19. Допустимые перегрузки трансформаторов и автотрансформаторов.

Перегрузка трансформатора — режим, при котором расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы. Такой режим возникает, если нагрузка окажется больше номинальной мощности трансформатора или температура охлаждающей среды больше принятой расчетной.

Допустимая нагрузка — это длительная нагрузка, при которойрасчетный износ изоляции обмоток от нагрева не превосходитизнос, соответствующий номинальному режиму работы.

Нагрузочная способность трансформатора — это совокупностьдопустимых нагрузок и перегрузок.

Допустимые систематические перегрузки трансформатора возможны за счет неравномерности нагрузки в течение суток. Из суточного графика нагрузки видно, что в ночные, утренние и дневные часы трансформатор недогружен, а во время вечернего максимума перегружен. При недогрузке износ изоляции мал, а во время перегрузки значительно увеличивается.

Повышенный износ изоляции трансформатора при систематических допустимых перегрузках компенсируется недогрузкой трансформатора на ту же величину.

М аксимально допустимая систематическая нагрузка определяется при условии, что наибольшая температура обмотки 140 °С, наибольшая температура масла в верхних слоях 95 °С и износ изоляции за время максимальной нагрузки такой же, как при работе трансформатора при постоянной номинальной нагрузке, когда температура наиболее нагретой точки не превышает 98 °С.

Для подсчета допустимой систематической нагрузки действительный график преобразуется в двухступенчатый.

Коэффициент начальной нагрузки эквивалентного графика определяется по выражению

,

Коэффициент максимальной нагрузки определяется по выражению

Если , то принимают , если ,то принимают .

Нагрузка более 1,5 должна быть согласована с заводом-изготовителем. Нагрузка более 2 не допускается.

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при выходе из строя параллельно включенного трансформатора. Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140 °С для трансформаторов напряжением выше 110 кВ и 160 °С для остальных трансформаторов) и температурой масла в верхних слоях (115 °С).

трансформаторы с системами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц при первоначальной нагрузке 0,9 допускают перегрузку на 40 % в течение 6 ч при температуре охлаждающего воздуха не более 20 °С.

20. Способы гашения дуги постоянного и переменного тока в выключателях вн.

В масляных и маломасляных выключателях для гашения дуги используется изоляционное масло. При отключении возникает дуга между контактами, которая разлагает и испаряет масло, образуется газопаровой пузырь с давлением внутри 0,5— 1 МПа, в котором охлаждается и гаснет дуга. Отключающая способность таких выключателей невелика (до 4 кА). Значительного увеличения отключающей способности можно достигнуть применением дугогасительных камер.

Рассмотрим пример отключения выключателя С-35-630-10.

В камере установлен подвижный контакт 6 в виде перемычки, опирающийся на четыре контактные пружины 7. В местах соприкосновения с неподвижным контактом 8 напаяны металлокерамические пластины. При отключении штанга 1 опускается вниз вместе с камерой 4, в результате чего образуются два разрыва и загорается дуга. Давление в камере резко возрастает, и как только откроются боковые выхлопные отверстия 5, создается поперечное дутье. При отключении больших токов это дутье энергично и дуга гаснет. Если отключаются малые токи, то после выхода неподвижных контактов из камеры через выхлопные отверстия 3 создается продольное дутье, обеспечивающее гашение дуги. В дугогасительном устройстве есть воздушная подушка — небольшая металлическая камера 2, заполненная воздухом и сообщающаяся с основным объемом дугогасительной камеры, заполненной маслом. В первый

момент загорания дуги, когда давление резко возрастает, часть масла сжимает воздух, это несколько снижает удар в стенки камеры, а в моменты, когда ток в дуге проходит через нуль и давление в области дуги уменьшается, сжатый воздух выталкивает масло и создает дополнительное дутье.

После гашения дуги продукты разложения масла выходят из камеры, проходят слой масла в баке, охлаждаются и через специальные газоотводы в крышках выбрасываются наружу, камера заполняется маслом.

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в дугогасительной камере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 7, создается мощное дутье, гасящее дугу. Дутье может быть продольным или поперечным. После отключения отделителя 5 прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогасительные контакты замыкаются. Выключатели, в ыполненные по такой конструктивной схеме, изготовляются для внутренней установки на напряжение 15 и 20 кВ и ток до 20 кА.

В рассмотренной конструкции воздух подается в дугогасительные камеры из резервуара, расположенного около основания выключателя. Сжатый воздух из заземленного резервуара подается в дугогасительную камеру по изолированному воздухопроводу или внутренней полости изолятора, длина которых зависит от номинального напряжения выключателя. Время заполнения камеры сжатым воздухом зависит от давления воздуха в резервуаре и от длины воздухопровода. В выключателях 35 и 110 кВ это время составляет 0,003—0,005 с.

Если контактную систему поместить в резервуар сжатого воздуха, изолированный от земли, то скорость гашения дуги значительно увеличится. В выключателях серии ВВБ нет отделителя. При отключении выключателя дугогасительная камера 2, являющаяся одновременно резервуаром сжатого воздуха, сообщается с атмосферой через дутьевые клапаны, благодаря чемусоздается дутье, гасящее дугу. В отключенном положении контакты находятся в среде сжатого воздуха. По такой конструктивнойсхеме созданы выключатели до 750 кВ.

Р ассмотрим процесс гашения дуги в электромагнитных выключателях. При отключении выключателя размыкаются главные контакты, а затем дугогасительные 1. Возникшая дуга Адействием электродинамических сил токоведущего контура и воздушных потоков выдувается вверх в дугогасительную камеру (положение дуги Б), при этом в цепь между медным рогом 3 и контактом включается обмотка электромагнита 2. Созданное поперечное магнитное поле перемещает дугу в положение В — междулевым 3 и правым 5 медными рогами. Включенная вторая обмотка 6 усиливает магнитное поле, дуга втягивается внутрь гасительной камеры 4 с керамическими пластинами, растягивается, попадает в узкую щель и гаснет при очередном переходе тока черезнуль. При отключении малых токов (до 1000 А) напряженностьмагнитного поля невелика и не может обеспечить быстрое втягивание дуги в камеру. Гашение дуги в этом случае обеспечиваетсядутьевым устройством 2 с трубкой поддува 3, через которую подается поток воздуха на дугу.

Выключатели данного типа отключают токи до 40 кА.

В вакуумных выключателях контакты работают в среде вакуума, обладающего электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа.

В момент разъединения контактов между ними появляется промежуток, сразу содержащий вакуум. Внутри него начинается процесс испарения нагретого металла контактных площадок. Через эти пары продолжает протекать ток нагрузки. Он инициирует образование дополнительных электрических разрядов, создающих дугу в среде вакуума, продолжающую развиваться за счет испарения и отрыва паров металла. Под действием приложенной разности потенциалов образованные ионы движутся в определенном направлении, создавая плазму.

В ее среде продолжается протекание электрического тока, идет дальнейшая ионизация.Поскольку выключатель работает с переменным электрическим током, то его направление в течение каждого полупериода меняется на противоположное. При переходе синусоиды через нуль ток отсутствует. За счет этого дуга резко гаснет и обрывается, а отторгнутые ионы металла прекращают выделяться и за 7÷10 микросекунд полностью оседают на ближайших поверхностях контактов или остальных частях дугогасящей камеры.

В этот момент электрическая прочность промежутка между силовыми контактами, заполненная вакуумом, практически мгновенно восстанавливается, чем обеспечивается окончательное отключение тока нагрузки.

В элегазовых выключателях применяются автокомпрессионные дугогасительные устройства. Элегаз SF6 представляет собой инертный газ, плотность которого в 5 раз превышает плотность воздуха. Электрическая прочность элегаза в 2—3 раза выше прочности воздуха.

При отключении цилиндр 4 вместе с контактом 3 перемещается вниз, образуется разрыв между подвижным 3 и неподвижным 1контактами и загорается дуга. Поршень 5 остается неподвижным, поэтому при движении цилиндра вниз элегаз над поршнем сжимается, создается дутье в объем камеры и полый контакт 1, столб дуги интенсивно охлаждается, и она гаснет.

Для защиты от коротких замыканий в системе постоянного тока устанавливаются предохранители серий ППТ, НПН, ПР, ПН и автоматические выключатели серий АП, АВМ, А3100, А3700.