ФГБОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра электромеханических систем и электроснабжения
Методические указания
по выполнению лабораторных работ № 1-4
по дисциплине «Электрические станции и подстанции»
для студентов специальности 110302
«Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»
и бакалавров направления 110800 «Агроинженерия»
очной формы обучения
Воронеж 2012
Составители: канд. техн. наук Н.В. Ситников, канд. техн. наук С.А. Горемыкин, канд. техн. наук В.С. Бойчук
УДК 621.311.1
Методические указания к выполнению лабораторных работ № 1-4 по дисциплине «Электрические станции и подстанции» для студентов специальности 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» и бакалавров направления 110800 «Агроинженерия» очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Н.В. Ситников, С.А. Горемыкин, В.С. Бойчук. Воронеж, 2012. 48 с.
Лабораторный практикум содержит основные теоретические положения и порядок выполнения лабораторных работ по дисциплине «Электрические станции и подстанции».
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD 2003 и содержатся в файле Эл.ст.лр1-4.doc
Рецензент канд. техн. наук, доц. А.В. Тикунов
Табл. 9. Ил. 19. Библиогр.: 4 назв.
Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. В.П. Шелякин
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет», 2012
Лабораторная работа № 1 элегазовый выключатель
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Закрепить теоретические знания по изучению элегазового выключателя типа ЗАР 1 FG-110кВ.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
2.1. Ознакомиться с техническими данными выключателя.
2.2. Изучить конструкцию выключателя и принцип его работы.
2.3. Ознакомиться с основными требованиями по подготовке выключателя к включению.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ
3.1. Назначение
Выключатель предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также для работы АПВ в электрических сетях 110 кВ.
Силовой выключатель ЗАР 1 является трехполюсным автоматическим компрессионным выключателем в исполнении для наружной установки, где в качестве изолирующего и дугогасящего средства применяется элегаз.
Выключатель имеет один пружинный привод на все фазы, что позволяет ему выполнять операцию АПВ на трех фазах.
Силовой выключатель предназначен для применения в диапазоне температуры окружающей среды от – 40°С до + 40°С.
3.2. Электрические характеристики
Таблица 1
Номинальное напряжение |
кВ |
145 |
Номинальная частота |
Гц |
50 |
Номинальный ток |
А |
4000 |
Номинальный ток отключения при КЗ |
кА |
40 |
Номинальный ток включения |
кА |
100 |
Номинальная продолжительность КЗ |
сек. |
1,0 |
Масса выключателя |
кг |
1500 |
3.3. Сведения об элегазе
В
настоящее время элегазовые выключатели
используются главным образом в устройствах
110-220 кВ. В качестве дугогасительной,
теплоотводящей и изолирующей среды в
них применяется элегаз (электротехнический
газ). Выбор элегаза (шестифтористая сера
SF6)
не случаен. Чистый газообразный элегаз
химически не активен, безвреден, не
горит и не поддерживает горения, обладает
повышенной теплопроводящей способностью,
удачно сочетает в себе изоляционные и
дугогасящие свойства, легкодоступен и
сравнительно недорог. Электрическая
прочность элегаза в 2,5 раза превышает
прочность воздуха. Его электрические
характеристики обладают высокой
стабильностью. При нормальной эксплуатации
элегаз не действует на материалы,
применяемые в аппаратостроении, он не
«стареет» и не требует ухода, как
например, масло.
3.4. Конструкция
Выключатель состоит из трех опорных (полюсная колонка) изоляторов находящихся на совместной опоре основы. Опорные изоляторы заполнены элегазом, который служит изоляционной и дугогасительной средой. Внешний вид полюсной колонки элегазового выключателя показан на рис.2.
Рис. 2. Трёхфазный силовой выключатель ЗАР1 FG опорная установка:
1. Несущая опора 4. Блок привода
2. Индикация коммутационного 5. Дугогасительная камера
состояния
3. Опорный изолятор
Опорные изоляторы силового выключателя одинаковы по исполнению. На рис.3 представлен опорный изолятор в разрезе. Гасительная камера 8 смонтирована на штыревом изоляторе 6, образующем изоляцию с землей.
Рис. 3. Полюсная колонна в разрезе:
1. Поворотный механизм
2. Вал
3. Двойной рычаг
4. Соединительная штанга
5. Фильтрующий пакет
6. Опорный изолятор
7. Коммутационная штанга
8. Дугогасительная камера
9. Фарфоровая рубашка
10. Контакты для подключения высокого напряжения
11. Крышка
На рис. 4 представлена дугогасительная камера в разрезе. Система контактов расположена в газоплотной фарфоровой рубашке 1.
Рис. 4. Дугогасительная камера:
1. Фарфоровая рубашка
2. Контактная пластина
3. Неподвижный контакт
4. Подвижный контакт
5. Сопло
6. Поршень
7. Клапанная пластина
8. Блок клапанов
9. Коммутационная штанга
10. Контакты для подключения высокого напряжения
11. Цоколь
12. Кольцевое уплотнение круглого сечения
13. Контактодержатель
14. Крышка
15. Крышка
16. Цилиндр
3.5. Принцип работы
В процессе отключения сначала размыкается главный контакт, состоящий из контактных пластин 1 и цилиндра 8 (рис. 5, поз. б). Дугогасительный контакт, состоящий из неподвижного штыревого контакта 2 и подвижного трубчатого контакта 3, при этом еще замкнут, благодаря чему ток перекидывается на дугогасительный контакт.
Затем размыкается дугогасительный контакт (рис. 5, поз. в). При этом возникнет электрическая дуга. Одновременно начинает движение вниз цилиндр 8 и сжимает находящийся между поршнем 5 и группой клапанов 7 дугогасящий газ. При этом дугогасящий газ протекающий через обратный клапан, который состоит из поршня 5 и клапанной пластины 7 попадает в нагревающий цилиндр и дальше через зазор между подвижным контактом 3 и дугогосительным соплом протекает в направлении, противоположном движению контактных частей, гасящий при этом электрическую дугу.
При большом токе короткого замыкания нагревается дугогасящий элегаз вокруг штыря 2 вследствие энергии электрической дуги и направляется под высоким давлением в нагревающий цилиндр 8. На участке перехода тока через нуль газ течет из нагревающего цилиндра обратно и гасит электрическую дугу.
Клапанная пластина 6 в нагревающем цилиндре 8 препятствует в этом процессе тому, чтобы в компрессионную камеру высокое давление проникло между поршнем 5 и клапанным узлом 7.
Движение выключения передается от пружинного привода через приводной шток, вал и контактный шток на гасительную камеру. В поворотном механизме расположен фильтрующий пакет, предназначенный для сбора продуктов разложения элегаза и для поддержания элегаза в сухом состоянии.
Рис. 5. Схематическое изображение процесса отключения:
1. Контактные пластины
2. Неподвижный контакт
3. Подвижный контакт
4. Сопло
5. Поршень
6. Обратный клапан
7. Блок клапанов
8. Цилиндр
Включающая пружина натягивается натяжным механизмом, оснащенным двигателем, посредством натяжного вала и шатуна. После завершения процесса натяжной вал отделяется от механизма натяжения защелкой и блокируется включающей защелкой, т.е. включающая пружина натянута, и выключатель готов выполнить операцию на включение.