Разъединители, отделители и короткозамыкатели

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

РАЗЪЕДИНИТЕЛИ, ОТДЕЛИТЕЛИ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛИ

Цель работы: изучение конструкций и принципа работы различных типов разъединителей, отделителей и короткозамыкателей.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Разъединитель – коммутационный аппарат напряжением выше 1 кВ, предназначенный для создания видимого разрыва и изоляции части электроустановки, отдельных аппаратов от смежных частей, находящихся под напряжением, для безопасного ремонта. Помимо своего основного назначения разъединители используются:

- для отключения и включения ненагруженных силовых трансформаторов небольшой мощности и линий небольшой длины;

- для переключения присоединений распределительных устройств с одной системы сборных шин на другую без перерыва питания;

- для заземления отключенных и изолированных участков системы с помощью вспомогательных ножей, предусмотренных для этой цели.

Рассмотрим порядок работы с разъединителями на примерах, приведенных на рисунке 1.1.

Чтобы подготовить выключатель Q, рисунок 1.1 а для ремонта, его необходимо отключить и изолировать от смежных частей, находящихся под напряжением, при помощи двух разъединителей QS1 и QS2.

При этом разъединители отключают емкостный ток, значение которого определяется напряжением сети и емкостью вводов выключателя. Этот ток мал и на контактах разъединителей не возникают устойчивые дуговые разряды. После отключения разъединителей, выключатель Q, подлежащий ремонту, должен быть заземлен с обеих сторон заземляющими ножами QSG1 и QSG2.

Значительно тяжелее протекает процесс отключения разъединителями тока намагничивания силового трансформатора или зарядного тока линии порядка нескольких ампер или десятков ампер. В этих случаях на полюсах разъединителей образуются дуги, которые вытягиваются в виде длинных петель и горят в течение нескольких десятков периодов. Во избежание переброса дуги на заземленные части и проводники соседних фаз, ограничивают длину линий и мощность трансформаторов, подлежащих отключению разъединителями, а также предусматривают увеличение расстояния между полюсами и до заземленных частей.

В ряде случаев, для того чтобы перевести нагрузку с одной ветви (А) на другую (Б), можно воспользоваться двумя разъединителями, рисунок 1.1 б. Для этого при замкнутом разъединителе QS2 включают разъединитель QS1 и ток делится пропорционально проводимости ветвей. После этого разъединитель QS2 отключают. Дуга на его контактах не возникает, так как напряжение на них равно падению напряжения на ветви Б, а оно мало, ибо сопротивление ветви ничтожно.

Разъединители, применяемые в электроустановках, классифицируются по характеру движения подвижного ножа, на:

- вертикально-поворотные или «рубящего» типа с вращением ножа в вертикальной плоскости;

- горизонтально-поворотные с вращением ножа в горизонтальной плоскости;

- качающиеся с вращением ножа совместно с поддерживающим изолятором в вертикальной плоскости;

- катящиеся, с прямолинейным движением опорного изолятора совместно с закрепленным на нем подвижным контактом в направлении неподвижного контакта;

- складывающиеся, со сложным движением ножа в плоскости, параллельной осям изоляторов;

- подвесные с перемещением подвижного ножа вместе с поддерживающими изоляционными гирляндами по вертикали.

Разъединители могут классифицироваться также:

- по роду установки - внутренней или наружной;

- по числу полюсов - однополюсные или трехполюсные;

- по способу управления - с ручным приводом или с двигательным;

- по наличию и отсутствию заземляющих ножей.

Независимо от конструкции разъединителей к ним предъявляются следующие основные требования:

- контактная система должна надежно пропускать номинальный ток электроустановки сколь угодно длительное время и иметь необходимую динамическую и термическую стойкость;

- разъединитель и механизм его привода должны надежно удерживаться во включенном положении при протекании тока короткого замыкания;

- промежуток между разомкнутыми контактами разъединителя должен иметь повышенную электрическую прочность;

- для исключения ошибочных операций с разъединителями при включенном выключателе, привод разъединителя необходимо блокировать с приводом выключателя.

Разъединители для внутренней установки. Эти разъединители выполняются как однополюсными так и трехполюсными. Трехполюсные разъединители выполняются в двух вариантах: на общей раме и на отдельной для каждого полюса. Отдельные полюсы объединяются общим валом, связанным с приводом разъединителя.

Разъединители внутренней установки в своем условном обозначении содержат буквенную и цифровую части. Буквенная часть состоит из нескольких букв обозначающих: Р- разъединитель, если стоит в начале обозначения, или рубящего типа, если стоит в конце обозначения; В- внутренней установки; О- однополюсный; Ф- фигурное исполнение; К- коробчатого профиля; З- с заземляющими ножами; П- с поступательным движением главных ножей. Цифровая часть обозначает: цифры 1 и 2, стоящие после первого дефиса, обозначают число заземляющих ножей; число перед дробной чертой - номинальное напряжение, кВ; число после дроби - номинальный ток в амперах; цифры II, III, IY в обозначении разъединителей серий РВФ и РВФЗ показывают, что проходные изоляторы установлены соответственно со стороны шарнирных контактов, разъемных контактов и с двух сторон. В конце условного обозначения ставится категория размещения и климатическое исполнение. Например, РВО-10/630У3; РВФ-6/400IIIУ3; РВРЗ-2-10/4000У3; РВК-35/2000У3; РВПЗ-1-20/12500У3.

Разъединители внутренней установки выполняют обычно вертикально- поворотного или рубящего типа с ножами, поворачивающимися в вертикальной плоскости, перпендикулярной основанию. Рассмотрим конструкцию трехполюсного разъединителя типа РВРЗ-2-10/2000 с номинальным током 2000А (рис. 1.2).

Трехполюсный разъединитель типа РВРЗ — внутренней установки, рубящий с заземляющими ножами — имеет два опорных изолятора на полюс, установленных на основании - раме из профильной стали. Третий — тяговый изолятор служит дли приведения в движение главных ножей. Разъединители снабжены дополнительными ножами для заземления: одним или двумя на каждый полюс. Для управления главными ножами служат вал и система рычагов каждого полюса. Ведущие рычаги укреплены на валу и соединены шарнирно с тяговыми изоляторами. Последние соединены с ножами. Вал приводится во вращение с помощью привода. При этом главные ножи поворачиваются па угол около 60°. Заземляющие ножи с каждой стороны укреплены на особых валах и соединены между собой медной шиной. Для управления заземляющими ножами необходимы особые приводы.

Разъединители с меньшими значениями номинальных токов имеют несколько более простую конструкцию, т.к. токоведущие части разъединителя (зажимы для присоединения шин, контакты, ножи) выполняют в соответствии с его номинальным током. Чем меньше последний, тем меньше сечение и проще конструкция ножей. У разъединителей с номинальным током до 1000А включительно, в частности у представленного на рисунке 1.3 разъеди-

Рисунок 1.1 – Схемы, поясняющие использование разъединителей

Рисунок 1.2 - Разъединитель рубящего типа для внутренней установки с двумя заземляющими ножами РВРЗ-2-10/2000

нители типа РВ-10/1000, ножи состоят из двух медных полос прямоугольного сечения, охватывающих контактную стойку. Боковые поверхности стойки имеют цилиндрическую форму и образуют с пластинами ножа линейные контакты. Давление в контакте создается пружинами, насаженными на стержень. Давление на ножи передается через стальные пластины с выступами. При КЗ и резком увеличении тока пластины ножа притягиваются друг к другу, увеличивая давление в контакте. Стальные пластины увеличивают магнитную индукцию и создают дополнительное давление в контактах. Такого рода магнитными замками снабжают большую часть разъединителей.

Разъединители для наружной установки. Такие разъединители, устанавливаемые в открытых распределительных устройствах, должны обладать соответствующей изоляцией и надежно выполнять свои функции в неблагоприятных условиях окружающей среды. В распределительных устройствах напряжением до 500 кВ включительно получили широкое применение разъединители горизонтально-поворотного типа с ножами, вращающимися в горизонтальной плоскости. В распределительных устройствах 750 кВ и выше применяются разъединители вертикально-поворотного типа и разъединители с поступательным движением ножа.

Разъединители наружной установки в своем условном обозначении содержат буквенную и цифровую части. Буквенная часть состоит из нескольких букв обозначающих: Р- разъединитель; Н- наружной установки; Д- двухколонковой конструкции; В- вертикального исполнения; З- с заземляющими ножами; П- подвесного исполнения; Т- телескопический. Цифровая часть имеет такую же структуру, что и у разъединителей внутренней установки, кроме подвесных разъединителей. У подвесных разъединителей цифровая часть обозначает: цифры после первого дефиса - номинальное напряжение, кВ; цифры 1 и 2 перед дробной чертой – соответственно с прямой системой управления и с Г- образной тросовой системой управления; цифры после дробной черты – номинальный ток, А. Например: РНДЗ 2-110/1000 ХЛ1; РНВ-750/4000 У1; РПД-500-1/3200 У1; РТЗ-1-1150/4000 У1.

Рассмотрим конструкцию трехполюсного разъединителя типа РНДЗ. Разъединитель типа РНДЗ — наружный, двухколонковый (рис. 1.4) — имеет две колонны изоляторов на полюс, установленные вертикально в подшипниках на стальной раме и связанные между собой системой рычагов. При повороте изоляторов поворачиваются и ножи, укрепленные на головках изоляторов. Зажимы для присоединения проводников к разъединителю укреплены на головках изоляторов шарнирно и соединены с ножами гибкими лентами. При вращении изоляторов они не поворачиваются.

Рис. 1.5а поясняет работу разъединителя. Приводной механизм (75) передает движение через тягу (37) на вращающиеся основания (70). Поперечная тяга (68) соединяет два поворотных основания каждого полюса. Следовательно, токопроводы обоих полюсов двигаются одновременно. Изоляторы (201) передают вращающий момент токопроводам 5 (контактная сторона)

Рисунок 1.3 - Разъединитель типа РВ-10/1000, вид сбоку (а), контактная система (б) и внешний вид в отключенном состоянии (в)

Рисунок 1.4 – Внешний вид (а) и конструкция (б) трехполюсного разъединитель типа РНДЗ

и 6 (пальцевая сторона). При переключении они поворачиваются на угол 90°. При включении контакт (67) надежно обжимается между контактными пальцами (66). Это создает электрическую связь между токопроводами. Ток передается через розеточные контакты поворотных головок (284) к высоковольтным выводам (17). Посредством связующих тяг (15) движение ведущего полюса передается одновременно другим полюсам группы.

Рассмотрим работу заземлителя. Разъединители снабжены ножами для заземления — одним или двумя на полюс. В отключенном положении ножи расположены горизонтально у основания разъединителя. При включении они поворачиваются в вертикальной плоскости на угол 90°. При этом контакт на конце заземляющего ножа соединяется с особым контактом на главном ноже. Разъединители имеют независимые приводные механизмы для разъединителя и заземлителя. Приводной механизм (77) передает движение через приводную тягу (71) на вал заземлителя (337). Нож заземлителя (23) поворачивается вверх (включение) или вниз (выключение). При включении контактные пальцы (20) скользят по заземленному контакту (18). В конечном положении «включено» они прижаты к упору. Гибкие заземляющие связи (79) соединяют нож (23) со стальной заземленной рамой разъединителя.

Средний полюс является ведущим, крайние полюсы — ведомыми. Заземляющие ножи имеют отдельные приводы, блокированные с приводами главных ножей. Они блокируются по следующему принципу:

- разъединитель может быть включен, только когда заземлитель отключен;

- заземлитель может быть включен, только когда разъединитель отключен.

Механические блокировки между разъединителем и заземлителем устанавливаются на заводе. Модернизация запрещается.

Конструкция контактов разъединителя приведена на рисунке 1.5б. Контакты разъединителя находятся в месте стыка ножей. Они состоят из ряда пластин, укрепленных на одном ноже, и «лопатки» - на другом ноже. Давление в контактах создается пружинами. Ножи разъединителя приспособлены для работы в зимнее время при гололеде. Они состоят из двух пластин, соединенных шарнирно (на рисунке не показаны). В процессе отключения нож «ломается» и разрушает лед образовавшийся на контактах.

Отделители и короткозамыкатели. Отделитель – представляет собой разъединитель, снабженный приводом для автоматического управления (включения и отключения или только отключения) и способный по команде соответствующего устройства совершать операции отключения обесточенных участков цепи. В качестве примера на рис. 1.6а приведена конструкция отделителя ОДЗ-2-35.

Рисунок 1.5 – Разъединитель РНДЗ и его заземляющее устройство (а), конструкция разъемного контакта (б)

Рисунок 1.6 Отделитель ОДЗ-2-35 (а) и Короткозамыкатель К3-110 (б)

Короткозамыкатель - представляет собой однополюсный или двухполюсный разъединитель, снабженный пружинным приводом для автоматического включения с целью создания в точке его установки однофазного или двухфазного короткого замыкания. В качестве примера на рис. 1.6б приведена конструкция короткозамыкателя КЗ 110.

Отделители и короткозамыкатели открытой конструкции недостаточно надежно работают в неблагоприятных погодных условиях (мороз, гололед), наблюдаются случаи их отказа в работе. Взамен разработаны отделители и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере, заполненной элегазом.

Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей.

Разъединители и отделители выбираются:

- по номинальному напряжению − U_уст ≤ U_ном;

- по номинальному длительному току − I_{раб.утж} ≤ I_ном;

- по конструкции, роду установки;

- по электродинамической стойкости − i_у ≤ i_пр.с; I_п.0 ≤ I_пр.с,

где i_пр.с, I_пр.с – предельный сквозной ток короткого замыкания (амплитуда и действующее значение), определяемые по каталогу;

- по термической стойкости − В_к ≤ I_тер ⋅ t_тер,

где В_к – тепловой импульс по расчету;

I_тер – предельный ток термической стойкости;

t_тер - длительность протекания предельного тока термической стойкости, определяются по каталогу.

Короткозамыкатель выбирается по тем же условиям, но выбор по номинальному току не требуется.

2. ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В лаборатории представлены натурные образцы и чертежи разъединителей типа РВР 10, РНД 110, отделителя ОДЗ 35, короткозамыкателя КЗ 110

3. ПРОГРАММА РАБОТЫ

3.1. Ознакомление с устройством и назначением всех элементов изучаемых аппаратов.

3.2. Установить основные технические характеристики изучаемых аппаратов и объяснить по каким конструктивным признакам можно судить о величинах их номинальных значениях напряжения и тока.

3.3. Разобраться с работой контактной системой изучаемых аппаратов.

4. содержание отчета

В отчете дать чертежи разъединителей типа РВРЗ и РНДЗ, отделителя ОДЗ-2-35и короткозамыкателя КЗ 110, указать их параметры.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1 Какие операции производятся разъединителями?

5.2 Каких типов и на какие номинальные напряжения выпускаются разъединители?

5.3 Устройство и технические характеристики разъединителя, отделителя и короткозамыкателя.

5.4 Области применения, основные достоинства и недостатки разъединителей, отделителей и короткозамыкателей различных типов?

5.5 Какие части разъединителей и отделителей воспринимают электродинамические силы, возникающие при коротких замыканиях?

5.6 Почему недопустимо отключение разъединителей и отделителей под нагрузкой?

5.7 В чем состоит отличие отделителя от разъединителя?

5.8 Почему в сетях с изолированной нейтралью устанавливают двухполюсные короткозамыкатели?

5.9 Как должен действовать оперативный персонал при выполнении операций включения и отключения разъединителей?

Дата добавления: 2015-09-29