НАПРЯЖЕНИЯ (АВН)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ВЫСОКОГО

НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Классификация электрических аппаратов может быть проведена по разным признакам, например:

1. по напряжению: низкого (до 1000 В) и высокого (от единиц до тысяч киловольт) напряжения;

2. значению тока: слаботочные (до 5 А) и сильно­точные (от 5 А до сотен килоампер);

3. роду тока: постоянного и переменного;

4. частоте источника питания: с нормальной (до 50 Гц) и повышенной (от 400 Гц до 10 кГц) частотой;

5. роду выполняемых функций: коммутирующие, регулирующие, контролирующие, измеряющие, ограничивающие по току или напряжению, стаби­лизирующие;

6. исполнению коммутирующего органа: контакт­ные и бесконтактные (статические), гибридные, синхронные, бездуговые.

Такое многообразие видов классификации определя­ется широкой областью применения ЭА.

По функциональному признаку АВН делятся на следующие виды:

· коммутационные аппараты (выключатели, вы­ключатели нагрузки, разъединители);

· измерительные аппараты (трансформаторы то­ка и напряжения, делители напряжения);

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

· компенсирующие аппараты (управляемые и неуправляемые шунтирующие реакторы);

· комплектные распределительные устройства.

1.3.1. КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

Коммутационные аппараты решают задачу распре­деления и передачи электрической энергии. Они также являются неотъемлемой частью схем электроснабжения потребителей.

Выключатели служат для коммутации (вклю­чений и отключений) всех токов цепи, возможных в эксплуатации: номинальных, короткого замыка­ния, емкостных токов длинных линий, конденса­торных батарей и др.

Характерной особенностью выключателей явля­ется отключение поврежденного участка в течение единиц полу периодов промышленной частоты сети.

Выключатели должны осуществлять многократную коммутацию номинальных токов до 150 000 включе­ний и отключений (ВО) и многократную коммута­цию токов короткого замыкания (до 100 ВО).

В настоящее время используются следующие типы выключателей:

1) Масляные выключатели. В этих аппа­ратах дугогасительное устройство заполнено транс­форматорным маслом. Гашение электрической дуги осуществляется путем эффективного ее ох­лаждения потоками газа, возникающего при разло­жении масла дугой. В настоящее время наиболее широко распрост­ранены маломасляные выключатели на напряже­ние 10-20 кВ и 110-220 кВ.

2) Электромагнитные выключатели. На электрическую дугу, возникающую в процессе отключения, действует магнитное поле, которое загоняет дугу в керамическую гасительную камеру. Охлаждение дуги в камере создает условия для ее гашения. Электромагнитные выключатели выпу­скаются на напряжение 6-10 кВ.

3) Воздушные выключатели. Гашение дуги осуществляется потоком сжатого воздуха. Номинальное напряжение до 1150 кВ.

4) Элегазовые выключатели. Гашение дуги производится либо потоком элегаза, либо путем подъема давления в камере за счет дуги, горящей в замкнутом объеме газа. Применяются на все классы напряжения. Наибольшее напряжение на один разрыв выключателя достигает 750 кВ.

5) Вакуумные выключатели. Контакты расходятся в вакууме. Одноразрывные аппараты применяются при напряжении до 35 кВ.

6) Выключатели нагрузки — это электрические аппараты, предназначенные в основном для вклю­чения и отключения нагрузки. Эти аппараты не способны отключать токи КЗ.

7) Разъединители применяются для коммутации элементов цепи при отсутствии тока. Это позволяет выводить оборудование для ревизии и ремонта. Разъедините­ли могут отключать небольшой ток холостого хода трансформаторов и линий электропередачи.

Лекция 2.

1.3.2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

Для контроля состо­яния энергетических систем необходимо непрерыв­ное измерение тока и напряжения. Эту функцию выполняют измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Трансформаторы тока (ТТ) преобразуют из­меряемый ток в ток стандартного значения (1—5 А) и изолируют цепи измерений и релейной защиты от цепей высокого напряжения. Главное требова­ние к ТТ — малые погрешности в нормальном режиме и при коротких замыканиях.

Наиболее широко используются электромагнит­ные трансформаторы тока.

Существуют оптоэлектронные трансформаторы тока. Оптоэлектронный датчик тока выдает оптический сигнал, модулированный измеряемым током. По оптической линии связи сигнал передается на потенциал «земли», где расположен преобразова­тель светового сигнала в электрический. Выходной сигнал преобразователя подается на соответствую­щий усилитель.

Трансформаторы напряжения (ТН) преобразу­ют измеряемое напряжение в напряжение стандар­тного значения. Эти аппараты создают необходимую изоляцию измеряемой цепи от высокого напряжения.

В настоящее время разработаны и широко приме­няются измерительные устройства тока и напряже­ния, основанные на использовании эффекта Холла.

1.3.3. ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ АППАРАТЫ

Различают аппа­раты ограничения тока (предохранители и реакто­ры) и аппараты ограничения перенапряжений (разрядники и ограничители перенапряжений).

Предохранители служат для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий, конденсаторов, электродвигателей и трансформа­торов напряжения. При наступлении недопусти­мой перегрузки или аварии сгорает плавкая вставка предохранителя и возникшая при этом дуга гаснет в дугогасительном устройстве.

Различают токоограничивающие предохраните­ли, в которых процесс отключения оканчивается раньше, чем ток достигнет максимального (устано­вившегося) значения (номинальное напряжение до 35 кВ), и выхлопные предохранители, в которых дуга гаснет при переходе тока через нуль (номи­нальное напряжение до 110 кВ).

Токоограничивающие реакторы представляют собой практически чисто индуктивные сопротивле­ния, включаемые последовательно с нагрузкой. В нормальном режиме падение напряжения на реак­торе не более 10% номинального напряжения U_ном. Остальная часть напряжения приложена к нагрузке. При коротком замыкании у потребителя через реактор протекает ток

,

где Хр – сопротивление реактора.

Для ограничения напряжения, появляющегося на АВН при коммутационных и атмосферных перенапряжениях, служат разрядники и ограничи­тели перенапряжения. Простейший трубчатый разрядник служит для ограничения перенапря­жений на линиях электропередачи и на подходах к подстанциям. Трубчатый разрядник состоит из разрядного промежутка и устройств гашения дуги. Трубчатые разрядники имеют крутую вольт-секундную характеристику, что де­лает их непригодными для защиты электрообору­дования подстанций, имеющего пологую вольт-секундную характеристику.

Вентильный разрядник состоит из иск­рового промежутка и столба нелинейных резисто­ров (дисков). При появлении перенапряжений сначала пробивается искровой промежуток и то нелинейному резистору протекает ток. На изоля­цию воздействует напряжение, появляющееся на нелинейном резисторе.

Ограничитель перенапряжений (ОПН) является нелинейным резистором с вы­сокой нелинейностью. Это устройство не имеет искровых промежутков и непосредственно присое­диняется параллельно защищаемому объекту. При рабочем напряжении ток через ОПН составляет миллиамперы. При перенапряжениях токи дости­гают сотен и тысяч ампер. Кратность коммутаци­онных перенапряжений не превышает 1,75; при грозовых перенапряжениях - 2,42.

1.3.4. КОМПЕНСИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ

В сетях высокого и сверхвысокого напряжения широко используются реакторы, включенные между токоведущими эле­ментами и землей (шунтирующие реакто­ры). Их назначение — компенсация зарядной мощности в режиме малых нагрузок. При номи­нальном токе они отключены; по мере уменьшения нагрузки они подключаются с помощью высоко­вольтных выключателей.

Более совершенными являются регулируе­мые шунтирующие реакторы. Индуктив­ность их меняется за счет изменения тока подмагничивания или угла открытия тиристоров. Такие реакторы позволяют получить глубокое огра­ничение перенапряжений.

1.3.5. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Совокупность электрических аппаратов, позволяющая распреде­лять электрическую энергию и обеспечивать защиту от аварийных режимов, называется распределитель­ным устройством (РУ). Различают сборные РУ и комплектные распределительные устройства (КРУ).

В первом случае для РУ строится специальное здание, и все элементы РУ монтируются на стендах или перегородках здания. Это требует больших затрат, квалифицированного труда и времени.

Во втором случае все ячейки КРУ изготавлива­ются на заводе и собираются в готовое распредели­тельное устройство. Монтаж на месте установки сводится к подключению сборных шин, отходящих кабелей и присоединению к источникам питания приводов выключателей и релейной защиты. Все это требует малых затрат времени.

Выпускаются КРУ, предназначенные для наруж­ной установки (на открытом воздухе), — КРУН.

Создаются также герметизируемые КРУ, запол­ненные элегазом — КРУЭ. Это позволяет значи­тельно уменьшить габариты и повысить надеж­ность изделия.

В КРУЭ могут использоваться как элегазовые, так и вакуумные выключатели. В последнем случае элегаз обеспечивает изоляцию между токоведущими элементами КРУЭ.

В настоящее время выпускаются КРУЭ на номинальные напряжения 110 и 220 кВ и ведутся работы по созданию КРУЭ на напряжение вплоть до 1150 кВ.

Лекция 3.

Дата добавления: 2014-01-04