Реферати українською » Физика » Високовольтні вимикачі


Реферат Високовольтні вимикачі

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Технічний Університет Молдови

>Энергитический Факультет

Кафедра ">Електроенергетики"

>Parteaelectric acentralelor

>ndrumrimetodicepentrulaborator ">Високовольтние вимикачі" (>specializrileEIiSRE)

Методичні вказівки до лабораторної роботі

">Високовольтние вимикачі"

>Chiinu 2005


Зміст

1. Мета роботи

2. Основні відомості

2.1 Коротка теорія

2.2 Конструкція вимикачаВВ/TEL

2.3 Конструкція полюси

2.4 Конструкція вакуумноїдугогасительной камери

3. Принцип дії модуля

3.1 Включення

3.2 Відключення

3.3 Блоки управління

4. Технічні характеристикиВВ/TEL

5. Область застосування й умови вибору вимикачів

6. Програма роботи

7. Структура звіту

Література


1. Мета роботи

Вивчення конструкції, принципу дії й областіприменияваккумних вимикачів.


2. Основні відомості

2.1 Коротка теорія

Електрична міцність вакууму (10-6 мм. рт. ст. ) значно вища міцності інших середовищ, застосовуванихвиключателях, Пояснюється це збільшенням довжини середнього вільного пробігу електронів, атомів, іонів і молекул зі зменшенням тиску. У вакуумі довжина вільного пробігу частинок перевищує розміри вакуумної камери. У умовах удари частинок про стінки камери відбуваються значно частіше, ніж співудару між частинками. При високої електричної міцності вакууму (30кВ/мм) відстань між контактами може дуже малим (від22,5 див) , тому розміридугогасительной камери можуть бути і щодо невеликими. Процес відновлення електричної міцності проміжку між контактами при відключенні струму відбувається у вакуумі значно швидше, ніж у газах.

Для надійності роботи вакуумного вимикача і збільшення терміну його служби дуже є зносостійкість контактів, якірапиливаются під час горіння дуги. Метали, використовувані для контактів, повинні мати механічної міцністю, високої провідністю, стійкістю щодо ерозії і зварювання. Застосування отрималибипарние сплави:Cu-Bi,Cu-Te,Ag-Bi, та інших.

У лабораторії представлені вакуумні вимикачі промислової групи «>Таврида-Электрик» (>BB/TEL), призначені до роботи на закритих розподільних пристроях 6-10-20 кВ з осередкамиКСО (камера стаціонарна одностороннього обслуговування) чи КРУ (комплексне розподільне пристрій).


2.2 КонструкціяBB/TEL

>Рис. 2.1. КонструкціяBB/TEL

Уотличиe більшості існуючих вимикачів, основою устроюBB/TEL закладено принцип роздільного управління контактами вакуумнихдугогасительних камер фаз апарату. Цей принцип дозволив істотно зменшити кількість рухомих частин приводу.

>Вакуумниедугогасительние камери встановлено всередині порожніх опорних ізоляторів, закріплених спільною для підставі.Подвижние контактидугогасительних камер жорсткосоеденини відносини із своїми приводами у вигляді ізоляційних тяг, які теж розташовуються всередині опорних ізоляторів. Отже, все елементи конструкції полюси мають загальну вісь симетрії, вздовж якої деталі механізму роблятьвозвратно-поступательное рух. Це дозволяє істотно спростити кінематичну схемуBB/TEL, відмовитися від використання навантажених шарнірних іричажних ланок, що, своєю чергою, уможливлює створення комутаційного апарату з великим механічним ресурсом, які потребують обслуговування і регулювання протягом всього термінуслижби. Так ресурс по комутаційної стійкості при номінальномуIном, операцій ВО (включення – відключення) становить – 50000, при токах короткого замиканняIOНОМ, операцій ВО становить – 100. Термін служби до списання – 25 років.

>Приводи фаз розташовуються всередині підстави вимикача. Вони механічносоеденени між собою у вигляді загального валу, який виконує три функції:

забезпечує синхронізацію фаз, оберігаючи віднеполнофазних режимів роботи;

спричиняє дію допоміжні контакти вимикача;

забезпечує механічну блокування роботи РУ, у якому встановленоBB/TEL і управляє візуальними індикаторами становищаBB/TEL.

2.3 Конструкція полюси вимикача

>Рис. 2.2.Электромагнитний привід з магнітною засувкою.


>Электромагнитний привід може у двох стійких положеннях – відключено і включено.

