Высоковольтный выключатель
Параметры и свойства коммутационного аппарата, предназначенного для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме. История разработки вакуумных выключателей, принцип их действия, достоинства и недостатки.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 07.02.2012 |
Размер файла | 16,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Высоковольтный выключатель -- коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном дистанционном или автоматическом управлении.
Высоковольтный выключатель состоит из: контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (например электромагнитный привод, ручной привод).
Параметры
В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006 выключатели характеризуются следующими параметрами:
номинальное напряжение Uном (напряжение сети, в которой работает выключатель);
номинальный ток Iном (ток через включённый выключатель, при котором он может работать длительное время);
номинальный ток отключения Iо.ном -- наибольший ток короткого замыкания (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций;
допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения;
если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы:
Цикл 1: О-tбп-ВО-180 с-ВО;
Цикл 2: О--180 с--ВО?180 с-ВО,
где О -- операция отключения, ВО -- операция включения и немедленного отключения, 180 -- промежуток времени в секундах, tбп -- гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении) Для выключателей с АПВ должно быть в пределах 0,3-1,2 с, для выключателей с БАПВ (быстродействующей) 0,3 с.
устойчивость при сквозных токах КЗ, которая характеризуется токами термической стойкости Iт и предельным сквозным током
номинальный ток включения -- ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле.
собственное время отключения -- промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дугогасительных контактов.
параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения -- скорость восстанавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффициент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряжения.
Свойства
Выключатели с очень большим номинальным напряжением (6 -- 1 150 киловольт) и очень большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электрических подстанциях. Эти выключатели представляют собой довольно сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами. В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 -- «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме -- в так называемой вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.
Вакуумный выключатель -- высоковольтный выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Вакуумный выключатель предназначен для коммутаций (операций включения-отключения) электрического тока -- номинального и токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках.
Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 30-е годы XX века, действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере.
Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электрической сети, потребовалось выполнить обширную программу исследовательских работ. В ходе проведения этих работ примерно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены основные физические процессы, происходящие при горении дуги в вакууме.
Переход от единичных опытных образцов вакуумных выключателей к их серийному промышленному производству занял еще два десятилетия, поскольку потребовал проведение дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, в частности, на отыскание эффективного способа предотвращения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, связанных с распределением напряжения и загрязнением внутренних поверхностей изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др.
В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 50 кВ включительно).
Принцип действия
Поскольку разрежённый газ (10?6 …10?8 Н/см?) обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении, то это свойство широко используется в высоковольтных выключателях: в них при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается.
В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда -- вакуумной дуги, существование которой поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7--10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение.
Достоинства и недостатки
Достоинства
- простота конструкции;
- надежность;
- высокая коммутационная износостойкость;
- малые размеры;
- пожаро и взрывобезопасность;
- отсутствие шума при операциях;
- отсутствие загрязнения окружающей среды;
- удобство эксплуатации;
малые эксплуатационные расходы.
Недостатки
- сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения;
- возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов;
- небольшой ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания.
Масляный выключатель
Масляный выключатель -- коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении. Дугогашение в таком выключателе происходит в масле.
По принципу действия дугогасительного устройства:
- с автодутьем (давление и движение масла и газа происходит под действием энергии, выделяющейся из дуги)
- с принудительным масляным дутьем (масло к месту разрыва нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов)
- с магнитным гашением в масле (дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы)
Баковые выключатели
Состоят из вводов, контактной и дугогасительной систем, которые помещены в бак, заполненный маслом. Для напряжений 3-20 кВ бывают однобаковыми (три фазы в одном баке) с ручным или дистанционным управлением, а для напряжений 35 кВ -- трехбаковыми (каждая фаза в отдельном баке) с дистанционным или автоматическим управлением, с автоматом повторного включения (АПВ). Масло изолирует фазы друг от друга (у однобаковых) и от заземленного бака, а также служит для гашения дуги и изоляции разрыва между контактами в отключенном состоянии. При срабатывании выключателя сначала размыкаются контакты дугогасительных камер. Электрическая дуга, возникающая при размыкании этих контактов, разлагает масло, при этом сама дуга оказывается в газовом пузыре (до 70 % водорода), имеющем высокое давление. Водород и высокое давление в пузыре способствуют деионизации дуги. На выключателях для напряжений выше 35 кВ в дугогасительных камерах создается дутьё. Дугогасительная система может иметь несколько разрывов, которые увеличивают скорость растягивания дуги относительно скорости расхождения контактов. Разрывы могут помещаться в дугогасительные камеры, предназначенные для создания интенсивного газового дутья (дутьё может быть продольным или поперечным, в зависимости от направления движения масла относительно дуги). Для уравнивания напряжений (размера дуг) на контактах разрывы шунтируются. После погасания дуги траверсные контакты размыкаются, прерывая ток, протекающий через шунты.
