29. Устройство и принцип работы токоограничивающих реакторов. [29]

Реакторы – это аппарат в виде катушки с неизменной индуктивностью для ограничения токов К.З. и поддержания напряжения на шинах при работе в аварийном режиме.

В номинальном режиме обмотка реактора нагревается, мощность выделяемая обмоткой реактора в виде тепла может составлять до нескольких десятков кВт. При прохождении токов К.З. температура реактора быстро повышается, поэтому основными параметрами реактора являются:

- длительность номинального тока;

- ток термической стойкости, отнесенный к определённому времени.

Основными параметрами реактора являются:

1. Номинальное напряжение;

2. Номинальный ток;

3. Реактивное сопротивление;

4. Ток термической стойкости для определенного времени;

5. Ток динамической стойкости.

Токоограни́чивающий реа́ктор — электрический аппарат, предназначенный для ограничения тока короткого замыкания. Включается последовательно в схему и работает как индуктивное дополнительное сопротивление, уменьшающее ток при коротком замыкании, что увеличивает устойчивость генераторов и системы в целом.

Устройство и принцип действия

Реактор — это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь последовательно. В нормальном режиме на реакторе наблюдается падение напряжения порядка 3-4 %, что вполне допустимо. В случае короткого замыкания бо́льшая часть напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока короткого замыкания рассчитывается по формуле: где I_H — номинальный ток сети, Xp — реактивное сопротивление реактора. Соответственно, чем выше будет реактивное сопротивление, тем меньше будет значение максимального ударного тока в сети.

Реактивность прямо пропорциональна индуктивному сопротивлению катушки. При больших токах у катушек со стальными сердечниками происходит насыщение сердечника, что резко снижает реактивность, и, как следствие, реактор теряет свои токоограничивающие свойства. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников, несмотря на то, что при этом, для поддержания такого же значения индуктивности, их приходится делать больших размеров и массы.

30. Устройство и принцип работы разрядников, предохранителей. [30]

Разря́дник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин "разрядник".

Устройство и принцип действия разрядника.

Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Электроды

Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику — гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).

Дугогасительное устройство

После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.

Предохранители - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов перегрузок и токов К.З.-ия.

Основными элементами предохранителей являются:

1.Плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью;

2.Дугогасительная камера.

Высоковольтные предохранители.

Назначение, предъявляемые требования.

При напряжении выше 3 кВ и частоте f=50Гц применяются высоковольтные предохранители. Процесс нагрева плавкой вставки протекает так же, как в низковольтных предохранителях.

Требования:

Длительность плавления вставки должно быть менее 2-х часов при токе перегрузки 2I_НОМ. и более 1-го часа при токе перегрузки 1,3 I_НОМ.

Чаще всего применяются для защиты трансформаторов от токов К.З.-ия.

Ток текущий через предохранитель в номинальном режиме не превышает доли Ампера.

В таких предохранителях время плавления вставки равно 1 минуте при токе

В связи с высоким значением восстанавливающегося напряжения процесс гашения дуги усложняется, поэтому, изменяются габаритные размеры и конструкция высоковольтных предохранителей.

Получили распространение предохранители с мелкозернистым наполнителем и стреляющего типа.

Предохранители с мелкозернистым наполнителем.

Размер зерен и материал такие же, как и в низковольтных предохранителях

(например: кварц).

Для эффективного гашения дуги плавкая вставка берётся малого диаметра.

Возможен расчёт длинны плавкой вставки (в метрах):

где U_Н – номинальное напряжение предохранителя (в кВ).

Предохранители типа ПК.

На напряжение 6-10 кВ содержат фарфоровый цилиндр, армированный по торцам латунными колпаками. Наполнитель в виде песка засыпается через отверстие в колпаке, которое после засыпки запаивается крышкой.

В предохранителях на ток до 7,5 А медная плавкая вставка наматывается на керамический рифленый каркас. Это позволяет увеличить длину плавкой вставки и эффект токоограничения, и следовательно, повысить отключаемый ток. Однако, при перегрузках меньше 3 I_НОМ. возможно образование токопроводящего канала из материала каркаса и расплавившейся вставки. В результате этого наступает тепловое разрушение предохранителя. Поэтому предохранители с каркасом следует применять только для защиты от токов К.З.-ия.

При номинальных токах превышающих 7,5А. плавкая вставка выполняется в виде параллельных спиралей. Применение параллельных вставок позволяет увеличить номинальный ток до 100А при номинальном напряжении 3 кВ. При номинальном напряжении 10 кВ номинальный ток предохранителя равен 50А. При токе 200А приходится устанавливать 4 параллельных предохранителя.

Применение параллельных вставок позволяет изготавливать их из медной или серебряной проволоки малого диаметра и сохранять эффект «узкой щели» в процессе дугогашения.

Для снижения температуры предохранителя при небольших продолжительных перегрузках плавкие вставки имеют оловянные шарики. Предохранители этого типа имеют указатели срабатывания. При К.З.-нии плавкая вставка испаряется по всей длине и в цепь вводится длинная дуга горящая в узкой щели и имеющая высокое сопротивление, особенно, в начальной стадии, когда пары металла недостаточно ионизированы.

Предохранители с мелкозернистым наполнителем обладают токоограничением, особенно при больших токах К.З. В длительном режиме интенсивное охлаждение таких плавких вставок позволяет выполнять их с минимальным сечением и снизить ток плавления.

Номинальный ток отключения предохранителей достигает 20 кА при напряжении до 10кВ.

Предохранители серии ПКТН.

на напряжение до 35 кВ имеют внутри керамический корпус с тонкой плавкой вставкой. Плавкая вставка выполняется с 4-х ступенчатым сечением из константановой проволоки. Плавление вставки происходит последовательно по ступеням.

Данный предохранитель обеспечивает защиту высоковольтных шин от повреждения трансформатора напряжения при любой мощности источника питания (ток ограничивается предохранителем).

Предохранители серии ПК и ПКТН работают бесшумно, без выбросов пламени и раскалённых газов.

Перезарядка предохранителей этой серии в эксплуатации не допускается.

Предохранители свыше 35кВ не выпускаются.

Стреляющие предохранители. используются для работы на открытом воздухе при напряжении 10 и 35 кВ. Ток отключения до 15 кА.

Типы: ПСН-10 (на 10 кВ), ПСН-35 (на 35 кВ).

Конструктивное исполнение предохранителя ПСН-35:

В корпусе установлены 2-е винипластовые трубки, соединенные стальным патрубком. Плавкая вставка присоединяется к токоведущему стержню и гибкому проводнику, соединённому с наконечником. Патрон предохранителя установлен на изоляторах. Изоляторы крепятся к стальному цоколю. Вращающийся контакт действует на наконечник и с помощью своей пружины стремится вытащить гибкий проводник из трубки. При перегорании плавкой вставки образуется дуга, которая соприкасаясь со стенками трубки разлагает их и образующийся при этом газ поднимает давление в трубке. При вытягивании наконечника из трубки длина дуги увеличивается, давление возрастает.

При больших токах мембрана, которая находится в патрубке, разрывается и дуга гасится поперечным дутьём.

Если ток невелик, то дуга гасится продольным потоком газа, который вырывается из трубки после выброса гибкого контакта из трубки.

Длительность горения дуги падает при увеличении тока, время горения дуги 0,04 сек.; при малых токах (800-1000 А) время горения дуги до 0,3 сек.

В процессе гашения вначале дуга имеет небольшую длину, а затем её длина увеличивается по мере выброса гибкого проводника.