2 Програма роботи

1 Ознайомлення з натурними взірцями комутаційних апаратів напругою до 1000 В.

2 Вивчення конструкції і принципу роботи автоматичних вимикачів.

3 Вивчення конструкції і принципу роботи запобіжників.

4 Вивчення конструкції і принципу роботи контакторів, теплових реле, кнопок управління.

5 Вивчення конструкції і принципу роботи рубильників та перемикачів.

3 Опис схеми установки

Для дослідження комутаційних апаратів напругою до 1000 В застосовуються стенди “Комутаційні апарати” і “Апарати до 1000 В” з розташованими на них натурними взірцями автоматичних вимикачів, запобіжників, контакторів і пускачів, рубильників, кнопок управління.

Для візуального сприйняття здійснено розрізи корпусів комутаційних апаратів, передбачено можливість знімання взірця з стенду та його розбирання і збирання. З цією ж метою в лабораторії електричних апаратів наявний універсальний слюсарно-монтажний інструмент.

4 Порядок виконання роботи

1 Використовуючи органолептичне сприйняття, вивчити конструкцію та принцип дії низьковольтних комутаційних апаратів.

2 Нарисувати кінематичні схеми рубильника, автоматичного вимикача, перемикача.

3 Зібрати схеми керування електроприймачем за допомогою контактора та магнітного пускача (рисунок 1.1).

4 Вивчити роботу схем, вмикаючи та вимикаючи навантаження та імітуючи перевантаження.

5 Оформлення звіту

1 Привести визначення кожного низьковольтного комутаційного апарату та короткий опис його роботи.

2 Нарисувати зовнішній вигляд і розріз, принципове позначення і типову схему увімкнення кожного комутаційного апарату.

3 Навести приклади застосування низьковольтних комутаційних апаратів.

4 Розшифрувати вказане викладачем маркування комутаційних апаратів та їх номінальні параметри.

6 Контрольні запитання

1 Назвіть визначення рубильника, перемикача, автоматичного вимикача, запобіжника, контактора, пускача.

2 Яким пристроєм забезпечується швидке розмикання контактів автоматичного вимикача?

3 Охарактеризуйте роботу запобіжника.

4 Що таке ампер-секундна характеристика запобіжника і автоматичного вимикача?

5 Для чого у запобіжниках є сухий кварцовий пісок?

6 Чим гаситься дуга в автоматичних вимикачах?

7 Чому рубильниками без дугопоглинаючих камер не можна вимикати номінальний струм?

8 З яких матеріалів виготовляється плавка вставка, ножі та корпус запобіжників?

Лабораторна робота № 2 конструкція і характеристики комутаційних апаратів вище 1000 в

Мета роботи: дослідити принцип дії та будову основних комутаційних апаратів напругою вище 1000 В. Вивчити конструкцію комутаційних апаратів, які знаходяться в лабораторії (тривалість роботи 2 год.).

1 Основні теоретичні положення

На електростанціях і в мережах напругою вище 1000 В використовуються такі типи апаратів:

- високовольтні вимикачі;

- роз’єднувачі;

- короткозамикачі;

- запобіжники.

Високовольтні вимикачі - найбільш відповідальні апарати розподільних пристроїв, які призначені для увімкнення і вимкнення під навантаженням електричних кіл у робочих режимах роботи і для автоматичного вимкнення при коротких замиканнях, перевантаженнях і зниженні напруги. Увімкнення і вимкнення струмів КЗ є найбільш важким режимом.

Для успішної роботи вимикачі повинні мати достатню вимикаючу здатність і невеликий час спрацювання. За швидкістю вимикачі поділяються на:

- надшвидкодіючі – з часом вимкнення до 0,06 с;

- швидкодіючі – з часом вимкнення 0,06 – 0,08 с;

- прискореної дії – з часом вимкнення 0,08 – 0,12 с;

- нешвидкодіючі – з часом вимкнення 0,1 – 0,25 с.

В залежності від середовища, в якому розмикаються контакти і гасяться дуги, вимикачі бувають:

- оливні;

- повітряні (пневматичні);

- електромагнітні;

- вакуумні;

- елегазові;

- автогазові (з газом, що генерується твердими речовинами під дією температури дуги).

Найбільш розповсюдженими автогазовими вимикачами є вимикачі навантаження, які призначаються для комутації тільки струмів навантаження. Для захисту електричних мереж від струмів КЗ на вимикачах навантаження встановлюються високовольтні запобіжники.

Вимикачами навантаження можна комутувати струми навантаження до 200 А при напругзі 10 кВ та 400 А при 6 кВ. Випускаються вони різних типів:

- ВН-16 – без запобіжників;

- ВНЗ-І6 – із запобіжниками;

- ВНЗ-17 – із запобіжниками, спрацювання яких на будь-якій із фаз спричиняє вимкнення вимикача;

- ВНз-16 – із заземлюючими ножами;

- ВНЗз-16 та ВНЗз-17 – із запобіжниками та заземлюючими ножами;

Гасіння дуги протікає у спеціальних камерах, всередині якої розташовані дві вставки з органічного скла. В щілини, що утворюються між вставками, перемішується рухомий контакт. При вимкненні вимикача виникає електрична дуга, під дією високої температури оргскло інтенсивно виділяє гази, які з великою швидкістю вириваються в атмосферу і за долі секунди гасять дугу.

Роз’єднувачі – це комутаційні апарати, які призначені для увімкнення і вимкнення відключення ділянок електричної мережі або електроустановок, які не мають навантаження. При ремонтних роботах роз’єднувачами створюється видимий розрив між струмоведучими частинами, які залишились під напругою та струмоведучими частинами апарату, виведеного в ремонт. Контактна система роз’єднувачів не має дугогасних пристроїв, тому у випадку помилкового вимкнення струмів навантаження виникне стійка дуга, яка перекидається на сусідні полюси роз’єднувача і виникає трифазне КЗ (аварія в РП) і до нещасних випадків з обслуговуючим персоналом. Перед тим, як оперувати роз’єднувачами, коло із струмом має бути розімкнуте вимикачем.

Роз’єднувачами дозволяється увімкнення і вимкнення:

- нейтралі трансформаторів;

- триполюсними роз’єднувачами 6; 10; 35 кВ – струм замикання на землю 7; 5; 3; 1,5 А в ЗРП.

- у ВРП роз’єднувачами горизонтально-поворотного типу – намагнічувальний струм трансформаторів 2,3 – 17 А і зарядний струм лінії 1 – 5 А при напрузі 20 – 220 кВ.

Роз’єднувачі можна класифікувати так:

- за кількістю полюсів – однополюсні та триполюсні;

- за родом встановлення – для внутрішніх та зовнішніх електроустановок;

- за конструкцією – рубаючого, поворотного, катаючого, пантографічного та підвісного типу;

- за способом встановлення – з вертикальним і горизонтальним розташуванням ножів.

До роз’єднувачів висувають такі вимоги:

- повинні створювати видимий розрив у колі;

- бути електродинамічно і термічно стійкими;

- чітко вмикатися і вимикатися при несприятливих умовах роботи (обледеніння, сніг, вітер);

- повинні мати просту конструкцію, зручну для монтажу та експлуатації.

Роз’єднувачі для внутрішнього електроустаткування застосовуються однополюсні (РВО) та триполюсні (РВ , РВК). Роз’єднувач типу РВ для внутрішнього устаткування зображений на стенді "Комутаційні апарати" і представлений у лабораторії електричних апаратів. На струми до 1000 А ніж роз’єднувача виконується із двох мідних пластин, на великі струми застосовуються ножі швелерного профілю (РВК, колонкові).

Роз’єднувачі для зовнішнього устаткування виконують з відповідним рівнем ізоляції, вони повинні надійно виконувати свої функції в несприятливих умовах навколишнього середовища.

Роз’єднувачі горизонтально-поворотного типу випускаються на напругу 10 – 750 кВ. Їх широке застосування пояснюється невеликими габаритами і простішим механізмом керування.

Розповсюджені горизонтально-поворотні роз’єднувачі типу РЛНД замінюються роз’єднувачами удосконаленої конструкції типу ГНД та РНДз – із заземлюючими ножами. Роз’єднувач такого типу зображений на стенді "Комутаційні апарати" і показаний в лабораторії електричних апаратів.

Короткозамикач –  це комутаційний апарат, призначений для створення штучного КЗ. Його увімкнення здійснюється приводом ШПК. Імпульс для роботи приводу подається від релейного захисту, а вимкнення – вручну.

Відділювач зовнішньо не відрізняється від роз'єднувача, але в нього для вимкнення є пружинний привід ШПО. Увімкнення відділювача виконується оперативним персоналом вручну. Основний недолік відділювача - великий час вимкнення: 0,5 – 1 с.

Короткозамикачі та відділювачі з відкритою контактною системою випускаються на напругу 35 – 20 кВ таких марок: КЗ-35, КЗ-110, КЗ-220, ВД-110, ВД-220. Але ці апарати недостатньо надійно працюють в несприятливих погодних умовах (мороз, ожеледь). Тому спостерігаються випадки відмови їх спрацювання. Замість цих конструкцій розроблені короткозамикачі та відділювачі з контактною системою, розміщеною у закритій камері з елегазом: КЕ-110, КЕ-220, ВЕ-110, ВЕ 220.

Запобіжники – це апарати, які призначені для захисту від перевантажень та КЗ окремих електроустановок та ділянок електромережі.

Запобіжники серії ПК (кварцеві) з дрібнозернистим наповнювачем виготовляються на напругу 3; 6; 10; 35 кВ і номінальні струми 40; 200; 300; 400 А. Повний час спрацювання при КЗ становить 0,005 – 0,007 с, тобто запобіжник має струмомобмежувальний ефект.

Патрон запобіжника складається із фарфорової трубки, армованої латунними ковпачками. Стан запобіжника визначається за вильотом спеціального вказівника у вигляді стержня, пофарбованого у яскравий (як правило, червоний) колір. Струм спрацювання запобіжника визначають за довідником чи каталогом заводу-виготовлювача.

Запобіжники серії ПКТ застосовуються для захисту трансформаторів. Плавка вставка запобіжника – константановий дріт, намотаний на керамічне осердя. Вони можуть бути встановлені в мережі, де потужність КЗ досягає 1000 МВА. Запобіжники з автогазовим дуттям виготовляються на напругу 10 – 220 кВ.

Для ВРП 35 – 220 кВ одержали розповсюдження стріляючі запобіжники типу ПСР. Основною частиною запобіжника є газогенеруюча трубка, всередині якої розташований гнучкий провід, з’єднаний з плавкою вставкою. При КЗ розплавляється плавка вставка і під дією пружини викидається гнучкий провідник. Дуга, яка виникає після перегорання плавкої вставки, затягується в трубку, де інтенсивно виділяється газ. Виникає інтенсивне поздовжнє автодуття, яке гасить дугу. Гасіння супроводжується викидом розжарених газів і звуковим ефектом – пострілом. Тому запобіжники ПНС встановлюються у ВРП таким чином, щоб в зоні вихлопу не було електричних апаратів та обслуговуючого персоналу.

У лабораторії електричних апаратів подані натурні зразки запобіжників ПК-10, ПНС-35 та запобіжників закордонного виробництва.