5. Электродинамическая стойкость проводов и шин
Динамическая стойкость проводников
Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил. . Если собственные частоты меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает.
При проектировании новых конструкций РУ с жесткими шинами, произво -дится определение частоты собственных колебаний для алюминиевых шин:
для медных шин
где l - длина пролета между изоляторами, м; J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см4; q - поперечное сечение шины, см2.
Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент, Н/м (шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах)
где l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м.
При расположении шин в плоскости наибольшие динамические нагрузки возникают в средней фазе. Максимальное распределенное усилие на единицу длины средней фазы при трехфазном КЗ
где iу – ударный ток КЗ, А, а – расстояние между осями смежных фаз, м.
Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, Мпа,
где W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см3 . Шины механически прочны, если
где sдоп - допустимое механическое напряжение в материале шин.
Расстояние а принимается в соответствии с типовыми конструкциями РУ 6-10 кВ в пределах 40-80 см, а пролет в пределах l=1,0¸2 м, обычно принимают равным или кратным шагу ячейки.
Материал |
Марка |
sдоп, МПа |
Алюминий |
АО, А1 АДО |
82,3 41,2 - 48 |
Алюминиевый сплав |
АД31Т АД31Т1 |
89,2 137,2 |
6. Многообъемные и малообъемные масляные выключатели. Основные типы, конструктивные элементы, способы гашения дуги.
Масляные выключатели появились в конце прошлого столетия и приблизительно до 1930 г. являлись единственным видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения. Различают масляные выключатели двух видов — баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.
Баковые выключатели. В выключателях этого вида дугогасительные устройства полюсов помещены в заземленный бак, заполненный маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Баковые масляные выключатели выпускались производственным объединением «Уралэлектротяжмаш», в настоящее время они сняты с производства. До недавнего времени в эксплуатации находились выключатели следующих типов: ВМ-35, С-35, а также выключатели серии У напряжением от 35 до 220 кВ.
Баковые выключатели предназначены для наружной установки. Каждому полюсу соответствует особый бак, в верхней части которого установлены проходные изоляторы и трансформаторы тока. Внутренняя поверхность бака выложена изоляционным материалом. К нижним фланцам изоляторов прикреплены дугогасительные камеры.
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; непригодность для выполнения быстродействующего АПВ; большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.
Маломасляные выключатели
Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном 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. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые». Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение получили выключатели 6—10 кВ подвесного типа. В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.
Рассмотрим подробнее конструкции некоторых маломасляных выключателей.
Выключатели серии ВМП(выключатель маломасляный подвесной) широко применяются в комплектных и закрытых распределительных устройствах 6-10 кВ. Эти выключатели имеют различное исполнение в зависимости от их назначения. Первые выпуски типов ВМП-10К предназначались для КРУ, привод к ним поставлялся отдельно. Позднее появились выключатели с встроенным пружинным или электромагнитным приводом типов ВМПП и ВМПЭ. Серия этих выключателей рассчитана на номинальные токи до 3200 А, а токи отключения - до 31,5 кА. Выключатели на 3200 А имеют два параллельных токовых контура - рабочий и дугогасительный. Дугогасительный контур размещен в изоляционном цилиндре с маслом и имеет такое же устройство, как у ВМП-10 на меньшие токи. Контакты рабочего контура расположены снаружи. Внутреннее устройство полюса для всей серии выключателей одинаково. Для смягчения удара при включении выключателя в раме имеется масляный буфер. Там же расположен пружинный буфер, смягчающий удар при отключении.
Выключатели серий МГТ, МГ и ВГМ изготовляются на большие номинальные токи по конструктивной схеме, показанной на рис. 3, г. Выключатели этих серий имеют два стальных бачка на полюс и по две пары рабочих и дугогасительных контактов.
Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.
Область применения маломасляных выключателей - закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и ПО кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35 и 110 кВ.