Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Выключатели высокого напряжения

Выключатели высокого напряжения

Оглавление
Выключатели высокого напряжения
Баковые масляные выключатели
Маломасляные выключатели
Приводы масляных выключателей
Воздушные выключатели
Элегазовые выключатели
Электромагнитные выключатели
Вакуумные выключатели
Синхронизированные выключатели
Выключатели нагрузки
Выбор выключателей

По книге Чунихин А. А., Электрические аппараты — Москва: Энергоатомиздат, 1988.

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

а) Назначение, основные параметры. Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 кВ и выше во всех режимах, возможных в эксплуатации: включение и отключение номинальных токов, токов КЗ, токов холостого хода силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий. Наиболее тяжелым режимом работы выключателя является отключение и включение токов КЗ.
Основные параметры выключателей: номинальное напряжение, номинальный (длительный) ток, номинальный ток термической стойкости, номинальный ток электродинамической стойкости, номинальный ток отключения, номинальная мощность отключения, номинальный ток включения, собственное время включения и отключения выключателя, полное время включения и отключения.
Первые четыре параметра ничем не отличаются от аналогичных параметров других аппаратов, включенных последовательно в рабочую цепь. Особенности изоляции аппаратов высокого напряжения рассмотрены в [1].
б) Номинальный ток отключения. Токи КЗ в современных цепях высокого напряжения достигают сотен килоампер. При таких токах процесс гашения дуги в высоковольтных выключателях очень сложен из-за высокого номинального напряжения и высокой скорости восстановления напряжения.
Номинальный ток отключения, представляет собой наибольший ток, который выключатель способен надежно отключать при возвращающемся напряжении между фазами, равном наибольшему рабочему напряжению сети (при заданных условиях восстановления напряжения на контактах выключателя). Значение характеризует отключающую способность выключателя. Отключающая способность выключателя часто определяется номинальной мощностью отключения.

Понятие этой мощности условно. Когда по выключателю протекает номинальный ток, то напряжение на зажимах аппарата практически равно напряжению на дуге и составляет несколько процентов напряжения сети. Восстановление этого напряжения происходит после прекращения тока. Таким образом, UH0M и /о.ном действуют на выключатель в различное время. Однако
Он  учитывает нагрузку выключателя этими двумя факторами и по существу представляет собой мощность, близкую к мощности короткого замыкания сети, в которой установлен выключатель.
В большинстве случаев причина, вызывающая КЗ, носит временный характер. Например, в результате перенапряжений произошло перекрытие фарфорового изолятора и возникло КЗ на землю. Если причина быстро исчезла, а фарфоровая изоляция осталась неповрежденной, то при новом включении удается возобновить подачу энергии потребителю. Этот процесс называется автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя. Применение АПВ позволяет повысить надежность энергоснабжения.
Время с момента отключения до нового включения должно быть достаточно малым для того, чтобы обеспечить непрерывную работу потребителя. Это время должно быть достаточным для деионизации пробитого промежутка после отключения цепи. Время деионизации составляет примерно 0,1—0,5 с и зависит от напряжения системы.
Если к моменту повторного включения КЗ в цепи не исчезает, тогда выключатель включается на существующее КЗ, после чего следует вновь отключение КЗ. В ряде выключателей, например в масляных, отключение второго КЗ происходит в более тяжелых условиях, так как после первого отключения дугогасительное устройство может быть только частично заполнено маслом.

Изменение тока короткого замыкания во времени
Рис 1 Изменение тока короткого замыкания во времени

Поэтому номинальное значение тока отключения зависит от цикла работы выключателя (без АПВ, с одно- или двукратным АПВ и г д.).
Согласно ГОСТ 687-78 для выключателей, работающих с АПВ, номинальный ток отключения отключается по следующим циклам: а) О—/бт—ВО—180 с—ВО; б) О—180 с — ВО—180 с—ВО, где О — операция отключения; /бг = 0,3-Ь — 1,2 с — нормированная бестоковая пауза, которая зависит от типа выключателя (дтя выключателей с быстродействующим АПВ Гбт = 0,3 с); ВО — операция включения и немедленно следующая за ней операция отключения; 180 с — бестоковая пауза Для выключателей, работающих без АПВ, должен выполняться только цикл «б». Выключатели на номинальное напряжение до 220 кВ, предназначенные для работы с АПВ, кроме цикла «а» должны обеспечивать цикл О—гз г — ВО — 20 с —ВО
Действующее значение тока КЗ не остается постоянным из-за изменения периодической и апериодической составляющих. Типичная кривая тока приведена на рис. 1.
Начальное значение апериодической составляющей зависит от момента начала КЗ и может изменяться от нуля до амплитуды периодической составляющей Скорость ее спада определяется постоянной времени цепи. Чем больше мощность установки, тем меньше активное сопротивление цепи и больше постоянная времени.

