Трансформаторы. по курсу “Электрическая часть станций и подстанций” (Щукин)

Ответы

по курсу “Электрическая часть станций и подстанций” (Щукин)

1. Определение основных нормированных температур, вводимых для силового электрооборудования.

Нагревание проводников и аппаратов происходит вследствие потерь энергии различных видов. Сюда относятся: 1) джоулевы потери, пропорциональные квадрату тока, 2)потери в диэлектриках, пропорциональные квадрату напряжения, 3) потери в магнитопроводах от вихревых токов и гистерезиса, 4) потери в массивных ферромагнитных деталях от индуктированных токов и перемагничивания. Температура проводника, аппарата не должна превышать допустимые значения, определяемые нагревостойкостью изоляции, требованием надежной работы контактов и т.д.

Следует различать наблюдаемую температуру и температуру в наиболее нагретой точке. Под наблюдаемой температурой понимают температуру, найденную измерением. Она несколько меньше температуры в наиболее нагретой точке, поскольку последняя обычно недоступна для измерения и применяемые методы измерения несовершенны. Принято нормировать наблюдаемые температуры, поскольку это удобно для практического использования в эксплуатации. Однако в основу нормирования в числе других требований положены допустимые температуры в наиболее нагретых точках для основных классов изоляции. Изоляционные материалы разделены по нагревостойкости на 7 классов: У (допустимая температура 90°), А (105°), Е (120°), В (130°), F (155°), H (180°), G (свыше 180°).

Существенное значение имеет нормирование температуры окружающей среды (воздуха, масла, воды, земли). Температура (T) проводника (аппарата) может быть представлена в виде суммы:

T= t_окр+q, t_окр – температура окружающей среды, q=T-t_окр – превышение температуры проводника, аппарата над температурой среды.

2. Определение термической стойкости для видов силового электрооборудования.

Проводник будет термически стоек при КЗ, если его сечение удовлетворяет условию: ,где соответствуют допустимой температуре при КЗ и начальной температуре, зависящей от нагрузки шины в предшествующем нормальном режиме соответственно.

Если принять, что до КЗ проводник был нагружен номинальным током при номинальных условиях окружающей среды, то получим:

,где минимальное допустимое сечение проводников по условию термической стойкости,

Термическая стойкость определяется:

Для простой сети, при неизменном напряжении -

Для сложной сети - , где эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ.

В случае неизменного напряжения и при условии, что :

Для определения термической стойкости кабелей 6-35 кВ с бумажной изоляцией и многопроволочными жилами необходимо учесть теплоемкость пропитывающей массы, заполняющей пространство между проволоками:

, где c – удельная теплоемкость металла жилы, cm - удельная теплоемкость пропиточной массы, q – коэффициент заполнения сечения жилы.

Термическая стойкость электрических аппаратов характеризуется их номинальным током термической стойкости и номинальным временем его прохождения (около 1-4 сек). Под номинальным током термической стойкости понимают действующее значение переменного тока с постоянной амплитудой, установленное заводом-изготовителем на основе соответствующих испытаний.

Аппарат термически стоек - , левая часть соответствует тепловой энергии, выделенной при КЗ.

3. Понятие электродинамической стойкости электрического оборудования.

Под электродинамической стойкостью электрического оборудования понимают его способность противостоять кратковременному (в течение нескольких периодов) электродинамическому (механическому) действию тока КЗ без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Электродинамическая стойкость электрического оборудования характеризуется током электродинамической стойкости, установленным расчетом и типовыми испытаниями, а именно действующим значением периодической составляющей тока - I_дин. и мгновенным амплитудным значением полного тока - i_дин.max. Связь между ними выражается соотношением:

где , а

На динамическую стойкость проверяются разъединители, короткозамыкатели, отделители, выключатели нагрузки, реакторы, автоматические выключатели, рубильники.

При проверке оборудования следует сопоставить номинальные значения с соответствующими расчетными значениями:

,

, где ток динамической стойкости, справочная величина, ударный ток, расчетная величина.

Расчетным условием для выбора электрических аппаратов и проводников критерием является максимальное напряжение в материале шин и максимальные нагрузки на изоляторы в переходном колебательном процессе, которые не должны превышать допустимые максимальные значения.

4. Понятие о расчетных рабочих токах.

Различают рабочие токи нормального режима, а также рабочие токи утяжеленного режима. Под нормальным режимом ЭУ или ее части понимают режим, при котором все присоединения находятся в работе или в состоянии рабочей готовности. Под утяжеленным режимом понимают ремонтный или послеаварийный период работы, при котором рабочий ток присоединений превышает ток нормального режима (например, при отключении одной из параллельных линий, при перегрузке трансформатора и т. д.).

Токи нормального и утяжеленного режимов в отдельных присоединениях РУ неодинаковы. Например, в присоединениях блочных агрегатов продолжительный ток нормального режима Iраб.норм равен номинальному току блока, а ток утяжеленного режима Iраб.ут не превышает 1,05Iраб.норм, т.е. он определяется допустимой перегрузкой генераторов. В присоединениях воздушных линий расчетный ток нормального режима равен наибольшему рабочему току линии при включенных параллельных линиях. Ток утяжеленного режима зависит от схемы сети. В сложных схемах эти токи могут быть определены только приближенно. Однако в РУ 35 кВ и выше нет необходимости в определении рабочих токов утяжеленного режима для каждой линии, т.к. в целях однообразия выключатели и другие аппараты принято выбирать одинаковыми во всех присоединениях. Поэтому достаточно определить рабочий ток утяжеленного режима для наиболее нагруженного присоединения.

Рабочие токи сборных шин станций и подстанций зависят от рабочих токов присоединений, их взаимного положения в РУ, от вида сборных шин (одиночные, двойные), а также от режима установки. Они могут быть определены приближенно.

5. Расчетные виды КЗ и расчетные токи КЗ.

Расчетный вид КЗ. Известно, что в незаземленных и компенсированных сетях начальный ток КЗ имеет наибольшее значение при трехфазном КЗ. Начальный ток двухфазного КЗ составляет √3/2 тока трехфазного КЗ (имеется ввиду замыкание, удаленное от генераторов). Поэтому при выборе выключателей по коммутационной способности, а также при проверке аппаратов на электродинамическую стойкость в качестве расчетного вида замыкания принимают трехфазное КЗ.

В эффективно-заземленных сетях ток однофазного КЗ может превышать ток трехфазного КЗ. Поэтому при выборе выключателей по коммутационной способности следует сопоставить расчетные токи при трехфазном и однофазном КЗ и ориентироваться на большее значение.

При проверке аппаратов и токопроводов на электродинамическую стойкость следует согласно ПУЭ ориентироваться на трехфазное КЗ. Случай однофазного КЗ может быть исключен из рассмотрения, так как электродинамические силы при этом малы, поскольку расстояние от поврежденного проводника до проводника заземляющей системы велико.

Расчетный ток КЗ. Под расчетным током КЗ понимают наибольший ток КЗ, действию которого могут быть подвергнуты аппараты и проводники рассматриваемого РУ. В отдельных присоединениях РУ аппараты и проводники подвержены действию неодинаковых токов. В наиболее тяжелых условиях находятся аппараты в тупиковых присоединениях, т.е. в присоединениях без источников энергии или с источниками малой мощности, например в присоединениях трансформаторов собственных нужд или в присоединениях шиносоединительных выключателей. Во всех других присоединениях токи КЗ меньше.

В целях однообразия аппараты и проводники РУ 35 кВ и выше выбирают по наиболее тяжелым условиям, т.е. по току КЗ в тупиковых присоединениях, что упрощает расчет. В РУ 6-10 кВ теплофикационных станций рассчитывают наибольшие токи КЗ для каждого присоединения.

6. Шины, область использования, конструкции.

Неизолированные, жесткие проводники – шины. По экономическим причинам применяют только шины из алюминия и его сплавов с различными электрическими и механическими характеристиками. Форму и размеры поперечного сечения шины выбирают в соответствии с рабочим током, учитывая явление поверхностного эффекта, а также требования термической и динамической стойкости при КЗ. При напряжениях 6-20 кВ при токах несколько кА целесообразно применение шинопроводов.

Простейшая форма поперечного сечения шины – прямоугольная с отношением сторон b/h от 1/8 до 1/12. Это так называемые плоские шины. Они обеспечивают хороший отвод тепла, т.к. отношение поверхности охлаждения к объему здесь больше, чем в шинах любой другой формы. При расположении проводников трех фаз в плоскости у-у плоские шины способны противостоять значительным электродинамическим силам при КЗ. При большом рабочем токе можно применить составные проводники из двух или трех полос с зазорами между ними. Недостаток составных проводников заключается в сложности монтажа и недостаточной механической прочности (это объясняется взаимодействием полос при КЗ). Проводники из трех и четырех полос нецелесообразны при переменном токе. Ограниченное применение имеют проводники из двух полос. При больших рабочих токах применяются составные шины из двух корытных проводников. Здесь также необходимы дистанционные прокладки между корытами. Наиболее совершенной формой поперечного сечения шины при рабочем токе свыше 2000 А является круглое кольцевое. При правильно выбранном отношении толщины стенки к диаметру трубы обеспечивается хороший отвод тепла, а также механическая прочность.

Сборные шины – предназначены для приема электроэнергии от источников и распределения ее между потребителями.

7. Токопроводы.

ПРИМЕНЯЮТСЯ ПРИ ТОКАХ от 2000А до 5000А.

Пример типа ТКС-10/VI – токопровод на 10кВ, номинальный ток до 3,2кА.

Токопроводом называется устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций.

Токопроводы подразделяются на гибкие (при использовании проводов) и жесткие (при использование жестких шин).

Токопроводы служат для соединения генераторов с силовыми трансформаторами и трансформаторами собственных нужд. При мощности генераторов до 150МВт внутри здания электростанции используются открытые или закрытые токопроводы (шинопроводы),

Жесткий токопровод до 1кВ заводского изготовления, поставляемый комплектными секциями, называется шинопроводом.

В зависимости от назначения шинопроводы подразделяются на:

- Магистральные - предназначенные для присоединения к ним распределительных шинопроводов и силовых распределительных пунктов, щитов и отдельных мощных электроприемников.

- Распределительные - предназначены в основном для присоединения к ним электроприемников.

- Осветительные - предназначенные для питания светильников и электроприемников небольшой мощности.

Кабели

Кабельной линией называется линия для передачи электрической энергии или отдельных импульсов ее, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками).

Кабели подразделяются:

- кабели напряжения до 1-кВ

- кабели напряжения 6-10 кВ

- кабели напряжения 35кВ

- кабели напряжением более 110кВ

Конструкция силового кабеля определяется номинальным напряжением, а также системой рабочего заземления сети (незаземленные, заземленные через настроенную индуктивность, эффективно-заземленные). При нормальной работе напряжение между жилами и оболочкой (землей) в √3 раз меньше напряжения между жилами. Однако при замыкании одной жилы на землю напряжение между неповрежденными жилами и оболочкой увеличивается до линейного. Трехжильные кабели 6-10 кВ изготовляют с поясной изоляцией, в общей свинцовой или алюминиевой оболочке. Они имеют алюминиевые многопроволочные секторные жилы и изоляцию из кабельной бумаги, пропитанной вязким маслоканифольным составом. Pb или Al оболочка защищает бумажную изоляцию от проникновения влаги. Кабели с Al оболочкой нуждаются в особо надежной защите от почвенной коррозии (сплошной защитный покров из ПВХ пластика). Трехжильные кабели 6 и 10 кВ изготовляют с максимальным сечением алюминиевых жил 3*240 мм² (они рассчитаны на рабочий ток 390 и 355 А соответственно). Если рабочий ток превышает эти значения, применяют пучки из нескольких кабелей, включенных параллельно.

