книги из ГПНТБ / Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник

4.Выключатели со сжатым элегазом — гашение дуги происходит под давлением в среде шестифтористой серы.

5.Электромагнитные выключатели —■гашение дуги

осуществляется при помощи магнитного дутья в различ­ ных камерах.

6. Вакуумные выключатели — гашение дуги происхо­ дит в вакууме.

Первые две группы выключателей выполняют на всю шкалу напряжений, токов и мощностей отключения, и они получили наиболее широкое распространение в элек­

зы в одном баке) с ручным дистанционным или автома­ тическим управлением, а для напряжения 35 кВ и выше

— трехбаковыми (каждая фаза в отдельном баке), пре­ имущественно для наружной установки, с дистанцион­ ным или автоматическим управлением с АПВ (см. гл. 9). Эти выключатели содержат вводы, контактную и дугога­ сительную системы, расположенные в баке с трансфор­ маторным маслом, и привод, расположенный снаружи

имеют специального устройства для гашения дуги. При отключении вследствие высокой температуры дуги мас­ ло испаряется и разлагается, а вокруг ствола дуги обра­ зуется газовый пузырь, давление газа в котором (до 70% водорода) достигает 10—14 кгс/см2. Дуга, растяги­ ваясь при расхождении контактов, горит в водороде, ко­ торый обладает очень хорошими дугогасящими свойст­ вами благодаря высокой теплопроводности и малой вяз­ кости. Повышенное давление увеличивает конвективный теплообмен и, охлаждая дугу, способствует ее гашению. Однако при таком способе гашения интенсивность деио­ низации недостаточна и для создания необходимых ус­ ловий гашения дуги требуется увеличение хода подвиж­ ных контактов, что приводит к увеличению размеров конструкции, большому времени горения дуги (до 10— 15 полупериодов, или 0,1—0,15 с), разложению значи­

тельного количества масла и необходимости частой его замены.

140

Дугогасительные камеры у многообъемных масляных выключателей устанавливают на каждом разрыве вы­ ключателя и укрепляют на концах токоведущих частей вводов. Они служат для создания интенсивного газового дутья за счет высокого давления (40—50 кгс/см2), воз­ никающего благодаря ограниченным объемам масла и гасительной камеры, конструкцию которой выполняют так, чтобы газовое дутье было ориентировано относи­ тельно столба дуги вдоль (камера продольного дутья) или поперек (камера поперечного дутья).

б)

Рис. 5-10. Масляный выклю­ чатель типа МКП-110М.

маслоспускной вентиль; 5 и 7 -

рующее сопротивление в изо­

141

Выключатели на ПО кВ и выше выполняют с каме­ рами поперечного дутья и многократным разрывом дуги, обеспечивающими ее гашение.

В выключателе МКП-110М (рис. 5-10) каждая из двух гасительных камер имеет четыре дуговых проме­ жутка: два газогенерирующих и два гасимых (у выхлоп­ ных окон). Увеличение количества разрывов увеличива­ ет скорость растягивания дуги по сравнению со скоро­ стью движения траверсы, но усложняет конструкцию выключателя, так как для создания равномерности рас­ пределения восстанавливающегося напряжения между последовательными контактами приходится их шунтиро­ вать специальным сопротивлением 16. Эти сопротивле­ ния снижают амплитуду и скорость изменения восста­ навливающегося напряжения. В маслонаполненных вво­ дах (проходных изоляторах) 6, 7 установлены транс­ форматоры тока 9, первичной обмоткой которых служит токоведущий стержень изолятора. Аналогичную конст­ рукцию имеют выключатели и на более высокие напря­ жения. Достоинствами баковых выключателей являют­ ся простота конструкции, надежность в работе, а недо­ статком—их взрыво- и пожароопасность и сравнитель­ но большое время отключения.

В ы к л ю ч а т е л и с м а л ы м о б ъ е м о м м а с л а (малообъемные или маломасляные) в отличие от бако­ вых более компактны, взрыво- и пожаробезопасны, так как изоляция токоведущих частей друг от друга и дуго­ гасительного устройства от земли осуществляется с по­ мощью керамики, эпоксидных смол, текстолита и других твердых изоляционных материалов, а масло служит только для выделения газа. В маломасляных выключа­ телях дугогасительная контактная система каждой фа­ зы помещена в гасительную камеру из стали, фарфора и других материалов достаточной механической и элек­ трической прочности. Каждый разрыв цепи снабжается отдельной камерой с дугогасительным устройством, вы­ полненным, как правило, с поперечным дутьем. В отклю­ ченном положении подвижный контакт находится выше уровня масла для повышения электрической прочности разрыва, так как малый объем масла вследствие загряз­ ненности продуктами разложения теряет свои диэлек­ трические свойства. Для удержания паров масла при гашении дуги от уноса вместе с газообразными продук­ тами разложения в конструкции предусмотрены масло­

142

отделители. Маломасляные выключатели на напряже­ ния до 35 кВ выполняют с одним или двумя разрывами цепи на фазу, а выключатели на ПО кВ и выше— с большим числом разрывов. Они выпускаются на всю шкалу номинальных напряжений и токов с мощностями

имеют выключатели типа ВМГ-133 и современный, '

смолы, на концах которо­ го армированы металли- £

143

подвижный контактный стержень 16, роликовое то­ косъемное устройство 17 и маслоотделитель 19. Нижний фланец закрывается крышкой 11, внутри кото­ рой расположен неподвижный розеточный контакт 10, а снаружи — пробка маслоспускного отверстия 13. Наблю­ дение за уровнем масла осуществляется по маслоуказателю 14. Фазы выключателя установлены при помощи фарфоровых изоляторов на общей стальной раме, внут­ ри которой расположены: вал выключателя, масляный и пружинный демпферы, смягчающие удары при опера­ циях включения и отключения, и отключающие пружины.

Внутри цилиндра над розеточным контактом распо­ ложена дугогасительная камера 15 из изоляционного материала (гетинакса и фибры), набранная из пластин. Между пластинами имеются щели, расположенные в разных горизонтальных плоскостях, переходящие в вер­ тикальные каналы, которые выходят в верхнюю часть цилиндра. При движении контакта 16 вверх между ним и розеточным контактом 10 образуется дуга и давление в нижней части цилиндра повышается. Часть масла пе­ реходит в камеру 9 (буферный объем), воздух в кото­ рой сжимается. При дальнейшем движении контакта 16 последовательно открываются щели камеры, через ко­ торые осуществляется поперечное дутье. Буферный объ­ ем за счет энергии сжатого воздуха поддерживает дутье при переходе тока через нуль. При отключении малых токов давление в нижней части цилиндра может ока­ заться недостаточным для гашения дуги. В этом случае дуга затягивается внутрь центрального отверстия каме­ ры и масло, находящееся в карманах верхней части ка­ меры, переходит в газообразное состояние. При выходе подвижного контакта из центрального отверстия камеры образовавшиеся в карманах газы создают добавочное продольное дутье.

В цепях генераторного напряжения с большими но­ минальными токами применяют выключатели с двумя камерами на фазу, внутри которых находятся дугога­ сительные контакты, включенные между.собой последо­ вательно. При этом верхние части подвижных контактов объединены подвижной траверсой, на которой парал­ лельно дугогасительным контактам установлены массив­ ные рабочие контакты, неподвижные части которых установлены на крышках баков. Благодаря регулировке длины стержней подвижных дугогасительных контактов

144

обеспечивается такая последовательность отключения и включения контактов, при которой исключается возник­ новение дуги на рабочих контактах.

В о з д у ш н ы е в ы к л ю ч а т е л и . Для гашения ду­ ги в дугогасительных камерах воздушных выключате­ лей используется сжатый воздух, который создает попе­ речное (в выключателях до 20 кВ) или продольное дутье дуги и обеспечивает ее быстрое гашение (0,02—0,06 с). Для получения чистого и сухого сжатого воздуха необ­ ходимы специальная компрессорная установка и емко­ сти для его хранения.

Движение контактов в гасительной камере воздуш­ ного выключателя обеспечивается сжатым воздухом. После гашения дуги необходимо обеспечить достаточ­ ную электрическую прочность между контактами в от­ ключенном состоянии выключателя. Для этого применя­ ют внешние или внутренние отделители или после гаше­ ния дуги разводят на необходимые расстояния дугогаси­ тельные контакты.

В выключателях 15—20 кВ для внутренней установки применяют внешние отделители в виде рубящих ножей, установленных снаружи выключателя (выключатели ти­ пов ВВ-15, ВВ-20). Современные выключатели 110 кВ и выше имеют внутренние воздухонаполненные отдели­ тели (выключатели типов ВВП, ВВБ), они не подверже­ ны обледенению и более надежны. Кроме того, эти выклю­ чатели выпускают на всю шкалу напряжений от ПО до 750 кВ (ВВБ), собирая их из стандартных унифициро­ ванных гасительных камер.

5-9. ШИННЫЕ КОНСТРУКЦИИ, КАБЕЛИ

Электрические машины и аппараты соединяют между собой при помощи шин — неизолированных (голых) про­ водников (из алюминия, меди или стали), укрепленных на изоляторах, или при помощи кабелей — изолирован­ ных проводников (из алюминия или меди). Неизолиро­ ванные проводники обладают большей нагрузочной спо­ собностью, проще в монтаже и эксплуатации, надежнее и экономичнее, поэтому их широко применяют в распре­ делительных устройствах всех напряжений в качестве сборных шин, служащих для приема и распределения электроэнергии, для соединения аппаратов и для присое­ динения генераторов, синхронных компенсаторов, транс­ форматоров и др.

В установках генераторного напряжения применяют жесткие алюминиевые шины прямоугольного сечения при токах до 4 000 А (рис. 5-12,а—в) или (при больших токах) фасонного сечения: коробчатого (рис. 5-12,а) и трубчатого.

Рис. 5-12. Конструкция жестких шин.

1 —экран; 2 —токоведущая шина; 3 — изолятор*

Для соединения мощных генераторов с повышающи­ ми трансформаторами на блочных станциях широко применяют пофазно экранированные токопроводы, каж­ дая фаза которых состоит из трубчатой шины, укреплен­ ной изоляторами к алюминиевому экрану-кожуху (рис. 5-12,6). Эти токопроводы изготовляют на заводах и комплектно поставляют на место установки, что сокра­ щает время монтажа и удешевляет конструкцию.

В установках 35 кВ и выше при выполнении шинных конструкций учитывают возможность появления короны

— интенсивной ионизации воздуха вокруг провода, со­ провождающейся образованием озона и окислов азота, разрушающих металлы и изоляцию. Для снижения на­ пряженности электрического поля и предотвращения появления короны шины выполняют круглой, трубчатой формы или проводник каждой фазы выполняют из не­ скольких параллельных проводников, сечения которых располагают по окружности.

Жесткие шины окрашивают эмалиевыми красками: желтой — фазу А; зеленой — фазу В; красной — фазу С. Окраска не только помогает распознать фазу установки, но улучшает теплоотдачу и увеличивает нагрузочную способность шин. Гибкие шины (провода) не окрашива­ ют, а на фазных проводах подвешивают кружки, окра­ шенные в соответствующие цвета.

На электрических станциях питание к двигателям собственных нужд и другим установкам подается по ка-

146

6—10 (реже 35 кВ) применяют токоограничивающие реакторы-индуктивные катушки без стального сердеч­ ника с относительно небольшим активным сопротивле­ нием. Реакторы выполняют из гибкого многопроволоч­ ного алюминиевого или медного провода, витки которо­ го армируют в 8—12 бетонных колонках, расположен­ ных радиально и изолированных относительно земли при помощи опорных изоляторов (рис. 5-14).

Рис. 5-14. Реактор.

Реакторы характеризуют: номинальным напряжени­ ем и ном, номинальным током /n0M и индуктивным сопро­

В нормальном режиме потеря напряжения на реак-

148

мощности в современных сетях обычно близок к едини­ це, то потери напряжения невелики.

При к. з. cos<p = 0, поэтому потеря напряжения равна падению напряжения на реакторе, а его действие ока­ зывается наиболее эффективным как для ограничения тока к. з., так и для сохранения остаточного напряжения

за реактором, которое не должно быть ниже допуска­ емого:

откуда можно найти величину сопротивления реактора при известном его номинальном токе, которая необходи­ ма для ограничения тока к. з. до некоторой допустимой

присоединяется к среднему выводу, а нагрузки — к край­ ним. При этом направления токов в ветвях реактора в рабочем режиме оказываются противоположными и за счет взаимной индукции между ветвями (секциями) уменьшаются падение и потери напряжения, что позво­ ляет применять такие реакторы с индуктивным сопро­ тивлением до 15% и на большие номинальные токи. Вы­ бранный реактор должен удовлетворять условиям элек­ тродинамической и термической стойкости.

5-11. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

напряжения и тем самым снизить стоимость изоляции и обеспечить безопасность обслуживания. С другой сторо­ ны, измерительные трансформаторы позволяют исполь­ зовать стандартные измерительные приборы на номи­

149