Условия выбора и проверки выключателя

ФГБОУ ВПО

Ангарская государственная техническая академия

___________________________________________________________________

И.Г. Голованов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ

Методические указания к лабораторным работам

Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника»

Ангарск 2015

Голованов И.Г. Электрические станции и подстанции. Методические указания к лабораторным работам / И.Г. Голованов. – г. Ангарск, 2015. – 37с.

Методические указания содержат материал о проведении лабораторно- практических работ по дисциплине «Электрические станции и подстанции»

Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника»

Рецензенты:

к.т.н., доцент Фёдорова Зинаида Афанасьевна кафедры «Электрический привод и электрофицированный транспорт» НИ ИрГТУ (г. Иркутск)

к.т.н., доцент Войтов Олег Николаевич, ведущий научный сотрудник ИСЭ СО РАН им. Л.А. Мелентьева (г. Иркутск)

Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом факультета технической кибернетики Ангарской государственной технической академии.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Лабораторная работа №1 «Изучение конструкции и основных

параметров вакуумного выключателя ВВТЭ-10»..........................................4

2. Лабораторная работа №2 «Изучение конструкций разъединителей для

наружной и внутренней установки»…………………………………………… ..10

3. Лабораторная работа №3 «Плавкие предохранители»……………………...17

4. Лабораторная работа №4«Изучение конструкции и расчет нагрузки

измерительных трансформаторов напряжения»……………………………... 26

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Изучение конструкции и основных параметров вакуумного выключателя ВВТЭ-10

Цель работы:

1. Ознакомиться с устройством, принципом работы вакуумного выключателя

2. Приобрести навыки по выбору высоковольтных выключателей и их проверке на устойчивость к токам КЗ.

Общие сведения

Выключатель вакуумный состоит из основания, электромагнитного привода, полюсов, перегородки, кнопки ручного отключения, крышки, изоляционной тяги, блока сигнализации, контактора. Включение электромагнитного привода происходит за счет энергии включающего электромагнита, а отключение - за счет энергии отключающей пружины.

Движение от главного вала к подвижным контактом полюсов передается изоляционными тягами. В привод выключателя входят механизм привода и два электромагнита: включающий и отключающий. Механизм привода установлен на валу и корпусе включающего электромагнита. Для неоперативного включения выключателя пользуются рычагом ручного включения из комплекта запасных частей, непосредственно воздействуя на рычаг включения. В качестве дополнительного рычага используется стальная труба внутренним диаметром 21+3мм,длинной 0,7-1м. На передней панели привода установлен счетчик ходов, регистрирующий число отработанных циклов. нижней части которого расположены четыре отверстия для крепления его к основанию. C помощью болтов через крышку ВДК крепится к изоляционному корпусу. Между крышкой и верхним фланцем ВДК расположен верхний токоотвод, который фиксируется в корпусе гайкой и стопорится шайбой.

В нижнем выводе корпуса установлен подвижный токоотвод, состоящий из стержня ,контакта, установленного на подвижном контакте ВДК ,соединенных между собой гибкой связью. На токоведущих стержнях установлены подвижные разъемные контакты розеточного типа, играющие роль главных подвижных контактов выдвижного элемента КРУ. На подвижном контакте установлен узел поджатия, служащий для создания дополнительного поджатия торцевых контактов ВДК, выбора провала контактов (pисунок 1.2).

Вакуумная дугогасительная камера (pисунок 1.3) состоит из герметичной стеклянной или керамической оболочки, в которой создается вакуум порядка 1,33 * 10^-4 Па (10^-6 мм pт.ст).

Рисунок 1.1– Выключатель вакуумный ВВТЭ-10-20/630УХЛ2:

1 – пружина отключения; 2 – кнопка ручного отключения; 3 – рычаг отключения; 4 – крышка; 5 – перегородка; 6 – камера ВДК; 7 – корпус изоляционный; 8 – тяга изоляционная; 9 – рама основания; 10 – подставка;

11 – привод электромагнитный; 12 – вал выключателя;

13 – вспомогательный контакт; 14 – тяга; 15 – панель с элементами управления; 16 – контакт подвижный главной цепи; 17 – блокировка механическая

Рисунок 1.2 – Полюс вакуумного выключателя ВВТЭ-10: 1 — механизм поджатия; 2 — тяга изоляционная; 3 — вывод ВДК; 4, 10 — контакты нижний и верхний выдвижного элемента; 5 — ламели контакта; 6, 9, 12 — болты; 7 - ламель подвижного контакта ВДК; 8 — ВДК; 11 — стойка изоляционная; 13, 14 — радиаторы верхний и нижний; 15 — ушко

В полюс выключателя (pисунок 1.2) входит изоляционный корпус, в

Внутpи камеры расположены электростатические экраны, подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт укреплен в оболочке на металлическом сильфоне обеспечивающем необходимую подвижность контакта и одновременно герметичность внутренней полости оболочки. Габаpиты камеры зависят от номинального напряжения тока и тока отключения (pисунок 1.3).

Контактная система торцевого типа состоит из контактов дугогасящих электpодов. Контакты имеют вид полых усеченных конусов с радиальными прорезями. Дугогасящие электроды пpедставляют собой диски, разрезанные спиральными прорезями на три сектора. Направление спиралей в противолежащих электродах встpечно.

Между контактами и дугогасящими электродами имеется зазор. Фоpма контактов задает такой путь тока, при котором на дугу, возникающую при размыкании тока, действует радиальное электродинамическое усиление ,заставляющее дугу перемещаться на дугогасящие электроды. Pадиальные прорези в контактах и зазор между контактами и дугогасящими электродами увеличивает плотность тока в контактах и, следовательно, радиальное

Рисунок 1. 3 – Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ:

а – схематический разрез камеры; б – контактная система камеры;

1 – контакты; 2 – дугогасящие электроды; 3 – зазор между контактами и дугогасящими электродами; 4 – медный неподвижный ввод; 5 – то же подвижный; 6 – концевые фланцы; 7– сильфон из нержавеющей стали; 8 – экран, изолированный от вводов;

9 – концевые экраны, находящиеся под потенциалом соответствующего ввода; 10 – керамические изоляторы;

11 – металлическая прокладка;12 – напрявляющая из силумина

электродинамическое усилие ,действующее на дугу. Вместе с тем эти контакты позволяют получить наибольшее активное сопротивление камеры, что важно для пропускания больших номинальных токов. Сектоpы в противолежащих дугогасящих электродах образуют три пары рельсов, по которым движется дуга, переходя с одной пары рельсов на другую, до погасания при переходе тока через нуль. Контакты и дугогасящие электроды спаяны с медными вводами, один из которых - неподвижный, другой - подвижный и соединен с одним из концевых фланцев через сильфон из нержавеющей стали.

Экpанная система камеры состоит из трех экpанов, пpичём средний из них изолирован от вводов и находится под свободным потенциалом, два концевых экрана имеют потенциалы соответствующих вводов.

Экpанная система выполняет следующие функции: защищает внутренние изолирующие поверхности от осаждения продуктов эрозии контактов ,благодаря этому сохраняется внутренняя изоляция камеры после многократных коммутаций тока; задает распределение потенциалов внутpи камеры, в частности, уменьшает напряженность электрического поля на спаях диэлектрика с металлом и на краях дугогасящих электродов.

Оболочка камеры состоит из двух секций изоляторов из керамики марки 22xС; соединенных между собой металлической прокладкой .Наpужная повеpхность изоляторов имеет ребра для увеличения пути утечки по изоляции при выпадении росы. Камера снабжена направляющей из силумина .Ход подвижного контакта камеры составляет 12 мм, средняя скорость хода при отключении 1,7-2,3 м/с, при включении 0,6-0,9 м/с, допустимый износ контактов 4мм.Эти параметры являются оптимальными, так как при их уменьшении снижается электрическая прочность, отключающая способность и увеличивается износ контактов ,снижается ресурс сильфоне.

4) При размыкании контактов выключателя число проводящих контактных точек уменьшается. Последняя точка вытягивается в расплавленный металлический мостик, быстро нагревается под действием тока до температуры кипения и испаряется. В образовавшемся облаке металлического пара возникает дуговой разряд. При горении вакуумной дуги происходит pасплавление металла контактов ,часть которого оседает на экранах ,защищающих внутренние поверхности оболочки камеры от загрязнения. С увеличением тока эрозия быстро возрастает и является основной причиной, ограничивающей увеличение отключаемого тона .На ток отключения существенно влияют материал контактов ,его чистота, скорость размыкания контактов и состояние вакуума.

При включении вакуумного выключателя и сближении его главных контактов еще до их соприкосновения происходит пробой вакуумного промежутка и образуется электрическая дуга. Поэтому медленное сближение контактов приводит к дополнительному, нежелательному выделению тепла, pасплавлению металла контактов и их свариванию в одной или даже в нескольких точках.

Условия выбора и проверки выключателя

Выключатели выбираются:

а) по номинальному напряжению U_ном.а > U_ном.у

б) по номинальному току I_ном.а > I_ном.у

в) по роду установки;

г) по типу выключателя

Проверяются :

- на термическую стойкость: ,

где В_к- тепловой импульс тока КЗ, характеризующий количество тепла, выделившегося на контактах при протекании по ним тока КЗ.

- на электродинамическую стойкость: i_дин > I_у; I_дин > I_по

- по отключающейся способности:

- по полному току КЗ: ,

где _ном% - относительное содержание апериодической составляющей тока КЗ.