К моменту времени t уменьшается как периодическая, так и апериодическая составляющие тока.
Согласно ГОСТ 687-78 под номинальным током отключения /0,ном понимается действующее значение периодической составляющей тока в момент расхождения контактов. Этот ток указывается на щитке выключателя.
Выключатель должен отключать цепь и при наличии апериодической составляющей, которая может существовать к моменту расхождения контактов. При этом ее начальное значение равно амплитуде периодической составляющей, а постоянная времени спада Га = 0,05 с.

Сохранность энергетического оборудования, бесперебойность энергоснабжения, динамическая устойчивость параллельно работающих систем требуют, чтобы длительность КЗ была возможно меньшей и ограничивалась временем 0,05—0,1 с. Поэтому все выключатели снабжаются дугогасительными устройствами, обеспечивающими гашение дуги в ограниченном объеме за время несколько сотых секунды. Полное время отключения выключателя t0 — это время от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах. Оно состоит из собственного времени отключения /0 и времени гашения дуги tr(t0 — tc-~tT) (рис. 1).
в) Номинальный ток включения. При включении на существующее КЗ выключатель подвергается большим механическим, тепловым и электродинамическим нагрузкам. Способность выключателя включаться на существующее КЗ характеризуется номинальным током включения.
Номинальный ток включения — это наибольший ударный ток КЗ, на который выключатель включается без сваривания контактов и других повреждений, препятствующих его дальнейшей нормальной работе. Этот ток определяется либо амплитудой »Уд=1>8 У~2 /0,ном, либо действующим значением ударного тока за период после начала КЗ.

Время включения выключателя — это время от подачи команды на включение до завершения операции включения (посадка привода на защелку, окончание хода отделителя воздушного выключателя).

г) Требования к выключателям. Выключатель является наиболее ответственным аппаратом высоковольтной системы. При отказе выключателя авария развивается, что ведет к тяжелым разрушениям и большим материальным потерям, связанным с недоотпуском электроэнергии, прекращением работы крупных предприятий.
В связи с этим основным требованием к выключателям является особо высокая надежность их работы во всех эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. Отключение цепи при КЗ должно происходить за минимально возможное время.
В связи с ростом мощности в единице оборудования (генераторах, трансформаторах) растет частота собственных колебаний цепи, а следовательно, и скорость восстановления напряжений. Выключатель должен обеспечивать надежное отключение цепи при условиях восстановления напряжения, определяемых ГОСТ 687—78.
Вывод выключателя из рабочего состояния для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителя. В связи с этим выключатель должен допускать возможно большее число отключений КЗ без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до десяти КЗ при токе отключения, равном номинальному /0,пом.
Отключение выключателем КЗ не должно сопровождаться выбросом из него пламени и раскаленных газов, что может привести к перекрытию изоляции в распределительном устройстве.
д) Классификация выключателей. Выключатели могут быть классифицированы по методу гашения дуги, виду изоляции токоведущих частей между собой и на землю, 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 баковые выключатели и маломасляные. В первых токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла, находящегося в стальном баке, соединенном с землей. В маломасляных выключателях изоляция токоведущих частей от земли и между собой производится с помощью твердых диэлектриков и масла.
В воздушном выключателе 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, образующаяся в камере дугогасительного устройства (ДУ), обдувается интенсивным потоком воздуха, выходящим в атмосферу. Изоляция токоведущих частей между собой осуществляется с помощью твердых диэлектриков и воздуха. В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее двигающимся с большой скоростью элегазом (шестифтористой серой SF6), который используется и как изолирующая среда.
Электромагнитные выключатели по своему принципу аналогичны контакторам постоянного тока с лабиринтно-щелевой камерой (см. рис. 4.24). Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги вследствие ее интенсивного удлинения и охлаждения.
В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно 10-4 Па). Возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.



 
« Выбор и применение ОПН в распредсетях СН   Выключатели и измерительные трансформаторы в КРУ 6-220 кВ »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.