ЕЧСП лаб 8

Лабораторна робота № 8

Елегазові вимикачі високої напруги

Тема: Елегазові вимикачі високої напруги Мета: Вивчити призначення, принцип дії та конструктивне виконання

елегазових вимикачів, процес гасіння дуги в елегазових вимикачах з різним виконанням дугогасних пристроїв

Виконав: Студент 5 курсу ЕЕЕ-20001б(з) Скудря Микита

Хід виконання роботи:

1. Ознайомитись з будовою елегазових вимикачів. Проаналізувати принцип гасіння електричної дуги на відміну від масляних та вакуумних вимикачів 2. Виконати завдання на лабораторну роботу в лабораторії.

3. Оформити звіт та надіслати викладачу для перевірки.

Теоретичні відомості :

Одним з найбільш розвиваючих напрямків є створення нових конструкцій

вимикачів змінного струму високої і надвисокої напруги, що відрізняються

меншими габаритами і відповідають вимогам сучасної енергетики за

комутаційної здатності і надійності, є застосування дугогасних середовищ,

більш ефективних у порівнянні з повітрям і маслом. Рішення задачі може бути

отримане шляхом використання замість повітря газу, який володів би більш

високою електричною міцністю і відключаючою здатністю. Таким газом є

шестифториста сірка SF6 - елегаз (електротехнічний газ без кольору і запаху).

Використання елегазу для цих цілей обумовлено вдалим поєднанням у ньому

високих ізоляційних і дугогасильних властивостей. Ці переваги елегазу

сприяли, особливо в останнє десятиліття, розвитку розробок і вдосконалення

елегазових вимикачів. У порівнянні з повітрям елегаз володіє наступними

перевагами: 1. Електрична міцність в 2,5 рази вище, ніж в повітря. При тиску 0,2

МПа електрична міцність елегазу наближається до міцності трансформаторного

масла. 2. Висока питома об'ємна теплоємність (майже в 4 рази вище, ніж у повітря) дозволяє збільшити навантаження струмоведучих частин і зменшити масу міді у вимикачі. 3. Номінальний струм відключення камери поздовжнього дуття з елегазом в 5 разів вище, ніж з повітрям. 4. Мала напруженість електричного поля в стовпі дуги. Завдяки цьому різко скорочується знос контактів, зменшується ефект термодинамічної закупорки сопла. Це дозволяє збільшити відстань між контактами, підвищити напругу на кожному контактному проміжку і допустиму швидкість відновлення напруги. 5. Елегаз є інертним газом, не вступає в реакцію з киснем і воднем, слабо розкладається дугою. Елегаз нетоксичний, хоча деякі продукти розкладання небезпечні.

Недоліком елегазу є висока температура скраплення. Так, наприклад, при тиску

1,31 МПа перехід елегазу з газоподібного стану в рідкий відбувається при температурі 0°С. Це змушує використовувати його або з підігрівним пристроєм,

або при низькому тиску. При тиску 0,35 МПа температура скраплення дорівнює

- 40°С. Для електричних апаратів застосовується газ з високим ступенем очищення від домішок, що ускладнює і здорожує його отримання.

3. Конструкції елегазових вимикачів та їх дугогасних пристроїв Дугогасильна здатність елегазу найбільш ефективна при великій швидкості його струї щодо палаючої дуги. Можливі наступні виконання дугогасильних пристроїв (ДУ) з

елегазом: 1) з автопневматичним дуттям - необхідний для дуття перепад тиску створюється за рахунок енергії приводу; 2) з охолодженням дуги елегазом при її русі, викликаному взаємодією струму з магнітним полем; 3) з гасінням дуги за рахунок перетікання газу з резервуара з високим тиском у резервуар з низьким тиском (вимикачі з подвійним тиском). На рис.8.1 показаний зовнішній вигляд елегазового вимикача

Рис.8.1. Зовнішній вигляд елегазового вимикача.

Дугогасильний пристрій з автопневматичним примусовм дуттям показано на рис.8.2. Воно розташовується в герметичному баку з тиском елегазу 0,2 - 0,28

МПа. При цьому вдається отримати необхідну електричну міцність внутрішньої ізоляції. При відключенні дуга виникає між нерухомим 1 і рухомим 2

контактами. Разом з рухомим контактом 2 при відключенні переміщуються сопло 3 з фторопласту, перегородка 5 і циліндр 6. Так як поршень 4 при цьому нерухомий, елегаз стискається і його потік, проходячи через сопло, поздовжньо омиває дугу і забезпечує її ефективне гасіння.

Рис.8.2. Схема дугогасильного пристрою елегазового вимикача з

автопневматичним дуттям.

Для КРП розроблені елегазові вимикачі з номінальною напругою 110 і 220 кВ,

номінальним струмом 2 кА і номінальним струмом відключення 40 кА. Час відключення 0,065, час включення 0,08 с, номінальний тиск елегазу 0,55 МПа,

привід пневматичний з тиском повітря 2 МПа. Камера ДП елегазового вимикача на 220 кВ з двома розривами на полюс показано на рис.8.3.

Рис.8.3. Дугогасильні камери елегазового вимикача.

При включенні вимикача циліндр 1 разом з пов'язаними з ним головним 2 і

дугогасильним 3 контактами переміщується вправо. При цьому труба 2 входить у розетку 5, а розетка 3 з'єднується з контактом 4. Сопло з фторопласту 6 також переміщується вправо і насувається на порожнистий трубчатий контакт 4. У

порожнину А засмоктується елегаз, а з порожнини Б елегаз витісняється. При відключенні циліндр 1 і труба 7 переміщуються вліво. Спочатку розходяться головні контакти (2, 5), потім дугогасильні (3, 4). У момент розмикання контактів 3 і 4 виникає дуга, яка піддається обдуванню газом. Поршень 10

залишається нерухомим. В області А утворюється стиснений газ, а в області Б -

розріджений. В результаті газ перетікає з області А через порожній контакт 7 в

область Б через отвори 8 і 9 під дією різниці тисків. Великий перепад тисків дозволяє отримати необхідну (критичну) швидкість обдування дуги. При важких умовах відключення дуга гаситься також за рахунок її охолодження в

соплі 6 після виходу його з контакту 4. На рис.4.4 представлено принциповий

пристрій елегазового вимикача для КРПЕ-220 на напругу 220 кВ.

Рис.8.4. Пристрій елегазового вимикача на напругу 220 кВ.

Нерухомий контакт вимикача 1 прикріплений до бака вимикача на литому ізоляторі 2. Вимикач має два ДП 3 і 4, з'єднаних послідовно через корпус 11.

Рівномірний розподіл напруги по ДП забезпечується керамічними конденсаторами 6. Для усунення коронування ДП закриті екранами 5. Циліндри

3 та 4 наводяться в рух ізоляційної штангою 8 через механізм важеля 7.

Включення і відключення вимикача проводиться пневматичним приводом.

Вимикач заповнений елегазом при тиску 0,55 МПа. Нерухомі контакти вимикача 1 виведені з бака через прохідний герметизований ізолятор 9 і 10

елегаз - елегаз, що означає перехід з порожнини вимикача, наповненого елегазом, в порожнину комплектного розподільного пристрою, також заповнену елегазом. Тут 9 - ізоляційна перегородка, 10 - роз'ємний контакт розеткового типу. Такий ізолятор дозволяє зберегти у вимикачі елегаз при від'єднанні його від КРПЕ. Описаний елегазовий вимикач має високі технічні показники і допускає 20-кратне відключення струму КЗ граничного значення 40 кА без ревізій. Витік елегазу з бака не перевищує 1% на рік. Термін служби вимикача

до капітального ремонту становить 10 років. Розроблено ДП з номінальною напругою 220 кВ на один розрив і струмом відключення 40 кА при високій швидкості відновлення напруги. Дослідні зразки елегазових вимикачів допускають струм відключення до 100 кА при напрузі на розриві 245 кВ і струм

40 до А при напрузі на розриві до 362 кВ. Елегазові вимикачі найбільш перспективні для напруг вище 35 кВ і можуть бути створені на напругу 800 кВ і вище. На рис.8.5 і 8.6 показані полюса елегазовіх вімікачів на напругу 110 - 220

кВ. 5 Рис. 8.5. Полюс елегазового вимикача на напругу 110 кВ: 1 - вал, 2 - тяга ізоляційна; 3 - екран, 4 - ізолятор дисковий; 5, 6 - рухомий і нерухомий контакти; 7 - ізолятор опорний; 8 - кожух, 9 - фільтр - поглинач. Рис. 8.6. Полюс елегазового вимикача на напругу 220 кВ: 1 - вал, 2 - тяга ізоляційна; 3 - екран, 4

- ізолятор дисковий; 5, 6 - рухомий і нерухомий контакти; 7 - ізолятор опорний;

8 - кожух, 9 - фільтр - поглинач. Рис. 8.7. Конструкція елегазового вимикача на середні класи напруги: 1 - кожух; 2, 9 - ізолятор опорний; 3 - тяга ізоляційна; 4 -

екран, 5, 7 - рухомий і нерухомий контакти; 6 - конденсатор; 8 - ізолятор дисковий; 10 - фільтр – поглинач На рис. 8.7 показаний полюс автокомпрессійного елегазового вимикача нерозбірного типу на середні класи напруги з номінальними параметрами: U = 8-24 кВ; Iном = 0,6-3 кА; Iоном = 2560 кА; Рном = 0,2-0,65 МПа; час 6 відключення 0,06-0,1 с. Гарантовану кількість операцій ВО без ревізії 10000. Кожен полюс елегазового вимикача

(рис.8.7) являє собою герметичний корпус 2 із синтетичної смоли, всередині якого є головний струмоведучий контур 5, утворений верхнім 20 і нижнім 19

вводами і роз'єднувачем рублячого типу. Паралельно головному струмоведучому контуру є дугогасильний контур з нерухомим контактом 4 і

рухомим контактом 7. Газове дуття з-під поршня 8 рухається через ізоляційне сопло 6 яке створюється завдяки переміщенню поршня 8 в нерухомому циліндрі і стиснення елегазу в порожнині К. Рухома система вимикача приводиться в дію

пружинним приводом (на рис. 2 не показаний) через важіль 13, ізоляційну тягу

12 і спрямовуючу 10. Остання жорстко з'єднана з поршнем 8 і ножем роз'єднувача. Вал 16 з хвостовиком 14 вводиться в корпус 2 через ущільнення

14. Корпус 2 зверху і знизу закривається кришками 1 і 17, які приклеюються до корпусу спеціальним клеєм, тобто утворюється нерозбірна герметична конструкція. З допомогою з'єднань 3, 11 камера кріпиться до металевого каркаса осердя. У камері є адсорбент 18, поглинає вологу і газоподібні продукти розкладання елегазу, які утворюються під дією дуги. У включеному положенні напрямна 10 піднята вгору, дугогасильні контакти замкнені (нижній контакт 7

зводить пружину 9), а головне коло замкнуте ножем роз'єднувача. При відключенні напрямна 10 рухається вниз і забезпечує розмикання роз'єднувача і далі дугогасильних контактів. Виникає між ними дуга обдувається потоком елегазу і гасне при переході струму через нульове значення. На закінчення слід відзначити деякі особливості автокомпрессіонних елегазових вимикачів, які пов'язані з принципом дії таких елегазових вимикачів: 1) обмежена витрата газового середовища як за величиною, так і за тривалістю, внаслідок чого дія газового потоку на дугу носить імпульсний характер; 2) відносно велика приведена маса рухомої системи елегазових вимикачів, яка збільшується з ростом не тільки струмового навантаження, але і номінальної напруги; 3)

великий хід контактів. Процес гасіння дуги в елегазових вимикачах 6-10 кВ.

Головні та дугогасильні контакти кожної фази елегазового вимикача розміщуються в герметичній камері (циліндричної або іншої форми), заповненої елегазом з надлишковим тиском 0,5-1,5 бар (атмосфер). Розташування головних і дугогасильних контактів відрізняється у різних вимикачів.

Контрольні запитання:

1.Елегазові вимикачі та область їх використання.

2.Основні конструктивні елементи елегазових вимикачів.

3.Типи елегазових вимикачів відповідно до виконання дугогасних пристроїв.

4.Процес гасіння дуги в дугогасних пристроях з авто пневматичним примусовим дуттям.

5.Процес гасіння дуги в елегазових вимикачах на середні класи напруг.

6.Процес гасіння дуги в елегазових вимикачах 6 – 10 кВ типу LF та SF1.

7.Дугогасні елегазові пристрої з двостороннім дуттям.

8.Процес гасіння дуги в автогенеруючих елегазових дугогасних пристроях.

9.Процес гасіння дуги в елегазових дугогасних пристроях з магнітним дуттям.

1.Елегазові вимикачі та область їх використання:

Елегазовий вимикач – це високовольтний апарат, який використовується для комутації електричного струму (номінального і струмів короткого замикання) в електроустановках.

Елегазові вимикачі (ЕГВ) мають ряд переваг перед іншими типами вимикачів, таких як:

Висока гасяча здатність завдяки елегазу (гексафторид сірки), який має чудові ізоляційні та дугогасні властивості.

Компактність завдяки меншим розмірам дугогасних камер.

Надійність завдяки простоті конструкції та відсутності горючих матеріалів. Довговічність завдяки стійкості елегазу до хімічного розкладання.

ЕГВ використовуються в широкому діапазоні напруг і струмів, а також в різних типах електроустановок, таких як:

Підстанції

Електростанції

Промислові

ідприєств Розподільні мережі

2. Основні конструктивні елементи елегазових вимикачів:

Корпус: герметичний корпус, який заповнений елегазом.

Дугогасильна камера: камера, в якій гасне електрична дуга.

Контактно-рухливий система: система, яка забезпечує замикання та розмикання контактів.

Ізоляційний полюс: ізоляція, яка розділяє фази вимикача.

Привід: механізм, який приводить в дію контактно-рухливу систему.

Система управління: система, яка керує роботою вимикача.

3.Типи елегазових вимикачів відповідно до виконання дугогасних пристроїв:

Вакуумні: дугогасіння відбувається в вакуумній камері.

Електромагнітні: дугогасіння відбувається за допомогою магнітного поля.

Автопневматичні: дугогасіння відбувається за допомогою стисненого газу. Багатокамерні: дугогасіння відбувається в декількох послідовно

розташованих камерах.

4.Процес гасіння дуги в дугогасних пристроях з авто пневматичним примусовим дуттям:

В дугогасних пристроях з авто пневматичним примусовим дуттям гасіння дуги відбувається за рахунок потоку стисненого елегазу, який створюється за допомогою поршня.

5.Процес гасіння дуги в елегазових вимикачах на середні класи напруг:

1)В елегазових вимикачах на середні класи напруг (6-35 кВ) використовується

автокомпресійний метод гасіння дуги.

2)При вимкненні струму елегаз стискається в дугогасній камері.

3)Це призводить до підвищення тиску і температури газу.

4)В результаті дуга деіонізується і гасне.