18. Элегазовые выключатели и их конструктивное исполнение

Элегаз (электроотрицательный газ) – соединение серы и фтора SF₆.

К его положительным свойствам следует отнести:

• Высокую (в 2…3 раза выше, чем у воздуха) электрическую прочность

• Высокие дугогасящие свойства

• Химическая инертность

Отрицательные свойства элегаза

• Наличие температуры перехода в жидкое состояние

• С увеличением давления температура перехода в жидкое состояние сдвигается в область положительных температур.

В настоящее время элегазовые выключатели применяются практически на всех классах напряжений.

К онструктивно элегазовые выключатели бывают двух типов: компрессорные, и с двумя ступенями давления. Для гашения дуги, обычно, используется автопневматическое дутьё.

Преимущества:

• П ожаро и взрывобезопасность

• Быстродействие

• Высокая отключающая способность

• Малый износ дугогасительных контактов

• Малые габариты

Недостатки:

• Необходимость наличия элегазового хозяйства

• Высокая стоимость элегаза

• Сложность эксплуатации при низких температурах

Элегазовые генераторные выключатели

• Ток отключения до 190кА

• Малое время отключения, не более 60мсек до полного погасания дуги

• Способность отключать токи с апериодической составляющей до 75%

• Способность отключать токи при рассогласовании фаз на 180⁰

• Возможность выбора требуемой комплектации генераторного распредустройства

• Низкие эксплуатационные расходы

В настоящее время все фирмы поставляют элегазовые генераторные выключатели входящими в состав элегазового генераторного комплекса.

SH6 – элегаз – тяжелый (в 5 чем воздух) В чистом виде элегаз безопасен. 1. Высокая эл. прочность  широко применяется для ЭКРУ 2. высокая дугогосящая способность благодаря св-ву молекулы элегаза улавливать свободные электрны.

Элегазовые практически вытеснили остальные выкл-ли. (за искл. вакуумных на низкое U).

Эл. прочность промежутка начинает восстанавливаться после некоторого времени (порядка 100 мкс).

Особенности элегазовых выключателей: 2. давление элегаза в камерах на порядок ниже, чем давление ВВ (ВВ – 2-4 МПА, ЭГУ 0,5 МПА) 4. Отключение выключателя происходит без выхлопа в атмосферу. 5. Имеют в 2 раза ниже разрывов на фазу, чем у ВВ. 6. Элегазовые (как и ВВ) строятся по модульному примеру, т.е. Q на любое высокое U набирается из стандартных модулей 250 кВ – 1 модуль, 500 кВ – 2 модуля. 7. Высокая отключающая способность 63-80 кА. 8. Неограниченная область применения до 700 кВ. 9. Отключение дуги не сопровождается перенапряжениями (мягкое гашение дуги)

19.Вакуумные выключатели,их конструктивное исполнение

Электрическая прочность и дугогасительные свойства вакуума во много раз больше, чем у других видов диэлектриков. Высокая электрическая прочность вакуума обуславливает малые габариты дугогасительной камеры и вакуумного выключателя. Перемещение подвижных контактов в вакуумной дугогасительной камере производится с помощью сильфона, т.е. путём деформации самой дугогасительной камеры. Отключающая способность выключателя прежде всего зависит от конструкции и материала контактов.

Горение дуги: В вакууме дуга горит в парах металла. При малых токах дуга в вакуумном промежутке имеет диффузную форму. Источниками паров металла являются катодные пятна, хаотически возникающие, исчезающие и перемещающиеся по поверхности электродов.При увеличении тока катодные пятна имею тенденцию к группированию.Дуга образованная объединением катодных пятен называется контрагированной. При этом в дуге выделяется намного больше энергии, чем в диффузной форме, и погасить её намного сложнее. Конструкции контактных систем:

Одним из важных компонентов дугогасительной камеры является металлический экран, предназначенный для адсорбции паров металла. Подвижный контакт крепится при помощи сильфона.Ход контактов составляет всего несколько миллиметров.

№20 Высоковольтные разъединители, конструктивное исполнение и область их применения

Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением.Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому предназначаются, главным образом, для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения.

При отсутствии в электрической цепи выключателя в электроустановках 6 - 10 кВ допускается включение и отключение разъединителями небольших токов, значительно меньших номинальных токов аппаратов, о чем сказано ниже.

Требования (по условию безопасности персонала):

1) разъединители должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки;

2) приводы разъединителей должны иметь устройства жесткой фиксации ножей в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот ножей на угол, больший заданного;

3) разъединители должны включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, обледенении);

4) опорные изоляторы и изоляционные тяги должны выдерживать механические нагрузки, возникающие при выполнении операций;

5) главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами заземляющего устройства, исключающую возможность одновременного включения тех и других.

Недостатки:

1) невозможность отключения токов нагрузки, потому что это приводит к разрушению и повреждению разъединителя

2) невозможность работы разъединителя внутренней установки работать на открытом воздухе

3) малые показатели термической и динамической стойкости.

Принцип работы:

I этап: при размыкании контактов разъединителя образуется открытая электрическая дуга, которая под действием магнитного поля и выделяющегося тепла, вытягивается и поднимается в виде петель на расстояние нескольких метров.

II этап: когда расстояние между контактами стало значительно больше, дуга продолжает гореть, потому что происходит явление деионизации воздуха и проводимость его сохраняется в моменты прохождения тока через нуль.

III этап: происходит удлинение электрической дуги, т.к. расстояние между контактами наибольшее, сопротивление и напряжение ее увеличиваются, а ток при этом падает, и при критической длине дуги, ток уменьшается до нуля, а напряжение восстанавливается до напряжения сети, и дуга гаснет.

Необходимо учитывать способность разъединителя пропустить предельный ток короткого замыкания в течение определенного промежутка времени без образования недопустимых нагревов (термическая стойкость). Это время равно четырем секундам – для разъединителей на напряжение до 35 кВ, три секунды – для разъединителя напряжением 110 кВ и выше.

Разъединители:

1) внутренней / наружной установки

2) однополюсные / трехполюсные

3) с ручным приводом / с двигательным приводом

4) по наличию / отсутствии заземляющих ножей

5) по способу установки на плоскости

6) по характеру движения ножа

а) рубящего типа с вертикальным перемещением контактов

б) горизонтально-поворотного типа

в) с поступательным движением ножей

г) со складывающимися ножами (пантографические)

д) подвесные

е) качающегося типа

ж) катящегося типа

№21 Отделители и короткозамыкатели, конструктивное исполнение и область их применения

К ороткозамыкатель - это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети. Отключается только при ручном оперировании.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделители представляют собой двухколонковый разъединитель с ножами заземления, управляемый приводом. До 110 кВ включительно три полюса отделителя соединяются в общий трехполюсный аппарат и управляются одним приводом.

Принцип действия (пример):

В схему кроме быстродействующих короткозамыкателей КЗ-1 и КЗ-2, введены отделители ОД-1 и ОД-2, которые при нормальном режиме работы замкнуты. Допустим вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное короткое замыкание. Под действие тока КЗ срабатывает выключатель защиты В1 и оба трансформатора Т1 и Т2 обесточиваются. С помощью релейной защиты трансформатора Т1 отключается также выключатель В2, после чего с некоторой выдержкой отключается отделитель ОД1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель В1, то есть срабатывает АПВ (автоматическое повторное включение) этого выключателя. Если до аварии выключатель В4 был отключен, то после включения выключателя В1 он может быть включен, то есть сработает АВР (автоматический ввод резерва). При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы.

Эффективность такой схемы тем выше, чем больше номинальное напряжение сети. Указанный эффект достигается за счет отсутствия выключателей на стороне 35-220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Уменьшается площадь подстанции. Сокращаются сроки строительства.

№22 Электромагнитные выключатели, выключатели нагрузки, конструктивное исполнение и область их применения

Электромагнитные выключатели.

Д угогасительная камера. 1- дугогас-ые контакты; 2- электромагнит; 3,5- медные рога; 4- гасительная камера; 6- обмотка второго электромагнита; А,Б,В,Г,Д- положение дуги в процессе гашения.

При отключении выключателя размыкаются главные контакты, а затем дугогасительны 1. Возникшая дуга А под действием эл.динмических сил токоведущего контура и воздушных потоков выдувается вверх в дугогасительную камеру(Б), при этом в цепь между медным рогом 3 и контактом включается обмотка электромагнита 2. Созданное поперечное магнитное поле перемещает дугу в положение В-между левым 3 и правым 5 медными рогами. Включенная вторая обмотка 6 училивает магнитное поле, дуга втягивается внутрь гасительной камеры 5 с керамическими пластинами, растягивается, попадает в узкую щель и гаснет при очередном переходе тока через нуль. При оключении малых токов(до 1кА) напряженность магнитного поля невелика и не может обеспечивать быстрое втягивание дуги в камеру. Гашение дуги в этом случае обеспечивается дутьевым устройством с трубкой поддува, через которую подается поток воздуха на дугу.

Достоинства:

-полная взрыво- и пожаробезопасность;

-малый износ дугогасительных контактов;

-пригодность для работы в условиях частых включений и отключений;

-относительно высокая отключающая способность (20-40 кА);

Недостатки:

-сложность конструкциидугогасительной камеры с системой магнитного дутья;

-ограниченный верхний предел ном. Напряжения (15-20 кВ);

-ограниченная пригодность для наружной установки.

Электромагнитные выключатели нашли широкое применение в промышленных установках, системах собственных нужд электростанций на подстанциях метрополитена и в других типах электроустановок. Применение электромагнитных выключателей обеспечивает возможность создания КРУ меньших размеров на относительно высокие параметры, чем, например с масляными выключателями.

Выключатели нагрузки.

В сетях 6-10 кВ эл.снабж. городских промышленных и с/х предприятий, для отключений и включений токов нормальной нагрузки.

Рис.1. Общий вид. 1-сварная рама; 2-опорный изолятор; 3-металлическая труба; 4- винипластовая газогенерирующая трубка; 5-корпус с патрубком поперечного дутья; 6-контактный нож; 7-изолятор-толкатель.

При отключении срабатывает пружинный привод и через общий для всех полюсов вал перемещает изоляторы- толкатели вниз (50-60 мм). Усилие передается через нож 6 токоведущим связям патрона 9 и контактной системе 8(в ней усмлме срезает заклепки). Гибкие связи освобождаются и ножи 6 поворачиваются до упора, выбрасывая связи наружу. Возникающая эл. дуга гасится продольно-поперечным газовым дутьем.

Рис. 2. 1- метал. трубка; 2- втягивающая пружина; 3-гибкий трос; 4-газогенерир. трубка; 5-стержень; 6-плавкая вставка; 7-дутьевой патрубок; 8-контактная система; 9-гибкая токоведущая связь; 10- стопорный винт; 11-стреловидный оконцеватель.