Конструкция кабеля 6-10кВ: 1-токоведущая жила.2-фазная изоляция. 3-поясная изоляция. 4 - Pb или Al оболочка. 5-подушка под бронёй. 6-броня.7-защитный покров.8-заполнение.

9. Изоляторы

Все изоляторы делятся на три группы по способу применения:

- опорные

- проходные

- подвесные

Для всех изоляторов характерны:

- электрические характеристики: номинальное напряжение, пробивное напряжение, напряжение выдержки (под крышей или под дождем)

- механические характеристики: минимальная разрушающая нагрузка, приложенная к голове изолятора, перпендикулярно его оси, жесткость, численно равная отношению силы приложенной к голове изолятора к длине отклонения от вертикальной оси.

Изоляторы: опорные, для изоляции и крепления шин или токоведущих частей, аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов воздушных линий на опорах. Бывают стержневые и штыревые изоляторы.

Проходные изоляторы - предназначены для проведения проводника сквозь заземленные кожухи трансформаторов и аппаратов стены и перекрытие зданий;

Подвесные изоляторы - для крепления многопроволочных проводов к опорам воздушных линий и РУ. Их конструируют так, чтобы они могли противостоять растяжению.

10. Статические и динамические характеристики электрической дуги: вольт-амперные и вольт-секундные.

Электрической дугой, точнее дуговым разрядом, называют самостоятельный разряд в газе, т.е. разряд, протекающий без внешнего ионизатора, характеризующийся большой плотностью тока и относительно небольшим падением напряжения у катода.

рис. 1 рис. 2 рис. 3 рис. 4

Зависимость градиента напряжения E=dU/dI (рис.1) в столбе дуги от тока при очень медленном изменении последнего представляет собой статическую характеристику дуги, зависящую от давления и свойств газа. В установившемся состоянии каждой точке характеристики соответствует некоторое сечение и температура дугового столба. При изменении тока дуговой столб должен изменить свое сечение и температуру применительно к новым условиям. Эти процессы требуют времени, и поэтому новое установившееся состояние наступает не сразу, а с некоторым запозданием (явление гистерезиса). При внезапном изменении тока от I1 до I2: в первый момент дуга сохранит свои сечения и температуру, а градиент уменьшится (точка 2’). Подводимая мощность будет меньше необходимой для проведения тока I2. Поэтому сечение и температура начнут уменьшаться, а градиент увеличиваться, пока не наступит новое установившееся состояние в точке 2 на статической характеристики. При внезапном увеличении тока от значения I1 до значения I3 градиент напряжения увеличится (точка 3’). Подводимая к дуге мощность будет больше необходимой для проведения тока I3. Поэтому сечение и температура столба начнут увеличиваться, а градиент напряжения уменьшаться, пока не наступит установившееся состояние в точке 3 на статической характеристике.

При плавном изменении тока с некоторой скоростью градиент напряжения не успевает следовать за изменением тока в соответствии со статической характеристикой. При увеличении тока градиент напряжения превышает значения определяемые статической характеристикой, а при уменьшении тока градиент напряжения меньше этих значений. Кривые E=f(I) при изменении тока с некоторой представляют собой динамические характеристики дуги (сплошные линии на рис. 3). Положение этих характеристик по отношению к статической характеристике (см. пунктир) зависит от скорости изменения тока. Чем медленнее происходит изменение тока, тем ближе расположена динамическая характеристика к статической. В заданных условиях дугового разряда может быть только одна статическая характеристика. Число динамических характеристик не ограничено.

