Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> ­­­Электрическая часть электростанций

Воздушные выключатели - ­­­Электрическая часть электростанций

Оглавление
­­­Электрическая часть электростанций
Сведения об электрических станциях
Компоновка тепловых и атомных электрических станций
Особенности компоновки гидроэлектростанций
Типы генераторов и их параметры
Системы охлаждения генераторов
Системы возбуждения
Гашение поля генератора
Параллельная работа генераторов
Нормальные режимы генераторов
Пусковые режимы генераторов
Допустимые перегрузки статора и ротора
Типы трансформаторов и их параметры
Охлаждение трансформаторов
Нагрузочная способность трансформаторов
Параллельная работа трансформаторов
Виды главных схем электрических соединений
Особенности главных схем теплоэлектроцентралей
Главные схемы гидроэлектрических и гидроаккумулирующих станций
Главные схемы атомных электрических станций
Главные схемы подстанций
Выбор главной схемы - требования
Выбор главной схемы - рекомендации
Выбор трансформаторов
Режимы нейтрали
Технико-экономическое сравнение вариантов схем
Главные схемы тепловых электростанций некоторых зарубежных стран
Собственные нужды электрических станций
Механизмы собственных нужд тепловых электрических станций
Механизмы собственных нужд гидроэлектростанций
Электродвигатели механизмов собственных нужд
Самозапуск электродвигателей собственных нужд
Схемы питания собственных нужд тепловых электростанций
Схемы питания собственных нужд гидроэлектростанций
Электрооборудование и механизмы собственных нужд АЭС
Особенности схем питания собственных нужд АЭС
Использование выбега турбогенераторов в режиме аварийного расхолаживания реактора АЭС
Выключатели высокого напряжения
Гашение дуги в выключателе постоянного тока
Гашение дуги в выключателе переменного тока
Восстановление электрической прочности
Восстанавливающееся напряжение
Собственная частота сетей высокого напряжения
Способы повышение отключающей способности выключателей
Особенности процессов отключения малых индуктивных и емкостных токов
Масляные выключатели с открытой дугой
Масляные выключатели с дугогасительными камерами
Малообъемные масляные выключатели
Воздушные выключатели
Компрессорные установки
Элегазовые выключатели
Автогазовые выключатели
Электромагнитные выключатели
Вакуумные выключатели
Выключатели нагрузки
Разъединители
Короткозамыкатели и отделители
Приводы выключателей и разъединителей
Общие сведения о ТН и ТТ
Измерительные трансформаторы напряжения
Конструкции измерительных трансформаторов напряжения
Измерительные трансформаторы тока
Измерительные трансформаторы постоянного тока
Оптико-электронные устройства
Выбор выключателей
Выбор разъединителей
Выбор реакторов
Выбор трансформаторов тока
Выбор трансформаторов напряжения
Выбор предохранителей
Выбор токоведущих частей распределительных устройств
Схемы вторичных соединений
Схемы с питанием цепей вторичных соединений
Детали схем вторичных соединений
Основная аппаратура цепей управления и сигнализации
Требования, предъявляемые к схемам дистанционного управления
Сигнализация
Дистанционное управление выключателями о помощью малогабаритных ключей
Дистанционное управление воздушными выключателями
Дистанционное управление выключателями при оперативном переменном токе
Дистанционное управление в установках низкого напряжения
Управление разъединителями
Монтажные схемы, маркировка, детали
Испытательные блоки
Провода и контрольные кабели вторичных цепей
Маркировка монтажных схем вторичных цепей
Контроль изоляции вторичных цепей
Оперативный ток на электрических станциях
Выбор аккумуляторных батарей для оперативного тока на электостанциях
Выбор зарядных агрегатов для оперативного тока на электостанциях
Распределение постоянного оперативного тока на электростанциях
Источники переменного оперативного тока на электростанциях
Конструкции распределительных устройств
Принципы выполнения распределительных устройств
Правила устройства и основные размеры конструкций РУ
Применение ОПН в конструкциях РУ
Выбор компоновки и конструкции РУ
Характерные конструкции распределительных устройств
Направления развития зарубежных конструкций РУ
Главный шит управления
Организация управления на мощных станциях блочного типа
АСУ в энергетике
Кабельные коммуникации и сооружения
Аккумуляторный блок
Вспомогательные устройства
Основные понятия о заземляющих устройствах
Опасность замыканий на землю. Роль защитного заземления
Удельное сопротивление грунта и воды
Конструкции защитных заземлений
Схема расчета заземления
Литература

Воздушные выключатели принадлежат ко второй группе выключателей — газовых. В них для гашения дуги и деионизации дугового промежутка используется сжатый воздух, обдувающий дугу в продольном или поперечном направлении.
Конструктивные схемы воздушных выключателей внутренней установки приведены на рис. 5-11, наружной установки — на рис. 5-12. На рис. 5-13 показаны варианты схем подачи сжатого воздуха к дугогасительным камерам.
Принцип гашения дуги сжатым воздухом заключается в том, что межконтактный промежуток обдувается чистым сжатым воздухом, лишенным заряженных частиц. При этом дуга и ее опорные поверхности интенсивно охлаждаются, а ее сечение уменьшается.
Конструктивные схемы воздушных выключателей внутренней установки
Рис. 5-11. Конструктивные схемы воздушных выключателей внутренней установки 6—20 кВ: а — с одним разрывом в камере продольного дутья; б — с двумя разрывами на полюс; в — с одним разрывом на полюс в камере поперечного дутья

Конструктивные схемы воздушных, выключателей наружной установки 110 кВ
Рис. 5-12. Конструктивные схемы воздушных, выключателей наружной установки 110 кВ: а — с двумя разрывами на полюс, с наружным отделителем; б — с двумя разрывами на полюс, с воздухонаполненным отделителем; в — с тремя разрывами на полюс, с горизонтальными дугогасительными камерами, без отделителя; г — с двумя разрывами на полюс, находящимися в постоянно наполненной сжатым воздухом камере большого объема, без отделителя
Одновременно этот же поток воздуха выносит из межконтактного промежутка продукты горения дуги, представляющие собой хорошо проводящую среду. Место этих продуктов занимает теперь свежий неионизированный воздух, способный выдержать напряжение, восстанавливающееся на контактах выключателя. Назначение дутогасительной камеры заключается в быстром и полном замещении ионизированной среды свежим, обладающим высокой электрической прочностью воздухом.
Существует два типа дугогасительных камер, получивших распространение на практике. В камерах первого типа поток сжатого воздуха параллелен стволу дуги. Это так называемая камера продольного дутья. В других — поток гасящего воздуха перпендикулярен оси ствола дуги. Их называют камерами поперечного дутья. На рис. 5-14, а показана схема камеры поперечного дутья,
Рис. 5-13. Схемы подачи воздуха к дугогасительным камерам а на рис. 5-14, б, в, г и д — продольного дутья.

Схемы подачи воздуха к дугогасительным камерам
1 — резервуар; 2 — главный дутьевой клапан; 3 — изоляционная дутьевая труба; 4 — дугогасительная камера
Камеры продольного дутья имеют преимущественное распространение во всем диапазоне напряжений от 3 до 750 кВ, на которые строятся выключатели, так как позволяют создать аппарат, отвечающий самым жестким требованиям по номинальной мощности отключения, номинальному току и быстродействию. Камеры поперечного дутья из-за громоздкости конструкции и больших габаритов применяются ограниченно, преимущественно в выключателях 6—20 кВ. Исключение составляют новейшие выключатели серий ВВБ и ВВД.
Важным элементом дугогасительной камеры воздушного выключателя является сопло, сжатый воздух из которого в процессе отключения выбрасывается в дуговой промежуток со скоростью звука. Форма сопла обеспечивает поддержание на всем пути перед ним (в частности и в дуговом промежутке) необходимого давления сжатого воздуха.
Сопла могут изготавливаться из металла или изоляционного материала, быть неподвижными или подвижными. Устройство контактной системы с изоляционными соплами показано на рис. 5-14, б. На рис. 5-14, гид показана система с соплообразными контактами.
Применение соплообразных контактов ограничивается электрической прочностью промежутка между контактным стержнем и контактом-соплом. Отводить в процессе отключения сопло от стержня на очень большое расстояние нельзя, так как при этом эффект уплотнения воздуха перед соплом (которое необходимо для быстрого повышения электрической прочности) будет проявляться недостаточно. Наиблагоприятный для гашения дуги раствор контактов в таких конструкциях составляет всего 35—40 мм.
Схемы дугогасительных устройств с воздушным дутьем
Рис. 5-14, Схемы дугогасительных устройств с воздушным дутьем 1  —  контакты; 2   - Изоляционный корпус; 3 — дуга; 4 -  изоляционное сопло; 5 — металлическое сопло-контакт
При этом достигается максимальная возможная отключающая способность выключателя. Так как это расстояние недостаточно, чтобы выдержать при атмосферном давлении приложенное к выключателю напряжение, изоляционное расстояние создается включенным последовательно с дугогасительными контактами и находящимся вне камеры специальным отделителем, нож которого начинает двигаться после погасания дуги. После размыкания отделителя подача сжатого воздуха в камеру прекращается и главные контакты смыкаются под действием пружины. Последующее включение выключателя производится ножом отделителя. С учетом неудовлетворительной работы открытых отделителей в условиях гололеда созданы выключатели, у которых контакты отделителя находятся внутри фарфоровой покрышки и размыкаются сжатым воздухом (см. рис. 5-12, б). В выключателях, не имеющих отделителя, включенного последовательно с контактным промежутком, раствор контактов увеличивается до необходимой изолирующей длины, а межконтактный промежуток заполняется сжатым воздухом.
Отключающая способность воздушного выключателя ограничивается обратным подпором давления. Большие токи короткого замыкания дросселируют поток дутья, создавая за соплом противодавление из-за чрезмерного нагревания сжатого воздуха. При этом возникает «закупорка» сопла и дутье резко ухудшается. Число
повторных зажиганий дуги зависит от того, будет ли противодавление, возникшее после первой полуволны тока, повышаться дальше. Хорошо рассчитанные и сконструированные выключатели гасят дугу уже после первой полуволны, самое позднее — после третьего перехода тока через нуль.
Было предложено для ускорения повышения электрической прочности дугового промежутка добавлять в свежий воздух электроотрицательные газы, жадно поглощающие электроны (например, фтор и его соединения). Однако практического использования этого предложения не было.
Условие отсутствия повторных зажиганий дуги в воздушном выключателе выражается неравенством [75]
(5-1)
Здесь р — давление воздуха; U — напряжение сети; /в — частота восстанавливающегося напряжения; А — постоянная, определяемая из опыта.
Для предельного отключаемого тока; существует следующее эмпирическое выражение, подтвержденное теоретически:
(5-2)
где /пред — предельный ток, А; 5 — площадь поперечного сечения сопла, см2; /к — расстояние между контактами, см.
Так же как и у масляных выключателей, повышение отключающей способности воздушных выключателей достигается увеличением числа разрывов дуги, которое достигает у выключателя 750 кВ, например, шестнадцати. Для выравнивания распределения напряжения между разрывами параллельно им подключают шунтирующие сопротивления, которые замедляют повышение восстанавливающегося напряжения и увеличивают тем самым отключающую способность выключателя. Поскольку воздушные выключатели не обладают свойством демпфирования восстанавливающегося напряжения, их разрывы шунтируются небольшими сопротивлениями (например, 2—3 кОм на разрыв). Такие сопротивления не только замедляют повышение восстанавливающегося напряжения, но и существенно снижают его пики. Ввиду больших остаточных токов в этом случае отделитель выключателя дополняется выключателем нагрузки.
Для того чтобы при отключениях не возникали слишком большие перенапряжения, высокоомные уравнительные сопротивления (порядка сотен килоом) должны зависеть от напряжения (т. е. быть нелинейными). Такие сопротивления действуют только так же, как вентильные разрядники, но отключающую способность выключателя повышают умеренно.
Поскольку внутренние поверхности колонок выключателя периодически сообщаются с наружным воздухом, необходимо осуществлять частую продувку изолирующих полостей сжатым сухим воздухом, чтобы избежать неприятных последствий конденсации влаги на этих поверхностях.

Для уменьшения шума при отключениях воздушных выключателей они снабжаются глушителями на выхлопной части. Конструкции глушителей весьма разнообразны, однако чаще всего встречаются многоступенчатые камеры с пористым заполнителем и расширителем в последней ступени. Уровень шума при отключении снижается на расстоянии 30 м от выключателя до 70—80 дБ (уровень шума в салоне автобуса, например, не ниже 80 дБ).
Конструктивные схемы выключателей сверхвысокого напряжения
Рис. 5-15. Конструктивные схемы выключателей сверхвысокого напряжения: а — опорный вариант с фарфоровой камерой; 6 — опорный вариант с металлической камерой
Рис. 5-16. Подвесной вариант выключателя сверхвысокого напряжения
Простым средством повышения отключающей способности воздушных выключателей и улучшения их эксплуатационных свойств является повышение давления воздуха, применяемое в последних конструкциях. Давление достигает в настоящее время в выключателях, выпускаемых в нашей стране, 4 МПа.
Воздушные выключатели строятся на все напряжения от 3 до 750 кВ, на номинальные токи до 4 кА (генераторные выключатели до 20 кА) к на широкий диапазон мощности отключения от 300 MB. А (10 кВ) до 85 000 MB-А (750 кВ). Разработан опытный образец выключателя на 1150 кВ на номинальный ток 4 кА и номинальную мощность отключения 65 000 MB.А.

Основные преимущества и недостатки воздушных выключателей в сравнении с другими выключателями рассматриваются в § 7-2. На рис. 5-15 и  5-16 приведены конструктивные схемы выключателей сверхвысокого напряжения.


Параметр

ВВГ-20

ВНВ-500

ЗНВ-750

ВНВ-1150

Номинальные:

 

 

 

 

напряжение, кВ

20

500

750

1150

ток, кА

12,5; 20

4

2

4

мощность отключения, ГВ-А

5,6

57,5

86,0

65,5

Предельный сквозной ток (амплитуда), кА

300

102; 162

102; 162

Ток отключения, к А

160

63

63

СО
сл

Полное время отключения, мс

170

40

40

50

Число дугогасительных разрывов

2

12

16

24


ВВБ-330

ВВБК-330

BBS-500

ВВБК-500

ВВБ-750

ВВЕК-750

ВВБ-1 200

330

330

500

500

750

750

1150

2; 3,2

3.2

2

3,2

3,2

3,2

4

20; 23,5

23,5

30

43,5

52,5

52,5

80

90; 102

102; 162

100

128

102

128

128

35; 40

40

35,5

50

40

40

40

80

40

80

40

60

40

40

8

4

12

8

16

8

 

Примечание. ВВБК — выключатель серии ВВБ на повышенные параметры в крупномодульном исполнении.
весной вариант (рис. 5-16), в котором вместо опорных использованы изоляторы подвесного типа, является наиболее выгодным с точки зрения места, требуемого для установки его на подстанции.
В табл. 5-1 приведены краткие технические характеристики новейших воздушных выключателей, выпускаемых в нашей стране.
Дугогасящие камеры генераторного выключателя ВВГ-20 зашунтированы сопротивлениями, остаточный ток в которых после обрыва дуги в основных камерах гасится во вспомогательной дугогасящей камере, включенной последовательно с шунтирующими сопротивлениями. В глушитель вспомогательной камеры встроен вспомогательный дуговой промежуток, пробиваемый при отключении малых индуктивных токов.
ВНВ — новая, полностью унифицированная серия воздухонаполненных воздушных выключателей модульной конструкции, имеющих много стандартных элементов. Для облегчения работы этого выключателя в условиях обмерзания контактов его отделитель помещается внутрь полого фарфорового изолятора, и таким образом контакты отделителя размыкаются в среде сжатого воздуха. Унификация всех элементов выключателя (гасительных камер, камер отделителей и т. п.) позволяет путем набора получить выключатели на все напряжения 110—750 кВ и мощности отключения до 86 ГВ.А.
Во включенном положении контакты гасительной камеры и камеры отделителя удерживаются в замкнутом состоянии под действием своих спиральных пружин. Полости этих камер находятся при этом под атмосферным давлением, так как сообщаются с наружным воздухом.
При отключении выключателя сжатый воздух из дутьевого клапана поступает в дугогасительную камеру, где разводит контакты и гасит дугу, и в пусковой клапан отделителя. Пусковой клапан открывает главный клапан отделителя, сжатый воздух заполняет камеру отделителя и разводит его контакты на необходимое изоляционное расстояние. После этого подача сжатого воздуха в гасительную камеру прекращается и контакты ее смыкаются.

Главный клапан отделителя остается открытым, и герметизированная камера отделителя будет находиться под давлением сжатого воздуха (2—4 МПа), так что его контакты будут удерживаться в разомкнутом состоянии. Ввиду того что сжатый воздух обладает высокой электрической прочностью, необходимый изоляционный промежуток между контактами отделителя может быть небольшим (60—80 мм).
Для включения выключателя достаточно закрыть главный клапан отделителя и выпустить сжатый воздух из его камеры. При падении давления до атмосферного контакты отделителя под действием спиральных пружин смыкаются и производят включение выключателя.
Выключатели серии ВВБ не имеют отделителей, а их дугогасительные камеры изготовляются из металла. Функции отделителей в них выполняются главными и вспомогательными контактами гасительных камер, которые после отключения выключателя остаются в разомкнутом положении. Это оказывается возможным благодаря тому, что после погасания дуги гасительная камера герметизируется и в ней сохраняется рабочее давление сжатого воздуха.
Для включения выключателя воздух сбрасывается из гасительной камеры и главные и вспомогательные контакты замыкаются под действием спиральных пружин, производя включение.
Конструкция выключателей серии ВВБ является наиболее прогрессивной и имеет следующие преимущества по сравнению с другими воздушными выключателями, производимыми в нашей стране, в том числе и воздухонаполненными выключателями:

фарфоровые элементы выключателя не нагружены давлением сжатого воздуха, что резко повышает надежность работы выключателя;
увеличивается быстродействие выключателя за счет устранения времени наполнения длинных воздухопроводов большого сечения, по которым происходит заполнение камер сжатым воздухом;
габариты и масса выключателя уменьшаются на 20—30 %, расход воздуха сокращается в два — два с половиной раза;
благодаря шунтам выключатель может быть сделан нечувствительным к скорости восстанавливающегося напряжения.
Элементы выключателей ВВБ также унифицированы и позволяют создать всю серию 110—750 кВ из этих элементов путем набора.



 
« Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.