Режимы заземления нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и выше
В сетях напряжением 110 кВ и выше самое главное – обеспечить экономичность, то есть удешевить конструкцию электроустановок. Поэтому для данных сетей используется глухозаземленная нейтраль. Это позволяет примерно на 70% удешевить фазную изоляцию. Поскольку капитальные затраты на изоляцию в таких сетях являются превалирующими над прочими затратами, то такая экономия весьма уместна. Кроме того, если бы нейтраль на напряжении 110 кВ и выше была бы изолирована, то при ОЗЗ была бы чрезвычайно острой проблема шагового напряжения с недопустимо большими радиусами опасных зон.
На самом деле, вышеизложенная ситуация является в известной степени упрощённой. В сетях напряжением 110 кВ и выше помимо глухозаземленной нейтрали используется эффективно заземлённая нейтраль. (В этой лекции это не рассматривалось).
Лекция 2. Выключатели 6-750 кВ
Выключатели обозначаются квадратиками на схемах. Если квадратик чёрный, то через выключатель в нормальном режиме ток не течёт. Если белый, то ток течёт.
Выключатели бывают:
Воздушные
Элегазовые
Масляные (были ещё водяные, но прослужили они недолго из-за испарения, замерзания, коррозии металлов, потом стали масло использовать)
Электромагнитные
Вакуумные
Выключатели делаются с единственной целью – погасить дугу. Разъединители же дугу гасить не умеют. Поэтому выключатель дороже.
Между контактами цепи проскакивает искра или же дуга. Если напряжение выше 1 кВ, то это точно дуга. Если до 1 кВ, то может быть дуга, а может быть и искра.
В сетях 6 кВ и выше (но может необязательно с 6ти, может и с меньшего количества Вольт, тут Лапидус просто ради примера сказал 6) дуга сама не погаснет и может повредить электрооборудование.
В сетях до 1 кВ используют автоматические выключатели, или автоматы. Они отличаются от выключателей тем, что в них есть логический орган понимающий когда автоматам надо отключаться.
А мы рассматриваем выключатели выше 1 кВ, там нет "мозгов", у них нет логического органа, который бы заставлял их срабатывать. Как они срабатывают? Сначала срабатывает релейная защита (мозг), которая далеко от выключателей. И оттуда передаётся сигнал в выключатель. То есть если у нас вдруг не будет связи с релейной защитой, то выключатель становится грудой проводящего металла.
Воздушные выключатели
На рисунке выключатель на 330 кВ.
Если честно, то такие выключатели это прошлый век. Они снимаются с производства. Они большие, неудобные, дорогие, сложные. Элегазовые "стройнее" по сравнению с ними.
Далее пойдёт куча схем и рисунков, которые сложны для восприятия, но Лапидус сказал, что это только для "примерного представления".
ВВГ – воздушный выключатель генераторный.
Воздушный выключатель – это когда в стальной корпус (бак горизонтальный на рисунке)/резервуар нагнетается воздух и сжимается под огромным давлением 20-40 атм. И в нужный момент времени надо открыть клапан, воздух уйдёт из выключателя в атмосферу. Возникнет хлопок (взрывоподобный звук), и воздушная среда выдувает продукты гашения дуги. И дуга гаснет.
В одну стадию это сделать не получается. Приходится делать несколько разрывов (это элементы 3, 6, 8 на рисунке, а ДК вроде это дугогасительный контакт). И сначала дуга гасится на одном разрыве, а потом на другом, потом на третьем.
ВВН-110 – воздушный выключатель напряжения 110 кВ.
В нём есть 2 разрыва (2 коммутационных модуля). Лапидус показал, что сначала дуга гаснет на элементе 4, потом на элементе 5. Если распилить элемент 4 (синяя рамка), то получим следующее:
Есть неподвижный контакт (3), и есть подвижный контакт (5), который подпружинен (8). На подвижный контакт давит снизу воздух. И когда надо отключить всё, то открывается клапан, давит воздух, контакт как поршень поднимается. Образуется зазор. Воздух вниз, вверх, вправо, влево уносит энергию дуги. А дуга и горит между этими контактами. Именно в момент, когда контакты разошлись и образовалась дуга, в этот момент воздух её и уносит.
Для выключателей характерен принцип модульности. Для генераторов не характерен.
Например, было б здорово взять маленький генератор и друг с другом их соединить (а-ля, взять 10 штук по 100 МВт, получим 1000 МВт). Но так не работает с генераторами (ПОЧЕМУ?!). А с выключателями так работает. Взяли модули на 110 кВ, в сумме получилось 500 кВ, поставив друг на друга.
Это выключатели повышенного давления (32 атм). Чем больше давление, тем больше Iоткл ном – номинальный ток отключения – максимальный ток, с которым может справится включатель (максимальный ток КЗ?).
Вот эти 3 стойки (3 фазы потому что ЖЗК=АВС) – 1 квадратик на схеме.
Ток течёт вот так вот, через 1 и 2 разрывы,
потом соединительная штанга, потом 3 и
4 разрывы, потом уже на трансформатор.
Почему 4 разрыва? Надо разбить дугу на несколько частей, чтоб легче гасить было. Но если это просто так сделать, то тот разрыв, который раскрывается первый, тот, к сожалению, возьмёт на себя всю энергию гашения дуги. Чтоб такого не было, на разрывах делают шунтирующие конденсаторы.
Шунтирующие конденсаторы
(ток течёт по красной линии)
И когда нужно, мы поднимаем траверсу (где курсор на скрине), там два "топорика", они выходят из зацеплений, и гасится 1ая стадия гашения дуги в месте, где синим нарисовано. А дальше, где чёрным нарисовано, на контактах гасится остаточная дуга.
Это выключатели на 500 кВ. Чтобы понимать, насколько всё грандиозно, тут три стойки таких приходится на одну (!) фазу. Там 12 разрывов в одной фазе. Если б было напряжение 750 кВ, то было бы 16 разрывов = 4 колонны на фазу = 12 колонн всего.
Недостатки воздушных выключателей:
1) Сложная, как следствие дорогая.
2) Её функциональность завязана на состоянии воздушной среды. Если в резервуарах должное давление, то всё работает. А если что-то откажет (не сам выключатель, а например компрессор), то выключатель будет не функциональным. То есть помимо выключателей есть ещё сложное воздушное хозяйство (компрессора, трубы с воздухом, резервуары, ресиверы (сосуд для скапливания газа, пара или жидкости)и т.д.). А если выключатель имеет низкое давление, то это даже вредно.
3) Бывает феррорезонанс (из-за шунтирующих конденсаторов)
Достоинства:
1) Воздух всегда под рукой. Это не элегаз и не масло, которые надо покупать специально.
2) Коммутационная (выключающая) способность зависит только от давления воздуха. То есть нам надо сделать больше эту способность, то просто больше нагнетать воздух надо.
3) Скоростные, быстро гасят дугу.
4) Можно использовать на любом напряжении, кроме 6-10 кВ, потому что в зданиях иметь воздух под давлением небезопасно.
Но плюсы минусы не перевешивают.