ВАХ дуги переменного тока показана на рис. 4. В течении четверти периода, когда ток увеличивается, кривая напряжения лежит выше статической характеристики. Следующую четверть периода, когда ток уменьшается, кривая напряжения лежит ниже статической характеристики. Дуга зажигается в точках 1 и 3 и угасает в точках 2 и 4. На рис.2 показана характеристика дуги как функция времени. Вертикальные участки соответствуют неустойчивому состоянию, при котором происходит интенсивное взаимодействие дуги с постоянными цепи R, L, C. Эти короткие интервалы времени, продолжительность которых составляет несколько микросекунд, используются для интенсивной деионизации промежутка между контактами выключателя, чтобы воспрепятствовать новому зажиганию дуги. В зависимости от условий процесс может закончится двояко: или дуга погаснет и цепь будет прервана, или дуга возникнет вновь и процесс взаимодействия повторится через половину периода при более благоприятных условиях.

11. Понятие о напряжениях дуги: пробивном, восстанавливающем.

Восстанавливающее напряжение (Uв) – это напряжение, появляющееся на полюсах выключателя непосредственно после погасания дуги. При этом коммутируемая схема изменит свой вид так, что появятся заряженные электромагнитные контура. Т.о. Uв состоит из двух составляющих Uв= Uо+ Uсв, где Uо – возвращающее напряжение (напряжение сети) в момент погасания дуги, а Uсв – свободная составляющая, которая создается заряженными контурами. В зависимости от количества контуров, образующееся в момент погасания дуги Uсв может быть одночастотной или многочастотной.

Вывод: Uв определяется конфигурацией коммутируемой электрической сети (качество изоляции и т.д.).

Пробивное напряжение (Uпр) – это напряжение характеризует состояние ионизирующего промежутка между полюсами выключателя. Если пробивное напряжение увеличивается, то изоляционные свойства промежутка улучшаются, процесс деионизации интенсивнее ионизации (дуга разрушается).

В процессе коммутации между Uв и Uпр идет постоянное противоборство. Если Uв больше Uпр, то коммутация успешна, если Uв меньше Uпр, то коммутация неуспешна.

12. Способы гашения электрической дуги.

Первый способ – гашение дуги в масле, при появлении дуги в масле, под действием температуры дуги масло разлагается, образуя газовую смесь, где 70-80% - водород (образуется газовый пузырь). Водород является наилучшим хладагентом (высокая теплопроводность). Под действием водорода и давления (1-1,5 МПа) дуга интенсивно охлаждается и, следовательно, разрушается. Кроме того, на разложение масла и образование пузыря забирается 30-35% тепла и это тоже разрушает дугу.

Этот способ неактивен, нет движения газа относительно дуги. Для более интенсивного охлаждения дуги надо организовать движение газа относительно дуги. Это делается в специальных дугогасительных камерах, в которых может быть: поперечное дутье, продольное и смешанное (комбинированное).

1- неподвижный контакт, 2- подвижный контакт. 3- пузырь, 4- трансформаторное масло.

Второй способ – гашение дуги в воздухе. В камеру выключателя подается очищенный и осушенный воздух под давлением 1-5 Мпа. Движение воздуха обеспечивает быстрое эффективное обновление ионизирующей среды чистым и диэлектрическим воздухом (1 фактор), 2 фактор – интенсивное охлаждение дуги струей воздуха, 3 фактор – в различных камерах происходит удлинение дуги. Существует два способа дутья воздуха в выключателях: продольное (бывает одностороннее и двухстороннее) и поперечное. Поперечное – в момент выключения в камеру подается воздух, под действием которого дуга вытягивается и через решетки выбрасывается из камеры. Эффективность высока, но большой расход воздуха и быстрый износ поперечных решеток. Поперечное дутье – в выключателях до 20 кВ.

Двухстороннее дутье до 1000-1150 кВ. Самые быстрые выключатели (за полпериода гасят дугу) и самые мощные.

Третий способ – гашение в элегазе (SF6) – электроотрицательный газ, молекулы которого заряжены положительно, притягивают к себе электроны и появляются частицы с разными знаками. Движущиеся с одинаковой скоростью. Процесс ионизации идет очень быстро. Свойства SF6 – негорюч (до 800°), не имеет запаха, химически не активен. Недостатки – он разлагает влагосодержащие пластмассы и имеет высокую температуру сжижения (при давлении 1,5 Мпа и 6°С элегаз становится жидкостью). При низкой температуре, если отключить выключатель (элегаз жидкий), будет крупная авария.

Четвертый способ – гашение дуги в вакууме с давлением 0,0001 Па. При расхождении контактов, количество мостиков уменьшается (плотность тока через них увеличивается) и мостики испаряются, в вакууме появляется металлический пар. Это облако металла с большой скоростью диффундирует и проводящий (плазменный) шнур разрушается. Недостаток – у вакуумных выключателей существует понятие срез тока (из-за диффузии металлического облака с большой скоростью), следует высокое перенапряжение в коммутирующей цепи. Чем более тугоплавкий металл на полюсах, тем меньше срез тока, но процесс гашения становится более тяжелым и наоборот. На напряжение до 35 кВ, самый быстродействующий выключатель, имеющий самый большой ресурс (до 200 тыс. коммутаций).

Пятый способ – магнитное дутье создается электромагнитом, катушка которого включается последовательно в контур дуги. Важным элементом выключателя является камера гашения, которая способствует растягиванию и охлаждению дуги

Шестой способ – автогазовой дутье - гашение дуги в автогазовых выключателях производится потоком, газов, образующихся при разложении изоляционного материала стенок дугогасительной камеры под действием дуги. Стенки камеры изготовляются из синтетических материалов (органическое стекло, формальдегидная смола, фибра), обладающих хорошими газогенерирующими характеристиками и не склонных к коптеобразованию. Фибра применяется менее широко из-за ее способности сильно деформироваться под влиянием влаги.

13. Требования, предъявляемые к выключателям.

Выключатели – электрические аппараты предназначенные для отключения и включения цепей при любых режимах работы электроустановок. К выключателям высокого напряжения условно относят выключатели с номинальным напряжением более 1кВ.

- маленькие габариты

- способность работы в различных средах

- высокая коммутационная способность

- пожаро- и взрывобезопасность

В баковых выключателях масло служит в качестве газогенерирующего материала и в качестве изоляции. Для повышения коммутационной способности и уменьшения размеров выключатели оснащаются гасительными камерами различного исполнения. Недостатки: большие объемы используемого масла и высокая пожароопасность.

В маломасленных выключателях масло служит в качестве газогенерирующего материала, создающего условия для гашения дуги. Оснащены гасительными камерами, они более компактны чем баковые выключатели, менее пожаро- и взрывоопасны.

Недостатки – коммутационная способность зависит от токов нагрузки, ограниченная область применения.

Воздушные выключатели оборудованы гасительными камерами газового дутья. Применяются на высоком классе напряжения.

Электромагнитные выключатели обладают высокой коммутационной способностью, допускают большое число операций между ремонтами, пожаро- и взрывобезопасны. Их размеры и стоимость несколько больше чем у маломасленных. Зависят от эксплуатационных режимов.

Элегазовые, элегаз обладает теплоемкость в три раза больше чем воздух, значительно интенсивней охлаждает дугу.

Вакуумные выключатели имеют малые размеры, большое быстродействие, пожаро- и взрывобезопасны, допускают большое число коммутаций между ремонтами. Требуют доработки в монтаже и эксплуатации.

ВВ выключатели имеют следующие основные паспортные данные:

· Номинальное напряжение (на 50 Гц)

· Наибольшее рабочее напряжение

· Номинальный ток

· Номинальный ток отключения

· Нормированное содержание апериодической составляющей (%)

· Предельный сквозной ток: наибольший пик, начальное действующее значение периодической составляющей (кА)

· Номинальный ток включения: наибольший пик, начальное действующее значение периодической составляющей

· Ток термической стойкости и предельное время его действия

· Полное время отключение

14. Способы повышения отключающей способности выключателей.

