2.7.2. Режимы работы низковольтных комплектных устройств

В зависимости от характера, длительности и условий нагрева различают три основные режима работы НКУ: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный [1].

Температура в различных точках НКУ неодинакова. Температурное поле НКУ является трехмерным и неоднородным. В основном теплота в НКУ переносится в направлении стенок шкафов, так как они имеют более низкую температуру, чем температура внутреннего объема шкафа. В качестве основного теплового параметра, характеризующего НКУ, используется допустимая температура нагрева частей элементов и конструкции НКУ. Снижение температуры внутри НКУ ниже допустимой приведет к увеличению габаритных размеров НКУ

Для поддержания температуры внутри НКУ в допустимых пределах используют естественное или принудительное охлаждение. Естественное воздушное охлаждение является наиболее простым и распространенным способом. Однако, его можно использовать лишь при небольшой плотности теплового потока внутри НКУ. Естественное охлаждение используется либо в полностью закрытых шкафах путем конвекции и излучения с наружной поверхности НКУ через металлические стенки, либо через специальные вентиляционные отверстия.

Принудительная вентиляция наиболее эффективна при высокой плотности теплового потока внутри НКУ. Принудительное движение воздуха создается специальными вентиляторами. В замкнутой системе охлаждения воздух циркулирует внутри объема НКУ, а в разомкнутой – воздухообмен осуществляется между окружающей средой и внутренним объемом НКУ.

Расчет теплового режима НКУ проводят для выбора необходимых габаритных размеров, которые обеспечивали бы нормальное тепловое состояние элементов НКУ.

2.7.3. Выбор габаритных размеров низковольтных комплектных устройств и особенности их монтажа

Чтобы правильно выбрать оптимальные габаритные размеры НКУ, необходимо знать количество теплоты, выделяемой встроенными элементами НКУ, допустимое значение температуры внутренней области НКУ, требуемую степень защиты шкафа НКУ, предварительные габаритные размеры НКУ исходя из набора необходимых зон аппаратов, зажимов, приборов. Зная плотность теплового потока внутри НКУ и допустимый перепад температур между внутренней и внешней средами НКУ, определяется способ охлаждения НКУ и выполняется расчет теплового режима НКУ с уточнением габаритных размеров.

Крупногабаритные аппараты размещают внизу или на крышке НКУ. Измерительная и регулировочная аппаратура располагается на расстоянии от 600 до 1800 мм от пола. Монтаж выполняется гибким проводом или шиной, соединительные провода маркируются.

3. Аппараты высокого напряжения

3.1. Коммутационные аппараты высокого напряжения

3.1.1. Классификация аппаратов высокого напряжения и требования, предъявляемые к ним

Электрические аппараты высокого напряжения (АВН) используются в электроэнергетических системах для осуществления всех необходимых изменений схем и электроснабжения потребителей, как в нормальных эксплуатационных режимах, так и в аварийных условиях, для обеспечения непрерывного контроля за состоянием систем высокого напряжения, ограничения возникающих перенапряжений и токов короткого замыкания в процессе эксплуатации [1].

По функциональному признаку аппараты высокого напряжения подразделяются на следующие виды:

• коммутационные аппараты (выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, короткозамыкатели, отделители);

• измерительные аппараты (трансформаторы тока и напряжения);

• ограничивающие аппараты (предохранители, нелинейные ограничители перенапряжений, токоограничивающие реакторы, разрядники);

• компенсирующие аппараты (управляемые и неуправляемые шунтирующие реакторы);

• комплектные распределительные устройства (КРУ).

Аппараты высокого напряжения могут устанавливаться как внутри помещения, так и на открытых распределительных устройствах. Условия работы при этом значительно различаются между собой, и это находит отражение в их конструктивных особенностях. Во время эксплуатации аппараты открытых распределительных устройств подвергаются воздействию окружающей среды. Эти воздействия особенно вредно сказываются на состоянии изоляции аппаратов. Поэтому все аппараты открытых распределительных устройств рассчитываются на воздействие гололеда и ветра. Для изоляторов наружной установки установлена необходимая длина пути утечки тока фарфоровых изоляторов для различных категорий исполнения: категория 1 – 1,67 см/кВ, категория 2 – 2,5 см/кВ, категория 3 – 3,5 см/кВ. Согласно этим нормам допустимая длина утечки соответствует удельной длине утечки – длине, отнесенной к 1 кВ наибольшего рабочего линейного напряжения. Для аппаратов внутренней установки длина пути утечки не нормируется.

Аппараты внешней установки оказываются под воздействием коммутационных перенапряжений, зависящих от вида коммутации, типа выключателя, параметров электрической сети, и грозовых импульсов, возникающих при воздействии грозовых разрядов на электрическую сеть.

При протекании токов короткого замыкания температура токоведущих элементов, повышаясь, не должна превышать нормированных предельных допустимых значений для неизолированных шинопроводов, например, медных – 300 С, для алюминиевых – 200 С.

Токи короткого замыкания вызывают значительные электродинамические усилия, воздействующие на шинопроводы и их несущие механические конструкции (опорные изоляторы). Кроме того, контактные системы всех коммутирующих аппаратов должны выдерживать эти нагрузки без сваривания или самопроизвольного размыкания контактов. Элетродинамические усилия рассчитываются по наибольшему мгновенному значению (ударного) тока трехфазного короткого замыкания с учетом фазового сдвига между токами.