Фіксація якоря у тих положеннях виробляється не залучаючи механічних засувок і забезпечується:

- силою пружності яка відключає пружини вагітною відключено;

- силою, створюваної залишковим магнітним потоком кільцевого постійного магніту, вагітною включено.

Операція включення і відключення виробляється шляхом подачі управляючих імпульсів напруги різною полярності наоднообмоточнуй котушку електромагнітного приводу.

2.4 Конструкція вакуумноїдугогасительной камери

У час розмикання контактів в вакуумному проміжку комутований струм ініціює виникнення електричного розряду, званого «вакуумна дуга». Існування вакуумної дуги підтримується з допомогою металу, яка випаровується із поверхні контактів в вакуумний проміжок. Плазма, освіченаионизированними парами металу, є провідником струму і підтримує перебіг між контактами досі переходу струму через нуль. Саме тоді дуга гасне, а решта пари металу миттєво (за 7-10 мікросекунд) конденсуються лежить на поверхні контактів, і інших деталейдугогасительной камери, відновлюючиелектропрочность вакуумного проміжку. У цей час на розлучених контактах відновлюється прикладене до них напруга. Якщо за відновленні напруги лежить на поверхні контакту (зазвичай, анода) залишаються перегріті ділянки, можуть служити джерелом емісії заряджених частинок, викликають пробою вакуумного проміжку, з наступним протіканням струму нього. Для запобігання подібних відмов необхідно управляти вакуумної дугою, рівномірно розподіляючи теплової потік на всю поверхню контактів. Найбільш ефективним засобом управління дугою є накладення її у подовжнього (>сонаправленного з напрямком струму) магнітного поля, якеиндуцируется самим струмом. Цей спосіб застосований в вакуумнихдугогаси-тельних камерах, розроблені та зберігання здійснюються підприємством «Таврида електрик». Ця конструкція має явні переваги:

- високаотключающая здатність;

- мінімальні габарити і ваги;

- мала величина струму зрізу (4-5 ампер), що обмежує комутаційні перенапруги до безпечних величинПродольное магнітне полі мінімізує комутаційний знос контактів (ерозію) і відданість забезпечує значний комутаційний ресурс.

а)Вакуумниедугогасительние камери

б)Продольное магнітне полі рівномірно розподіляє вакуумну дугу поверхнею контактів

>Рис. 2.3.


3. Принцип дії модуля.

3.1 Включення

У від'єднаному становищі вимикача контакти вакуумної камери (ВДК) утримуються в розімкнутому стані дією яка відключає пружини, що передається на рухливий контакт ВДК у вигляді тягового ізолятора. Для включення модуля на обмотку електромагнітного приводу розряджається попередньо заряджений до складу якого конденсатор блоку управління. Імпульс струму, викликаного по обмотці електромагнітного приводу внаслідок розряду конденсатора, створює магнітне полі зазорі між якорем і пласкиммагнитопроводом.

>Рис. 3.1.

В міру зростання струму в обмотці електромагнітного приводу сила електромагнітного тяжіння між якорем і пласкиммагнитопроводом зростає до величини, перевищує силу утримання, створювану пружиною відключення. Саме тоді якір приводу починає іти у домагнитопроводу, штовхаючи тяговий ізолятор і рухливий контакт ВДК (лінія 1 малюнку).

У процесі руху якоря у напрямку домагнитопроводу повітряний зазор зменшується, завдяки чому сила тяжіння якоря збільшується. Швидко зрослаелектромагнитная сила стрімко прискорює рухомі частини модуля до швидкості приблизно м/с. Така швидкість оптимальна для процесу включення і дозволяє уникнутидребезга контактів за її зіткненні, серйозно знижуючи у своїй ймовірність пробою вакуумного проміжку досі замикання контактів (лінія 2 малюнку).

>Ускоряющийся якір генерує в витках обмотки електромагнітного приводупротиво-ЭДС, яка перешкоджає подальшому наростання струму в обмотці і навіть дещо знижує його (ділянку 1-2 малюнку).

У час замикання контактів (лінія 2 малюнку) рухливий контакт зупиняється, а якір продовжує свою рух поки що не 2 міліметра, підгортаючи контакти через пружину додатковогоподжатия контактів.

Досягнувши плоскогомагнитопровода, якір зупиняється,примагнитившись домагнитопроводу приводу (лінія 2а малюнку). У час зупинки якоря він перестає індукуватипротиво-ЭДС, що зумовлює зростанню струму, який буде необхідний насичення кільцевого постійного магніту до їм необхідних магнітних властивостей (ділянку2а-3 малюнку).Намагниченний до насичення кільцевої магніт створює потужний залишковий магнітний потік, достатній для утримання якоря приводу (і, контактів модуля) у включеному становищі навіть по відключення що включає струму допоміжним контактом (лінія 3 малюнку).

