М инистерство образования и науки рф

ФГБОУ ВПО

Уральский государственный горный университет

Факультет ______Заочный___________
Кафедра электрификации горных предприятий
Дисциплина __Электрические и электронные аппараты__
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
№ __3__
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ ВЫШЕ 1000 В
Группа:	ЭЭТ 4-3
Выполнил:
Проверил:	Садовников М.Е.
г. Екатеринбург 2015 г.

Содержание

1 Выключатели высокого напряжения…………………………...……………..………....3

2 Высоковольтные предохранители……………………………….....……………….……7

3 Выключатели нагрузки…..……………………………………………………..……........9

4 Разъединители, отделители и короткозамыкатели………….……………………....…11

5 Реакторы………………....…………………………...………………………….…….....14

6 Трансформаторы тока……………………………………………………………………18

7 Трансформаторы напряжения…………………………………………………………...24

8 Разрядники……………………………………………………………………...………...27

9 Нелинейные ограничители перенапряжений………..…………………………….…...30

Список литературы………………………………………………………………..……….36

1 Выключатели переменного тока высокого напряжения

Назначение

Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 кВ и выше. Для включения и отключения номинальных токов, токов КЗ, токов холостого хода силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий. Наиболее тяжелым режимом работы выключателя является отключение и включение токов КЗ.

Основные параметры выключателей: номинальное напряжение, номинальный (длительный) ток, номинальный ток термической стойкости, номинальный ток электродинамической стойкости, номинальный ток отключения, номинальная мощность отключения, номинальный ток включения, собственное время включения и отключения выключателя, полное время включения и отключения.

Номинальный ток отключения.

Номинальный ток отключения представляет собой наибольший ток, который выключатель способен надежно отключать при наибольшем рабочем напряжении сети. Значение характеризует отключающую способность выключателя. Отключающая способность выключателя часто определяется номинальной мощ­ностью отключения. Номинальная мощность отключения, MB А, трехфазного выключателя

Понятие этой мощности условно и действуют на выключатель в различное время. Однако представляет собой мощность, близкую к мощности короткого замыкания сети.

Номинальный ток включения - это наибольший ударный ток КЗ, на который выключатель включается без сваривания контактов и других повреждений, препятствующих его дальнейшей нормальной работе. Этот ток определяется либо амплитудой , либо действующим значением ударного тока за период после начала КЗ.

Время включения выключателя - это время от подачи команды на включение до завершения операции включения.

Требования к выключателям

Основным требованием к выключателям является особо высокая надежность их работы во всех эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. Отключение цепи при КЗ должно происходить за минимально возможное время. Выключатель должен допускать возможно большее число отключений КЗ без ревизии и ремонта. Отключение выключателем КЗ не должно сопровождаться выбросом из него пламени и раскаленных газов, что может привести к перекрытию изоляции в распределительном устройстве.

Классификация и принцип действия выключателей

Выключатели могут быть классифицированы по методу гашения дуги, виду изоляции токоведущих частей между собой и на землю, принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.

В масляных выключателях дуга, образующаяся между контактами, горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается, и образующиеся газы и пары используются для ее гашения. В баковых выключателях применяется несколько разрывов для успешного гашения дуги, потенциал в между разрывов делится при помощи резистивных или емкостных делителей. В маломасляных выключателях дуга гасится потокам газомаслянной смеси под давлением. Запас потенциальной энергии создаётся в специальной камере в момент максимального тока. В момент перехода тока через ноль газомаслянная смесь, под давлением, запасенным в кармане, обдувает дугу гася её. В выключателях типа ВМТ запас энергии создается в верхнем колпаке включателя, нормально находящимся под небольшим давлением, и заполненным воздухом или азотом.

В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают баковые выключатели и маломасляные. В первых токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла, находящегося в стальном баке, соединенном с землей. В маломасляных выключателях изоляция токоведущих частей от земли и между собой производится с помощью твердых диэлектриков и масла.

Недостаток – для баковых выключателей необходимо полноценное масляное хозяйство. Малое количество циклов отключения токов КЗ до замены масла; большой объем технического обслуживания.

В воздушном выключателе в качестве гасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением 1—5 МПа. При отключении сжатый воздух из бака подается в дугогасительное устройство. Дуга, образующаяся в камере дугогасительного устройства (ДУ), обдувается интенсивным потоком воздуха, выходящим в атмосферу. Изоляция токоведущих частей между собой осуществляется с помощью твердых диэлектриков и воздуха.

Недостаток – необходимо наличие сложного компрессорного хозяйства, сложность обслуживания конструкции.

В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее двигающимся с большой скоростью элегазом (шестифтористой серой SF₆), который используется и как изолирующая среда. Поток газа чаще всего создаётся при перетекании газа из камеры в камеру под действием механизма отключения. При включении выключателя газ возвращается в камеру, выключатель подготавливается для гашения дуги.

Элегаз по сравнению с воздухом обладает следую­щими преимуществами:

1. Электрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воз­духа. При давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза приближается к прочности трансформаторного масла.

2. Высокая удельная объемная теплоемкость (почти в 4 раза выше, чем у воздуха) позволяет увеличить нагрузку токоведущих частей и уменьшить массу меди в выключателе.

3. Номинальный ток отключения камеры продольного дутья с элегазом в 5 раз выше, чем с воздухом.

4. Малая напряженность электрического поля в столбе дуги. Благодаря этому резко сокращается износ контактов, уменьшается эффект термодинамической закупорки сопла. Это позволяет увеличить расстояние между контактами, повысить напряжение на каждом контактном промежутке и допустимую скорость восстановления напряжения.

5. Элегаз является инертным газом, не вступающим в реакцию с кислородом и водородом, слабо разлагается дугой. Элегаз нетоксичен, хотя некоторые продукты разложения опасны.

Недостатком элегаза является высокая температура сжижения. Так, например, при давлении 1,31 МПа переход элегаза из газообразного состояния в жидкое происходит при температуре 0°С. Это заставляет использовать его либо с подогревающим устройством, либо при низком давлении. При давлении 0,35 МПа температура сжижения равна - 40°С. Для электрических аппаратов применяется газ с высокой степенью очистки от примесей, что усложняет и удорожает его получение.

Недостаток выключателя: дороговизна шестифтористой серы, сложность использования для высоких напряжений.

Электромагнитные выключатели по своему принципу аналогичны контакторам постоянного тока с лабиринтно-щелевой камерой. Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги вследствие ее интенсивного удлинения и охлаждения. В дугогасительной камере устанавливаются катушки электромагнитного дутья, нормально не обтекаемые током. При горении дуги, дуга перекидывается на контакт катушки, электромагнитное поле катушки выдувает дугу в щелевую дугогасительную камеру.

Недостаток выключателя в том, что его невозможно использовать на напряжение выше 10 кВ.

В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно 10^-4 Па). Возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме. Для исключения создания токопроводящих каналов на внутренней стороне корпуса камеры, сделанной из диэлектрика (керамики), и для выравнивания поля между контактами, что ускоряет гашение дуги, вокруг контактов монтируется экран. Контакты выключателя изготавливаются один из молибдена, второй из сурьмы, или из специальной металлокерамики. Испарение металла с поверхности мягкого контакта создает ионизированное облако паров металла, что снижает напряжение среза.

Преимуще­ства вакуумных выключателей перед другими типами:

1. отсутствие специальной дугогасящей среды, требую­щей замены;

2. высокая износостойкость, обеспечивающая срок службы выключателей до 25 лет при минимальных эксплу­атационных затратах;

3. быстрое восстановление электрической прочности межконтактного промежутка;

4. полная взрыво- и пожаробезопасность, отсутствие вы­бросов продуктов горения дуги в окружающее простран­ство;

5. высокое быстродействие, обусловленное малой мас­сой контактов и их малым ходом;

6. широкий диапазон рабочих температур от -70 до +200 °С.

К недостаткам можно отнести: возникновение больших перенапряжений при отключении индуктивной нагрузки.

Выбор выключателей

1. Номинальное напряжение выключателя установки:

2. Номинальный ток выключателя установки с учетом возможного увеличения тока в ближайшие годы.

3. Расчет проводится для наиболее тяжелого случая при трехфазном и однофазном КЗ на землю. Выбор производится по наибольшему значению тока КЗ.

4. Апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов (МРК) должна быть равна или меньше допустимого значения апериодической составляющей по данным, гарантируемым заводом-изготовителем

Если , то применение выключателя допустимо при условии:

5. Амплитудное значение ударного тока при включении на КЗ; должно быть равно или меньше наибольшего пика тока включения выключателя :

или

,

где – начальное действующие значение тока КЗ;

- начальное действующее значение с учетом апериодической составляющей тока вклю­чения.

6. Ток термической стойкости выключателя (действующее значение) в течение времени термической стойкости должен удовлетворять неравенству: