![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •III. Основное электрооборудование электрических станций
- •III.1. Синхронные генераторы
- •III.1.1. Особенности конструкции генераторов
- •III.1.2. Номинальные параметры синхронного генератора
- •III.1.3. Системы охлаждения генераторов
- •III.1.4. Маркировка генераторов
- •III.1.5. Система возбуждения (св).
- •III.1.6. Автоматическое гашение поля
- •III.1.7. Автоматическая регулировка возбуждения и форсировка возбуждения.
- •III.1.8. Режимы работы турбогенераторов
- •Іii.2. Силовые трансформаторы
- •III.2.2. Типы трансформаторов. Схемы соединения обмоток.
- •III.2.3. Основные параметры трансформаторов
- •III.2.4. Системы охлаждения
- •III.2.5. Маркировка трансформаторов
- •IV. Короткие замыкания в электрических системах
- •IV.1. Виды кз
- •IV.2. Причины возникновения кз
- •IV.3. Последствия протекания токов кз по проводникам аппарата
- •IV.4. Координация (методы ограничения) токов кз
- •IV.5. Переходные процессы при кз. Начальное значение периодической составляющей тока кз. Ударный ток кз. Ударный коэффициент кз
- •V. Основные процессы и явления , определяющие конструкцию аппаратов и проводников
- •V.1. Нагрев аппаратов (а) и проводников (п) токами длительного режима.
- •V.2 Нагрев п и а токами кз. Термическая стойкость а и п.
- •V.3. Электродинамические усилия возникающие в п при протекании в них токов кз
- •V.3.1.Общие замечания.
- •V.3.2. Электродинамическая стойкость
- •VI. Токоведущие части, контактные соединения и электрические аппараты
- •VI.1. Токоведущие части (твч).
- •VI.1.1. Классификация (рис. VI.1)
- •VI.1.2. Конструкции твч
- •V.1.3. Область применения твч
- •VI.2. Контактные соединения.
- •VI.2.1. Классификация:
- •VI.3. Коммутационной аппаратуры выше 1 кВ
- •1. Типы коммутационной аппаратуры, применяемой на электростанциях:
- •2. Разъединители.
- •2.1. Разъединители предназначены для:
- •2.2. Классификация и конструкция.
- •2.3. Область применения.
- •3. Плавкие предохранители.
- •3.2. Классификация и конструкция.
- •4. Высоковольтные выключатели.
- •4.2. Классификация.
- •4.3. Конструкция.
- •5. Токоограничивающие реакторы.
- •6. Измерительные трансформаторы тока и напряжения (данная тема изучается на лабораторных работах).
- •VII.2. Основные требования к схемам ру.
- •VII.3. Типы и область применения схем ру.
- •VII.3.1. Блочные схемы
- •VII.3.2. Мостиковые схемы
- •VI.3.2. Схемы со сборными шинами (сш)
- •VI.3.3. Ру кольцевого типа
- •VI.3.4. Цепочечные схемы. (ру с двумя системами сш и числовым выключателей на одно присоединение 2, 3/2, 4/3).
V.3. Электродинамические усилия возникающие в п при протекании в них токов кз
V.3.1.Общие замечания.
При протекании по П токов появляются электродинамические силы. Эпюры сил, возникающих при взаимодействии проводников с токами показаны на рис. V.1.
|
|
а) |
б) |
|
|
в) |
г) |
Рис. V.1. Эпюры сил, возникающих при взаимодействие проводников с токами:а) взаимодействие тонких параллельных проводников; б) взаимодействие тонких перпендикулярных проводников; в) взаимодействие П-образных проводников; г) силы в кольцевом проводнике. |
Из рис. V.1 следует, что:
- опорные изоляторы проводников, установленные на сгибах, испытывают на себе влияние больших электродинамических сил, чем изоляторы на прямом участке токоведущей части.
- при протекании тока КЗ через обмотки трансформаторов, токоограничивающих реакторов электродинамические силы стараются увеличить диаметр витков обмоток.
V.3.2. Электродинамическая стойкость
Под электродинамической стойкостью П и А понимают их способность противостоять кратковременному (в течение нескольких периодов) электродинамическому (механическому) действию токов КЗ без повреждений, препятствующих их дальнейшей исправной работе.
Заводы-изготовители характеризуют электродинамическую стойкость электрооборудования номинальным током электродинамической стойкости, установленным расчетом или типовыми испытаниями, а именно действующим значением (Iдин.ном) и мгновенным (iдин.ном).
При
проверке оборудования по электродинамической
стойкости следует сопоставлять
номинальные значения токов с
соответствующими расчетными значениями
токов трехфазного КЗ (
и
).
,
VI. Токоведущие части, контактные соединения и электрические аппараты
VI.1. Токоведущие части (твч).
VI.1.1. Классификация (рис. VI.1)
|
Рис. VI.1. Классификация токоведущих частей |
VI.1.2. Конструкции твч
а). Жесткие провода.
Они по конструкции подразделяются на однополосные, двухполосные, шины коробчатого сечения и шины трубчатого сечения (см. рис. VI.2):
|
а). Однополосные шины |
|
б). Двухполосные шины |
|
в). Шины коробчатого сечения |
|
г). Шины трубчатого сечения |
Рис. VI.2. Классификация токоведущих частей (1 – шина прямоугольного сечения;2 – изолятор; 3 – изоляционные распорки; 4 – швеллер; 5 – шина-полутруба; 6 – сварной шов) |
При расположении шин «плашмя» ухудшается их охлаждение воздухом окружающей среды , поэтому допустимые токи таких ТВЧ уменьшаются на 5 – 8 % по сравнению с допустимыми токами шин , расположенных «на ребро», но при этом электродинамическая стойкость первых шин выше (согнуть и поломать вертикально расположенные шины легче).
На подстанциях соединение силового трансформатора с РУ 6—10 кВ может выполняться шинным мостом (рис.VI.3). Жесткие шины крепятся на штыревых изоляторах, установленных на металлических или железобетонных конструкциях. Расстояния между фазами и изоляторами принимаются по расчету, обычно для установок 6—10 кВ расстояния между фазами 0,6 — 0,8 м, между изоляторами 1 — 1,5 м. Достоинство такого соединения — простота, а при небольшой длине — надежность и экономичность. С увеличением длины шинного моста увеличивается количество изоляторов, возрастает стоимость и снижается надежность, так как более вероятно перекрытие по изоляторам, особенно при их загрязнении. Это привело к тому, что на тепловых электростанциях открытые шинные мосты обычно не применяют.
При протекании по жестким шинам тока, они испытывают температурные расширения. Для компенсации этого явления, которое может привести к поломке изолятора, применяют компенсаторы температурных расширений жестких шин. Известно два их вида (рис. VI.3): — компенсатор в виде гибкой связи и компенсатор в виде более длинного отверстия под крепежный болт.
|
а). Шинный мост между трансформатором и ЗРУ 6—10 кВ: 1 — шины; 2— компенсатор в виде гибкой связи
|
|
б). Компенсатор в виде более длинного отверстия под крепежный болт, чем диаметр самого болта (1 – жесткая шина; 2 – крепежный болт; 3 – отверстие под болт) |
Рис. VI.3. Виды компенсаторов температурных расширений жестких шин |
б). Гибкие провода.
Гибкие провода по конструкции подразделяются на сталеалюминиевые, полые алюминиевые (рис. VI.4) и гибкие подвесные токопроводы (рис. VI.5).
1). Сталеалюминиевые провода (тип АС).
|
Рис. VI.4. Поперечное сечение сталеалюминиевого провода типа АС |
Стальные проводники – несущие элементы, а алюминиевые – токопроводящие элементы.
Свойство гибкости достигается за счет того, что данные провода состоят из мелких проводников.
2) Гибкий подвесной токопровод.
Электрическое соединение генераторов и трансформаторов с распределительным устройством 6-10 кВ может быть выполнено гибким токопроводом. Такие токопроводы состоят из пучков алюминиевых проводов, равномерно распределенных по окружности, для чего их закрепляют в кольцах-обоймах. Кольца с токоведущими проводами крепятся к сталеалюминевым проводам, воспринимающим механическую нагрузку. Число проводов определяется расчетом с учетом экономической плотности тока (рис. VI.5).
|
Рис. VI.5. Гибкие подвесные токопроводы: а - гибкий токопровод от генераторного распределительного устройства (ГРУ) до трансформатора связи; б - гибкий токопровод от машинного зала до ГРУ |
Несущие провода подвешены на натяжных гирляндах к стене главного корпуса и к опорам. Расстояние между кольцами-обоймами принимается 1 м. Переход от гибких проводов к линейным выводам в стене главного корпуса и ГРУ выполняется с помощью специальной концевой разделки. Расстояние между фазами гибкого подвесного токопровода 3 м. Гибкие токопроводы надежны в работе, просты в изготовлении и имеют небольшую стоимость. Это привело к широкому применению их на ТЭЦ.
Примечание : влияние поверхностного эффекта на форму поперечного сечения ТВЧ показано на рис. VI.6.
|
Рис. VI.6. Эффект вытеснения на поверхность ТВЧ круглого сечения вихревыми токами (J) переменного тока от внешнего источника (I) (d – толщина слоя, в котором сосредоточена основная доля плотности переменного тока) |
Так
как активное сечение ТВЧ для переменного
тока
меньше, чем для постоянного тока
,
то отношение сопротивлений на постоянном
и переменном токах, которое называется
коэффициентом поверхностного эффекта
(
)
будут обратно пропорциональны отношению
активных сечений:
.
в). Кабели (на примере трехфазного кабеля с поясной изоляцией).
Отличие кабеля от электропровода.
По ГОСТ 15845-80 \"Изделия кабельные\" (термины и определения): КАБЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ - электротехническое изделие, предназначенное для передачи по нему электрической энергии, электрических сигналов информации или служащее для изготовления обмоток электрических устройств, отличающееся гибкостью.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ (Кабель) - кабельное изделие, содержащее одну или более изолированных жил (проводников), заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров, в который может входить броня, и пригодное, в частности, для прокладки в земле и под водой.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОД (Провод) - кабельное изделие, содержащее одну или несколько скрученных проволок или одну или более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься легкая неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка из волокнистых материалов или проволоки, и не предназначенное, как правило, для прокладки в земле.
Конструкция кабеля на примере трехфазного кабеля с поясной изоляцией типа ААБ) представлена на рис. VI.7.
|
Рис. VI.7. Кабель с поясной изоляцией марки ААБ (1 – три алюминиевых однопроволочных либо многопроволочных жилы, секторной формы); 2 – междуфазная изоляция жилы из маслопропитанной бумаги; 3 – поясная изоляция из маслопропитанной бумаги; 4 – лента электропроводящей бумаги (экран); 5 – алюминиевая оболочка; 6- - защитный подушка из крепированной бумаги, пленки ПВХ и битума; 7- две стальные ленты; 8 – наружный покров из стеклопряжи |
ААБ – кабель с алюминиевыми жилами (А), алюминиевым экраном (А), наличие брони (Б);
Стальная броня защищает кабель от механических повреждений, а защитный подушкаа - от попадания влаги внутрь кабеля. Алюминиевая оболочка всегда заземляется и вместе с экраном служат для уменьшения величина тангенциальной составляющей напряженности электрического поля, которая вызывает частичные разряды в слоях бумажной изоляции, что приводит к нагреву бумаги и ухудшению ее изоляционных свойств.
г). Закрытые токопроводы.
Они подразделяются на однофазные и трехфазные.
1). Однофазные (на примере токопровода ТЭКН – токопровод экранированный, комплектный непрерывный).
Его конструкция приведена на рис. VI.8.
|
|
|
|
|
|
б) |
|
Рис. VI.8. Закрытый однофазный токопровод типа ТЭКН: а) вид сверху; б) паперечный разрез (1 – изолятор; 2 – защитный и экранирующий магнитное поле кожух (алюминий или сталь); 3 – токоведущая жила (алюминий); 4 – крышка изолятора) |
Токопроводы типа ТЭКН применяются в цепях мощных генераторов с номинальной мощностью Рн ≥ 100 МВт. Кожух предназначен для защиты изоляторов от внешних неблагоприятных воздейтсвий (инея, дождя, снега, грязи и т. п.), а также для экранирования электромагнитного поля. В результате экранирования резко снижается величина магнитной индукции внешнего магнитного поля (снаружи кожуха). При этом :
– резко снижаются электродинамические усилия на фазах токопровода при протекании токов короткого замыкания;
– уменьшается температура металлических предметов, расположенных вблизи токопровода;
– величина магнитного поля перестает оказывать пагубное влияние на здоровье человека.
Эффект экранирования внешнего магнитного поля кожухами фаз токопровода типа ТЭКН показан на рис. VI.9.
Ток
Iа
, протекающий
по шине
трубчатого сечения в фазе а, наводит
как внутри , так и снаружи токопровода
этой фазы магнитное поле с магнитной
индукцией
,
которая пересекает замкнутые контуры
(первый контур: кожух фазы a
– алюминиевая закоротка – кожух фазы
в
– алюминиевая закоротка; второй контур:
кожух фазы a
– алюминиевая закоротка – алюминиевая
закоротка – кожух фазы с
– алюминиевая закоротка – алюминиевая
закоротка). При этом в кожухах фаз в
и с
будут наводиться контурные токи Jв
и Jс.
Они наведут во внешнем пространстве
токопровода свои магнитные поля с
магнитнами индукциями
и
,
которые будут напрвлены встречно
магнитному полю, генерируемое током
Iа.
При этом
суммарная магнитная индукция внешнего
магнитного поля резко уменьшается.
|
Рис. VI.9. Эффект экранирования внешнего магнитного поля кожухами фаз токопровода типа ТЭКН (1 – токоведущая шина трубчатого сечения; 2 – защитный и экранирующий кожух; 3 – алюминиевая закоротка, соединяющая кожухи вместе; Г – генератор; БТ – блочный трансформатор)
|
2) Трехфазные.
Наибольшее распространение нашли токопроводы типа ТЗК (токопровод закрытый комплектный) и КЗШ . комплектный , закрытый, шинный (рис. VI.10).
|
а). Поперечный разрез токопровода ТЗК |
|
б). Вил токопровода ТЗК |
|
в). Поперекчный разрез токопровода КЗШ |
|
|
Рис. VI.10. Закрытых трехфазных токопроводов типа ТЗК (ТЗКР) и КЗШ (1 – токоведущая жесткая шина (алюминий); 2 – изолятор; 3 – защитный кожух (алюминий или сталь); 4 – разделительная перегородка из изолятора (для токопровода типа ТЗКР)
|