Випробування на стійкість до механічним впливам показали, що зусилля утримання,развиваемого постійним магнітом, цілком достатньо, щоб утримувати модуль у включеному становищі тривалий час, як і необхідно в умовах експлуатації, навіть за вплив вібраційних і ударних навантажень.

>Отключающая пружина приводу також стискається у процесі руху якоря, накопичуючи потенційну енергію до виконання операції відключення модуля.

Переміщення якоря передається насинхронизирующий вал, повертаючи їх у процесі переміщення на кут 44°, задля забезпечення індикації стану модуля, управління допоміжними контактами і приведення на діюблокировочних механізмівраспредустройства.

>3.2Отключение

Для відключення вимикача на обмотку електромагнітного приводу розряджається попередньо зарядженийотключающий конденсатор блоку управління, який би перебіг через обмотку протягом 15-20 мілісекунд струму у бік, протилежному току включення (ділянку 4-5 малюнку).

Струм відключення частково розмагнічує постійний магніт, ослаблюючи силу магнітного тяжіння якоря до плескатому магнітол рів оду.

Спільне вплив яка відключає пружини і пружини додатковогоподжатия контактів для здобуття права «відірвати»примагниченний якір відмагнито-провода (лінія 4а).Возникающий повітряний зазор в привід різко зменшує силу тяжіння, якір під впливом пружин інтенсивно розганяється і після 2 міліметрів руху ривком захоплює у себе тяговий ізолятор і рухливий контакт ВДК.

Зусилля стартового ривка на рухливому контакті може становити величини 2000 М, що дозволяє ефективно розривати точкимикросварок лежить на поверхні контактів, що потенційно можуть виникати через термічного впливу струмів короткого замикання.

Розсування контактів приміром із інтенсивним прискоренням, сприяючи досягненню максимальної яка відключає здібності модуля (лінія 5 малюнку).

Після досягнення якорем крайнього становища контакти ВДК утримуються в розімкнутому стані зусиллям яка відключає пружини, що передається на рухливий контакт у вигляді тягового ізолятора.

Переміщення якоря передається насинхронизирующий вал, повертаючи їх у процесі переміщення на кут 44°, задля забезпечення індикації стану модуля, управління допоміжними контактами і приведення на діюблокировочних механізмівраспредустройства.

3.3 Блоки управління вимикачем

Для управління (включення і відключення) вимикачем, і навіть для поєднання з ланцюгами релейного захисту та управління призначені блоки управлінняBU/TEL різних типів.

За виконання операційВКЛ/ОТКЛ на котушки електромагнітних приводів вимикача розряджаються попередньо заряджені конденсатори блоків управління. Отже забезпечується суворе дозування електричної енергії, що дозволяє знизити сукупне найнищівніше на контактну систему вакуумнихдугогасительнихелектроерозионних, теплових і механічних чинників, що у своє чергу сприяє підвищенню комутаційного і механічного ресурсу всього вакуумного вимикача.

Блоки управління мають вбудовані блоки харчування. Вибір типу блоку управління залежить роду оперативного напруги (постійне, змінне,випрямленное), джерел постачання, функціонального призначення осередки обсягу релейного захисту та автоматики, типу використовуваної апаратури та інших параметрів.


4. Технічні характеристики вакуумних вимикачів

4.1 Структура умовного позначення вимикача

Приклад записи позначення вимикача напругою 10 кВ з номінальним струмом відключення 12,5кА, номінальним струмом 630 А, кліматичного виконанняУ2, конструктивного виконання 45 за каталогом:

>BB/TEL-10-12,5/630-У2-45.

4.2 Технічні характеристики

4.2.1. Номінальне напруга, кВ 10 ,20
4.2.2. Найбільше робоче напруга, кВ 12 , 24
4.2.3. Номінальний струм (/>ном), А 630, 1000, 1600
4.2.4. Номінальний струм відключення (/про.ном), до А 12,5; 20;
4..2.5.

Наскрізний струм короткого замикання:

-найбільший пік,кА , трохи більше

-початкова чинне значення періодичної складової

32; 52; 81

12,5; 20

4.2.6. >Нормированное процентний вмістапериодической складової,% 40; 40; 40
4-2.7. >Среднеквадратическое значення струму час його перебігу (струм термічної стійкості),кА 12,5; 20;
4.2.8. Час перебігу струму (час короткого замикання), з 3
4-2.9. Власне час відключення вимикача, з, трохи більше 0,015
4.2.10. Повне час відключення, з, трохи більше 0,09
>А.2.11. Власне час включення, з, трохи більше 0,07
4.2.12. >Неодновременность замикання і розмикання контактів, з, трохи більше 0,004
4.2.13. Номінальне напруга харчування блоку управління, У (постійного і перемінного струму) 220
4.2.14 Діапазон напруги харчування приводу, % від номінального значення 85-110
4.2.15.

Ресурс по комутаційної стійкості :

-при номінальному струмі />ном, операцій «ВО»

-при токах короткого замикання /=(60-100)% від (/про.ном), операцій «ВО»

50000

100

4.2.16. Механічний ресурс, циклів «ВО» 50000
4.2.17.

Електричне опір головною ланцюга полюси,мкОм, трохи більше, при номінальному струмі:

630 А

1000 А

1600 А

60

40

30

4.2.18.

Маса, кг:

>ВВ/ТЕL-10 конструктивні виконання 41;42;44;45;46;48

43;47

35

38

4.2.19. Термін служби до списання, років 25

5. Область застосування й умови вибору

>ВиключателиBB/TEL застосовують у складі комплектних розподільних пристроїв серіїКРУ/TEL ,викатних елементівВЭ/TEL, для заміни морально і майже фізично застарілих вимикачів шаф КРУ серій До, КМ, КРУ,КР,КСО,КРУН напругою 6-10-20 кВ.

Узврубежной практиці вакуумні вимикачі використовуються на напруги до 220 кВ і від.

Позитивні боку вакуумних вимикачів:

1) простота конструкції - відсутність клапанів, компресорів, інших допоміжних пристроїв;

2) виняткова надійність - перерви у роботі приєднань, викликаних ремонтом вимикачів, практично виключений;

3) швидкодія;

4) відсутністьшунтирующих резисторів, оскільки швидкістьвосстанавливающейся електричної міцності проміжку між контактами виключно висока;

5) відсутність оливи й інших палива;

6) відносно невеликі розміри і безліч вимикачів;

7) відсутність ударних навантажень на фундаменти притаманних олійних вимикачів;

8)бесшумная робота;

9) низька вартість.

Цілком можливо, що у недалекому майбутньому вакуумні вимикачі витиснуть більшу частину вимикачів, що застосовуються у час.

Вибір вимикачів

При виборі вимикачів необхідно врахувати 12 різних параметрів, але оскільки заводами-виготовлювачами гарантується певна залежність параметрів, наприклад

,

припустимо виробляти вибір вимикачів по найважливішим параметрами:

за напругою установкиUуст Uном ;

по тривалого токуIнорм Iном ;Imax Iном ;

по яка відключає здібності.

Передусім виробляється перевірка на симетричний струм відключення за умовою

.

Потім перевіряється можливість відключенняапериодической складової струмуКЗ

деiа,ном - номінальнедопускаемое значенняапериодической складової вотключаемом струмі на час т;Н— нормоване значення змістуапериодической складової вотключаемом струмі, % (по каталогам чи з рис. 4.54);iа, —апериодическая складова струмуКЗ в останній момент розбіжності контактів; — найкоротший термін з початкуКЗ досі розбіжностідугогасительних контактів:

;

тут деtз,min =0,01 з — мінімальне термін дії релейного захисту;

>tсв - свій час відключення вимикача.

Якщо умоваIп, Iотк,ном дотримується, бо допускається перевірку по яка відключає здібності виробляти по повного токуКЗ:

По що включає здібності перевірка проводиться у разі умові

деiу -ударний струмКЗ у подальшому ланцюгу вимикача; — початкова значення періодичної складової струмуКЗ у ланцюзі вимикача; — номінальний струм включення (чинне значення періодичної складової);iвкл — найбільший пік струму включення (за каталогом).Заводами-изготовителями дотримується умова , де — ударний коефіцієнт, нормований для вимикачів. Перевірка з двох умовам необхідна бо конкретної системиkу може бути більш 1,8.

Наелектродинамическую стійкість вимикач перевіряється по граничним наскрізним струмівКЗ:

де — найбільший пік (струмелектродинамической стійкості) за каталогом; — чинне значення періодичної складової граничного наскрізного струмуКЗ. Перевірка з двох умовам проводиться у разі тим самим міркувань, які вказані вище.

На термічну стійкість вимикач перевіряється по тепловому імпульсу струмуКЗ:


деВк— теплової

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація