Воздушных выключателей

В этих выключателях дуга гасится струей сжатого воздуха, поступающего в зону горения дуги под давлением до 2,0—3,2 МПа. При этом давлении и температуре 20° С воздух движется со скоростью около 300 м/с и интенсивно удаляет ионизированные частицы из дугового промежутка, создавая в нем высокую электрическую прочность, при которой восстанавливающееся напряжение не в состоянии вновь вызвать дуговой разряд после его прекращения при переходе тока через нулевое значение. Время гашения дуги в воздушных выключателях соответствует длительности одного периода (0,02 с), а полное время отключения составляет 0,06—0,08 с. Воздушные выключатели требуют специального компрессорного и пневматического хозяйства. Но их малый вес, удобство транспортировки н обслуживания, полная пожаробезопасность привели к тому, что эти выключатели получили широкое распространение в энергосистемах.

Эти выключатели в большинстве случаев снабжаются встроенными пружинами, которые сжимаются (или растягиваются) во время включения и удерживаются в напряженном состоянии при включенном положении выключателя специальным запирающим: механизмом. При необходимости отключения в таких выключателях запирающий механизм освобождает пружины, которые перемещают подвижные контакты, размыкающие цепь. Управление выключателем — включение, удерживание во включенном положении, освобождение подвижной части от действия запирающих устройств для отключения — осуществляет привод, представляющий собой отдельный аппарат, соединяемый с валом выключателя. Лишь в воздушных выключателях пневматический привод конструктивно объединяется с выключателем и его контактной системой- Наибольшее усилие привода требуется при включении выключателя.

2 В состав учла включают масляный выключатель с электромагнитным приводом в ЗРУ 35 кВ и пневматическим приводом в ЗРУ 110 кВ, воздушные выключатели в ЗРУ 35 и ПО кВ, разъединители с рычажным приводом при масляных выключателях и пневматическим приводом с постом управления при воздушных выключателях, трансформаторы тока и напряжения, разрядники, ошиновка, силовой распределительный пункт 380/220 В.

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

Так же как и в воздушных выключателях, возможен модульный принцип создания элегазовых выключателей на более высокие напряжения. Выключатели и другая аппаратура с элегазом имеют большие перспективы.

В воздушных выключателях пневматический привод является органиче-

Воздух под давлением используется в качестве изоляционной и дугогасящей среды в воздушных выключателях. В некоторых типах высоковольтных кабелей (газонаполненные кабели) в изоляции используется газ под давлением. Газом под давлением заполняются высоковольтные газонаполненные конденсаторы. Получают распространение газонаполненные трансформаторы и баковые выключатели. Газовые включения появляются также в твердой и жидкой изоляции электрооборудования в процессе эксплуатации: в изоляции электрических машин, кабелей, конденсаторов.

Там, где это возможно, создают повышенные давления или вакуум. Повышенные давления газа используются, в частности, в воздушных выключателях, в газонаполненных кабелях и конденсаторах. Вакуум используется для повышения электрической прочности в ускорителях заряженных частиц, в высоковольтных выпрямительных лампах (кенотронах), в вакуумных выключателях и конденсаторах и др.

Таким образом, выключатели переменного тока должны обеспечить недопущение повторного зажигания дуги после перехода тока через нуль. Эта задача решается различными путями. При расхождении контактов выключателей увеличивается длина межконтактного промежутка, что ведет к увеличению его прочности. Дуговой промежуток подвергается активному воздействию внешней среды, обладающей высокой диэлектрической прочностью (трансформаторное масло и газы (водород) в масляных выключателях; сжатый воздух в воздушных выключателях; газы под давлением в автогазовых выключателях и трубчатых разрядниках) . Воздействие внешней среды приводит к интенсивному охлаждению дугового промежутка, к эвакуации ионизированных частиц и к замене в дуговом промежутке ионизированной среды на среду с высокой электрической прочностью. На 24 даны кривые роста электрической прочности дугового промежутка для воздушного и масляного выключателей.