Чем быстрее гасится дуга в выключателе, тем меньше выделяется в нем энергии и как следствие меньше изнашиваются контакты, меньше разлагается масло (в масленых выключателях), кроме того, ускорение отключения цепей переменного тока повышает надежность и устойчивость работы энергосистем. Повышение скорости гашения дуги достигается путем интенсивной деионизацией дугового промежутка с помощью различных дугогасительных устройств. Применяются гасительные камеры с газовым (воздушным) или электромагнитным дутьем, гасительные камеры с узкой щелью, гасительные камеры с разбивкой дуги на ряд коротких дуг, в которых используется эффект восстановления электрической прочности околоэлектродных областей дуги при прохождении тока через нуль. Применение в качестве дугогасящей среды элегаза, обладающего спообностью интенсивно поглощать электроны из дугового столба и образовывать малоподвижные отрицательные ионы, так же способствует эффективной деионизации дугового промежутка.

В качестве дополнительных средств, способствующих гашению дуги в выключателях, используются: многократный разрыв цепи (2-16 разрывов на фазу) и снижение скорости восстанавливающегося напряжения на контактах выключателя с помощью резисторов, шунтирующих контакты выключателя.

Важным элементом выключателя является привод, т. е. устройство, предназначенное для включения и отключения выключателя при любых условиях работы цепи. Выключатели в зависимости от их типа, исполнения и номинальных параметров оснащаются электромагнитными, пневматическим, пневмогидравлическими или пружинными приводами.

Приводы выключателей должны иметь механизмы свободного расцепления, позволяющий отключать выключатель под действием релейной защиты при любом положение подвижной системы привода.

15. Краткое описание и сравнительные характеристики выключателей: масляных, воздушных, элегазовых, вакуумных, электромагнитных.

Тип выключателя	Uном. кВ не более	Iном. А не более
Масляные баковые
Масляные баковые с камерами
Маломасляные
Масляные горшковые
Автогазовые
Воздушные (газонапорные)	750-1150
Электромагнитные
Элегазовые
Вакуумные

В баковых выключателях масло служит в качестве газогенерирующего материала и в качестве изоляции. Для повышения коммутационной способности и уменьшения размеров выключатели оснащаются гасительными камерами различного исполнения. Недостатки: большие объемы используемого масла и высокая пожароопасность.

В маломасленных выключателях масло служит в качестве газогенерирующего материала, создающего условия для гашения дуги. Оснащены гасительными камерами, они более компактны чем баковые выключатели, менее пожаро- и взрывоопасны.

Недостатки – коммутационная способность зависит от токов нагрузки, ограниченная область применения.

Воздушные выключатели оборудованы гасительными камерами газового дутья. Применяются на высоком классе напряжения. Самый быстродействующий – время гашения дуги- 0,01сек. Недостатки – обязательно наличие доп. оборудования– воздушный компрессор.

Электромагнитные выключатели обладают высокой коммутационной способностью, допускают большое число операций между ремонтами, пожаро- и взрывобезопасны. Их размеры и стоимость несколько больше чем у маломасленных. Зависят от эксплуатационных режимов.

Элегазовые, элегаз обладает теплоемкость в три раза больше чем воздух, значительно интенсивней охлаждает дугу.

Вакуумные выключатели имеют малые размеры, большое быстродействие, пожаро- и взрывобезопасны, допускают большое число коммутаций между ремонтами. Требуют доработки в монтаже и эксплуатации.

16. Выключатели нагрузки.

Выключатели нагрузки – 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 неспособны отключать токи КЗ. Эти функции передаются на последовательно включаемые предохранители или на выключатели головных участков сети.

Конструкция выключателей нагрузки базируется на конструкции разъединителей, отличие состоит в наличии маломощного газогенерирующего дугогасительного устройства со сменными газогенерирующими вкладышами из органического стекла.

ВН бывают:

- Вакуумные: ВНВП-10/320-2 на основе вакуумной дугогасительной камеры КДВ-21;

- Воздушные: ВНВ выпускаются на 15 -1150кВ. ВВШ-150 (шунтированные контакты), ВВУ-110 (усилен по скорости восстановления напряжения), ВВД-330 (с повыш давлением сжат воздуха), ВВБМ-110 (малогабаритный);

- Электромагнитные ВЭ выпускаются на 6 -10кВ;

- Элегазовые SM-6 SR-6 на 6кВ.

