 |
Назначение и классификация ЭА ВН
|
|
|
|
1.1 Назначение аппаратов.
Все ЭА по уровню номинального напряжения делятся на 2 группы: до 1000 и свыше 1000 В. Номинальное напряжение во многом определяет габариты аппарата, принципиальное устройство и конструктивную схему А.
Сходными элементами в аппаратах Н и ВН являются токоведущие и контактные элементы, несмотря на то, что они значительно отличаются по размеру.
ЭА ВН, являясь в основном аппаратами распределительных устройств, служат для распределения мощных потоков электроэнергии и управления ими, обеспечения надежной работы энергоустановок и систем при аварийных режимах.
1.2.Классификация ЭА ВН
1.2.1. Виды классификации ЭА ВН
По номинальному напряжению
По номинальному току
По материалу (т.е. по способу) дугогашения (или по роду среды дугогашения)
газовый (используется воздух)
атмосферное давление
под давлением
вакуум
газовый невоздушный
трансформаторное масло
твердые газогенерирующие материалы
По роду установки
внутренняя
наружная
По числу полюсов
По типу привода и связи его с выключателем
отдельный привод, соединенный с помощью тяг
встроенный привод (единая система)
По способу управления
ручной
дистанционный
пневматический
электромагнитный
1.2.2. Классификация ЭА ВН по применению
Коммутационные аппараты
предназначены для осуществления оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, для выполнения операций включения и отключения при ручном и автоматическом управлении.
Во включенном состоянии выключатель должен беспрепятственно пропускать токи нагрузки. Нормальным для выключателя считается как включенное состояние с током нагрузки, так и отключенное, при котором выключатель должен обеспечить необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи.
|
|
|
Кроме того, выключатель должен включать и отключать токи к.з. и холостые линии (т.е. холостые трансформаторы и малые емкостные токи).
Характерной особенностью этого аппарата является наличие дугогасительного устройства, которое обеспечивает гашение дуги, возникающей в цепи высокого напряжения при ее размыкании.
Выключатели предназначены для оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, т.е. выполнения операций включения и отключения отдельных цепей при ручном или автоматическом управлении. Во включенном состоянии выключатели должны беспрепятственно пропускать токи нагрузки. Характер режима работы этих аппаратов несколько необычен: нормальным для них считается как включенное состояние, когда они обтекаются током нагрузки, так и отключенное, при котором они обеспечивают необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи. Коммутация цепи, осуществляемая при переключении выключателя из одного положения в другое, производится нерегулярно, время от времени, а выполнение им специфических требований по отключению возникающего в цепи короткого замыкания чрезвычайно редко. Выключатели должны надежно выполнять свои функции в течение срока службы (25 лет), находясь в любом из указанных состояний, и одновременно быть всегда готовыми к мгновенному эффективному выполнению любых коммутационных операций, часто после длительного пребывания в неподвижном состоянии. Отсюда следует, что они должны иметь очень высокий коэффициент готовности: при малой продолжительности процессов коммутации (несколько минут в год) должна быть обеспечена постоянная готовность к осуществлению коммутаций.
Секционные выключатели применяются в сборных шинах. В распределительных устройствах (РУ) электростанций секционные выключатели при нормальной работе обычно замкнуты. Они должны автоматически отключаться только при повреждении в зоне сборных шин. Вместе с ними должны отключаться и другие выключатели поврежденной секции. Таким образом, поврежденная секция РУ будет отключена, а остальная часть останется в работе.
|
|
|
Это аппараты с токовой коммутацией.
с токовой коммутацией:
высоковольтные выключатели
0 < Iном < Iкз £ Iон
воздушные выключатели Uном=1150 кВ, Iон=40 кА, p=40 атм
масляные выключатели —баковые до 220кВ, маломаслянные 220кВ 40кА
элегазовые 35-750 кВ, 40 кА
вакуумные 31,5 кА
электромагнитные
классификация высоковольтных выключателей согласно ГОСту:
4 Классификация
4.1 Выключатели подразделяют по следующим основным признакам.
