Материал: Проектирование подстанции типа четырехугольник 220/35 с дополнительной исследовательской частью. Исследование линий на наличие наведенного напряжения

1.2.2 Выбор выключателей

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

Быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

Пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

Возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

Легкость ревизии и осмотра контактов;

Взрыво- и пожаробезопасность;

Удобство транспортировки и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток Iном и номинальное напряжение Uном.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые, маломасляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. Особая группа - выключатели нагрузки - рассчитаны на отключение токов нормального режима.

К установке на РУ 220 кВ примем выключатель ВГТ-220. Основные технические характеристики выключателя приведены далее, в том числе в таблице 1.2.

Выключатель элегазовый баковый типа ВЭБ-220 (220кВ)

Рис. 1.1

· Выключатель ВЭБ-220 предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частоты 50, 60 Гц с номинальным напряжением 220 кВ.

·              Выключатель изготавливается в климатическом исполнении УХЛ1 категории размещения 1 ГОСТ 15150-69, ГОСТ 15543.1 и предназначен для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом при следующих условиях:

o окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание коррозионноактивных агентов по ГОСТ 15150-69 (для атмосферы типа II);

o     верхнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет плюс 40°С;

o     нижнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет минус 60°С;

o     относительная влажность воздуха: при температуре +15°С - 75% (верхнее значение 100% при температуре +25°С);

o     при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда - при ветре скоростью до 40 м/с;

o     высота установки над уровнем моря не более 1000 м;

o     тяжение проводов в горизонтальном направлении не более 1000 Н (100 кГс).

o     по заказу возможна поставка выключателя в климатическом исполнении Т1 (верхнее рабочее значение температуры воздуха +55°С).

Основными преимуществами выбранного типа выключателя являются следующие:

o наличие встроенных трансформаторов тока с высокими классами точности и характеристиками;

o     комплектация пружинным приводом ППВ. Пониженные усилия оперирования выключателем;

o     использование в соединениях двойных уплотнений, а также «жидкостного затвора» в узле уплотнения подвижного вала. Естественный уровень утечек - не более 0,5% в год - подтверждается испытаниями каждого выключателя на заводе-изготовителе по методике, применяемой в космической технике;

o     современные технологические и конструкторские решения и применение надежных комплектующих, в том числе высокопрочных изоляторов зарубежных фирм;

o     высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию;

o     высокая коррозионная стойкость покрытий (горячий цинк), применяемых для стальных конструкций выключателя;

o     высокий коммутационный ресурс, заданный для каждого полюса, в сочетании с высоким механическим ресурсом, повышенными сроками службы уплотнений и комплектующих, обеспечивают при нормальных условиях эксплуатации не менее, чем 25-летний срок службы до первого ремонта;

o     автоматическое управление системами элетроподогрева и сигнализация об их исправной работе;

o     возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления газа в выключателе;

o     сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателе;

o     отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения;

o     низкий уровень шума при срабатывании;

o     высокие пожаро- и взрывобезопасность.

Таблица 1.2

Основные технические характеристики выключателя ВЭБ-220 [1]

Устройство и работа

· Выключатели изготавливаются в трехполюсном исполнении. Полюсы выключателя, включающие в себя одноразрывные дугогасительные устройства и высоковольтные вводы, установлены на опорной раме, покрытой горячим цинком.

·              Управление выключателем осуществляется одним пружинным приводом типа ППВ.

Пружинный привод по исполнению механизма завода рабочих пружин может быть изготовлен с универсальным двигателем на напряжение = 220 В и однофазное ~230 В или = 110 В. Для управления выключателем в каждом приводе установлены: 1 электромагнит включения и 2 электромагнита отключения. В зависимости от заказа электромагниты могут поставляться на напряжение 220 В или 110 В постоянного тока. В шкафу привода установлена автоматическая система включения и контроля работы подогрева мощностью 280 Вт и неотключаемый антиконденсатный нагреватель мощностью 70 Вт. Номинальное напряжение питания устройств подогрева ~220 В. В электрической схеме привода имеется переключатель выбора режима управления «местное/дистанционное» и реле блокировки от многократных включений.

· В качестве дугагасительной и изоляционной среды в выключателе применен специальный инертный негорючий газ - элегаз (во всём диапазоне рабочих температур), что делает выключатель практически необслуживаемым во время всего срока эксплуатации, а также благодаря этому выключатель взрыво- и пожаробезопасен. Полюсы выключателя снабжены защитными мембранами, что делает его взрывозащищённым даже при возникновении внутреннего короткого замыкания.

·              Каждый полюс выключателя снабжён электроконтактными сигнализаторами плотности, для осуществления постоянного мониторинга состояния элегаза.

·              Выключатели по выбору заказчика комплектуются высокопрочными фарфоровыми или полимерными изоляторами, закупаемыми у ведущих зарубежных изготовителей. Изоляторы могут иметь II*, III или IV степень загрязнения по ГОСТ 9920.

·              Выключатель комплектуется встроенными трансформаторами тока типа ТВГ-220, которые устанавливаются на вводы выключателя. На полюсы выключателя может быть установлено до шести трансформаторов тока для коммерческого учета, измерения и защиты (по специальному заказу возможна установка до восьми трансформаторов тока на полюс). Характеристики и комплектация выключателей встроенными трансформаторами тока могут быть выполнены в соответствии с требованиями заказчика.

·              Выключатель снабжен устройствами элетроподогрева полюсов. Электроподогрев состоит из двух ступеней, каждая из которых автоматически включается и отключается соответствующими элементами управления, размещенными в шкафу вторичных соединений. С помощью установленных в устройства элетроподогрева датчиков температуры предусмотрена сигнализация об исправной работе нагревателей.

·              Выводы трансформаторов тока, сигнализаторов плотности, датчиков температуры выведены в шкаф вторичных соединений, который размещен на раме выключателя.

·              Выключатель поставляется в частично разобранном виде, имеет высокую заводскую готовность, что обеспечивает сохранение заводской регулировки и предельно упрощает монтаж и наладку. Транспортировка к месту монтажа возможна какжелезнодорожным, так и автомобильным транспортом (автотрейлером).

·              Шеф-монтаж и шеф-наладка производятся специалистами завода-изготовителя.

·              Габаритный чертеж выключателя представлен на рисунке 1.2

Рис. 1.2:1 - привод пружинный, 2 - ycтpoйствo гасильное, 3 - ввод, 4 - вывод, 5 - устройство электроподогрева, 6 - сигнализатор плотности, 7 - указатель положения контактов, 8 - рама, 9 - устройство передаточное, 10 - механизм отключающий, 11 - шкаф вторичных coeдинений, 12 - опора рамы, 13 - болт М16, 14 - знак заземления, 15 - фланцец, разрывной мембраны, 16 - клапан для заправки элегазом

Проверка данного выключателя:

Таблица 1.3

Основные технические параметры выключателя ВЭБ-220

Проверим выбранный выключатель по следующим условиям:

А) По длительному току:

А≥1850А

Б) Проверка на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

- номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключаемом токе;

- апериодическая составляющая токов КЗ в момент расхождения контактов выключателя

- определяется по графику (Рожкова), при условии:

τ = τ_{р.защиты}+ τ_с.выкл.=0,01+0,025=0,035 c.

τ_с.выкл- собственное время отключения выключателя

τ_{р.защиты -} время действия релейной защиты

Значит,

Ia,τ=1.4*I_по*e- τ/ τa

Τa - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;

Ia,τ= 1.4*50000А*e^-1.7=12,6кА

,6кА≤31.5 кА

В) По включающей способности:

- номинальный ток выключателя (действующее значение периодической составляющей тока кз)

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;

10кА≤50 кА

Г) Проверка на термическую стойкость - по тепловому импульсу тока КЗ:

- тепловой импульс тока КЗ;

- среднеквадратическое значение тока за время его протекания (ток термической стойкости);

- длительность тока термической стойкости.

B_к=I_по ²* (t_{откл. +} τa)=10²* (0,025+0,03)=5,5

I_терм²* t_терм.=50²*3=7500 кА²с

,5 кА² ≤7500 кА²с.

Таким образом, выбранный выключатель отвечает всем предъявляемым требованиям. Принимаем выключатель ВЭБ-220.

1.2.3 Выбор разъединителей

Разъединитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединители могут быть внутренней и наружной установок. Заземляющие ножи могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта или с обеих сторон. Заземляющие ножи имеют механическую блокировку, не разрешающую включать их при включенных главных ножах.

Включение и отключение разъединителей осуществляется электродвигательным приводом (ПДВ), позволяющим произвести эти операции дистанционно. Для управления заземляющими ножами используются ручные рычажные приводы (ПР, ПЧ).

Помимо этого основного назначения разъединители используют также для других целей, поскольку их конструкция это позволяет, а именно:

) для отключения и включения ненагруженных силовых трансформаторов небольшой мощности и линии ограниченной длины при строго установленных условиях;

) для переключений присоединений РУ с одной системы сборных шин на другую без перерыва тока;