3. Выключатели: виды, условия выбора, преимущества и недостатки.

+ см вопрос Электроснабжение предприятий и городов № 9

Выключатели высокого напряжения.

Выключатель – коммутационный аппарат который включает все токи (I_ном, I_{перегрузки}, I_к.з.)

Требования:

1. Надежное отключение всех токов к.з.

2. Быстрота действия.

3. Пригодность для АПВ.

4. Для выключателя с напряжением выше 220 кВ возможность пофазного ремонта.

5. Как можно более простой ремонт и удобство при осмотре контактной группы.

6. Взрыво- и пожаро-безопасности.

7. Удобства транспортировки и монтажа.

Параметры всех выключателей:

1. Iотклю ном

2. 

3. Возможность АПВ 0с - 2с – В - 2с - 0с

4. Устойчивость при сквозных токах к.з.

I_дин = 2,55I_к.з.

5. Номинальные токи включения и отключения.

6. Собственное время отключения (t_c.в = 0,02 – 0,07с)

Выключатель состоит:

1. Контактная система

2. Токоведущие части

3. Привод

4. Корпус и бак

5. Изоляция

Категории выключателей:

1. Масленые (60%)

2. Воздушные (20%)

3. Газовые (15%)

4. Вакуумные (5 – 8%)

5. Электромагнитные (1%)

6. Выключатель нагрузки (2 - 3%)

Масляные выключатели.

1 категория многообъемные

2 категория малообъемные

110 кВ, МКП; У - многообъемные

220 кВ, МКП; У - малообъемные

35 кВ, ВД;МКП;С - многообъемные

6 - 10 кВ, МГ;ВКЭ,ВМПЭ, ВМТ, ВМП

Преимущества многообъемных выключателей.

1. Простота конструкции

2. Высокая выключающая способность

3. Возможность встроенных трансформаторов тока.

Недостатки:

1. Взрыво- и пожаро-безопасность

Приводы выключателей.

1. Привод пружинный ПП-67 применяется на переменном оперативном токе, для новых станций и подстанций этот привод не применяется, ППрК-1400; ВМТ -110,220.

2. Привода грузовые МГГ, ВМГ – 6, 10 кВ.

3. Пневматические привода ВВБК - 35 – 750 кВ, ВВН.

4. Электромагнитные изоляторы ПЭ-11 6 – 35 кВ; ШПЭ – 33, 44; МКП, У – 110, 220 кВ

5. Ручной ПРА – 16, 17 на выключателях ВИВ – 10, 16 кВ

Преимущества пружинных приводов: не имеют оперативного тока и всё зависит от завода.

Недостатки: очень малая мощность включения.

Преимущества пневматических приводов: большая модность включения и отключения.

Недостатки: должна быть отдельная компрессорная станция.

Преимущества электромагнитных приводов: независимый источник питания.

Недостатки: необходимо иметь отдельный источник питания, необходим дополнительный персонал.

Преимущества ручных приводов: простейший в изготовлении.

Недостатки: узкая область применения.

4. Разъединители, отделители, короткозамыкатели: виды, условия выбора, преимущества и недостатки.

Разъединитель – коммутационный аппарат, который предназначается для отключения и включения электрической цепи без тока нагрузки, который предназначается для создания видимого «разрыва». Допускается включаться ток нагрузки не более 15 А с напряжением 10кВ и с трехфазным исполнением разъединителя.

Разрешается включать и отключать токи шин до 70 А любого класса напряжения.

Разъединителя различают:

По количеству полюсов

- однополюсной

- двухполюсной

По типу установки

- в помещении

- на открытом воздухе

По конструкции

- разъединители рубящего типа

- подвесные

- поворотного типа

Разъединители внутренней установки.

Применяются на напряжении 6 – 10 кВ, делятся на разъединители трехфазного и однородного исполнения.

Тип: РВО; ВО Применяется в ячейках КСО – 286 (285) I_доп ≤ 1000 А

Разъединители наружной установки.

Применяются при напряжении 10 – 1150 кВ на подстанции с двумя системами шин допускается делать однофазные. Преимущества: меньше габариты, легкие для ремонта.

РШНД – разъединитель шинный наружный два заземляющих ножа

РЛНД - разъединитель линейный наружный два заземляющих ножа

РДЗ – применяется на 35 – 750 кВ

Отделители и короткозамыкатели.

Применяются для операций на трансформаторах от 35 до 220 кВ.

Отделители и короткозамыкатели нельзя применять для отдельно строящихся подстанций.

«+» - схема экономичная, дешевая

«-» - абсолютно ненадежная работа, в случае отказа отделитель выходит из строя трансформатора.

t_вкл = 0,1 – 0,25с

t_отд = 0,3 – 0,4с

Отделители и короткозамыкатели можно применять для объектов 3 категории.

Условие выбора отделителей и разъединителей:

1. По напряжение установки U_уст ≥ U_ном

2. I_ном ≥ I_раб; I_ном ≥ I_max

3. По конструкции; типу установки

4. По электродинамической стойкости. i_у ≤ i_дин

5. По термической стойкости. B_к ≤ I²_дин·t_тер

Разъединитель – электрический аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения при отсутствии в них тока. При ремонтных работах разъединителем осуществляется надежный видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратом, выведенным в ремонт.

Контактная система разъединителей не имеет дугогасительных устройств, поэтому при отключении больших токов возникает устойчивая дуга, которая может привести к аварии в распределительном устройстве. Таким образом, необходимо обесточить цепь с помощью выключателя, прежде чем производить операции с разъединителем.

Для упрощения схем согласно ПУЭ и ПТЭ допускается использовать разъединитель для отключения небольших токов: зарядных токов линий, токов замыкания на землю, токов намагничивания трансформаторов.

Для внутренних установок на напряжение до 35 кВ включительно применяются разъединители рубящего типа, с движением ножа в вертикальной плоскости [3]. Контактная система разъединителя должна надежно пропускать длительное время номинальный ток, поэтому для уменьшения переходного сопротивления в разъемном контакте двухполосный медный нож прижимается к неподвижному контакту пружинами. При прохождении токов КЗ электродинамические усилия стремятся отключить нож. Для создания дополнительного давления в контакте в этом режиме применен магнитный замок, состоящий из двух больших пластин, которые, намагничиваясь при прохождении больших токов по ножу разъединителя, притягиваются друг к другу. Механизм привода разъединителя препятствует самопроизвольному отключению разъединителя от действия электродинамических усилий.

Для управления разъединителями широко применяется ручной привод, состоящий из системы рычагов, которые передают движение от рукоятки привода к валу разъединителя. Для дистанционного управления возможно применение электродвигательного привода.

В открытых распределительных устройствах при напряжениях от 35 до 750 кВ применяются разъединители с двумя колонками изоляторов и движением ножа в горизонтальной или вертикальной плоскости [3]. Опорные изоляторы могут вращаться вокруг своей оси в подшипниках, при этом ножи вращаются в горизонтальной плоскости, размыкая или замыкая пальцевый контакт, укрепленный в конце одного из ножей.

Для защиты от попадания влаги контакты закрыты кожухом. Также применяются разъединители пантографического и подвесного типов.

Отделитель – электрический аппарат, предназначенный для автоматического включения или отключения обесточенных цепей. По существу, это разъединитель с дистанционным приводом. Собственное время отключения отделителей различных типов 0,4–0,7 с.

Короткозамыкатель предназначен для создания искусственного короткого замыкания в сети. В сетях 35 кВ – двухфазного замыкания на землю, в сетях 110–220 кВ – однофазного замыкания на землю. Импульсы для работы приводов этих аппаратов подаются релейной защитой и автоматикой.

Короткозамыкатели используются на подстанциях без выключателей (на стороне высшего напряжения) с целью увеличения тока КЗ в линии при повреждении трансформатора, а также для заземления нейтралей силовых трансформаторов. Собственное время включения короткозамыкателей различных типов лежит в пределах 0,15–0,4 с.

Разъединители, отделители, выключатели нагрузки выбираются:

по номинальному напряжению − Uуст ≤ Uном;

по номинальному длительному току − Iраб.утж ≤ Iном;

по конструкции, роду установки

по электродинамической стойкости − iу ≤ iпр.с; Iп.0 ≤ Iпр.с,

где iпр.с, Iпр.с – предельный сквозной ток короткого замыкания (амплитуда и действующее значение), определяемые по каталогу;

по термической стойкости − Вк ≤ Iтер·tтер,

где Вк – тепловой импульс по расчету;

Iтер – предельный ток термической стойкости;

tтер - длительность протекания предельного тока термической стойкости, определяются по каталогу.

Короткозамыкатель выбирается по тем же условиям, но выбор по номинальному току не требуется.

При выборе выключателей нагрузки следует добавить условие выбора по току отключения:

Iраб.утж ≤ Iотк,

где Iотк - номинальный ток отключения выключателя нагрузки.

Отключающая способность выключателя нагрузки рассчитана на отключение токов рабочего режима.