Тяговые и трансформаторные подстанции — Коммутационная аппаратура напряжением до 1000 В
Для замыкания и размыкания цепей постоянного и переменного тока напряжением до 1000 В включительно применяют следующие аппараты: рубильники и переключатели, пакетные выключатели, магнитные пускатели, контакторы и автоматические выключатели Рубильники бывают одно, двух, трех, а иногда четырехполюсные. Контактную систему рубильников выполняют без мгновенного отключения и с мгновенным отключением. Управление рубильниками производят рукоятками или рычажными приводами. Рубильник (рис. 14, а) состоит из главных ножей (контактов) 7, которые пружинами 6 соединены с вспомогательными контактами П-образной скобы 3, которая с одной стороны соединена с изолированной планкой, соединяющей ножи 7, а с другой — через тягу 8 и сегмент 2, вращающийся вокруг оси 9, с рычажной рукояткой 1.
Рис. 14. Рубильник без дугогасительной (а) и с дугогасительной (6) камерой
При включении сначала в неподвижные пружинные контакты 4 входят вспомогательные контакты 5, а затем главные контакты 7. При отключении сначала выходят из пружинных контактов 4 главные контакты, а затем уже цепь разрывается вспомогательными контактами поддействием пружин. Скорость разрыва цепи последними зависит от характеристики пружин.
Наша промышленность выпускает также рубильники с дугогасительными камерами, которые вследствие хороших условий гашения дуги обладают важным преимуществом перед рубильниками без дугогасительных устройств. Пример такого рубильника приведен на рис. 14, б, где 1 — подвижной нож; 2 — дугогасительная камера с неподвижными контактами в ней; 3 — основание, на котором смонтирован рубильник; 4 — рукоятка; 5 — соединительная планка из изоляционного материала.
Те же функции, что и рубильников при малых токах и напряжениях до 380 В, выполняют пакетные выключатели.
Рис. 15. Электрическая схема (а), элемент тепловой защиты (б) и устройство (в) магнитного пускателя
Магнитные пускатели отличаются от рубильников тем, что их подвижные контакты замыкают цепь и удерживаются во включенном положении под действием электромагнита, через катушку которого при включении и во время нахождения пускателя во включенном положении проходит ток. Магнитный пускатель (рис. 15) размыкает свои контакты при разрыве цепи питания катушки электромагнита или понижении напряжения в сети. Цепь катушки питается от той же сети переменного тока, которую замыкает пускатель. Одноименные элементы на рис. 15, а, б и в имеют одинаковые цифровые обозначения.
Для включения магнитного пускателя необходимо нажать кнопку пуска КнП (см. рис. 15, а). При этом образуется цепь: фаза С, предохранитель 3, контакты кнопок КнС и КнП, контакты 7 теплового реле 8, катушка 10 электромагнита, контакты 11 теплового реле 13, фаза А. Сердечник 9 электромагнита перемещает вверх крестовину 4 из изоляционного материала, замыкая силовые контакты 1 и 2 магнитного пускателя. Одновременно с силовыми замыкаются вспомогательные (блокировочные) контакты 5, через которые образуется цепь на катушку 10 после того, как будет отпущена кнопка КнП. Для отключения пускателя достаточно нажать кнопку «стоп» КнС. Тогда разрывается цепь катушки электромагнита 10, и контакты 1 под действием собственного веса размыкают силовую цепь потребителя. Магнитные пускатели применяют для дистанционного управления асинхронными двигателями и другими приемниками энергии переменного тока. Для защиты от перегрузок двигателя или другого аппарата в схеме магнитного пускателя предусмотрены два тепловых реле 8 и 13 (см. рис. 15, а и в).
Рис. 16. Контактор постоянного тока
При возникновении перегрузки в цепи потребителя нагревательный элемент 12 теплового реле (см. рис. 15, б) нагревает до температуры срабатывания биметаллический элемент 16, состоящий из двух сварных по всей длине пластин с разными коэффициентами линейного расширения. Биметаллический элемент, изгибаясь в сторону пластины с меньшим коэффициентом линейного расширения, освобождает двуплечий рычаг 17, левое плечо которого под действием пружины 18 через планку 19 размыкает контакты 11 (см. рис. 15, а и б) в цепи катушки 10. После охлаждения биметаллического элемента кнопкой 15 восстанавливают замкнутое положение контактов 11. Для ускорения гашения дуги контакты 1 и 2 (см. рис. 15, а) силовой цепи заключают в дугогасительную камеру 14 (см. рис. 15, е).
Магнитный пускатель отключается автоматически при понижении напряжения в питающей сети; в этом случае уменьшается ток в катушке 10, и магнитная сила электромагнита не в состоянии удержать контакты 1 и 2 в замкнутом положении. Этим обеспечивается защита двигателя от понижения или исчезновения напряжения. Двигатель от КЗ защищен предохранителями, так как они срабатывают быстрее, чем тепловые реле.
Контакторы применяют в цепях постоянного и переменного тока напряжением до 1000 В. Их изготовляют одно, двух и трехполюсными. Двухполюсные контакторы применяются для дистанционного управления электромагнитными приводами или другими аппаратами при значительной частоте включений и отключений. При подаче напряжения U (рис. 16) на катушку 1 якорь 7 притягивается к сердечнику 6 электромагнита, и неподвижный 3 и подвижный 4 контакты контактора замыкают силовую цепь с током I.
Рис. 17. Схема автоматического воздушного выключателя
При размыкании цепи катушки подвижной контакт отходит от неподвижного под действием пружины 8.
Для гашения дуги контакторы снабжают дугогасительными камерами 5 с катушками магнитного дутья 2.
Автоматическое управление контактором осуществляет реле, контакты которого замыкают и размыкают цепь катушки электромагнита в зависимости от режима работы аппарата в цепи. На тяговых и трансформаторных подстанциях одно- и двухполюсные контакторы применяют главным образом для замыкания и размыкания цепей электромагнитов включения высоковольтных выключателей переменного и постоянного токов. Трехполюсные контакторы применяют в цепях трехфазного переменного тока для питания различных потребителей подстанции.
Автоматические воздушные выключатели служат для включения и отключения цепей большой мощности и для защиты этих цепей от КЗ, а также для защиты потребителей при изменении направления тока и понижения напряжения. Автоматы бывают максимального тока и минимального тока, понижения напряжения (нулевые), обратного тока, максимально-нулевые, реагирующие на ток перегрузки или КЗ и на понижение напряжения.
Наиболее распространены максимально-нулевые автоматы. Их включают либо вручную рукояткой, либо дистанционно электромагнитным приводом. Защелка 5 (рис. 17) удерживает подвижные контакты 4 во включенном положении вследствие притяжения якоря 7 рычага защелки магнитным потоком, создаваемым током в катушке 8 минимального (нулевого) напряжения. При уменьшении напряжения ниже установленной величины пружина б оттягивает защелку 5 и автомат под действием пружины 3 отключается. Отключение автомата при КЗ или перегрузке обеспечивается токовыми расцепителями I и 2, контакты 9 и10 которых включены в цепь катушки 8.
5.3.3 Коммутационные аппараты напряжение выше 1000 в
Коммутационные аппараты напряжением выше 1000 В подразделяются на выключатели, разъединители и плавкие предохранители.
Основным коммутационным аппаратом в электрических установках высокого напряжения является выключатель, который служит для отключения и включения цепей в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой операцией является отключение токов КЗ и включение на короткое замыкание.
Выключатели должны быть надежны, иметь высокую скорость работы и пригодны для повторного включения сразу же после отключения. Они должны обеспечивать возможность пофазного управления, легкость ревизии и осмотра контактов, взрыво и пожаробезопасность и удобство транспортировки и эксплуатации.
Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.
По роду установки различают выключатели для внутренней и наружной установки и выполняются для различных климатических условий.
По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые многообъемные, маломасляные малообъемные, воздушные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные. Эти выключатели обеспечивают многократное включение и отключение присоединений, как в нормальных режимах, так и при коротких замыканиях. К особой группе относятся автогазовые выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение только токов нормального режима.
В масляных многообъемных (баковых) выключателях масло служит как для гашения дуги так и для изоляции токоведущих частей.
Основные преимущества баковых выключателей: простота конструкции, высокая отключающая способность, пригодность для наружной установки.
Недостатки баковых выключателей: взрыво — и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.
Такие выключатели широко использовались в установках до 500 кВ включительно и в некоторых местах еще находятся в эксплуатации, но в настоящее время вытесняются более современными элегазовыми и вакуумными выключателями.
Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.
Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; необходимость периодического контроля, доливки, частой замены масла в дугогасительных бачках; малая отключающая способность. В настоящее время маломасляные выключатели также заменяются на вакуумные и элегазовые.
В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.
Воздушные выключатели имеют следующие достоинства: взрыво — и пожаробезопасность, быстродействие, высокую отключающую способность, малый износ дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам, пригодность для наружной и внутренней установки.
Недостатками воздушных выключателей являются необходимость компрессорной установки, сложная конструкция ряда деталей и узлов, относительно высокая стоимость. В настоящее время воздушные выключатели, так же как и масляные, вытесняются более совершенными и быстродействующими выключателями.
Электромагнитные выключатели для гашения дуги не требуют ни масла, ни сжатого воздуха, что является большим преимуществом их перед другими типами выключателей.
В этих выключателях возникшая дуга под действием электродинамических сил и магнитного поля втягивается внутрь гасительной камеры, растягивается, попадает в узкую щель и гаснет при очередном переходе тока через нуль.
К достоинствам электромагнитных выключателей относятся полная взрыво- и пожаробезопасность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для работы в условиях частых включений и отключений, относительно высокая отключающая способность, а к недостаткам — сложность конструкции дугогасительной камеры с системой магнитного дутья, ограниченный верхний предел номинального напряжения (15-20 кВ), ограниченная пригодность для наружной установки.
Вакуумные выключатели. Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного промежутка при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах и позволяет создать выключатели напряжением 10 кВ и более.
Достоинства вакуумных выключателей: простота конструкции; большой ресурс; высокая надежность, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие шума при операциях, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.
В автогазовых выключателях для гашения дуги используется газ, выделяющийся из твердого газогенерирующего материала дугогасительной камеры. Распространены выключатели нагрузки с простейшей дугогасительной камерой, имеющей вкладыши из органического стекла.
Достоинства автогазовых выключателей: отсутствие масла; небольшая масса. Недостатки: быстрый износ твердого дугогасителя, относительно большой износ контактов или их разрушение.
Элегазовые выключатели. Элегаз — SF6 обладает высокими дугогасящими свойствами. В настоящее время разработаны конструкции выключателей с элегазом на 35, 110, 220 и 500 кВ. Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстродействие, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов и др.
Все выключатели приводятся в действие специальными приводами, предназначенными для выполнения операций включения и отключения. Основными частями привода являются включающий механизм, запирающий механизм, который удерживает выключатель во включенном положении, и расцепляющий механизм, освобождающий защелку при отключении. Имеются ручные, пружинные, грузовые, электромагнитные, пневматические приводы.
Ручные приводы применяются для маломощных выключателей, когда мускульной силы достаточно для совершения работы включения. Отключение может быть автоматическим с помощью реле, встроенных в привод.
Пружинный привод является приводом косвенного действия. Энергия, необходимая для включения, запасается в мощной пружине, которая заводится от руки или электродвигателем небольшой мощности.
Электромагнитные приводы типа относятся к приводам прямого действия: энергия, необходимая для включения, сообщается приводу в процессе самого включения от источника большой мощности. Усилие, необходимое для включения выключателя, создается стальным сердечником, который втягивается в катушку электромагнита. Достоинствами электромагнитных приводов являются простота конструкции и надежность работы в условиях сурового климата. Недостатки — большой потребляемый ток и, вследствие, этого необходимость мощной аккумуляторной батареи.
Пневматический привод обеспечивает быстрое включение выключателя за счет энергии сжатого воздуха.
Плавкие предохранители напряжением выше 1000 В относятся к коммутационным аппаратам защитного одноразового действия.
На большие номинальные токи для установок 6 — 30 кВ применяются сверхбыстродействующие коммутационные аппараты взрывного действия- ограничители ударного тока (ОУТ), которые представляют собой токоведущий проводник с встроеным пиропатроном с капсюлем-детонатором. При возникновении КЗ происходит взрыв пиропатрона и основная цепь оказывается разомкнутой за 0,1 мс. Полное время работы ограничителя ударного тока не превышает 5 мс (1/4 периода), поэтому ток КЗ в цепи не достигает значения ударного тока.
Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током. При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт. Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.
Разъединители могут быть одно- и трехполюсными, для внутренних и наружных установок, по конструкции — рубящего, поворотного, катящегося, пантографического и подвесного типа. По способу установки различают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей. Чаще всего разъединители выполняются с заземляющими ножами.