4.1.1 По роду установки для работы:
- в помещениях (категории размещения 2, 3, 4);
- на открытом воздухе (категория размещения 1);
- в металлических оболочках комплектных распределительных устройств (КРУ), устанавливаемых в помещениях (категории размещения 2, 3, 4) и на открытом воздухе (категория размещения 2).
Категории размещения указаны в соответствии с ГОСТ 15150.
4.1.2 По принципу устройства (виды):
- газовые - элегазовые, с другими газами или газовыми смесями;
- вакуумные;
- воздушные;
- масляные;
- электромагнитные.
4.1.3 По размещению дугогасительного устройства:
- с дугогасительными устройствами, расположенными в заземленном корпусе (баке) - баковые выключатели;
- с дугогасительными устройствами, расположенными в корпусе (баке), находящемся под напряжением, - колонковые или подвесные выключатели.
4.1.4 По конструктивной связи между полюсами:
а) трехполюсное исполнение:
- с тремя полюсами в общем кожухе;
- с тремя полюсами на общем основании (фиксированное междуполюсное расстояние);
б) однополюсное исполнение - с полюсами на отдельных основаниях (нефиксированное междуполюсное расстояние).
4.1.5 По функциональной связи между полюсами:
- с функционально независимыми полюсами (на каждый полюс отдельный привод, отдельный дутьевой клапан и др.);
- с функционально зависимыми полюсами (на три полюса общий привод, общий дутьевой клапан и др.).
|
|
|
4.1.6 По виду привода в зависимости от рода энергии, используемой в процессе оперирования:
- с приводом зависимого действия - электромагнитным, электродвигательным, непосредственно использующим электрическую энергию постоянного, переменного или выпрямленного тока;
- с приводом независимого действия - пневматическим, пружинным или гидравлическим, использующим предварительно запасенную потенциальную энергию сжатого газа или пружины.
4.1.7 По характеру конструктивной связи выключателя с приводом:
- с отдельным приводом, связанным с выключателем (или полюсом выключателя) механической передачей;
- со встроенным приводом, являющимся неотъемлемой, конструктивно не выделенной, частью выключателя или полюса выключателя.
4.1.8 По механической стойкости:
- нормального исполнения;
- с повышенной механической стойкостью.
4.1.9 По наличию или отсутствию в дугогасительном устройстве шунтирующих резисторов:
- с резисторами, действующими только в процессе отключения;
- с резисторами, действующими только в процессе включения;
- с резисторами двухстороннего действия, действующими как в процессе отключения, так и в процессе включения;
- без резисторов.
4.1.10 По наличию или отсутствию шунтирующих конденсаторов:
- с конденсаторами;
- без конденсаторов.
4.1.11 По пригодности выключателя для работы при автоматическом повторном включении (АПВ):
- предназначенные для работы при АПВ;
- не предназначенные для работы при АПВ.
4.1.12 По пригодности выключателя для коммутации конденсаторных батарей:
- предназначенные для коммутации конденсаторных батарей;
- не предназначенные для коммутации конденсаторных батарей.
4.1.13 По пригодности выключателя для коммутации токов шунтирующих реакторов:
- предназначенные для коммутации токов шунтирующих реакторов;
- не предназначенные для коммутации токов шунтирующих реакторов.
выключатель нагрузки предназначен для частых коммутаций только номинальных токов установки. Отключение токов КЗ и перегрузок проводит высоковольтный предохранитель, который включен последовательно с выключателем напряжения до 10 кВ. ДУ расчитано на гашение дуги ном. тока.
|
|
|
доп. токи 0<I<Iном
высоковольтные предохранители производят отключение защищаемой цепи при КЗ и недопустимой перегрузке путем плавления металлического проводника малого сечения и последующего гашения дуги высокого напряжения в ДУ.
Iкз³I>Iном
Разъединители применяются для коммутации обесточенных при помощи выключателей участков токоведущих систем, для переключения РУ с одной ветви на другую, а также для отделения на время ревизии или ремонта силового электротехнического оборудования и создания безопасных условий от смежных частей линии, находящихся под напряжением. Разъединители способны размыкать электрическую цепь только при отсутствии в ней тока или при весьма малом токе. В отличие от выключателей разъединители в отключенном состоянии образуют видимый разрыв цепи. После отключения разъединителей с обеих сторон объекта, например выключателя или трансформатора, они должны заземляться с обеих сторон либо при помощи переносных заземлителей, либо специальных заземляющих ножей, встраиваемых в конструкцию разъединителя.
не осуществляют токовую коммутацию:
разъединители служат для включения и отключения цепей ВН при отсутствии тока. Создают безопасные условия при ремонте и ревизии оборудования. Отличительная особенность Р — видимый разрыв между контактами в положении «отключено». Р не имеет ДУ. После снятия напряжения с оборудования необходимо заземлить токоведущие части, поэтому разъединитель часто снабжен заземлителем.
заземлитель
отделитель—коммутационный аппарат, который служит для отключения обесточенной цепи ВН за малое время. По конструкции О похож на Р, но имеет быстродействующий привод, который отключает его за время не более 0,1 с.
короткозамыкатель — коммутационный аппарат, который служит для создания искусственного КЗ в цепи ВН. По конструкции он напоминает заземляющее устройство разъединителя. Включение и отключение короткозамыкателя производится с помощью быстродействующего привода. Время включения с момента подачи управляющего сигнала до момента замыкания контактов не превышает 0,1 с. Согласованная работа О и З осуществляется с помощью схем автоматики.
Короткозамыкатели и отделители устанавливаются на стороне высшего напряжения РУ малоответственных потребителей, когда в целях экономии площади и стоимости РУ выключатели предусмотрены только на стороне низшего напряжения.
Ограничивающие аппараты подразделяются на аппараты ограничения тока и напряжения.
|
|
|
Ограничивающие аппараты
токоограничивающий реактор—катушка индуктивности без стали, которая служит для ограничения тока КЗ и поддержания необходимого напряжения на сборных шинах распредустройства. Применение их позволяет существенно снизить требования к выключателям по электродинамической, термической стойкости и отключающей способности в сетях с реакторами по сравнению с аналогичными сетями, не защищенными реакторами. Реакторы позволяют применить ВВ и другие ЭА ВН облегченного типа, а также повысить надежность работы электроустановки. Кроме того, имеются шунтирующие, нагрузочные, дугогасящие и др.
разрядники—аппараты, ограничивающие напряжение в электроустановке при коммутационных и атмосферных перенапряжения. Позволяют снизить требования к прочности электрической изоляции аппаратов и оборудования, уменьшить габаритные размеры электроустановки и значительно ее удешевить. Бывают трубчатые и вентильные.
Они должны быть установлены вблизи силовых повышающих трансформаторов и вводов воздушных линий в РУ.
Измерительные аппараты изолируют силовые цепи ВН от цепей измерительных приборов и релейной защиты. Их задачей является приведение токов и напряжений Высокой стороны к стандартным значениям тока (1 и 5 А) и напряжению 100 В.
трансформаторы тока
трансформаторы напряжения
Комплектные распределительные устройства
совокупность ЭА ВН, которая изготовляется на аппаратном заводе и поставляется в готовом виде. Это позволяет сократить время монтажа и замены, повысить надежность работы, снизить трудоемкость обслуживания.
Комплектные распределительные устройства (КРУ) составляются из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них АВН, устройствами защиты, автоматики, контрольно-измерительной аппаратуры и поставляемых в собранном на заводе или полностью подготовленном для сборки виде. Различают распределительные устройства внутренней и наружной установки. Комплектные распределительные устройства становятся наиболее распространенным типом РУ. В последнее время начали широко применяться герметизированные РУ (ГРУ), в которых все токоведущие элементы и весь комплекс аппаратуры (выключатели, разъединители) расположены внутри герметичной оболочки, заполненной сжатым газом (элегазом). Наиболее эффективно ГРУ будут применяться в крупных городах, что даст значительную экономию городских площадей и повысит надежность энергосистем.
1.3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К АВН
Прежде всего требования к аппаратам изложены в соответствующих ГОСТах.
Основным ГОСТом для выключателей является Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 52565-2006
"Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия".
Также в ГОСТЕ указаны те ГОСТы, на которые ссылается данный ГОСТ.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р ИСО 9001-2001 Системы менеджмента качества. Требования
ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы
ГОСТ 12.2.007.3-75 Система стандартов безопасности труда. Электротехнические устройства на напряжение свыше 1000 В. Требования безопасности
ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия
ГОСТ 982-80 Масла трансформаторные. Технические условия
ГОСТ 1516.2-97 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции
ГОСТ 1516.3-96 Электрооборудование переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции
ГОСТ 10121-76 Масло трансформаторное селективной очистки. Технические условия
ГОСТ 2991-85 Ящики дощатые неразборные для грузов массой до 500 кг. Общие технические условия
ГОСТ 7746-2001 Трансформаторы тока. Общие технические условия
ГОСТ 8024-90 Аппараты и электротехнические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний
ГОСТ 9920-89 Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции
ГОСТ 10198-91 Ящики деревянные для грузов массой св. 200 до 20000 кг. Общие технические условия
ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования
ГОСТ 12969-67 Таблички для машин и приборов. Технические требования
ГОСТ 12971-67 Таблички прямоугольные для машин и приборов. Размеры
ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов
ГОСТ 14254-96 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категория, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 16962.1-89 Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 16962.2-90 Изделия электротехнические. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 17412-72 Изделия электротехнические для районов с холодным климатом. Технические требования, приемка и методы испытаний
ГОСТ 17516.1-90 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам
ГОСТ 17703-72 Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения
ГОСТ 18311-80 Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий
ГОСТ 21130-75 Изделия электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления
ГОСТ 21242-75 Выводы контактные электротехнических устройств плоские и штыревые. Основные размеры
ГОСТ 24753-81 Выводы контактные электротехнических устройств. Общие технические требования
Требования к ЭАВН определяются самыми разнообразными факторами, воздействию которых подвергается аппарат во время эксплуатации.
1.3.1. Виды воздействий.
1.Электрические воздействия
АВН постоянно находятся под воздействием высокого напряжения и должны его выдерживать. В отдельных случаях АВН подвергаются воздействию перенапряжений, как токовых, так и грозовых. На металлических частях появляется корона, а на изоляции скользящий разряд.
, кроме того аппарат подвержен ЭДУ из-за возникновения в переходном процессе Iуд.
Аппараты оказываются под воздействием коммутационных перенапряжений, зависящих от вида коммутации, типа выключателя, параметров электрической сети и грозовых импульсов, возникающих при воздействии грозовых разрядов на электрическую сеть.
Природа происхождения перенапряжений определяет специфическую форму импульса перенапряжений. Так, грозовой импульс имеет обозначение 1,2/50 мкс, что означает крутизну фронта импульса 1,2 ± 0,3 мкс при общей длительности 50 ± 10 мкс. Коммутационные перенапряжения имитируются апериодическим импульсом с длительностью фронта tф = 250 ± 50 мкс и длительностью полуспада tпсп = 2500 ± 1500 мкс.
2. Механические воздействия.
Они обуславливаются как механическими силами, возникающими при рабочем оперировании, так и силами внутреннего давления, возникающими во многих АВН при их работе. Значительные механические воздействия возникают при токах КЗ из-за ЭДУ. Кроме этого возникают механические нагрузки несения ошиновки, а также от гололеда и ветра. Корме этого присутствуют вибрации и тряска. Т.о. на А воздействуют: статические нагрузки из-за собственного веса А, динамические при срабатывании А.
3.Тепловые воздействия
Вызываются нагревом частей А при прохождении номинального тока: во включенном состоянии в номинальном режиме Рдиэл, Рмеди, Рст.
