ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ БЕЛОГЛАЗОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ ассистент кафедры электрических

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ БЕЛОГЛАЗОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ассистент кафедры электрических станций (Эл. Ст), ФЭН, II-212 (кафедра), II-615 Лекция № 3 Всего часов: 102 Новосибирск, 2013 г.

Электрические аппараты и проводники Выключатели

Высоковольтные выключатели

Классификация Требования выключателей

Выключатели масляные. Выключатели баковые

2 8 Достоинства: 5 Масляные выключатели 5 серии 6 6 3 Недостатки: 3 У-110; У- 220, (МКП-110 -220) 4 1 4

1 -1 3 Маломасляные ВМП - 10 выключатели 2 5 1 -2 6

7. Рабочие контакты 7

МГГ – 20 Маломасляный горшковый генераторный UНОМ = 20 к. В.

ВМТ– 110 Выключатели маломасляные Достоинства на U = Недостатки: 110 -220 кв маломасляных (ВМТ– 110). выключателей:

4 Воздушные 5 3 Воздушные выключатели 2 ВВГ-20 с наружным 2 выключатели 6 1 отделителем 3

4 Выключатель включен.

Выключатель в процессе отключения.

Последующие стадии отключения. Выключатель отключен.

ВВГ-20

5 2 3 7 6 До 500 к. В с Выключатели 1 внутренним отделителем включительно

7 Выключатель в процессе отключения

7 Выключатель отключен.

ВВН-500

ВВБ ВВБК – модуль на 125 к. В. 250 Модульные выключатели. (2 МПа) (4 Напряжение 110 220 330 500 750750 ВВБ; ВВБК 110 220 330 500 1150 Число модулей 1 1 2 2 2 4 4 6 6 86

2 3 1 5 4 4 ВВБ-110 5 4

ВВБ-330

ВВБК - 220 ВВБ 220

ВВБК-750 ВВБК-330

Модульные выключатели. ВНВ – модуль на 250 к. В. Напряжение Число модулей 220 330 500 750 1 2 2 3 1150 5

ВНВ 220

ВНВ 750

Зависимость пробивного напряжения ЭЛЕГАЗОВЫЕ Свойства элегаза Элегаз от времени ВЫКЛЮЧАТЕЛИ после отключения тока. Элегаз – (ЭВ) 6, 5 мм шестифтористая сера Uпр = f(t) Водород SF 6 0, 001 0, 1 1 10000 t, мкс 10 t, мс

Автокомпрессорные элегазовые выключатели

1 2 3 4

ВГК - 220

ВГУ СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭВ ВГУ-330 -40 ВГУ-220 -45 ВГУ-110 -40 ВГУ-500 -40

ПРОДОЛЖЕНИЕ ВГУ-750 -40 Недостатки: ВГУ-500 -40 ВГУ-330 -40 Преимущества:

Вакуумные выключатели

Зависимость пробивного напряжения от времени Элегаз после отключения тока. U = f(t) 6, 5 мм пр 0, 001 0, 01 Водород 0, 1 1 10000 t, мкс 10 t, мс

Зависимость пробивного напряжения вакуум L, мм Вакуумные выключатели. от расстояния между электродами Вакуум. В воздух U = f(L) пр 10 мм

3 2 8 Дугогасительная 5 камера 1 вакуумного 7 9 выключателя 6 (ДГУ) 4 2

Преимущества: Недостатки:

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА СХЕМАХ Пример главной схемы КЭС

Условия выбора выключателей 1. Электрическая прочность изоляции 2. Нагрузочная способность

Условия выбора выключателей 3. По климатическому исполнению и категории размещения (роду установки). 4. По конструкции: при напряжениях 330 к. В и выше: предпочтение выключателям элегазовым, как вынужденное решение – воздушным; при напряжениях 110 - 220 к. В: маломасляные (ВМТ), элегазовые и как вынужденное решение – воздушные; при напряжениях 6 – 35 к. В: вакуумные, элегазовые, воздушные (на большие рабочие токи и токи КЗ), маломасляные – как вынужденное решение.

Условия выбора выключателей 5. По отключающей способности: а) отключение периодической составляющей: Iоткл ном ≥ Iпτ; б) отключение апериодической составляющей: iа ном ≥ iаτ , где: iа ном = √ 2 Iоткл ном × ßн /100; iаτ = √ 2 Iп 0 × eхр (τ/Та); τ = tрз мин + tсов; tрз мин = 0, 01 с. в) если не выполняется условие б), то проверяют по отключению ассиметричного тока: √ 2 Iоткл ном (1 + ßн /100) ≥ √ 2 Iпτ + iаτ.

Условия выбора выключателей 6. Проверка на стойкость к действию токов КЗ: а) на динамическую стойкость: iпр скв ≥ iуд; б) на термическую стойкость: I 2 Т t. Т ≥ Вк; Вк = I 2 п 0(tоткл + Та ) – расчетный тепловой импульс; где tотк = tрз мах + tпов; tпов = tсов + tгд.

Кривая изменения тока короткого замыкания

ФАЗНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ СХЕМЫ

3 -хфазное короткое замыкание в электрических системах rk UA Lk K r L

Дифференциальное уравнение при трехфазном КЗ и его решение

Действующее значение периодической составляющей за первый период Апериодическая составляющая в 0 -й момент времени

Ударный ток где ; ;

Расчет токов 3 -хфазного короткого замыкания в электрических системах 1. Генератор X''d Е'' Хσ Хd Установившийся режим Хσ Хad Хσf Х''d Хσу Режим переходного процесса

2. Трансформатор х. ВН хт х. СН х. НН

3. ЛЭП ХЛ=Худ*L Относительные базисные единицы

Е∑*б Z∑*б

Пример расчета 3 -хфазного КЗ К 1

Классификация. -По конструкции: Разъединители -По климатическому исполнению и по категории размещения: - По способу установки:

РВЗ – 10/100 -У 3

Разъединители для наружной установки: РН, РНДЗ, РПД, РГ, РПГ и др.

РЛНД-10/400 УХЛ 1

РН 4 3 5 3 4 6 2 2 7 1 РНДЗ-2 -110 8 9

РГН-110/1600 УХЛ 1 РГН- -110/1600 УХЛ 1

РНГ 2 - 110

РПГ-110

РГ-750 РГ-500

Подвесные разъединители (РП)

1 2 3 A И 1 Л 1 W V Измерительные 4 Л 2 И 2 трансформаторы тока (ТА) W 1 Кw = W 2/W 1 W 2 Кн = I 1 Н/I 2 Н

Л 1 Л 2 Л 1 1 2 ТПОЛ-20 Стержневой ТТ Конструкции ТТ 1. Эпоксидная изоляция. Л 2 2. Выводы вторичной обмотки.

Проходные ТТ

литой эпоксидный блок корпус магнитопровод ШИНА Шинные ТТ ТШЛ-20 магнитопровод

ТВ Встроенные ТТ ТВТ

3 2 3 4 1

Опорные ТТ

ТГФ-220 ТРГ-110 П

500 -10002000/20 А Каскадные ТТ Л 1 При U = 330 к. В И 1 И 2 Л 2 И 1 И 2 20/1 А

ТФЗМ-500

Классы точности ТТ ( по ГОСТ 7746 -2001) 0. 1; 0. 2 S; 0. 5 S; 1; 10 Р Пределы допускаемых погрешностей ТТ при различных классах точности: 0. 2 – 0. 05 IНОМ – ± 0. 75%; 0. 2 IНОМ – ± 0. 35%; 1. 0 -1. 2 IНОМ – ± 0. 2%; 0. 2 S - 0. 01 IНОМ – ± 0. 75%; 0. 05 IНОМ – ± 0. 35%; 0. 2 -1. 2 IНОМ – ± 0. 2%; 0. 5 - 0. 05 IНОМ – ± 1. 5%; 0. 2 IНОМ – ± 0. 75%; 1. 0 -1. 2 IНОМ – ± 0. 5%; 0. 5 S - 0. 01 IНОМ – ± 1. 5%; 0. 05 IНОМ – ± 0. 75%; 0. 2 -1. 2 IНОМ – ± 0. 5%.

