Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра «Электротехника и электроэнергетика» Расчёт и конструирование аппаратов

Упражнения по курсу « Электрические и электронные аппараты»

Выполнил

студент гр. 3027/ ____________

Санкт-Петербург

2013 Задание

Вариант задания « анализ характеристик элегазовых выключателей (ЭВ)»:

Номинальное напряжение Uн =220 кВ

Номинальный ток отключения I н отк = 25 кА

Номинальный ток I н = 4 кА

Номинальное давление (SF6) P = 0,6 МПа

Номинальное давление в приводе (воздух) Pн= 3 МПа

Диаметр пускового клапана dпк=4 мм

Масса дутьевого клапана mдк=60 кг

Ход контактов l= 200 мм

Время отключения (собственное) tсс=20 мс

1. Номинальные параметры ЭВ

К номинальным характеристикам выключателей относятся: номинальное напряжение Uн, номинальный уровень изоляции, номинальная частота fн, номинальный ток Iн. номинальный ток отключения Iно , номинальный ток включения Iн вкл.. , номинальная последовательность операций (номинальные циклы), номинальное давление рн, номинальные характеристики ПВН при КЗ 100% ,ПВН при НКЗ и т. д.

Номинальное напряжение, кВ	U	220
Номинальный ток, кА	Iн	4
Номинальный ток отключения, кА	Iн.о.	25
Электродинамическая стойкость, кА	Iэ.д.	62,5	Iэ.д.=2,5* Iн.о.
Термическая стойкость, кА	Iт.	25	Iт.=Iн.о.
Время горения дуги при отключении, мс	tг.д.	20
Собственное время отключения, мс	tс.о	20
Полное время отключения, мс	tп	40	tп=tг.д.+tс.о
Давление воздуха в приводе, МПа	Pн	3
Рабочая температура, С		-45/+45 ͦ С
Коммутационный ресурс, циклов ВО: При номинальном токе При токах короткого замыкания 100% 60%		2 000 20 1.7Х 20
Механический ресурс, циклов ВО		2 000
Наибольшее рабочее напряжение, кВ Гост 1516.3		252

2. Ду элегазового выключателя

В дугогасительных устройствах (ДУ) элегазовых выключателей применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока, номинального тока отключения и переходного восстанавливающегося напряжения. В элегазовых ДУ в отличие от воздушных при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненной элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различаются следующие ДУ:

с системой продольного дутья,в которую предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (ДУ с двумя ступенями давления);

автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым посредством встроенного компрессионного устройства (ДУ с одной ступенью давления);

с электромагнитным дутьем,в которых гашение дуги обеспечивается вращением ее по кольцевым контактам под действием поперечного магнитного поля, создаваемого отключаемым током;

Современные автокомпрессионные элегазовые выключатели вытесняют воздушные выключатели различного назначения, а также успешно конкурируют с вакуумными и маломаслянными высоковольтными выключателями. Автокомпрессионные выключатели выпускаются для ОРУ, различных электроэнергетических установок и для элегазовых ГРУ. Такие выключатели имеют простую конструкцию, мало движущихся элементов, малый уровень шума и не выбрасывают пламени и газов в окружающую среду. Автокомпрессионные элегазовые выключатели по сравнению с воздушными выключателями отличаются более высокой отключающейся способностью на один разрыв, меньшей массой и объемом, более высокой надежностью. В таких выключателях отсутствуют многие механические, пневмомеханические элементы и системы воздушных выключателей, которые в совокупности вызывают более 40% всех аварий, возникающих по механическим причинам. Для элегазовых выключателей нет необходимости в компрессионной станции высокого давления, аварийность которой составляет 10%.

Т

Рис.1 Автокомпрессионное дугогасительное устройство элегазового выключателя

ипичная конструкция автокомпрессионного ДУ ЭВ с двухсторонним дутьемприведена на рис.1. Дугогасительное устройство содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, подвижной дугогасительный контакт 3, неподвижный поршень 4, неподвижный дугогасительный контакт 5, изоляционное сопло 6, Г - образную цилиндрическую изоляционную втулку 7, внутренняя поверхность которой образует с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта 3 камеру автодутья, при этом втулка ограничивает внутренней оконечностью с диаметромdполость автогенерации в пространстве вверх по потоку, а внешней поверхностью камеру автогенерации, образованную в теле изоляционного сопла, и соединенную с надпоршневым объемом камеры сжатия каналом, образованным внутренней цилиндрической поверхностью изоляционного сопла и внешней цилиндрической поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки. Камера сжатия находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 6, главный подвижной контакт 2, жестко связанный с подвижным дугогасительным контактом 3 и штоком привода, и неподвижным поршнем 4.

ДУ газонаполненного выключателя работает следующим образом:

Отключение:

При подаче команды на отключение перемещается подвижная система выключателя с главным подвижным контактом 2, подвижным дугогасительным контактом 3 и изоляционным соплом 6 справа налево. Сначала размыкаются главные контакты 1,2, затем ток перебрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов неподвижного 5 и подвижного 3. По мере движения подвижной системы выключателя относительно неподвижного поршня 4 происходит сжатие элегаза в камере сжатия. После размыкания дугогасительных контактов 3 и 5 электрическая дуга горит в полости автогенерации между дугогасительными контактами 3 и 5 во внутренней поверхности изоляционного сопла 6. В полости автогенерации за счет энергии излучения, воздействующей на внутреннюю поверхность изоляционного сопла 6 и внутреннюю поверхность как оконечности Г - образной цилиндрической изоляционной втулки 7, так и внутреннюю изоляционную поверхность камеры автодутья, а также на внутреннюю поверхность камеры автогенерации, возникает значительный эффект автогенерации, связанный с абляцией изоляционных стенок и возникновением массового расхода паровой фазы, что приводит к повышению давления в межконтактном промежутке и расходному эффекту ограничивающего доступ дугогасящей среды в межконтактный промежуток в максимуме отключаемого тока. В момент перехода тока через нуль обеспечивается восстановление потока газа из камеры сжатия через канал, и далее через сопло подвижного дугогасительного контакта 3 и изоляционное сопло 6 в общий объем выключателя с повышенным массовым расходом дугогасящей среды, что повышает эффективность дугогашения.

Включение:

При включении выключателя вначале имеется контактирование подвижного дугогасительного контакта 3 с дугогасительным контактом 5, а затем главных контактов 1,2.

Характерной особенностью автокомпрессионных элегазовых выключателей является взаимная связь механических, термогазодинамических и дуговых процессов при выполнении операции отключения. Для повышения отключающей способности и уменьшения времени срабатывания при отключении, а также уменьшения габаритов дугогасительного устройства необходимо определить влияние параметров выключателя на его динамические характеристики.