Достоинства баковых выключателей:
- простота конструкции
- высокие отключающие способности
Недостатки: электрооборудование выключатель энергосистема
большие габариты
большой объём масла
взрыво и пожаро опасность
Маломасляные выключатели
В маломасляных выключателях в качестве изоляции токоведущих частей друг от друга и дугогасительных устройств от земли применяются различные твердые изоляционные материалы (керамика и т.п.). Масло служит только для выделения газа. Каждый разрыв цепи снабжается отдельной камерой с дугогасительным устройством, обычно выполненным с поперечным дутьем. В отключенном положении подвижный контакт находится выше уровня масла для повышения электрической прочности разрыва, т.к. малый объем масла из-за загрязненности продуктами разложения теряет свои диэлектрические свойства. Для удержания паров масла при гашении дуги от уноса вместе с продуктами разложения в конструкции предусмотрены маслоотделители. При больших номинальных токах применяются две пары контактов (рабочие и дугогасительные). Рабочие контакты находятся снаружи выключателя, а дугогасительные внутри. При помощи регулирования длины дугогасительных контактов обеспечивается отключение сначала рабочих контактов (без появления дуги), а затем - дугогасительных.
Достоинства маломасляных выключателей:
- небольшое количество масла
- относительно малая масса
Недостатки:
Необходимость контроля и доливки масла
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие выключателей нагрузки высокого напряжения: понятие и описание, функциональные особенности. Вакуумный выключатель: история их создания, принцип действия, преимущества и недостатки. Высоковольтный выключатель. Вакуумные коммутационные аппараты.
научная работа [153,4 K], добавлен 13.11.2014Конструкция, принцип действия, надежность и области применения вакуумных выключателей. Особенности вакуума при гашении электрической дуги. Общая характеристика и проверка работы дугогасительных камер BB/TEL, сущность процесса их включения и отключения.
лабораторная работа [866,0 K], добавлен 30.05.2010Назначение, конструкция и принцип действия вакуумного выключателя ВВТЭ-10-10/630У2. Свойства и характеристики электротехнических материалов применяемых для изготовления аппарата. Преимущества вакуумных выключателей. Получение, марки и сплавы меди.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 25.05.2012Параметры выключателей высокого напряжения. Физико-химические свойства элегаза. Конструкция элегазовых выключателей, характеристика его составных частей. Преимущества, принцип работы и устройство выключателей серии ВГТ-110-40/2500 У1 И ВГТ-220-40/2500 У1.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 06.04.2012Вакуумные коммутационные аппараты. Технология монтажа вакуумных выключателей как надежного способа гашения электрической дуги. Подготовка к использованию по назначению. Технология технического обслуживания оборудования, его периодические испытания.
курсовая работа [310,1 K], добавлен 26.05.2015Конструкция, принцип действия, технические данные и сфера применения малообъёмных масляных и вакуумных выключателей. Назначение рабочих и дугогасительных контактов. Принцип работы дугогасительной камеры при отключении масляным выключателем малых токов.
лабораторная работа [1,9 M], добавлен 29.05.2010Выключатель высокого напряжения: общее понятие и требования. Масляные выключатели с открытой дугой и с дугогасительными камерами. Преимущества и недостатки элегазовых, автогазовых, вакуумных, электромагнитных, воздушных и маломасляных выключателей.
реферат [3,7 M], добавлен 03.03.2011История создания Гродненской ТЭЦ-2. Этапы расширения станции. Производственная характеристика предприятия. Внедрение современной газотурбинной установки электрической мощностью 121,7 МВт. Высоковольтный элегазовый выключатель, условия его эксплуатации.
отчет по практике [171,8 K], добавлен 27.09.2014Проведение расчета общего, аварийного, местного электрического освещения и токов короткого замыкания с целью разработки мероприятий по технической эксплуатации оборудования ЗРУ-10 кВ. Сравнительная характеристика масляных и вакуумных выключателей.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 25.02.2010Основные параметры генераторных выключателей. Анализ переходного восстанавливающего напряжения. Расчет и оптимизация дугогасительного устройства элегазового генераторного выключателя. Расчет трогания и торможения гидропривода, свойства элегаза.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 02.09.2010