Из сопоставления кривых видно, что в воздушных выключателях электрическая прочность межконтактных промежутков нарастает весьма быстро, и поэтому гашение дуги происходит быстрее, чем в масляных выключателях. По этой же причине воз-

Кратковременное снятие напряжения с линий с последующим автоматическим включением является эффективным средством ликвидации дуг на линиях и обеспечения их бесперебойной работы. Большинство линий электропередачи оборудованы устройствами автоматического повторного включения (АПВ). При возникновении на линии короткого замыкания в результате перекрытия изоляции устройство АПВ подает команду на отключение, выключатели отключают линию, а затем автоматически включают ее. В большинстве случаев (~90%) АПВ является успешным, т. е. после автоматического включения линии продолжают работать нормально. Только в тех случаях, когда короткое замыкание на линии устойчиво (обрыв проводов, наброс на провода и др.) АПВ является неуспешным и происходит отключение линии. Наиболее приспособлены к работе в цикле АПВ воздушные выключатели, в которых отключение и включение линии при АПВ осуществляется контактами выключателя при заблокированном отделителе. Бестоковая пауза в воздушных выключателях составляет 0,25—0,35 сек. В масляных выключателях с малым объемом масла минимальная бестоковая пауза составляет 0,3— 0,5 сек, а в выключателях с большим объемом масла 1,2 сек.

Основные технические данные масляных и воздушных выключателей

Для привода насосов градирни, погружных артезианских насосов используют вертикальные электродвигатели со станиной без лап, с креплением к насосу при помощи фланца, имеющегося на щите двигателя. Вентиляционные установки, работающие в условиях взрывоопасных сред, оборудуют взрыво-защищенными асинхронными двигателями. Для привода резервных масляных насосов компрессорных агрегатов применяют двигатели постоянного тока на 220 В. Пуск, остановка и защита двигателей осуществляются при помощи автоматических воздушных выключателей, контакторов, магнитных пускателей в нормальном и взрывобезопасном исполнении (см. § 26).

где <ов — табличный параметр потока отказов выключателя; ав С1 — относительная частота отказов выключателя в статическом состоянии, равная 0,1 для масляных выключателей и 0,2 для воздушных выключателей; t/B.on — относительная частота отказов выключателя при оперативных переключениях; Non-~-количество операций выключателем за год. Количество операций выключателем за год

Общие данные. Повреждения в электрических системах чаще возникают на линиях сетей. Повреждения в обмотках электрических машин, и особенно таких аппаратов, как трансформаторы и автотрансформаторы, бывают реже, иногда имеют специфический характер, обусловленный их выполнением (например, витковые КЗ), и могут сопровождаться тяжелыми для них последствиями. Основные виды повреждений приведены в табл. 1.2. Возможны и более сложные виды повреждений, представляющие сочетание некоторых из перечисленных. Так, например, при разрыве провода линии у изолятора упавший на землю конец вызывает появление однофазного КЗ — /С*1' или однофазного замыкания — /Ci1' (например, в сети с изолированными . нейтралями) с разрывом фазы. Соотношения, подобные разрыву, возникают также при отказах в работе части фаз автоматических выключателей (характерны для воздушных выключателей с пофазным приводом). В процессе развития повреждений возможны также переходы одного вида повреждений в другой, чаще с охватом большего числа фаз. Так, например, К(11 иногда переходят в двойные КЗ на землю /Сдв'1', что может быть на линиях или при К3 в обмотке машины или аппарата и возникновении /Сдв'11 за счет пробоя на землю на линии того же напряжения. С другой стороны, внутри однофазных аппаратов многофазные КЗ (без земли) практически вообще невозможны.

LR (см. 3.15,6), активное сопротивление которого выполняет роль резистора. У электромагнитных TV ферро-резонансные устойчивые колебания, как показали опыт эксплуатации и исследования (см., например, [48]), могут возникать как в сетях с С/НОм = 6-:-10 кВ, так и в сетях 110—220 кВ. В первом случае они обусловлены возникновением феррорезонанса между индуктивностью силовых трансформаторов и емкостью питающей сети при разрывах в ней фаз. Под воздействием возникающих перенапряжений первичная обмотка TV при глухом заземлении ее нейтрали (в основном для получения вторичного напряжения нулевой последовательности, необходимого для сигнализации возникновения /С*1* ) может недопустимо перегреваться повышенными намагничивающими токами. Поэтому в эксплуатации идут даже на раззем-ление указанной нейтрали. Во втором случае ферроре-зонансные колебания могут возникать по той же причине, что и в первом случае, или, что может быть иногда более вероятным, вследствие феррорезонанса между индуктивностью TV и емкостями конденсаторов, шунтирующих разрывы контактов воздушных выключателей при отклю-

4.24. Общий вид высоковольтных воздушных выключателей

При отключении ЛЭП между контактами выключателя возникает мощная электрическая дуга, для гашения которой используются специальные устройства. Процесс отключения линий должен проходить как можио быстрее, чтобы обеспечить высокую надежность электрических систем, например, при ликвидации аварий. Современные высоковольтные выключателя способны отключать линии за 0,12—0,15 с. В будущем предполагается повысить быстродействие выключателей. На 4.24 показан общий вид высоковольтных воздушных выключателей.

ток к. з. лишь значительно ниже гарантированного. Особенно это проявляется у воздушных выключателей. Это явление объясняется так называемым «километрическим эффектом», заключающимся в том, что при коротких замыканиях в определенной, близкой от шин питания точке увеличивается не только значение тока, но и скорость восстановления напряжения при отключении короткого замыкания на выключателе. Эта скорость нарастания напряжения, измеряемая в киловольтах^ микросекунду, может при «километрических» коротких замыканиях достигать величин, соответствующих крутизне кривой, имеющей место при колебательных процессах в несколько тысяч герц и выше, на что выключатель не рассчитан. Если питаемая подстанция располагается в зоне «километрического эффекта», то может оказаться нежелательным применение короткозамыкателей. В этом случае и в некоторых других может оказаться целесообразной передача отключающего импульса от защиты трансформатора на головной выключатель .питающей линии по контрольному кабелю или по высокочастотному каналу ВЛ 110—220 кв. На низшем иапряжении главных понизительных подстанций промышленного предприятия также желательно иметь максимально простую схему. Если выполнение блочной схемы трансформатор—токопровод нецелесообразно, то рекомендуется применение схем подстанций с одной секционированной системой шин для электроснабжения потребителей всех категорий ответственности. Одна секционированная система сборных шин применима также на генераторном напряжении промышленных ТЭЦ без ограничения по мощности генераторов. Применение в некоторых случаях в системе электроснабжения двойной системы шин объясняется скорее традициями, чем целесообразностью. Анализ схем с двойной системой шин показывает, что последняя не может быть оправдана ответственностью потребителей. Наоборот, наиболее ответственные потребители должны иметь питание по двум линиям, от двух независимых источников питания (секций), которые могут быть связаны только через выключатель, обеспечивающий в случае аварии на одной из них автоматическое и незамедлительное их разделение. Питание двумя линиями обеспечивает, кроме резервирования, в случае аварии, возможность проведения плановых профилакти-

Измерения и испытания. Состояние механической части масляных выключателей, кроме производства ревизии, определяется по результатам измерений скорости включения и отключения (по виброграммам), «вжатия» контактов (хода) при включении, одновременности замыкания и размыкания контактов в пределах одной и всех трех фаз, минимального напряжения срабатывания привода, проверкой отсутствия течи масла из баков, опробованием работы выключателей при повышенном, пониженном и нормальном напряжениях оперативного тока. Состояние механической части воздушных выключателей определяется: измерением «вжатия» контактов, времени работы контактов, регламентируемых директивными нормами; измерением «сброса» давления при операциях включения и отключения, давления трогания главных контактов выключателя и давления для завершения операции выключателя; измерением напряжения срабатывания электромагнитов включения и отключения; проверкой расхода воздуха на утечку; опробованием выключателей в условиях повышенного, пониженного и нормального напряжений оперативного тока, осциллогра-фированием различных циклов.

вании производятся измерение времени и скорости включения и отключения, минимального напряжения срабатывания электромагнитов привода, одновременности замыкания и размыкания контактов у масляных выключателей, проверка работы приводов при различных уровнях напряжения оперативного тока или давления воздуха, осциллографиро-вание различных циклов включения и отключения, по которым судят о нормальной регулировке и работе отдельных узлов воздушных выключателей.

4.9. ОСОБЕННОСТИ НАЛАДКИ И ИСПЫТАНИЙ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