5.4 Токоведущие части
5.4.1 Типы проводников, применяемых в электрических цепях
Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций и аппараты в этих цепях соединяются между собой проводниками, которые образуют токоведущие части электрической установки.
К ним относятся: шинные мосты из жестких голых алюминиевых шин; комплектные пофазно-экранированные токопроводы; гибкие подвесные токопроводы; жесткие голые алюминиевые шины прямоугольного или коробчатого сечения; сталеалюминевые провода АС или АСО; алюминиевые трубы; кабели.
Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах.
Шинодержатели, с помощью которых шины закреплены на изоляторах, допускают продольное смещение шин при их удлинении вследствие нагрева. При большой длине шин устанавливаются компенсаторы из тонких полосок того же материала, как это показано на рисунке 5.4.1.
Соединение шин по длине обычно осуществляется сваркой.
1- шина; 2- компенсатор; 3- опорный изолятор; 4- пружинящая шайба; 6- болт
Рисунок 5.4.1 — Компенсатор для однополосных шин
Возможные конструкции сборных шин 6-10, используемые в закрытых (ЗРУ) и комплектных (КРУ) распределительных устройствах (РУ), приведены на рисунке 5.4.2.
1-опорный изолятор; 2-стальная планка; 3- шина; 4- стальная распорная труба; 5-алюминиевая планки; 6- шпилька
Рисунок 5.4.2 — Эскизы возможного расположения жестких шин различной формы
а) горизонтальное; б) вертикальное;
в) по вершинам треугольника; г) крепление шин в узлах
Для лучшей теплоотдачи и удобства эксплуатации выполняется окраска шин: при переменном токе фаза А — желтый, фаза В — зеленый и фаза С — красный цвет; при постоянном токе положительная шина — красный, отрицательная — синий цвет.
Выбор сечения шин производится по допустимому току нормального режима (без перегрузок) с учетом поправки на расположение шин ( плашмя или на ребро).
Найденное значение округляется и принимается ближайшее меньшее стандартное сечение. Далее производится проверка шин на термическую и электродинамическую стойкость.
Проверка на термическую стойкость при к. з. заключается в выборе допустимого сечения, а на электродинамическую стойкость в механическом расчете, при котором определяются расстояния между изоляторами для однополосных шин и расстояние между прокладками для многополосных шин как это показано на рисунке 5.4.3.
Механический расчет имеет особенности для различного расположения и формы сечения шин.
Рисунок 5.4.3 — Эскиз расположения двухполосных шин
В РУ 35 кВ и выше и для соединения генераторов и трансформаторов с РУ 6-10 кВ применяются гибкие шины, выполненные проводами марки АС. Сечение гибких шин выбирается по экономической плотности тока и проверяется по длительно допустимому току и по термическому действию тока к.з.
Гибкие шины и токопроводы обычно крепят на гирляндах подвесных изоляторов с достаточно большим расстоянием между фазами. Для гибких проводников при напряжении 35 кВ и выше необходима проверка по условиям коронирования. Разряд в виде «короны» возникает около провода при высоких напряженностях электрического поля и сопровождается потрескиванием и свечением. Процессы ионизации воздуха вокруг провода приводят к дополнительным потерям энергии, к возникновению электромагнитных колебаний, создающих радиопомехи, и к образованию озона, вредно влияющего на поверхности контактных соединений.
В распределительных устройствах 330 кВ и выше каждая фаза для уменьшения коронирования выполняется двумя, тремя или четырьмя проводами, т. е. применяются расщепленные провода, как это показано на рисунке5.4.4.
Рисунок 5.4.4 — Эскиз расположения расщепленных проводов
Потребители 6-10 кВ, как правило, получают питание по кабельным линиям, которые сначала прокладываются в кабельных туннелях в распределительном устройстве, а затем в траншеях, в земле. Для присоединения потребителей собственных нужд электростанций и подстанций к соответствующим шинам также используются кабели 6 и 0,4 кВ. Эти кабели прокладываются в кабельных полуэтажах, кабельных туннелях, на металлических лотках, укрепленных на стенах и конструкциях здания или открытого распределительного устройства. Чтобы обеспечить пожарную безопасность в производственных помещениях ТЭС и АЭС, рекомендуется применять кабели, у которых изоляция, оболочка и покровы выполнены из невоспламеняющихся материалов, напримеры, из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.
5.5 Измерительные трансформаторы
5.5.1 Трансформаторы тока
Трансформатоы тока предназначены для уменьшения первичного тока до стандартных значений, принятых для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 и две обмотки — первичную 1 и вторичную 3, как это показано на рисунке 5.5.1. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I1, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I2.
Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации
где I1ном и I2ном — номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.
Рисунок 5.5.1 — Схема включения трансформатора тока
Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А.
Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания.
Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I1w1. В зависимости от предъявляемых требований выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100—120% для первых трех классов и 50—120% для двух последних.
Погрешность трансформатора тока зависит и от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности.
Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 — для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 — для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 — для релейной защиты. В настоящее время в связи с внедрением автоматических систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) для коммерческого учета выпускаются трансформаторы тока класса 0,2 и даже 0,1.
Кроме рассмотренных классов, выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).
Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.
Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно вторичная обмотка трансформатора тока замыкается накоротко.
Чем выше напряжение, тем труднее изолировать первичную обмотку ВН от вторичной, измерительной обмотки трансформаторов. Поэтому разработаны принципиально новые оптико-электронные трансформаторы (ОЭТ). В них измеряемый сигнал (ток, напряжение) преобразуется в световой поток, который изменяется по определенному закону и передается в приемное устройство, расположенное на заземленном элементе. Затем световой поток преобразуется в электрический сигнал, воспринимаемый измерительными приборами.
Электрические аппараты и оборудование выше 1000В
Содержит сведения по устройству, назначению, принципу действия и выбору электрических аппаратов и оборудования напряжением выше 1000 В, а также об устройствах и системах релейной защиты и автоматики, применяемых в промышленности. Изучение элементов аппаратуры и аппаратов высокого напряжения является важнейшей часть изучения электрооборудования станций и подстанций. В настоящей работе рассматриваются устройство и принцип действия основных типов высоковольтной аппаратуры, условия их выбора и грамотной эксплуатации. Приводятся описания традиционных и новейших типов оборудования отечественного и зарубежного производства.
Для передачи большой мощности на расстояние применяется напряжение выше 1000 В, которое называют высоким напряжением, куда относят величины напряжения 6, 10, 35, 110, 150, 220 кВ и выше. Аппаратура высокого напряжения имеет увеличенные габариты, массу, большую стоимость, поэтому требует применения современных материалов и качественного технического обслуживания, и предусматривает высокую квалификацию обслуживающего персонала.
В данном разделе рассматриваются элементы, аппараты и устройства для электроустановок высокого напряжения.
Элементы аппаратуры напряжением выше 1000 В
К элементам и аппаратам напряжением свыше 1000 В относят: изоляторы, шины, предохранители, разъединители, выключатели нагрузки, короткозамыкатели, отделители, силовые выключатели, разрядники, реакторы, измерительные трансформаторы.
1 ИЗОЛЯТОРЫ – предназначены для изоляции токоведущих частей от нетоковедущих( корпуса, массы, земли) и для крепления проводников (шин, токопроводов, проводов).
Изоляторы бывают: опорные, проходные и подвесные; для внутренней и наружной установки; станционные, аппаратные (в аппаратах) и линейные (на линиях). Материалы для изготовления изоляторов: — фарфор, стекло, пластмассы.
Изоляторы применяются при любом напряжении. Если внутренняя полость изолятора заполнена маслом, или элегазом, то его называют маслонаполненным или газонаполненным вводом, такие вводы применяют на оборудовании при напряжении выше 35 кВ.
Рисунок 1 – Устройство штыревого, опорного, проходного и подвесного изоляторов
1.1. Опорные, предназначены для крепления и изоляции токоведущих частей РУ
О – опорный К – колонковый
Н – наружный Р – ребристый
С – стержневой Ш – штыревой
У – усиленный ШФ – штыревой фарфоровый
Ш С– штыревой стеклянный
1.2. Проходные ИП (У) – изолятор проходной (усиленный)
1.3. Подвесные ПС (Ф) – подвесной стеклянный (фарфоровый), для воздушных ЛЭП, ПСРГ – ребристый для загрязненных районов.
1.4. Штыревые — для воздушных ЛЭП: ШФ, ШС, ШФГ и др.
Пример: КИОСУ – 110 – 2000 – изолятор опорно-колонковый, стержневой, усиленный, на напряжение 110 кВ, предел прочности на изгиб Fдоп. = 2000 кг (20 кН).
ОНШ – 35 – изолятор опорный, штыревой, наружный, на напряжение 35 кВ.
На воздушных линиях применяются штыревые изоляторы (до 35 кВ)
и подвесные — от 6 кВ и выше. При напряжении выше 10 кВ подвесные
изоляторы собирают в гирлянды: 35 кВ — 3-4 шт.; 110 кВ — 7-8 шт.; 220 кВ — 12-14 шт.; 6-10 кВ – 1 шт.
Выбор изоляторов производится:
– по номинальному напряжению;
– по механической нагрузке при токе K3, при этом: FmaxКЗ ≤ 0.6 Fдоп. (Н).
Рисунок 2 — Формы сечения и способы крепления шин.
2 ШИНЫ.
Шины предназначены для проведения тока и изготавливаются
из алюминия, меди, стали. В распредустройствах шины крепятся к изоляторам с помощью болтов, скоб и держателей. Чаще всего шины изготавливаются из алюминия. В открытых распредустройствах, а иногда и в закрытых распредустройствах подстанций применяются гибкие шины, конструктивно схожие с гибкими проводами. Формы сечения шин: плоские, круглые, кольцевые(трубчатые).
Во время короткого замыкания жесткие шины и изоляторы испытывают большие динамические нагрузки. Наиболее распространенными при токах до 1000 А являются алюминиевые плоские шины. Они крепятся, как правило, плашмя. Шины коробчатого сечения применяются при токах больше 2500 А. Допустимая температура шин при нормальной работе не более 70 0 С при температуре воздуха 25 0 С. Предельная температура шин: медных — 300 0 С; алюминиевых — 200 0 С; стальных — 300 0 С.
Для отличия фазировки шины окрашивают и располагают в определ
ленном порядке: ближняя к проходу людей шина окрашивается в красный
цвет.
Цвета окраски шин для переменного тока:
Фаза А обозначение. L1 желтый – дальняя
В L2 зеленый – средняя
С L3 красный – ближняя
N О голубой или полосатый ж/з.
для постоянного тока:
+ красный; – синий; рабочий 0 – голубой.
Выбор шин производится:
– по рабочему току нагрузки, напряжению;
– по электротермической стойкости в режиме КЗ;
– по электродинамической стойкости в режиме КЗ.
3 ПРЕДОХРАНИТЕЛИ.
Предохранители предназначены для защиты силовых и измерительных трансформаторов, другого оборудования от коротких замыканий. Следует помнить, что предохранители не могут обеспечивать защиту от перегрузок.
Предохранители бывают кварцевые ПК, газогенерирующие (выхлопные) ПВ, стреляющие ПС, ПСН.
ПК 1,2,3,4 – предохранитель с кварцевым заполнением, цифры – номера серий;
ПКТН – для защиты трансформаторов напряжения,
ПКЭН – для экскаваторных КРУ,
ПК-1-4 – предохранитель с указателем срабатывания,
ПС, ПСН – предохранитель стреляющий наружной установки.
Рисунок 3 – Устройство предохранителя ПК-2-6-20/7, 5-2-У3.
Предохранители применяются для защиты электроустановок от коротких замыканий при напряжении до 110 кВ. Предохранители бывают кварцевые, выхлопные или стреляющие. Предохранители устанавливаются в КРУ для защиты силовых трансформаторов, трансформаторов напряжения, других приемников ограниченной мощности. Часто предохранители используются совместно с разъединителями или выключателями нагрузки. Патрон изготавливается из стекла, фарфора или из другого материала. Типы маркируются буквами и цифрами: П –предохранитель, К- кварцевое заполнение, Т – для трансформаторов, ТН – для трансформаторов напряжения, Э — экскаваторный.
Пример: ПК-4-10-160/120-20 УI – предохранитель кварцевый, 4 серии на 10 кВ, номинальный ток предохранителя – 150 А, номинальный ток плавкой вставки – 120 А, максимальный ток отключения — 20 кА, для умеренного климата, категория размещения – на улице.
Предохранители типа ПК применяются при напряжении до 10 кВ;
ПКТН – до 35 кВ; ПС, ПСН – до 110 кВ при наружной установке.
Пример: ПСН-110-50/50-2,5 УI – предохранитель стреляющий, наружной установки, на 110 кВ, номинальный ток предохранителя Iном.п = 50 А; номинальный ток плавкой вставки
 |
 |
Iном.в= 50 А
1- трубка из газогенерирующего материала, 2 – плавкая вставка, 3 –металлический колпак, 4 –скоба, 5 –проводник, 6 –наконечник, 7 –рычаг, 8 – держатель, 9 – изоляторы.
Рисунок 4 — Предохранитель стреляющий ПСН – 35 и изолятор силиконовый на 110 кВ
максимальный ток отключения Iмакс = 25 кА; масса 800 кг, габариты: длина – 1480 мм; ширина – 2130 мм.
Выбор предохранителей производится:
— по рабочему напряжению;
— по току плавкой вставки;
— по току отключения предохранителя.
Электрооборудование установок гидромеханизации — Аппараты электроустановок выше 1000 В
Аппараты напряжением выше 1000 В применяются в установках распределения электроэнергии на напряжении 6000 В и выше 1 для управления токоприемниками большой мощности, а также в устройствах измерения, контроля и защиты.
Операции по включению и отключению нагрузок или отдельных частей устройств выполняются отключающими (коммутационными) аппаратами.
При размыкании контактов токопроводящих цепей на них возникает электрическая дуга, способная вызывать разрушающие последствия, поэтому важнейшей функцией коммутационного аппарата является способность гашения дуги на его контактах при отключении рабочего или аварийного тока. По этой способности коммутационные аппараты делятся на две большие группы: разъединители и выключатели.
Принципиальное различие между выключателями и разъединителями состоит в том, что первые оснащены специальным устройством для гашения дуги, а вторые его не имеют.
Разъединители предназначены для отсоединения отдельных частей установок, находящихся под напряжением, но не нагруженных током, или при малых токах нагрузки, а также для создания видимых разрывов в схемах электроустановок.
Выключатели, в зависимости от конструкции, рассчитаны на отключение цепей, нагруженных током — рабочим или аварийным.
1 Стандартное напряжение 3000 В, также относящееся к категории выше 1000 В, в гидромеханизации не применяется.
Воздействие на разъединители и выключатели для производства необходимых операций осуществляется с помощью приводов.
Соединение привода с подвижной частью коммутационного аппарата осуществляется особым передаточным механизмом, например системой рычагов с тягами. Приводы по способу воздействия на них делятся на ручные и дистанционные (управляемые на расстоянии). Приводы выключателей, как правило, оборудованы устройством автоматического отключения при нарушении нормального режима работы электроустановки.
Помимо коммутационных аппаратов электроустановки оборудованы средствами защиты, контроля, измерения и автоматики.
Соответствующие аппараты и приборы часто отделяют от главных цепей, нагруженных рабочим током под высоким напряжением. В этом случае их включают во вторичные цепи с пониженным током к напряжением, отделяемые от главных измерительными трансформаторами. Такое построение схемы электроустановок позволяет унифицировать приборы защиты и контроля, значительно сократить размеры и обеспечить высокую надежность их работы.
Существует два рода измерительных трансформаторов: трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
Одной из разновидностей аппаратов защиты, включаемых в главную цепь, являются разрядники, назначение которых — защита установок от аварийного повышения напряжения — перенапряжения.
Соединение аппаратов между собой в главных цепях для образования общей схемы выполняется шинами, укрепленными на изоляторах.
Номинальные технические данные аппаратов. Аппараты, выпускаемые промышленностью, рассчитаны на работу в определенных условиях, и режиме;
Основными величинами, определяющими расчетный режим аппаратов, являются рабочие напряжения и ток. Кроме того, аппараты характеризуются известным запасом надежности при кратковременной работе их в аварийном режиме. Данные, определяющие расчетный режим работы аппаратов, называются номинальными.
Выбор аппаратов. Надежная работа аппаратов обеспечивается соответствием действительных условий их работы номинальным данным. Правила выбора аппаратов по току и напряжению определяются соотношениями I≤Iном и U≤Uном.
Выполнение этих условий гарантирует
нормальную работу токоведущих частей по нагреву и достаточный запас диэлектрической прочности аппаратов.
Надежность работы аппаратов в аварийном режиме проверяется по отключающей способности, нагреву и динамическим нагрузкам, возникающим при коротком замыкании. При выборе аппаратов, кроме того, следует учитывать особенности их эксплуатации: характеристики окружающей среды, механическое воздействие на оборудование, например вибрация установки, и прочие особые условия.