимущества – меньшие габариты, постоянная готовность.

Недостатки – менее надежны без трансформатора тока при U = 35-220 кВ будут вытесняющая и элегазовая.

Воздушные выключатели (тип ВВП-35). Дугогасительное устройство расположено в атмосфере сжатого газа при давлении 4 МПа. При отключении контактов они расходятся и открывается выхлопной клапан. После гашения контакты остаются разомкнутыми, а выхлопной клапан закрывается, а дугогасительное устройство герметизируется.

Особенность – возможность многократной коммутации номинального тока. Наличие отделителя включенного последовательно с ДУ. Сначала расходятся контакты в ДУ, а затем отделитель.

Элегазовые выключатели. Дугогасящая способность элегаза наиболее эффективна при большой скорости его струи относительно горящей дуги.

Читать еще:  Бронзовые рамки для выключателей

Позволяют повысить номинальные напряжение и ток выключателей. Номинальный ток с элегазом в 5 раз выше, чем с воздухом. Элегаз инертный газ и слабо реагирует с дугой. Дугогасящая способность элегаза наиболее эффективна при большой скорости его струи относительно горящей дуги.

Электромагнитные выключатели (серия ВЭ). Наиболее перспективны для U выше 35 кВ.

В отличие от масляных с воздушных выключателей они не требуют масла или сжатого воздуха, более просты и удобны в эксплуатации, обладают высокой надежностью и большой срок службы. Применяются до U = 6-10 кВ номинальный ток до 3,6 кА номинальный ток отключения 31,5 кА.

Вакуумные выключатели. Давление 10 -4 Па. При таком вакууме дугогасительный промежуток имеет очень высокую электрическую прочность.

Выключатели нагрузки (тип ВН). Если длительный ток установки невелик (400-600 А) при U = 10 кВ вместо выключателя с релейной защитой целесообразно использовать выключатель нагрузки и предохранители.

Выключатель нагрузки имеет ДУ небольшой мощности для отключения номинальных токов. В случае к.з. используются высоковольтные предохранители.

В выключателях нагрузки для гашения дуги применяются камеры с автогазовым, электромагнитным, элегазовым дутьем и вакуумными элементами.

Управление выключателем осуществляется ручным рычажным приводом со встроенным электромагнитом для дистанционного отключения. Во включенном состоянии ток проходит через контур главных и дугогасительных контактов. Во время отключения сначала размыкаются главные контакты и весь ток перебрасывается в цепь дугогасительных камер.

Выключатель нагрузки выбирается по наиболее тяжелому режиму работы, который возможен при эксплуатации. Uном. выключателе должно быть равно или больше номинального напряжения защищаемой сети.

Номинальный длительный ток выключателя должен быть больше номинального тока установки.

|следующая лекция ==>
Значения относительных коэффициентов обрабатываемости материалов для различных методов обработки|Разъединители, отделители и короткозамыкатели

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Классификация высоковольтных выключателей

Практическая работа № 12 Высоковольтные выключатели.

Цель работы: Изучить назначение, устройство, принцип работы, разновидности и условия эксплуатации высоковолтных выключателей.

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).

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:

Цикл 1: О — tбп — ВО — 180 — ВО;

Цикл 2: О — 180 — ВО — 180 — ВО,

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.

Читать еще:  Выключатель мкп 110 трансформаторы тока

Классификация высоковольтных выключателей

По способу гашения дуги

· Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);

· Масляные выключатели (баковые и маломасляные);

· Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания;

· Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000А) и тока отключения;

· Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях;

Выключатели нагрузки выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер; Выключатель нагрузки ВНР-10/630

Выключатель нагрузки – трехполюсный высоковольтный коммутационный аппарат,выключатель, функция которого состоит в включении и отключении электрических цепей под нагрузкой, не предназначенный, однако для коммутации цепей токами короткого замыкания. Защита от сверхтоков реализуется включением в цепь предохранителей с соответствующими токовыми номиналами.

В настоящее время эти коммутационные аппараты нашли свое применение, вытеснив дорогостоящие высоковольтные выключатели, что обусловлено более низкой их стоимостью в сравнении с последними (следует учесть не только стоимость выключателя, но и привода).

Поэтому, в электрических сетях, с относительно небольшими токами экономически целесообразней применять выключатели нагрузки с предохранителями.

Помимо стоимости, к преимуществам применения выключателей нагрузки можно отнести достаточную простоту в изготовлении и обслуживании и возможности обеспечения необходимого в электроустановках выше 1000 В видимого разрыва при отключении.

Как выбрать выключатели нагрузки?

Выключатели нагрузки – трехполюсные коммутационные аппараты, которые применяются для включения, пропускания номинального тока и аварийного разрыва цепи. Предназначаются для работы с переменным током от 1 кВ. Управляются вручную, дистанционно с пульта и автоматически.

Приборы имеют усиленные контакты, которые служат им гораздо дольше, чем контакты обычных автоматов. Это необходимо для того, чтобы оборудование могло эффективно и безопасно обесточить линию, находящуюся под высокой нагрузкой. Особенность разработки состоит в том, что она предназначается только для коммутации и не защищает сеть от короткого замыкания. Поэтому выключатель нагрузки должен использоваться в комплекте с автоматическим выключателем.

Устройство

Большая часть существующего оборудования состоит из следующих компонентов:

  • силовой модуль;
  • привод;
  • модуль связи.

Аппарат является высоковольтным, поэтому монтируется в электроустановках, которые работают под напряжением 6 и 10 кВ. Используется для оснащения распределительных подстанций и производственных цехов.

Приборы не предназначаются для разрыва цепи во время появления сверхтоков, поэтому оборудование оснащается подстраховкой, которую представляют плавкие предохранители или линейные аналоги, которые располагаются наиболее близко к источнику электричества.

В зависимости от среды гашения, выделяют воздушные, масляные, вакуумные модели. В сетях распределения электроэнергии чаще встречаются изделия газогенерирующего типа. В ряде случаев вместо выключателей нагрузки целесообразнее использовать УЗО.

Строение приборов с газовым типом гашения дуги:

  • гасительные камеры фиксируются на изоляторах разъединительного оборудования;
  • дополнительные ножи прикрепляются к ножам прибора;
  • привод выполнен таким образом, чтобы ножи двигались оптимально быстро и не зависели от реакции человека. Чтобы добиться требуемого эффекта, при закручивании вала пружины натягиваются, а при раскручивании они передают энергию на подвижные компоненты аппарата.

Принцип действия

Как только оборудование включается, дополнительные ножи помещаются в камеры для гашения и коммутируются с соответствующими стационарными контактами. После этого происходит соединение стационарных и мобильных контактов. Большая часть тока перемещается посредством контактов. В момент разрыва сначала происходит размыкание основных групп контактов, и тогда ток перемещается по вспомогательным ножам в камеры для гашения. Затем происходит разъединение стационарных контактов в самой камере. После чего загораются электродуги, которые тушатся посредством газов, получаемых в результате разложения оргстекла.

В положении «отключено» дополнительные ножи остаются за пределами камер для гашения, обеспечивая необходимые для изоляции разрывы.

Максимальный ток разрыва цепи для установок типа ВН – 800 А при номинале 6 кВ или 400 А при напряжении 10 кВ. Допустимые положительные токи вдвое меньше и соответствуют рабочим токам устройства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector