книги из ГПНТБ / Блантер С.Г. Электрооборудование для нефтяной промышленности учебник

между линиями понижающих трансформаторов и другими линиями на­ пряжения 17г, включающее коммутационные, защитные и измеритель­ ные аппараты и приборы со связывающими их шинами и кабелями; главные понижающие трансформаторы с йх вспомогательной

аппаратурой;

Г' 1

•Л»

распределительное устройство низшего напряжения, служащее

с их шинами и кабелями; устройства питания собственных нужд подстанции — трансфор­

матор собственных нужд с резервом, источники постоянного тока, их коммутационная и измерительная аппаратура, шины, кабели.

На распределительных пунктах (РП), служащих для распре-

деления энергии на высоком напряжении без его трансформации, из схемы рис. 2.1 исключаются трансформаторы 2 и распределитель­ ное устройство напряжения V'2.

В данной главе рассматриваются конструкции и выбор электро­ оборудования распределительных устройств на напряжение выше 1000 В, понижающих трансформаторов, а также схемы и конструк­ ции таких распределительных устройств и подстанций.

Коммутационная и защитная аппаратура для напряжений до 1000 В рассматривается в гл. 4.

§7. ВЫКЛЮЧАТЕЛ И ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИ Я

Для замыкания и размыкания цепей переменного тока напряже­ нием выше 1000 В при наличии в этих цепях тока нормального ре­ жима или аварийных токов применяются выключатели высокого напряжения. По роду дугогасящей среды эти выключатели можно классифицировать как жидкостные и газовые.

Из жидкостных выключателей наиболее распространены масля­ ные. В них дуга, возникающая между расходящимися контактами, гасится в трансформаторном масле.

Из газовых выключателей следует отметить воздушные, где в ка­ честве дугогасящей среды используется сжатый воздух, и автогазо­ вые, в которых гашение дуги осуществляется дутьем газов, образу­ ющихся в дугогасительном устройстве под воздействием высокой температуры дуги на специальные вкладыши из газогенерирующих материалов (органическое стекло, фибра).

Выключатель выбирают по следующим электрическим величи­ нам, его характеризующим:

номинальное напряжение U„ — линейное напряжение для ра­ боты, при котором выключатель изготовлен. Максимальное рабочее напряжение в установке может превышать номинальное напряжение

ток, при котором нагреЪ его токоведущих частей не превышает допу­ стимый;

номинальный ток отключения / „ о т — наибольший ток (корот­ кого замыкания), который выключатель способен надежно отключить

ности, выделяемой в выключателе при отключении цепи, так как напряжение на зажимах аппарата при этом равно напряжению на дуге, составляющему лишь несколько процентов от Un;

ток электродинамической устойчивости і т з х — наибольший ток сквозного короткого замыкания (к. з. за выключателем), выдержива­ емый выключателем без повреждений во включенном положении;

ток термической устойчивости I t — наибольшее действующее значение переменного тока, которое выключатель в состоянии вы­ держать в течение tc без перегрева токоведущих частей сверх допу­ скаемых пределов, без повреждения изоляции и токоведущих частей. Часто I t задается для t, равного 5 с (15) или 10 с (71 0 ).

Время отключения выключателя, равное интервалу времени от подачи команды на отключение до момента окончательного погасания дуги на всех полюсах t0, складывается из собственного времени отключения привода и выключателя tc в и времени длительности горения дуги tA

В небыстродействующих выключателях tQ не должно превышать 0,25 с, в выключателях ускоренного действия — 0,12 с, в быстро­ действующих — 0,08 с.

Условия выбора выключателя высокого напряжения по пере­ численным параметрам:

рабочий ток; I t i — действующее значение тока трехфазного корот­ кого замыкания в первый период после возникновения дуги между

Масляные выключатели

Существуют масляные выключатели с большим объемом масла — баковые, в которых трансформаторное масло используется в качестве дугогасящей и изолирующей среды, и с малым объемом масла — горшковые, в которых масло используется только для гашения дуги. Схема устройства выключателя с большим объемом масла без спе­