Выбор трансформаторов тока 1. По напряжению: Uн ТТ ≥ Uн с. 2. По току: Iн ТТ ≥ Iраб мах (Iут реж)/1, 2; т. к. допустима перегрузка по току на 20%. 3. По климатическому исполнению и категории размещения (роду установки). 4. По конструкции. 5. По вторичной нагрузке: Z 2 ном ≥ Z 2. где Z 2 ≈ r 2 = rприб + rпров+ rк в требуемом классе точности. 6. Проверка на стойкость к действию токов КЗ: 6. 1. На динамическую стойкость kдин√ 2 I 1 ном ≥ iуд; или iдин ≥ iуд; 6. 2. На термическую стойкость I 2 Т*ТТ ≥ Вк; или (k. ТI 1 ном)2 tтер ≥ Вк.

А Х Измерительные 2 W 1 1 3 трансформаторы напряжения (ТV) W 2 а х 4 V I W Кw = W 1/W 2 Кн = U 1 н/U 2 н

Классификация ТН По числу фаз: Ø однофазные; Ø трехфазные. По числу обмоток в фазе: Ø 2 -х обмоточные; Ø 3 -х обмоточные. По виду изоляции Ø масляные; Ø литые. Каскадные ТН.

ЗНОЛПМ

НОЛ – 6 (10) НОЛ. 08 – 6 (10)

Шина – 1 2 Кожух – 3 4 5 6 7 650 х15 1160 х7 ЗНОМ – 20 ТВВ – 800 МВт

НКФ- 110 НКФ-110

Выбор трансформаторов напряжения 1. По напряжению: Uн ТТ ≥ Uн с. 2. По роду установки. 3. По климатическому исполнению и категории размещения (роду установки) (см. аппараты). 4. По конструкции. 5. По вторичной нагрузке: S 2 ном ≥ S 2∑ в требуемом классе точности, где S 2∑ = √ P 2 ∑ приб + Q 2 ∑ приб.

Методы ограничения токов КЗ

Реакторы Токоограничивающие реакторы (простые и сдвоенные) Назначение, применение.

Проводники 40% 20% 40%

Выбор проводников

Нагрев токоведущих частей при длительном протекании тока Уравнение теплового баланса за время неустановившегося теплового процесса: d. Q = d. Q 1 + d. Q 2 Тепловое k. F(θ – θ )dt действие I R dt = Cd θ + Решение дифференциального уравнения нагрева проводника: токов на проводники и аппараты 2 а 0 - постоянная времени нагрева токоведущего проводника, с. Допустимая температура нагрева неизолированных проводников в нормальном режиме θН. ДОП определяется нагревом контактных соединений. Контактные соединения обычно не позволяют повысить температуру нагрева проводников выше 700.

Нагрев проводников при коротких замыканиях θ, 0 C 300 Сталь Алюминий Сплав АД 31 Т 200 Медь 100 Ан, Ак 0 0, 5 1, 0 1, 5 2, 0 ∙ 1016(А 2 ∙ с)/м 4 Кривые для определения температуры на нагрев при КЗ

Нагрев проводников при коротких замыканиях АК – функция, зависящая от материала проводника, соответствующая конечной температуре нагрева θК , А 2. с/м 4, АН – функция, зависящая от материала проводника, соответствующая начальной температуре нагрева, определяется также по кривым, А 2. с/м 4. Проводник термически стоек, если соблюдается условие: θK ≥ θК. доп.

Нагрев проводников при коротких замыканиях Нормируемые допустимые температуры нагрева (θК. ДОП. , 0 С) проводников при КЗ: Шины медные 300 Шины алюминиевые 200 Шины стальные, не имеющие непосредственного соединения с аппаратом 400 То же, с непосредственным присоединением к аппаратам 300 Кабели с бумажно-пропитанной изоляцией до 10 к. В с медными и алюминиевыми жилами 200

Электродинамическая стойкость жестких шин (исключение - комплектные токопроводы и шины КРУ) определяется расчетом механических напряжений в материале проводника при КЗ. Критерием электродинамической стойкости служит выполнение условия: