Принцип действия и конструкция выключателя
Принцип действия выключателя основан на гашении электрической дуги камерой дугогасительной вакуумной (КДВ). Причем, ток через вакуумную камеру проходит только в короткий промежуток времени при выполнении операций включения и отключения. Во включенном положении номинальный ток и токи короткого замыкания проходят через главные контакты выключателя, минуя КДВ. В отключенном положении происходит размыкание главных контактов с образованием видимого разрыва, непосредственно к КДВ напряжение сети не прикладывается.
Так как коммутационные процессы происходят внутри вакуумных камер, выключатель не образует выбросов продуктов горения дуги как при отключении, так и при включении, что исключает возникновение открытой дуги и эрозию контактов.
Выключатель имеет исполнения со встроенными ножами заземления, которые могут располагаться как сверху, так и снизу. Управление ножами заземления может быть как лево-, так и правосторонним с помощью приводов типа ПРС-10, а при модульном исполнении - типа ППРЗ-10.
Выключатели имеют исполнения с межфазным расстоянием 200 и 165 мм. Кроме того,выключатели модульной конструкции ВНВР(М)-10/630-20 имеют также исполныение с межфазными расстояниями 130 и 100 мм, что позволяет применять их в шкафах шириной 600 мм и менее.
11 Высоковольтные выключатели (ВВ)
Выключатель это основной коммутационный аппарат, предназначенный для включения и выключения тока в сетях, при нормальных, аварийных режимах (например при КЗ), перегрузках и ненормальных режимах.
В зависимости от способа гашения дуги, возникающей при коммутации выключателя из-за переходных процессов ВВ выключатели разделяют на масляные, воздушные, вакуумные, элегазовые, автогазовые и электромагнитные.
Масляныевыключатели применяются в электрических сетях и бывают баковые и колонковые (маломасляные). Контактные группы погружены в масло.
Достоинства: простота конструкции, наличие встроенных трансформаторов тока, высокая отключающая способность.
Недостатки: необходимость периодического контроля масла, пожаро-взрывоопасны, невозможность применения АПВ
Вакуумные выключатели являются наиболее перспективными. Гашение дуги происходит в вакууме. Гашение дуги происходит при первом переходе через «ноль». При этом возникает возможность возникновения перенапряжения за счет того, что нагрузка как правило имеет индуктивный характер, а ток мнгновенно прерываться не может. По этому необходимо подключать ОПН к вакуумным выключателям со стороны нагрузки.
Достоинства: высокая отключающая способность, высокое быстродействие, малые размеры, пожаровзрывобезопасность.
Недостатки: сложность изготовления, отсутствие возможности контроля глубины вакуума.
Элегазовые выключатели – гашение дуги происходит в электроотрицательном газе (элегаз, шестифтористая сера), обладающим высокую электрическую прочность. По этомуэлегазовыевыключателиимеют хорошую выключающую способность, быстродействие. Недостатки – высокая стоимость, при низких температурах элегаз теряет свои свойства. Применяется преимущественно в сетях напряжением 110 кВ и выше.
Электромагнитные выключатели. Гашение дуги происходит за счет управления дугой с помощью электромагнитного поля. При этом дуга втягивается в дугогасящую камеру, там она разбивается, растягивается, и гаснет при переходе тока «через ноль» . применяется в сетях 6-10 кВ, и способны отключать большие токи – до 3600 А в номинальном режиме и до 40 кА в аварийном. Недостатки – невысокий класс напряжений, ограничения на наружную установку, сложное устройство дугогасящей камеры.
Воздушные выключатель – дуга гасится с помощью «дутья» - проще говоря, дуга сдувается воздухом, с помощью пневматический системы. Применяется в сетях 35 кВ и выше. Имеет ограниченное применение. Требует наличие пневматического хозяйства, в момент отключения издает громкий хлопок.
Автогазовый выключатель – дуга гасится в следствии возникновения газа, который выделяется в результате горения специальных вкладышей. (органическое стекло). Применяется в сетях 6-10 кВ.
Выключатели нагрузк (ВН)и – простейшие автогазовые коммутационные аппараты. Выключатель работает на напряжении U = 6-10 кВ и номинальными токами 200-400, 630 А. представляет собой трехфазный коммутационный аппарат, предназначеннйы для отключения токов нагрузки и создания видимого разрыва в линии. Бывают ВН смонтированные на общей раме с предохранителями (обозначение ВНП), а так же бывают исполнения с заземляющими ножами (ВНПз).Главное отличие выключателей нагрузки от высоковольтных выключателей – ВН не отключают токи КЗ. Выключтели ВНП имеют ручной привод.
Общие положения выбора электрической аппаратуры.
Выбор электрической аппаратуры выполняется в соответствии с ПУЭ, ПТЭЭП.
Электрические аппраты выбирают по условиям нормального режима, а затем проверяют на режим КЗ. Согласно полученным из расчетов данных по каталогам и справочникам выбирают необходимый аппарат и проверяют его на наиболее тяжелый режим.
При этом, Uном ≥Uрасч, Iном ≥Iраб.мах, Iоткл≥I(3)к, и Iдинам.стойкости≥iударный термическая стойкость Вк≤Iпр·τ
Релейная защита
Назначение РЗ: 1) слежение и сигнализация – отслеживание и передача информации о аварийных и ненормальных режимах.
2) защитная функция – своевременное отключение участка или элемента электроэнергетический системы для их защиты от аварийных и ненормальных режимов
3) функция автоматизации – автоматическое воздействие на элементы системы по следующим направлениям – управление оборудованием станций и сетей, во всех режимах работы. К ним относятся устройства автоматического пуска и останова агрегатов станций и выключателей генераторов на параллельную работу системы электроснабжения (АГП – автоматическое гашение поля, АПВ, АВР, АЧР – автоматическая частотная разгрузка, разгрузка по напряжению, АПАХ – автоматическое прекращение асинхронного хода генераторов, необходимое для устранения качения в системе). Регулирование определенных параметров, режимов системы, к которым относят устройство поддержания напряжения и частоты
Требования к РЗ :Селективность, Чувствительность, Надежность.
Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент только ближайшими к нему выключателями. Это позволяет локализовать повреждённый участок и не прерывать нормальную работу других участков сети.
Токовая защита
Токовая защита - это разновидность релейной защиты, которая реагирует на превышение тока на защищаемом участке сети по отношению к току срабатывания, или уставке. В зависимости от того, каким образом обеспечивается селективность действия с последующей (от источника питания) защитой, различают максимальную токовую защиту (МТЗ) и токовую отсечку (ТО). В радиальных (разомкнутых) сетях на ВЛ класса напряжения 6-10 кВ и выше наиболее распространённым вариантом организации защит от трёхфазных и междуфазных коротких замыканий является применение двухступенчатой защиты, включающей МТЗ и ТО
Максимальная токовая защита (МТЗ) - селективность действия обеспечивается за счёт задержки по времени срабатывания. Выбор тока срабатывания МТЗ осуществляется таким образом, чтобы его значение превышало максимальный рабочий ток в месте установки защиты на величину, которая зависит от коэффициентов надёжности и возврата реле, а также от коэффициента самозапуска (обычно не менее, чем в 1,2 - 2,0 раза). Это исключает возможность ложного действия защиты в нормальном режиме работы сети. При протекании тока КЗ срабатывание реле, как было отмечено ранее, происходит с определённой задержкой. Уставка по времени срабатывания предыдущей (от источника питания) защиты должна быть больше, чем уставка последующей, на величину так называемой ступени селективности Δt (порядка 0,2 - 1,0 с - в зависимости от типа реле, на базе которых выполнены защиты).
Токовая отсечка (ТО) - селективность действия обеспечивается за счёт отстройки от максимального тока КЗ в конце защищаемой зоны. ТО представляет собой быстродействующую защиту, которая срабатывает без задержки по времени, и отключает наиболее тяжёлые короткие замыкания вблизи питающих шин. Величина тока срабатывания отсечки должна приблизительно в 1,1 - 1,2 раза превышать расчётный ток трёхфазного КЗ в конце зоны действия ТО (т.е. в месте установки последующей защиты); указанная кратность определяется коэффициентом надёжности применяемых реле.
Коэффициент чувствительности ТО, исходя из ПУЭ, может быть рассчитан как отношение тока трёхфазного КЗ в месте установки защиты к фактическому току срабатывания отсечки, и должен составлять не менее 1,2. Иначе говоря, зона действия токовой отсечки должна покрывать около 20% от длины линии. Недостатком токовой отсечки является ограниченность зоны действия, поэтому она применяется только совместно с МТЗ в качестве второй ступени; при этом ТО обладает абсолютной селективностью, т.к. величина тока КЗ вне защищаемой зоны всегда меньше тока срабатывания отсечки.
Дифференциа́льнаязащи́та — один из видов релейной защиты, отличающийся абсолютной селективностью и выполняющейся быстродействующей (без искусственной выдержки времени). Применяется для защиты трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов, генераторных блоков, двигателей, линий электропередачи и сборных шин (ошиновок). Различают продольную и поперечную дифференциальные защиты. 