17. Физическая трактовка номинальных (паспортных) выключателей параметров выключателей.

Выключатели имеют следующие основные паспортные данные:

· Номинальное напряжениеU_ном (на 50 Гц) – линейное U трёхфазной сети, в которой аппарарт предназначен работать.

· Наибольшее рабочее напряжение (если выключатель рассчитан на несколько классовU)

· Номинальный токI_ном - наибольший ток (действующее значение), который аппарат способен длительно проводить при заданном Uном., fном, t^oном. воздуха, при этом t^o частей аппарата не должна превышать допустимую.

· Номинальный ток отключенияI_o.ном. - наибольший ток КЗ (действующее значение периодической составляющей), который аппарат способен отключить при заданном U_{max.рабоч.} в заданном цикле операций (определяется в МРК). Ток отключения (в целом) состоит из периодической и апериодической слагающих и меняется по действующему значению.

· Апериодическая составляющая тока КЗ определяется в МРК и оценивается параметром β, равным отношению апериодической составляющей тока к амплитуде периодической в МРК.

· Номинальная мощность отключения -S_откл. = U_ном · I_ном ·√3

· Стойкость при сквозных токах КЗ - термическая I _т за время t и электродинамическая I_д.

При этом время t =1-3 сек. при U ≤ 220кВ и t =1-2 сек. при U ≥ 330кВ. Ток электродинамической стойкости определяется амплитудным значением ударного тока

· Номинальный ток включения – ток КЗ, который выключатель способен включить без приваривания контактов и других повреждений. Ток включения определяется как его амплитудой , так и начальным действующим значением периодической составляющей

· Полное время отключение – промежуток времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах.

18. Функции разъединителей, виды конструктивного выполнения, особенности эксплуатации.

Разъединитель представляет собой коммутационный аппарат для напряжения свыше 1кВ, основное назначение которого – создавать видимый разрыв и изолировать части схемы, электроустановки, отдельные аппараты от смежных частей, находящихся под напряжением, для безопасного ремонта. Разъединитель также используют для:

- отключения и включения ненагруженных трансформаторов не большой мощности и ЛЭП ограниченной длины при строго установленных условиях;

- для переключений присоединений РУ с одной системы сборных шин на другую без перерыва тока;

- для заземления отключенных и изолированных участков системы с помощью вспомогательных ножей, предусмотренных для этой цепи;

- для заземления отключенных и изолированных участков системы с помощью вспомогательных ножей, предусмотренных для этой цепи;

Для внутренней установки – выполняются обычно вертикально рубящего типа с ножами, поворачивающимися в вертикальной плоскости, перпендикулярной основанию.

Наружной установки – разъединители горизонтально поворотного типа с ножами, вращающимися в горизонтальной плоскости параллельно основанию.

Разъединитель нельзя отключать под нагрузкой у него нет дугогасительной камеры, его ножи шлифуются для минимального шлейфа токов.

19. Функции короткозамыкателей и их конструкции.

Короткозамыкатель – это электрический аппарат предназначенный для создания искусственного, преднамеренного КЗ в электрической сети. Он представляет собой однополюсный (в сетях 110кВ и выше) или двухполюсный (в сетях 35кВ) разъединитель с пружинным приводом, контактная схема которого рассчитана на включение расчетного для данной цепи тока КЗ.

Короткозамыкатели используются на подстанциях без выключателей (на стороне высшего напряжения) с целью увеличения тока КЗ в линии при повреждении трансформатора, а так же для заземления нейтралей силовых трансформаторов

20. Функции отделителей и их конструкции.

Отделитель – электрический аппарат, предназначенный для автоматического включения или отключения обесточенных цепей. По существу это трехполюсный разъединитель с дистанционным приводом для повышения коммутационной способности отделителей они могут быть оснащены дутьевыми приставками

21. Основные типы трансформаторов, способы охлаждения

Трансформаторы

---

Дата добавления: 2015-07-10