книги / Электрические аппараты

трубопровод со сжатым воздухом 6 и цепи управления электромагни­ тами.

Поршневой механизм проектируется так, что он находится в «мерт­ вом» положении при включенном и отключенном разъединителе.

При подаче напряжения на обмотку электромагнита 4 срабатыва­ ет клапан включения 2. Верхний цилиндр включения поршневого меха­ низма 1 разобщается с атмосферой, и в него подается сжатый воздух под давлением 0,5—1 МПа. В это время нижний цилиндр 7 отключения через клапан отключения 3 связан с атмосферным воздухом и не пре­ пятствует движению нижнего поршня вниз. Под действием сжатого воз­ духа верхний поршень поворачивает рычаг и связанный с ним вал разъединителя 8, что приводит к замыканию контактов. Аналогично протекает процесс отключения.

Для наружной установки широко используются разъединители по­ воротного типа РИД. На рис. 19.6 представлен разъединитель типа РНДЗ-1 на напряжение 220 кВ и номинальный ток 2 кА. На раме 1 смонтированы неподвижные изоляторы 2 и подвижные изоляторы 3, которые могут вращаться вокруг своей вертикальной оси. С подвиж­ ным изолятором связаны контакты разъединителя в виде ножей 5 вращающихся в горизонтальной плоскости. Места сочленения подвиж­

ных деталей защищены кожухом 4. Для размыкания ножей 5 пово­ рачивается правый изолятор 3, который с помощью тяги 8 повора­ чивает левый изолятор 3. При необходимости правый нож в положе­ нии «отключено» может быть заземлен с помощью дополнительного ножа 7 который вращается в вертикальной плоскости и замыкается с контактом 6. Благодаря механической блокировке заземление воз­ можно только при отключенном положении ножей 5. Разъединители такого типа применяются при напряжении до 750 кВ.

Следует отметить, что площадь открытого распредустронства (ОРУ) в значительной степени определяется площадью, занимаемой разъединителями. При напряжении UBом>330 кВ значительную эконо­ мию площади дают подвесные разъединители (рис. 19.7). Неподвижный

Рис. 19.7. Подвесной разъединитель

контакт 1 в виде кольца укреплен на изоляторе 2. В качестве опоры контакта 1 могут использоваться трансформаторы тока или напряже­ ния. Конический подвижный контакт 3 подвешен к гирлянде 4 подвес­ ных изоляторов на стальных тросах 5. Тросы 5 пропущены через бло­ ки 6 на портале 7 и связаны с барабаном электролебедки. Подвижный контакт 3 соединен с токоведущей трубой 9, неподвижный контакт соединен с гибкой шиной 8 либо с контактом аппарата. При включении контакт 3 опускается вниз под действием специального груза, который создает необходимое контактное нажатие. При отключении контакт 3 и связанный с ним груз поднимаются с помощью электролебедки. Та­ кие разъединители разработаны в СССР на напряжение до 1150 кВ и длительные токи до 3,2 кА [19.4J.

Отключение разъединителя при прохождении через него номиналь­ ного тока ведет к тяжелой аварии, иногда с поражением людей. Образу­ ющаяся дуга очень подвижна, быстро удлиняется, что ведет к перемы­ канию полюсов и возникновению КЗ. Во избежание таких последствий разъединители блокируются с выключателями с помощью механичес­ ких, механических замковых и электромагнитных замковых блокировок.

В первом случае рычаг привода разъединителя оказывается сво­ бодным только при отключенном положении механизма выключателя. При такой блокировке очень трудно связать механизм выключателя со многими приводами разъединителей. В каждом отдельном случае при­

плунжером 6. Теперь при движении якоря 5 вверх он будет перемещать связанный с ним плунжер 6. В результате деталь 8 привода разъеди­ нителя будет освобождена, а штифты 7 войдут в паз А ключа, не до­ пуская его снятия с замка. Для блокировки всех разъединителей до­ статочно одного ключа на все распределительное устройство.

19.4. ОТДЕЛИТЕЛИ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛИ

а) Назначение и принцип действия. В настоящее время начинают широко применяться высоковольтные подстанции без выключателей на питающей линии. Это позволяет уде­ шевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высоко­ го напряжения используются короткозамыкатели и отдели­ тели.

Короткозамыкатель — это быстродействующий контакт­ ный аппарат, с помощью которого по сигналу релейной за­ щиты создается искусственное КЗ сети.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи коман­ ды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость

и обе группы 77 и 72 обесточиваются. С помощью релейной защиты трансформатора 77 отключается также выключа­ тель QF2, после чего с некоторой выдержкой отключается отделитель Q1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель QF1. Если до аварии выключатель QF4 был отключен, тс после включения выключателя QFÎ он может быть вклю­ чен. При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы.

Таким образом, в этой схеме удается не ставить выклю­ чатели на стороне 220 кВ трансформаторов Т1 и Т2. Одна­ ко для надежной работы необходима четкая последователь­ ность в работе короткозамыкателей, выключателей и отде­ лителей. Иначе возможны такие тяжелые аварийные случаи, как отключение гока КЗ отделителями и др.

Эффективность такой схемы тем выше, чем больше но­ минальное напряжение сети. Указанный эффект достигает­ ся за счет отсутствия выключателей на стороне 35—220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных устано­ вок. Уменьшается площадь подстанции. Создается возмож­ ность приближения напряжения 35—220 кВ непосредствен­ но к потребителям. Сокращаются сроки строительства.

По данным [19.3], применение отделителей и короткоза­ мыкателей позволяет удешевить стоимость подстанции на 40—50 % и практически сохранить ту же надежность.

б) Конструкция короткозамыкателей и отделителей. На рис. 19.10 представлен короткозамыкатель КЗ-110 на напряжение 110 кВ. На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высо­ ким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреп­ лен на валу 5 привода короткозамыкателя. Для создания необходимой прочности нож 4 имеет ребро жесткости 6. Основание 1 изолировано от земли и присоединяется к одному концу первичной обмотки трансфор­ матора тока, второй конец которой заземлен (рис. 19.12). На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоя­ нии. Для включения подается команда на электромагнит привода, ко­ торый освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости вверх и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15—0,25 с.

В основу конструкции отделителя ОД-110У на 110 кВ (рис. 19.11) положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в гори­ зонтальной плоскости. Приведение в движение колонок 2 осуществляет­ ся пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во вклю-

Рис. 19.11. Отделитель

ченном положении пружины привода заведены. При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за время 0,4—0,5 с.

Параметры отечественных короткозамыкатслей и отделителей при­ ведены в [3.1].

Схема релейной защиты при использовании отделителей и короткозамыкателей приведена на рис. 19.12. Короткозамыкатель / имеет пру­ жинный привод 4. Механизм расцепления 6 привода может срабаты­ вать от реле максимального тока мгновенного действия 8 и независи­

чен, а короткозамыкатель 1 выключен. При внутреннем повреждении трансформатора срабатывает либо реле дифференциальной защиты КА, либо газовое реле Вг. Промежуточное реле при этом включает элект­ ромагнит независимого расцепителя 10. В результате короткозамыкатсль 1 включается и через трансформатор тока 3 течет ток КЗ, Элект­ ромагнит 9 включается, и его якорь 11 заводит пружину 12. Схема будет находиться в таком состоянии до тех пор, пока от своей защиты не отключится выключатель, установленный на стороне высокого на­ пряжения 220 кВ (выключатель QF1 на схеме рис. 19.9). После отклю­ чения этого выключателя ток через короткозамыкатель / и в обмотке трансформатора 3 прекратится. Электромагнит 9 обесточится, его якорь

под действием возвратной пружины освобождает защелку 7, и отдели­ тель 2 размыкается. Теперь выключатель на питающем конце линии может включаться вновь. Такая схема применяется только тогда, когда выключатель срабатывает (отключается) от замедленно действующей защиты. При быстродействующей защите линии применяются другие схемы.

Описанные выше конструкции короткозамыкателей и отделителей имеют большое время срабатывания (0,5—1 с), что удовлетворяет со­ временные требования к энергосистемам. В перспективе это время должно быть уменьшено до 0,08—0,12 с при напряжениях до 220 кВ. Рассмотренные аппараты не обеспечивают также достаточную надеж­ ность работы при гололеде и сильных морозах. Для уменьшения вре­

мени включения замыкателя и времени отключения отделителя необ­ ходимо сокращать междуконтактнос изоляционное рассюичие путеч применения элегазозой или вакуумной среды. Более перспективным является использование элегазовых аппаратов, так как удается получить необходимую прочность при одном разрыве. Для вакуумных аппаратов необходимо включение нескольких разрывов последовательно.

На рис. 19.13 представлен элегазовый короткозамыкатель на на­ пряжение 110 кВ. В фарфоровом цилиндре 1 установлены контакты 2 и 3. Давление элегаза в цилиндре составляет 0,3 МПа. Привод подвиж­ ного контакта 3 осуществляется тягой 5. Стальной сильфон 4 обеспе­ чивает герметизацию полости цилиндра 1. Расстояние между контакта­ ми 85—НО мм. Время срабатывания в 4—5 раз меньше, чем у сущест­ вующих короткозамыкателей открытого типа. Короткозамыкатель за­ щищен от климатических воздействий окружающей среды.

в) Выбор разъединителей. Номинальное напряжение разъединителя должно соответствовать номинальному на­ пряжению высоковольтной сети.

Наибольший длительный ток нагрузки потребителя не должен превышать номинальное значение длительного тока разъединителя.

Ударный ток КЗ в месте установки разъединителя не должен превышать допустимую амплитуду ударного тока КЗ разъединителя.

Ток термической стойкости 1Т в течение времени £т, га­ рантированный заводом-изготовителем, и ток КЗ /к, проте­ кающий через разъединитель в течение времени tK долж­ ны быть связаны соотношением

д и ­

внейшие условия работы разъединителя должны соот­ ветствовать реальным условиям эксплуатации аппарата (скорость ветра, температура, гололед).

г) Выбор короткозамыкателей и отделителей. Номи­ нальное напряжение короткозамыкателя должно соответст­ вовать номинальному значению напряжения сети.

Динамическая и термическая стойкости короткозамы­ кателя должны соответствовать току КЗ в месте его уста­ новки.

Время включения короткозамыкателя должно соответ­ ствовать требованиям схемы автоматики.

Номинальные данные по току и напряжению отделителя выбираются так же, как и для разъединителя. Кроме того, время отключения должно соответствовать требованиям схемы автоматики.

Обычно один генератор обслуживает несколько десятков потребителей. Поэтому номинальный ток линии во много раз меньше номинального тока генератора. Длительный ток реактора выбирается равным току линии. Таким образом,

Рис. 20.2. Распределение напряжения в режимах КЗ и номинальном

Таким образом, при сделанных допущениях ток КЗ оп­ ределяется только параметрами реактора.

Реактор обладает исключительно высокой надежно­ стью. Поэтому выбор аппаратуры линии производится по току /к2<§Дкь что значительно облегчает и удешевляет рас­ пределительное устройство.