Вопрос 8 - Технические характеристики высоковольтных выключателей и разъединителей.

К основным техническим характеристикам выключателей относятся:  Исполнение выключателя: а) тип выключателя; б) число полюсов; в), род установки и условия работы; г) степень быстродействия и др. Номинальные параметры: а) номинальное напряжение; б) номинальный ток; в) коммутационная отключающая способность; г) собственное время отключения; д) время отключения; е) длительность бестоковой паузы; 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.

10) Токоограни́чивающий реа́ктор — электрический аппарат, предназначенный для ограничения ударноготока короткого замыкания. Включается последовательно в цепь, ток которой нужно ограничивать и работает как индуктивное (реактивное) дополнительное сопротивление, уменьшающее ток и поддерживающее напряжение в сети при коротком замыкании, что увеличивает устойчивость генераторов и системы в целом.

В большинстве конструкций токоограничивающие реакторы не имеют ферромагнитных сердечников. В нормальном режиме на реакторе наблюдается падениенапряжения порядка 3—4 %, что вполне допустимо. В случае короткого замыкания бо́льшая часть напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:

где I_H — номинальный ток сети, Xp — реактивное сопротивление реактора.

Электрические сети напряжением 15—30 В и током цепи 80—100 мА подвержены риску возникновения электрической дуги. При разрыве контактов в электрической цепи происходит ионизация пространства между контактами, в результате чего атомы окружающего газа распадаются на заряженные частицы — электроны и положительные ионы. Ионы отдают катоду свою энергию, которая переходит в тепло до 3000—5000 °С.

При увеличении температуры движение электронов в металле катода ускоряется, они приобретают большую энергию и начинают покидать катод, вылетая в окружающую среду с ярким светововым излучением.

Замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью крайне опасны для человека. Поэтому применяют компенсацию емкостного тока замыкания на землю с помощью дугогасящих реакторов. 

Реакторы выбирают по номинальным параметрам: напряжению UH, длительному номинальному току /дп. и и индуктивному сопротивлению хр (в процентах), а также проверяют на термическую и динамическую стойкость при к. з.

11) Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле

Выбор трансформаторов тока  Трансформатор тока предназначен для преобразования тока до значения удобного для измерения, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.  Для питания измерительных приборов и устройств релейной защиты и автоматики целесообразно использовать трансформаторы тока (ТА) с несколькими сердечниками. Класс точности измерительного трансформатора тока выбирается в зависимости от его назначения. Если к трансформатору тока подключаются расчетные счетчики электроэнергии, то класс точности его работы должен быть 0,5. Если же к трансформатору тока подключаются только измерительные приборы, то достаточен класс точности единица. Трансформаторы тока, предназначенные для питания измерительных приборов, выбираются: а) по напряжению  ;                                       (3.1) б) по току  .                        (3.2) Номинальный первичный ток трансформатора тока должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;  в) по конструкции и классу точности. Выбранные трансформаторы тока должны быть проверены: а) по электродинамической стойкости

14. устройство вентильных разрядников, нелинейные ограничители перенапряжений, методика выбора. Устройство и принцип действия вентильных разрядников

Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых или тиритовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вентиль обладает особенным свойством — его вольт-амперная характеристиканелинейна — падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вилита вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.Напряжение, при котором пробиваются искровые промежутки, называется пробивным напряжением разрядника.

После пробоя искрового промежутка напряжение на разряднике, а значит, и на защищаемой им изоляции снижается до величины, равной произведению импульсного тока Iи на сопротивление последовательного резистора Rи. Это напряжение называется остающимся напряжением Uосн. Его величина не остается постоянной, а изменяется вместе с изменением величины импульсного тока Iи, проходящего через разрядник. Однако в течение всего времени работы разрядника остающееся напряжение не должно повышаться до величины, опасной для защищаемой изоляции.

Рис. 1. Электрическая схема включения вентильных разрядников. ИП — искровой промежуток, Rн — сопротивление нелинейного последовательного резистора, U — импульс грозового перенапряжения, И — изоляция защищаемого объекта.

После прекращения протекания импульсного тока через разрядник продолжает проходить ток, обусловленный напряжением промышленной частоты. Этот ток называется сопровождающим. Искровые промежутки разрядника должны обеспечить надежное гашение дуги сопровождающего тока при первом прохождении его через нуль.

Рис. 2. Форма импульса напряжения до и после срабатывания вентильного разрядника. tр — время срабатывания разрядника (время разряда), Iи — импульсный ток разрядника.

Напряжение гашения вентильных разрядников

Надежность гашения дуги искровым промежутком зависит от величины напряжения промышленной частоты на разряднике в момент гашения сопровождающего тока. Максимальная величина напряжения, при которой искровые промежутки разрядников надежно разрывают сопровождающий ток, называется наибольшим допустимым напряжением или напряжением гашения Uгаш.

Нелинейные ограничители перенапряжений (опн)

Ограничители перенапряжений представляют собой разрядники без искровых промежутков, в которых активная часть состоит из металлооксидных нелинейных резисторов, изготавливаемых по керамической технологии из окиси цинка (ZnO) с малыми добавками окислов других металлов.

Резисторы впрессовываются в оболочку из полимерных материалов, которая обеспечивает заданную механическую прочность и изоляционные характеристики. Полимерный корпус обеспечивает надежную защиту от внешних воздействий на протяжении всего срока службы.

Высокая нелинейность варисторов определяет чрезмерно малую величину тока (менее 1 мА), протекающего через ОПН при наибольшем допустимом напряжении, что позволяет ОПН не ограничено долго находиться под рабочим напряжением сети. По этой причине отсутствует необходимость устройства в ОПН искровых промежутков. Уровень ограничения перенапряжений определяется только вольт амперной характеристикой ОПН. При возникновении в сети волн пернапряжений, ток через ОПН резко увеличивается (до 5-10кА) и снижает напряжение на защищаемом оборудовании. После воздействия грозового или коммутационного импульса ОПН возвращается в исходное состояние.

Эта конструкция отлично зарекомендовала себя во всех условиях эксплуатации, включая районы с высоким уровнем атмосферных загрязнений.

По сравнению фарфоровыми  вентильными разрядниками ограничители имеют следующие преимущества:

·        глубокий уровень ограничения для всех видов волн перенапряжений;

·        отсутствие сопровождающего тока после затухания волны перенапряжения;

·        простота конструкции и высокая надежность в эксплуатации;

·        стабильность характеристик и устойчивость к старению;

·        способность к рассеиванию больших энергий;

·        непрерывное подключение к защищаемой сети;

·        стойкость к атмосферным загрязнениям;

·        малые габариты, вес и стоимость

При изготовлении ОПН то или иное количество варисторов соединяют последовательно в так называемую колонку. В зависимости от требуемых характеристик ОПН и его конструкции и имеющихся на предприятии варисторов ограничитель может состоять из одной колонки (состоящей даже из одного варистора) или из ряда колонок, соединённых между собой последовательно/ параллельно.

Для защиты электрооборудования от грозовых или коммутационных перенапряжений ОПН включается параллельно оборудованию