Электрооборудование нефтяной промышленности

Условия выбора выключателя высокого напряжения по пере­ численным параметрам:

рабочий ток; 1ц— действующее значение тока трехфазного ко­ роткого замыкания в первый период после возникновения дуги между контактами выключателя (рекомендуется принимать 1ц= = / " ) ; iy и /„о — соответственно ударный и установившийся токи КЗ; tn— приведенное время протекания тока КЗ (см. 1.4).

Существуют масляные выключатели с большим объемом мас­ л а — баковые, в которых трансформаторное масло используется в качестве дугогасящей и изолирующей среды, и с малым объе­ мом масла — горшковые, в которых масло используется только для гашения дуги.

Масляные выключатели с малым объемом масла в распреде­ лительных устройствах 6— 10 кВ в последнее время полностью вытеснили баковые выключатели и начинают все шире внед­ ряться в установки и более высоких напряжений. В выключате­ лях с малым объемом масла контактная система каждой фазы, снабженная дугогасительной камерой, размещена в небольшом цилиндрическом бачке (горшке), нижняя часть которого запол­ нена трансформаторным маслом. Последнее служит здесь дуго­ гасящей средой и не выполняет функций изолирующей среды между токоведущими и заземленными частями. Так как объем масла в этих выключателях в десятки раз меньше, чем в соот­ ветствующих баковых выключателях, а цилиндры выключателей обладают высокой прочностью, выключатели с малым объемом масла могут считаться пожаро- и взрывобезопасными. Это упро­ щает строительную часть распределительных устройств.

В рассматриваемых здесь установках широко распростране­ ны горшковые выключатели типов ВМГ-10 и ВМПП-10 на на­ пряжение 10 кВ с номинальной мощностью отключения до 350 МВ-А.

Выключатель типа ВМПП-10 (рис. 2.3) предназначен для установки в вертикальной плоскости на стене или рамной кон­ струкции. Каждый полюс состоит из прочного изоляционного стеклоэпоксидного цилиндра 6 (рис. 2.4), на торцах которого закреплены металлические фланцы 3 и 8, образующие днище и' крышку цилиндра. В нижней части изоляционного цилиндра раз­ мещена дугогасительная камера поперечного дутья.

Под дугогасительной камерой в днище цилиндра расположен неподвижный розеточный контакт 1. Над ним располагается по­ движный контакт /3, выполненный в виде круглого медного

42

Рис. 2.3. Общий вид выключателя ВМПП-10:

1 — корпус выключателя; 2 — изолятор; 3 — рама; 4 — изоляционная штанга приводного механизма; 5 — вал приводного механизма; 6 — масляный буфер; 7 — болт для заземле­ ния

стержня, закрепленного в корпусе из алюминиевого сплава 7, смонтированного на верхнем фланце. В этом же корпусе распо­ ложены направляющие стержни 12 с роликовыми токосъемны­ ми контактами 9, которые соединяют подвижный контактный стержень 13 с неподвижным верхним выводом 8, и приводной выключающий механизм 11. Дугогасительная камера 5 собира­ ется из пластин фибры, гетинакса и электрокартона, в которых вырезаны отверстия, образующие каналы и полости для гашения дуги. Камера имеет три щели для гашения дуги. Воздушный бу­ фер 2 служит для ограничения давления при больших токах и создания необходимого давления при значениях тока, близких к нулевому, за счет 1предварительного накопления газов при пред­ шествующих больших значениях тока.

Во время расхождения контактов 1 и 13 возникает дуга, мас­ ло разлагается и испаряется. Образующиеся газы создают в ка­ мере давление. Когда контакт 13 откроет первую щель, образу­ ется газовое дутье поперек ствола дуги, и при прохождении тока через нуль возможно окончательное гашение дуги. При откры­ тии следующих щелей обдув дуги усиливается. Обычно при боль­ ших токах дуга гаснет после открытия первых двух щелей. При отключении малых токов в камере создается небольшое давле­ ние, и дуга не гаснет после открытия всех трех щелей, а затяги­ вается в масляные карманы 4 в верхней части дугогасительного устройства.

43

дает в пространство, разделенное керамическими плитками йа ряд щелей. Дуга разделяется на участки по числу щелей. Растя­ гивание дуги и ее дробление обеспечивает быстрое гашение, ч В буровых установках применяют воздушные контакторы

КВМ-400/30, которые в последние годы заменяют вакуумными контакторами КВТ-6/10-400-4У2 вследствие их более высокой надежности. Дугогашение в вакууме происходит при первом же переходе тока через нуль. Вакуумный контактор не требует ухо­ да за контактами, отключение нагрузки сопровождается лишь слабым шумом, электрическая дуга не выходит из герметичной

44

оболочки и не ионизирует окружающую среду. Вакуумный кон­ тактор состоит из трех полюсов высокого напряжения, корпуса и электромагнитного привода. Полюс высокого напряжения кон­ тактора содержит вакуумные дугогасительные камеры, защит­ ные изоляционные каркасы и контактные выводы. Вакуумная камера крепится к верхней опорной части защитного каркаса. Нижний вывод и подвижный контакт вакуумной камеры соеди­ нены гибкой связью. Для дополнительного поджатия подвижно­ го контакта камеры в нижней части каркаса установлена пру­ жина. Корпус контактора состоит из щек и основания. К осно­ ванию при помощи болтов крепятся защитные изоляционные каркасы с вакуумными камерами. Щеки имеют окно для осмотра привода и облегчения конструкций. Привод контактора представ­ ляет собой электромагнитную систему, содержащую катушку, сердечник, подвижную и неподвижную плиты. Подвижная плита крепится к изоляционной траверсе.

2.3.2. Разъединители, короткозамыкатели, отделители, выключатели нагрузки, предохранители, разрядники, приводы выключателей и разъединителей

Разъединители предназначены для отсоединения отдельных элементов оборудования и участков электрической системы от источников напряжения. В распределительных устройствах разъ­ единители служат главным образом для снятия напряжения с элементов установки, подлежащих осмотру, ремонту, а также для изменения коммутационной схемы распределительного уст­ ройства (соединение между собой секций шин, перевод питания линии на другую систему шин и т. п.).

Контакты разъединителей не имеют дугогасительных уст­ ройств, поэтому разъединители могут включать ненагруженные цепи и отсоединять цепи, предварительно разомкнутые выклю­ чателем. Допускается отключать обычными разъединителями малые токи, в частности при напряжении до 10 кВ, отключать ток нагрузки до 15 А, включать и отключать без нагрузки транс­ форматоры напряжения, цепь тока холостого хода трансформа­ торов мощностью не выше 750 кВ-А и ток замыкания на землю до 10 А.

Для предотвращения ошибочных операций с разъединителя­ ми их блокируют с выключателями таким образом, что включе­ ние и отключение разъединителя оказывается возможным толь­ ко при отключенном выключателе.

Для внутренней установки применяются однополюсные и трехполюсные разъединители рубящего типа на напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ (рис. 2.5). Для наружной установки отечествен­ ная промышленность выпускает разъединители двух основных типов: рубящие (РЛН, РЛНЗ, РОН) и поворотные РЛНД.

45

Рис. 2.5. Разъединители дли внутренней установки:

Рис. 2.6. Схема двухтранс­ форматорной подстанции

Разъединители поворотного типа изготовляются в виде двух­ колонковых конструкций для одного полюса. На месте монтажа отдельные полюса соединяются между собой в трехполюсный разъединитель.

Электрические величины, характеризующие разъединитель, по которым производится его выбор, те же, что и для выключа­ телей высокого напряжения, за исключением номинальных то­ ков отключения / н. отк и мощности отключения 5 Н.отк (разъеди­ нитель не рассчитывают на отключение цепей под током). Та­ ким образом, условия выбора разъединителей

Короткозамыкатели и отделители применяются на подстан­ циях вместо выключателей высокого напряжения на вводах пи­ тающих линий.

46

В схеме двухтрансформаторной подстанции (рис. 2.6) выклю­ чатель QF установлен только на питающем конце линии ВЛ. На вводе подстанции выключатели при этом не ставят. В цепи каж­ дого трансформатора установлены короткозамыкатели QK1 и QK2 и отделители QSJ и QS2.

Короткозамыкатель — это воздушный выключатель типа разъединителя, служащий для создания искусственного метал­ лического короткого замыкания при работе дистанционного ав­ томатического управления.

Вслучае повреждения в трансформаторе 77, не связанного

споявлением значительных токов, при которых может сработать релейная защита на питающем конце линии ВЛ, релейная защи­

та трансформатора вызывает срабатывание короткозамыкателя QK1. Последний создает ток КЗ, достаточный для работы защиты на питающей стороне линии и отключения линии выклю­ чателем QF.

Отделитель QS1, установленный в цепи поврежденного транс­ форматора после отключения линии выключателем QF, быстро отключает этот трансформатор при отсутствии тока в его цепи, после чего автоматически включается выключатель QF и непо­ врежденный трансформатор Т2 остается в работе.

Отделитель — это разъединитель с автоматическим пружин­ ным приводом, отключающий цепь за 0,5— 1 с.

Короткозамыкатели и отделители применяются на подстан­ циях напряжением 35—220 кВ, они удешевляют и упрощают установку, не уменьшая ее надежности. К основным электриче­ ским параметрам короткозамыкателей относятся номинальное напряжение 0 ИОМ, амплитудное значение тока замыкания imax, ток термической стойкости /*. Параметры отделителей — те же, что и разъединителей.

Выключатель нагрузки — это разъединитель специальной кон­ струкции, контакты которого снабжены дугогасительным уст­ ройством небольшой мощности. Он предназначен для включения и отключения цепей при токах нормальной нагрузки порядка не­ скольких сотен ампер, но не при токах короткого замыкания.

Если с выключателем нагрузки установлены плавкие предо­ хранители высокого напряжения, включенные последовательно с его контактами, предохранители обеспечивают автоматический разрыв цепи при коротких замыканиях. Такое комбинированное устройство может быть использовано во многих случаях вместо выключателя высокого напряжения с релейной защитой. В част­ ности, выключатели нагрузки с предохранителями ВНП-16 и ВНП-17 на напряжения 6 и 10 кВ рассчитаны соответственно на номинальную силу тока 400 и 600 А. Ток электродинамиче­ ской СТОЙКОСТИ ЭТИХ ВЫКЛЮЧателеИ lmax= 30 кА и десятисекунд­

ный ток термической стойкости /ю = 6 кА.

47

Отключаемый ток короткого замыкания определяется соот­ ветствующими параметрами устанавливаемых здесь высоко­ вольтных плавких предохранителей.

Плавкие предохранители высокого напряжения используют для защиты элементов установки от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

На напряжения 3—35 кВ наиболее распространены предо­ хранители, в которых металлическая плавкая вставка заключе­ на в изолированную трубку, заполненную кварцевым песком. При увеличении тока сверх номинального расплавляется плав­ кая вставка и возникающая в патроне дуга интенсивно гасится (рис. 2.7). Это происходит благодаря тому, что горение дуги про­ текает в узком извилистом канале, в котором она быстро охлаж­ дается, соприкасаясь с сыпучим песком, а пары металла вставки конденсируются в объеме песка. При расплавлении вставки то­ ком КЗ цепь отключается раньше, чем ток КЗ достигнет удар­ ного значения, т. е. предохранитель обладает токоограничива­ ющим действием. Полное время отключения тока КЗ при этом оказывается равным 0,005—0,007 с, причем цепь разрывается бесшумно.

Для защиты силовых цепей при нормальных условиях рабо­ ты выпускают предохранители типов ПК и ПКУ в исполнениях для наружной и внутренней установки. Наибольшая мощность отключения (трехфазная) для предохранителей ПК всех напря­ жений 200 МВ-А, а для усиленных предохранителей ПКУ на б и 10 кВ — 350 МВ-А и на 20 и 35 кВ — 500 МВ-А. Силовые предохранители выбирают по электрическим параметрам — но­ минальному напряжению £/,10м и току плавкой вставки и патро­ на. Для защиты измерительных трансформаторов напряжения применяются предохранители типов ПКТ и ПКТУ. У предохра­ нителей ПКТ на 6, 10, 20, 35 кВ наибольшая мощность отклю­ чения составляет 1000 МВ-А, а у предохранителей ПКТУ она не ограничена.

Разрядники. В результате прямого удара молнии или при грозовых разрядах вблизи воздушных линий электропередачи или открытых подстанций в линиях и распределительных устрой­ ствах, связанных с последними, возникают атмосферные перена­ пряжения. Максимальное напряжение при прямом ударе может достигать несколько миллионов вольт, а протекающие токи — сотен тысяч ампер. Для защиты от прямых ударов молнии, яв­ ляющихся наиболее опасными для установок всех напряжений, используют тросовые и стержневые молниеотводы.

Индуктированные перенапряжения, возникающие при разря­ дах вблизи линий и открытых подстанций, достигают 300—500 кВ. Они особенно опасны для установок напряжением до 35 кВ, изоляция которых выдерживает импульсы перенапряжении до 200 кВ. Для защиты от индуктированных перенапряжений в рас-

48

пределительных устройствах напряжением выше 1000 В, связан­ ных с воздушными линиями, применяют вентильные разрядники. На самих линиях устанавливают трубчатые разрядники.

Вентильные разрядники содержат многократный искровой промежуток и рабочий резистор из дисков вилита, отсоединяе­ мый этим промежутком от сети при нормальном режиме. При появлении перенапряжения происходит импульсный пробой иск­ рового промежутка и через рабочий резистор течет импульсный ток в землю. После импульсного пробоя через разрядник начи-

Отключаемый ток короткого замыкания определяется соот­ ветствующими параметрами устанавливаемых здесь высоко­ вольтных плавких предохранителей.

Плавкие предохранители высокого напряжения используют для защиты элементов установки от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

На напряжения 3—35 кВ наиболее распространены предо­ хранители, в которых металлическая плавкая вставка заключе­ на в изолированную трубку, заполненную кварцевым песком. При увеличении тока сверх номинального расплавляется плав­ кая вставка и возникающая в патроне дуга интенсивно гасится (рис. 2.7). Это происходит благодаря тому, что горение дуги про­ текает в узком извилистом канале, в котором она быстро охлаж­ дается, соприкасаясь с сыпучим песком, а пары металла вставки конденсируются в объеме песка. При расплавлении вставки то­ ком КЗ цепь отключается раньше, чем ток КЗ достигнет удар­ ного значения, т. е. предохранитель обладает токоограничива­ ющим действием. Полное время отключения тока КЗ при этом оказывается равным 0,005—0,007 с, причем цепь разрывается бесшумно.

Для защиты силовых цепей при нормальных условиях рабо­ ты выпускают предохранители типов ПК и ПКУ в исполнениях для наружной и внутренней установки. Наибольшая мощность отключения (трехфазная) для предохранителей ПК всех напря­ жений 200 МВ-А, а для усиленных предохранителей ПКУ на б и 10 кВ — 350 МВ-А и на 20 и 35 кВ — 500 МВ-А. Силовые предохранители выбирают по электрическим параметрам — но­ минальному напряжению Un0м и току плавкой вставки и патро­ на. Для защиты измерительных трансформаторов напряжения применяются предохранители типов ПКТ и ПКТУ. У предохра­ нителей ПКТ на 6, 10, 20, 35 кВ наибольшая мощность отклю­ чения составляет 1000 МВ-А, а у предохранителей ПКТУ она не ограничена.

Разрядники. В результате прямого удара молнии или при грозовых разрядах вблизи воздушных линий электропередачи или открытых подстанций в линиях и распределительных устрой­ ствах, связанных с последними, возникают атмосферные перена­ пряжения. Максимальное напряжение при прямом ударе может достигать несколько миллионов вольт, а протекающие токи — сотен тысяч ампер. Для защиты от прямых ударов молнии, яв­ ляющихся наиболее опасными для установок всех напряжений, используют тросовые и стержневые молниеотводы.

Индуктированные перенапряжения, возникающие при разря­ дах вблизи линий и открытых подстанций, достигают 300—500 кВ. Они особенно опасны для установок напряжением до 35 кВ, изоляция которых выдерживает импульсы перенапряжений до 200 кВ. Для защиты от индуктированных перенапряжений в рас-

48

пружина

пределительных устройствах напряжением выше 1000 В, связан­ ных с воздушными линиями, применяют вентильные разрядники. На самих линиях устанавливают трубчатые разрядники.

Вентильные разрядники содержат многократный искровой промежуток и рабочий резистор из дисков вилита, отсоединяе­ мый этим промежутком от сети при нормальном режиме. При появлении перенапряжения происходит импульсный пробой иск­ рового промежутка и через рабочий резистор течет импульсный ток в землю. После импульсного пробоя через разрядник начи­