сивной крышкой 2 и заполненном трансформаторным маслом, поме­ щаются неподвижные контакты 3 и подвижный 4. Последний соединен через изолирующую штангу 5 с приводным механизмом 6. Вводные изоляторы 7 изолируют от бака токоведущие части, через которые неподвижные контакты 3 соединены с внешней цепью. При­ водной механизм воздействует на подвижный контакт 4 и тем самым определяет замкнутое (верхнее) или разомкнутое (нижнее) положение контактов выключателя. В момент расхождения контактов 3 ж 4 при выключении цепи под током между ними образуется электри-

ческая дуга. При очень высокой температуре дуги масло, окружа­ ющее дугу, быстро испаряется и разлагается (при разложении 1 г масла выделяется 1400—1500 см3 газа). Дуга окружается газовой оболочкой — пузырем, оттесняющим масло. В газовом пузыре соз­ дается большое давление, которое через малосжимаемое масло с боль­ шой скоростью передается стенкам и днищу бака, действуя на них как удар. Масло смещается кверху, где между его поверхностью и крышкой бака имеется воздушная прослойка. Образующиеся при разложении масла газы состоят на 70—75% из водорода, содержат метан, ацетилен, этилен и другие углево­ дороды.

Образующиеся в выключателе горю­ чие газы до соприкосновения с воздухом должны остыть до температуры, при кото­ рой невозможно их воспламенение.

Слой масла над контактами должен быть настолько велик, чтобы обеспечить достаточное охлаждение газов. В крышке бака имеется газоотводящая трубка, за­ крытая тонкой диафрагмой, которая раз­ рывается при повышении давления в баке, что приводит к выбросу из бака газов и некоторой доли масла.

При интенсивном охлаждении маслом и воздействии водорода, обладающего

восстанавливающееся между контактами напряжение не сможет его пробить. Процесс гашения дуги длится 10—15 полупериодов, т. е. 0,1-0,15 с.

При напряжениях до 10 кВ токоведущие части всех трех фаз трехполюсного масляного выключателя размещают в одном баке, а при больших напряжениях трехполюсные выключатели выпол­ няются трехбаковыми.

Баковые выключатели на напряжения 35, 110 кВ и на более вы­ сокие напряжения изготовляют со специальными устройствами для гашения дуги — дугогасительными камерами.

Масляные выключатели с малым объемом масла в распредели­ тельных устройствах 6—10 кВ в последнее время почти полностью вытеснили баковые выключатели и начинают все шире внедряться в установки и более высоких напряжений. В выключателях с малым объемом масла контактная система каждой фазы, снабженная дугогасительной камерой, размещается в небольшом цилиндрическом бачке (горшке), нижняя часть которого заполнена трансформаторным

маслом. Последнее служит здесь дугогасящей 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 соответствующих баковых выключателях, а цилиндры выключателей обладают высокой прочностью, то выключатели с ма­ лым объемом масла могут считаться пожаро- и взрывобезопасными. Это упрощает строительную часть распределительных устройств.

В рассматриваемых здесь установках широко распространены горшковые выключатели типа ВМГ-133 и типа ВМП-10 на напря­ жение 10 кВ с номинальной мощностью отключения до 350 мВА.

дат 2 3

Рис. 2.3. Общий вид выключателя ВМП-10:

1 — корпус выключателя; 2 — изолятор; з — рама; 4 — изоляционная тяга приводного механизма; 5 — вал приводного механизма; в — масляный буфер; 7 — болт для заземления; 8 — нижний контактный вывод; 9 — верхний контактный вывод.

На рис. 2.3 представлен общий вид выключателя типа ВМП-10, а на рис. 2.4 — разрез одного полюса его. Выключатель предназна­ чен для установки в вертикальной плоскости на стене или рамной конструкции. Каждый полюс состоит из прочного изоляционного стеклоэпоксидного цилиндра 6, на торцах которого закреплены металлические фланцы 3 и 8, образующие днище и крышку цилиндра. В нижней части изоляционного цилиндра размещена дугогасительная камера поперечного дутья.

Под дугогасительной камерой в днище цилиндра расположен неподвижный розеточный контакт 1. Над ним располагается подвиж­ ный контакт 13, выполненный в виде круглого медного стержня, закрепленного в корпусе из алюминиевого сплава 7, смонтированного на верхнем фланце. В этом же корпусе расположены направляющие стержни 12 с роликовыми токосъемными контактами 9, которые

соединяют подвижный контактный стержень 13 с неподвижным верхним выводом 8, и приводной выпрямляющий механизм 11. Дуго-

верхней части полюса выключателя. Для предотвращения выброса масла в верхней части установлен специальный маслоотдели­ тель 10.

В табл. 2.1 приведены основные технические данные некоторых типов выключателей высокого напряжения.

Т а б л и ц а 2.1

Основные технические данные некоторых выключателей высокого напряжения

*Четырехсекундный ток.

§8. РАЗЪЕДИНИТЕЛИ, КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛИ, ОТДЕЛИТЕЛИ, ВЫКЛЮЧАТЕЛИ Н А Г Р У З К И , ПРЕДОХРАНИТЕЛИ, РАЗРЯДНИКИ

Р а з ъ е д и н и т е л и предназначены для отсоединения отдель­ ных элементов оборудования и участков электрической системы от источников напряжения. В распределительных устройствах разъ­ единители служат главным образом для снятия напряжения с эле­ ментов установки, подлежащих осмотру, ремонту, а также для изме­ нения коммутационной схемы распределительного устройства (соеди­ нение между собой секций шин, перевод питания линии на другую систему ШИН ИТ. п.).

Контакты разъединителей не имеют дугогасительных устройств, поэтому разъединители могут включать ненагруженные цепи и от­ соединять цепи, предварительно разомкнутые выключателем. Допу­ скается отключать обычными разъединителями малые токи, в ча­ стности при напряжении до 10 кВ отключать ток нагрузки до 15 А, включать и отключать без нагрузки трансформаторы напряжения, цепь тока холостого хода трансформаторов мощностью не выше 750 кВА и ток замыкания на землю до 10 А.

ключенном выключателе.

Для внутренней установки применяются однополюсные и трех-

скаются отечественной промышленностью двух основных типов: рубящего типа (РЛН, РЛНЗ, РОН) и поворотного типа (РЛНД). На рис. 2.6, а показан один полюс разъединителя типа РЛН на но­ минальное напряжение 10 кВ. Роль тяги выполняет подвижной изо­ лятор 3. Нож разъединителя 5, состоящий из двух медных полос,

заканчивается стальным рогом, который совместно с таким же ро­ гом 7, имеющимся у неподвижного контакта, защищает рабочие контакты от обгорання при отключении разъединителем небольших токов, допустимых для него. На рис. 2.6, б показан один полюс разъединителя на 35 кВ типа РЛНЗ с заземляющим ножом. При вращении изолятора 3 нож трубчатого сечения начинает переме­ щаться под воздействием поводка. Если разъединитель включается, то нож его сначала перемещается в вертикальной плоскости. Ло­ патка, находящаяся на конце ножа, расположенная вертикально, входит между пальцами неподвижного контакта 4.

Далее, в конце операции включения, нож поворачивается вокруг вертикальной оси, лопатка приходит в горизонтальное положение

и, раздвигая пальцы неподвижного контакта, создает надежное соединение. Нож заземления 9 может быть включен только тогда, когда поднят нож 5 разъединителя. Это обеспечивается блокировкой вала 10 привода ножа заземления с приводом вращающегося изо­ лятора 3.

Разъединители поворотного типа изготовляются в виде двухколонковых конструкций для одного полюса. На месте монтажа отдельные полюса соединяются между собой в трехполюсный разъ­ единитель. На рис. 2.6, в показан двухколонковый разъединитель на 35 кВ типа РЛНД-2 с заземляющим ножом.

Электрические величины, характеризующие разъединитель, по которым производится его выбор, те же, что и для выключателей высокого напряжения, за исключением номинальных токов отклю­ чения / н о т и мощности отключения S„ о т (разъединитель не рас­ считывается на отключение цепей под током). Таким образом, усло­ вия выбора разъединителей:

1,15UH За Upa6; Ін^гІрай; ітах^іу; . / 6 j / " - ^ - , ^ / < » .

806 (на 600 А)

в

Рис. 2.6. Разъединители для наружной установки типа РЛ Н на 600 А 10 кВ (а), типа РЛН З на 35 кВ (б), двухколонковый типа РЛНД - 2 на 35 кВ (в):