При КЗ нагрев кратковременно возрастает пропорционально I2 ., т. е. большие токи приводят к еще большим потерям. В отключенном режиме под длительным воздействием находится изоляция А, т.е. кп=tgd´e. Электрическая дуга по поверхности изоляции вызывает ее местный нагрев и оплавление металлических частей ТВЭ, которых касается дуга, происходит оплавление контактов.
4.Атмосферные воздействия
Воздействие температуры, влажности, давления, а также дождя, росы,снега, гололеда, загрязнение внешней изоляции, высокой ветровой нагрузки. Кроме того, АВН должны быть устойчивы против землетрясений. Создает проблемы суточный и сезоннй перепад температур, воздействие грибков и плесени.
5. Воздействие времени.
Выражается в механическом износе трущихся частей, в старении изоляции и коррозии металических элементов конструкции.
1.3.2. Условия работы аппаратов высокого напряжения и общие требования, предъявляемые к ним
Аппараты высокого напряжения могут устанавливаться как внутри помещения, так и на открытых распределительных устройствах (ОРУ). Условия работы при этом значительно различаются, и это находит отражение в их конструктивных особенностях.
.
1. Высокая надежность.
При аварийных режимах протекают токи до 300 кА. Поэтому ликвидация аварийных режимов должна происходить в минимальное время с целью ограничения разрушений оборудования. Мощности, поглощаемые оборудованием, достигают колоссальных величин. Так, в сети 750 кВ ток КЗ достигает 80 кА, а мощность КЗ равна Ö3-80-103-750-103=103800 МВ-А. При отказе высоковольтного выключателя происходит расширение аварии, возникают значительные разрушения, которые приводят к длительному перерыву в энергоснабжении. Остановка крупных заводов, лишение энергоснабжения электрифицированного транспорта может вызывать аварийные режимы в этих областях народного хозяйства.
Работа каждого АВН в номинальном режиме связана с передачей большой мощности. Поэтому авария аппарата ведет к недоотпуску большого количества энергии и большим материальным потерям.
Получение высокой надежности связано с большими трудностями, так как процессы, протекающие в АВН, особенно в выключателях, сложны, не поддаются достаточно полному математическому описанию. На надежность влияют также материалы и технология изготовления АВН.
Обычно при расчетах берут вероятность безотказной работы 99%, т.е. за 1 год на 100 выключений 1 отказ.
2. Увеличение междуревизионных сроков.
Вывод из эксплуатации АВН для ремонта и ревизии связан с большими трудностями технического порядка, часто является причиной аварий и обходится очень дорого. Не так давно междуревизионный срок для выключателя был 1 год. За счет совершенствования конструкции и технологии этот срок увеличен до 3 лет. В настоящее время созданы вакуумные выключатели, у которых междуревизионный срок достигает 25 лет.
3. Стойкость к
тепловым
механическим
электрическим перегрузкам:
При расчете, изготовлении и эксплуатации АВН перегрузкам необходимо уделять большое внимание, так как повреждения аппаратов в этих случаях ведут к очень тяжелым последствиям.
В процессе эксплуатации при возникновении короткого замыкания все токоведущие элементы сети испытывают мощное термическое и электродинамическое воздействие токов КЗ, превосходящих номинальные токи в десятки раз. При протекании токов КЗ температура токоведущих элементов, повышаясь, не должна превышать нормированных предельных допустимых значений для неизолированных шинопроводов, например для медных 300°С, для алюминиевых 200°С.
Токи КЗ вызывают появление значительных электродинамических усилий, воздействующих на шинопроводы и их несущие механические конструкции (в частности, опорные изоляторы). Кроме того, контактные системы всех коммутирующих аппаратов должны выдерживать эти нагрузки без сваривания или самопроизвольного размыкания контактов. Электродинамические усилия рассчитываются по наибольшему мгновенному значению (ударного) тока трехфазного КЗ iуд с учетом фазового сдвига между токами
4. Стойкость к атмосферным воздействиям.
. Аппараты, рассчитанные для работы в ОРУ, должны быть готовы противостоять всем воздействиям атмосферы.
Во время эксплуатации аппараты ОРУ подвергаются воздействию окружающей среды. Эти воздействия особенно вредно сказываются на состоянии изоляции аппаратов. Поэтому все аппараты ОРУ рассчитываются на воздействие гололеда, ветра и загрязнений.
Загрязнения и периодические увлажнения изоляции АВН требуют соответствующего развития поверхности изоляторов. Поскольку условия загрязнения на разных ОРУ существенно зависят от конкретных климатических условий (близость водных бассейнов, пустынных зон), наличия вредных выбросов производств в атмосферу, то они значительно различаются. Для изоляторов наружной установки предусмотрены три исполнения в зависимости от длины пути тока утечки: категория I — 1,67 см/кВ, категория II — 2,5 см/кВ, категория III — 3,5 см/кВ. Согласно этим нормам допустимая длина утечки соответствует удельной длине утечки — длине, отнесенной к 1 кВ наибольшего рабочего линейного напряжения. Для аппаратов внутренней установки длина пути утечки не нормируется.
Условия работы и размещения определяются ГОСТами: в обозначении аппарата встречаются буквы:
У—умеренный климат –40+40о С
ХЛ—холодный
ТВ—тропический влажный
ТС–тропический сухой
О—общеклиматическое исполнение
Кроме того указывается категория размещения:
открытый воздух
в помещении (отсутствие осадков)
в закрытых помещениях с вентиляцией (отсутствие росы)
в искусственных условиях (подогрев)
помещения с повышенной опасностью (влажность и др.)
У4— +36-(+10+1) для теплового расчета используется мах предел
У1,2,3— -40+40
Влажность принимается при 20 –90%, при 40 —50%
5. Удобство при производстве, транспортировке и эксплуатации.
Масса, габаритные размеры аппаратов должны быть минимальными.
Кроме того, к каждому из АВН предъявляются свои специфические требования. Так, например, сокращение времени отключения выключателя напряжением 500 кВ всего на 0,02 с позволяет по одной линии пропустить дополнительную мощность 250 МВт и получить большой экономический эффект. Трансформаторы тока, работающие в релейной защите, должны иметь малые погрешности в переходном режиме.
1.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
В основу расчета и конструирования выключателя принимаются те или иные исходные данные о технических характеристиках разрабатываемого аппарата.
Разумеется, эти характеристики должны соответствовать предполагаемым (или типичным) условиям работы выключателя в электрических установках и системах и отвечать общим техническим требованиям ГОСТ 687—67 на выключатели переменного тока высокого напряжения.
Кроме того, требования определяются ГОСТом 1516.1-76 задающим уровни номинальных и наибольших рабочих напряжений, а также испытательные напряжения; ГОСТом 8024-84 для допустимого нагрева и перегрева ТВЧ; ГОСТОМ 15150-69 – климатическое исполнение аппарата и категорию его размещения.
К основным техническим характеристикам выключателей относятся:
1. Исполнение выключателя: а) тип выключателя; б) число полюсов; в) род установки и условия работы; г) степень быстродействия и др.
2. Номинальные параметры:
а) номинальное напряжение;
б) номинальный ток;
в) коммутационная отключающая способность или ном. ток отключения;
г) собственное время отключения;
д) время отключения;
е) длительность бестоковой паузы (при АПВ);
ж) рабочий цикл операции;
з) ток термической устойчивости выключателя;
и) предельный сквозной ток короткого замыкания;
к) предельный ток включения;
л) время включения;
м) давление воздуха (газа) в резервуарах выключателя (для воздухонапорного или газонапорного выключателя) и привода (для пневматического привода).
Кроме перечисленных выше, к разрабатываемому выключателю может относиться также ряд дополнительных характеристик, учитывающих специфические условия работы выключателя, например такие, как работа в условиях тропического климата или при весьма низких температурах, работа в условиях вибрации, больших ускорений и др.
1.5. Основные параметры аппаратов
К основным номинальным параметрам выключателей в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК) относятся:
номинальное напряжение Uном;
наибольшее рабочее напряжение Uн.р;
номинальный уровень изоляции в киловольтах;
номинальная частота ном;
номинальный ток Iном;
номинальный ток отключения Iо.ном;
номинальный ток включения Iв.ном;
номинальное переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН) при КЗ на выводах выключателя;
номинальные параметры при неудаленных КЗ;
номинальная длительность КЗ;
номинальная последовательность операций (номинальные циклы);
нормированные показатели надежности и др.
К параметрам, характерным для воздушных выключателей, следует отнести номинальное давление и расход воздуха, необходимые для проведения операций включения и отключения, нижний предел давления для производства отдельных операций.
Параметры коммутационных аппаратов с бестоковой коммутацией.
Разъединители Uном, Uн.р., Iн, iд.с, iт.с
Для отделителя добавляется t отк, t вкл, характеризующие привод.
Реактор Uном, Uн.р., Iн, I д.с, I т.с+ индуктивность.
Измерительные аппараты
ТТ —Uном, Iн, iд.с, iт.с
ТН— Uном, Uн.р.
Рассмотрим некоторые наиболее важные параметры.
Важнейшим параметром А является номинальное напряжение.
Uном — [кВ действ] ГОСТ 1516.3-93
номинальное линейное напряжение трехфазной системы, в которой аппарат должен работать.
Номинальное напряжение Uном (линейное) — это базисное напряжение из стандартизованного ряда напряжений, определяющее уровень изоляции сети и электрического оборудования. Действительные напряжения в различных точках системы могут отличаться от номинального, однако они не должны превышать наибольшие рабочие напряжения (номинальное напряжение по МЭК), установленные для продолжительной работы. Номинальные напряжения выключателей соответствуют классам напряжения (табл. 1).
Наибольшее рабочее напряжение
2. Uн раб=(1,2-1,05) Uном
Для компенсации падения напряжения в сети и в обмотках источников энергии напряжение на зажимах источников поддерживается несколько выше номинального. В связи с этим вводится наибольшее рабочее напряжение Uн,раб, при котором аппарат может работать сколь угодно длительно. Это напряжение на 5 — 20 % выше номинального.
Таблица 1 Класс номинальных напряжений Номинальное междуфазное (линейное) напряжение, действующее значение, кВ Наибольшее рабочее напряжение (номинальное напряжение по МЭК), действующее значение, кВ
| Uном | ||||||||||||
| Uн раб | 3,6 | 7,2 | 12,0 | 17,5 | 24,0 | 40,5 |
Номинальное напряжение определяет электрическую изоляцию аппарата. Номинальный уровень изоляции выключателя характеризуется значениями испытательных напряжений, воздействующих на основную изоляцию выключателя.
В связи с тем, что при работе электроустановок возникают коммутационные и атмосферные перенапряжения, изоляция аппарата подвергается большим нагрузкам. Ее прочность регламентируется испытательным напряжением промышленной частоты и импульсным испытательным напряжением (ГОСТ 1516.3-96). Эти напряжения не должны приводить к пробою внутренней и внешней изоляции АВН.
3. Iном—[А] действующий ток номинальный
Для АВН, которые в процессе эксплуатации обтекаются током нагрузки, важным параметром является номинальный ток. Согласно ГОСТ Р 52565-2006 устанавливаются следующие номинальные токи: 200, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000, 12500, 16000, 20000, 25000, 31 500 А.
Iном—действующее значение длительно протекающего тока, который вызывает нагрев элементов ТВС, не превышающий допустимый по ГОСТ.
Требования по нагреву АВН изложены в ГОСТ 8024-90.
В ТТ номинальные первичные токи от1 до 40000 А, номинальные вторичные токи 1 и 5 Ампер.
В предохранителях ВН ток от 2 до 1000 А. Номинальные токи более 200 А относятся к токоограничивающим предохранителям.
4. I о,ном — номинальный ток отключения
Коммутационная отключающая способность выключателя характеризуется номинальным током отключения Iо.ном, который может отключить выключатель при наибольшем рабочем напряжении и нормированных условиях восстановления напряжения. Ток отключения характеризуется действующим значением его периодической составляющей Iо.п, отнесенной к моменту возникновения дуги (момент размыкания дугогасительных контактов) и называемой номинальным током отключения Iо.ном (2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 35,5; 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 224; 250 кА), а также нормированным процентным содержанием bн апериодической составляющей, равным отношению апериодической составляющей ia тока отключения к амплитуде периодической составляющей (Iо.п = Iо.ном) того же тока в момент размыкания дугогасительных контактов. Ток отключения выключателя определяется суммой периодической и апериодической составляющих
Номинальный ток отключения— это действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя (МРК), который должен отключаться аппаратом при следующих условиях:
1) при нормированном содержании апериодической составляющей;
2) при циклах операций, предусмотренных ГОСТ 687-78;
3) при напряжении сети U=Uн, раб,
4) при условиях восстановления напряжения согласно ГОСТ 687-78.
I—это наибольший ток КЗ, который выключатель способен отключить в заданных условиях в цепи с возвращающимся напряжением промышленной частоты, соответствующим наибольшему рабочему напряжению выключателя и с заданным переходным восстанавливающимся напряжением, равным номинальному.
При КЗ в цепи переменного тока происходит сложный переходный процесс, в результате которого проходящий по ней ток за время около 0,01 с от мгновенного значения тока нагрузки до значения Iр , определяемого мощностью цепи и называемого ударным током КЗ. Затем ток постепенно уменьшается до значения Ö2 I¥. Ток КЗ в любой момент может быть разложен на 2 составляющие – периодическую и апериодическую.
Кривая тока КЗ, полученная на осциллографе, изображена на рис. 2.1.Ток отключения определяется в МРК.
Периодическая составляющая тока отключения
I0,п = AA'´mi/2Ö2, или I0,п = Ö2 I¥.
Периодическая составляющая изменяется с частотой 50 Гц с постепенно затухающей амплитудой, а затем переходит в установившийся ток КЗ. Это обусловлено изменением магнитного поля генераторов, происходящих при КЗ. Продолжительность затухания периодической составляющей, а следовательно и переходного процесса составляет несколько секунд.
Апериодическая составляющая
I0,а. = 0В'´mi , (или I0,а.- расчетная величина апериод. составляющей)
где АА' — расстояние между огибающими, а 0В' — ордината кривой, проведенной как средняя между кривыми АС и А'С' (,mi — масштаб по току, А/мм).
Апериодическая составляющая быстро затухает и это уменьшение происходит тем быстрее, чем больше активное и чем меньше индуктивное сопротивление цепи.
Допустимое значение апериодической составляющей в токе, % характеризуется коэффициентом bном = Iо,а-100%/(I о,номÖ2), который определяется по кривой рис. 2.2 для времени, равного собственному времени отключения выключателя с добавлением 0,01 с (время защиты).
| tкз,мс | |||||||||||||
| b,% | 81,4 | 71,4 | 65,4 | 57,1 | 51,4 | 31,4 | 25,7 | 16,5 | 14,3 |
Или, если необходимо посчитать фактически отключаемый ток,
Iф= I о,номÖ2+Iапер,
или через b i = I о,номÖ2*(1+b/100).
Наряду с Iо.ном для оценки коммутационной способности также широко применяется мощность отключения выключателя. Эта мощность равна Ро=Ö3Iо,ном Uн,раб. Когда дуга горит, то, как правило, мощность, выделяемая в дуге, Ö 3Iо,ном Uн,раб << Ро. Когда дуга погаснет и идет процесс восстановления напряжения, к выключателю прикладывается высокое напряжение, а ток равен практически нулю, т. е. мощность Ро никогда в выключателе не выделяется. По существу Ро — полная мощность, в основн
|
|
|
