Разъединители, отделители, короткозамыкатели

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разъединители, отделители, короткозамыкатели

Цель работы:

1. Изучить назначение, принцип действия, основные элементы конструкции и параметры разъединителей.

2. Изучить назначение, принцип действия, основные элементы конструкции и параметры отделителей.

3. Изучить назначение, принцип действия, основные элементы конструкции и параметры короткозамыкателей.

Общие сведения разъединитель короткозамыкатель конструкция

Разъединитель -- это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с не значительным 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.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может при вести к межфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается использовать разъединители для производства следующих операций: отключения и включения нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю; зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батареи конденсаторов); нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже.

Разъединителем разрешается также производить операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью (шиносоединительным или обходным выключателем);

Разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и за рядный ток воздушных и кабельных линий.

Значение отключаемого разъединителем тока зависит от его конструкции (вертикальное, горизонтальное расположение ножей), от расстоянии между полюсами, от номинального напряжения установки, поэтому допустимость такой операции устанавливается инструкциями и директивными указаниями. Порядок операций при отключении намагничивающего тока трансформатора также играет важную роль. Например, трансформаторы, имеющие РПН, необходимо перевести в режим недовозбуждения, так как ток намагничивания резко уменьшается при уменьшении индукции в мaгнитопроводе, которая зависит от подведенного напряжения. Кроме того, при отключении ненагруженного трансформатора необходимо предварительно эффективно заземлить нейтраль, если в нормальном режиме трансформатор работал с разземленной нейтралью. Если к нейтрали трансформатора был подключен заземляющий реактор, то предварительно его следует отключить.

Если в цепи имеются разъединитель и отделитель, то отключение и включение намагничивающего тока и зарядных токов следует выполнять отделителями, имеющими пружинный привод, который позволяет быстро произвести эту операцию.

Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявляются следующие требования:

- создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению;

- электродинамическая и термическая стойкость при протекании токов КЗ;

- исключение самопроизвольных отключений;

- четкое включение и отключение при наихудших условиях работы (обледенение, снег, ветер).

Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки - для внутренних и наружных установок, по конструкции -- рубящего, поворотного, катящегося, пантографического и подвесного типа. По способу установки различают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

б) Разъединители для внутренней установки

Для внутренних установок разъединители могут быть однополюсными (РВО) или трехполюсными (РВ, РВК, РВРЗ и др.). Трехполюсные разъединители могут выполняться на общей раме или на отдельных рамах для каждого полюса. Отдельные полюсы объединяются общим валом, связанным с приводом разъединителя. На токи до 1000 А нож разъединителя изготовляется из двух медных полос, на большие токи применяются ножи из трех-четырех полос. Так же как в шинных конструкциях, наилучшее использование материала при больших токах достигается, если неподвижные контакты будут коробчатого сечения, а ножи разъединителя -- корытообразной формы.

В разъединителях рубящего типа нож вращается вокруг одного из неподвижных контактов, движение ножу передается от вала через фарфоровые тяги. Необходимое давление в контактах создается пружинами.

Рассмотрим устройство контактной системы разъединителей рубящего типа (рис. 1). На изоляторе укреплена медная шина, изогнутая под прямым углом, которая является неподвижным контактом 2. Боковые части контакта 2 обработаны под цилиндрическую поверхность, поэтому с пластинами ножа 6 образуется линейный контакт. Пружины 4, насаженные на стержень 5, нажимают на стальные пластины 3, которые своим выступом прижимают ножи к неподвижному контакту. Чем больше давление в контакте, тем меньше переходное сопротивление, но больше износ контактов за счет трения при включениях и отключениях и тем большее усилие надо приложить при операциях с разъединителем.

Рис. 1. Контактная система разъединителей рубящего типа

При прохождении токов КЗ создаются электродинамические усилия в местах перехода тока с пластин ножа в контакт, стремящиеся оттолкнуть ножи от контакта. С другой стороны, пластины ножа притягиваются друг к другу благодаря взаимодействию токов одного направления. При больших токах КЗ силы отталкивания могут оказаться больше, чем силы притяжения пластин ножа, это приведет к отбросу пластин ножа от контакта, возникновению дуги, т. е. к аварии. Чтобы избежать этого, в разъединителях предусматривается устройство магнитного замка. Он состоит из двух стальных пластин 3, расположенных снаружи ножа, которые, во-первых, служат для передачи давления от пружин, а во-вторых, намагничиваясь токами КЗ, притягиваются друг к другу и создают дополнительное давление в контакте.

Контактная система разъединителя на втором изоляторе имеет такую же конструкцию, но контакты будут скользящими, шарнирными, а не размыкающимися, так как нож вращается вокруг оси 7.

Рис. 2. Разъединитель рубящего типа для внутренней установки с двумя заземляющими ножами РВРЗ-2-20/8000 (один полюс): 1 -- подвижные главные контакты; 2 -- неподвижный контакт; 3 - фарфоровая тяга; 4 --опорный изолятор; 5-рама; 6 -- заземляющие ножи; 7 -- механическая блокировка между главными и заземляющими ножами

На рис. 2 показан разъединитель типа РВРЗ на напряжение 20 кВ, номинальный ток 8000 А, рассчитанный на предельный сквозной ток 300 кА и предельный ток термической стойкости 112 кА (при расстоянии между полюсами 700 мм).

Контактная система полюса вертикально-рубящего типа. Для повышения динамической стойкости каждый контактный нож 1 оснащен магнитными замками. Контактная система полюса крепится на четырех опорных изоляторах. Движение ножам передается через изолирующую фарфоровую тягу 3. Для уменьшения отключающего и включающего усилия применяется механизм для снятия контактного давления. Заземляющие ножи 6 могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта или с обеих сторон. При трехполюсной установке они закорачиваются общей медной шиной.

Заземляющие ножи имеют механическую блокировку, не разрешающую включать их при включенных главных ножах. Для управления заземляющими ножами используется ручной рычажный привод, состоящий из системы рычагов, передающих движение от рукоятки к валу (ПР), или червячный привод (ПЧ). Включение и отключение главных ножей осуществляется электродвигательным приводом (ПДВ), позволяющим производить эти операции дистанционно.

Во включенном и отключенном положении разъединитель надежно

Рис. 3. Разъединитель катящегося типа РВК-20/12000

фиксируется системой рычагов привода, чтобы исключить самопроизвольное отключение или включение.

Для установки в комплектных экранированных токопроводах применяются разъединители катящегося типа с поступательным движением ножа (рис. 3). Эти разъединители рассчитаны на большие токи (12000, 14000 А). Неподвижные контакты 4 (левый и правый) выполнены в виде коробов из листовой меди и закреплены на опорных изоляторax 2, привернутых к раме 1. Подвижный контакт 3 выполнен из восьми G:\Аппараты выше 1 кВ\Галкин\iuht.miiкоробчатых шин, соединенных между собой специальным механизмом 6. Давление в контактах создается пружинами 5. При отключении разъединителя поворотом изолятора 7 приводится в движение кулачковое устройство механизма 6, которое отжимает подвижные контакты 3 от неподвижных на несколько миллиметров. Затем весь подвижный контакт перекатывается на роликах 8 справа налево, отключая разъединитель. При включении сначала перемещается подвижный контакт слева направо, а затем кулачковое устройство освобождает коробчатые шины подвижного и контакта и они пружинами прижимаются к неподвижным контактам.

Такое отключение и включение без трения в контактах позволяет применить легкий двигательный привод (ПДВ-12), а также уменьшить износ контактов.

Специально для закрытых токопроводов применяется заземляющий разъединитель типа ЗР.

в) Разъединители для наружной установки.

Разъединители, устанавливаемые в открытых распределительных устройствах, должны обладать соответствующей изоляцией и надежно выполнять свои функции в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Рис. 4. Разъединитель для наружной установки вертикально-поворотного типа. РНВ-500: 1-приводной механизм заземляющих ножей; 2 -рама; 3 - заземляющая шина; 4- нож заземления; 5-изолятор; 6, 9, 12- экраны; 7 - контакт; 8 - соединительная шина; 10 -главный нож с ламелями; 11 -главный нож с лопаткой; 13 - привод типа ПДН

В свое время широко применялись разъединители рубящего типа. Недостатком их являются большие габариты при отключенном положении ножа. Так, разъединитель РОН(З)-500/2000 при поднятом ноже имеет высоту 9,8 м. Для уменьшения усилия, необходимого для поднятия ножа, а также уменьшения габаритов по высоте нож разъединителя делают из двух частей. На рис. 4 показан такой разъединитель (РНВ-500) с вертикальным движением двух полуножей. В отключенном положении его высота 8,45 м. Разъединитель имеет два заземляющих ножа, привод главных ножей -- электродвигательный (ПДН), заземляющих ножей -- ручной.

Разъединители горизонтально-поворотного типа выпускаются на напряжение 10 -- 750 кВ. Широкое применение этих разъединителей объясняется значительно меньшими габаритами и более простым механизмом управления. В этих разъединителях главный нож состоит из двух частей, так же как у разъединителя РНВ, но они перемещаются в горизонтальной плоскости при повороте колонок изоляторов, на которых закреплены (рис. 5).

Один полюс является ведущим, к нему присоединен привод. Движение к двум другим полюсам (ведомым) передается тягами. Разъединители могут иметь один или два заземляющих ножа. Контактная часть разъединителя состоит из ламелей, укрепленных на конце одного ножа, и контактной поверхности на конце другого ножа. При включении нож входит между ламелями. Давление в контакте создается пружинами. Разъемный контакт подобной конструкции (для разъединителя РНВ-500) показан на рис. 6.

Рис. 5. Разъединитель горизонтально-поворотного типа РНДЗ-2-110: а-- включенное положение разъединителя: 1 -- рама; 2 -- опорный изолятор; 3 -- наконечник для присоединения шин; 4 -- гибкая связь; 5 -- главный нож с ламелями; 6 -- главный нож без ламелей; 7 -- заземляющие ножи; 8 -- тяга к приводу; 9 -- привод; б -- отключенное положение разъединителя, установленного в ОРУ 110 кВ

Продолжение рис. 3

В горизонтально-поворотных разъединителях при отключении нож как бы «ломается» на две части, поэтому значительно облегчается работа привода в случае обледенения контактов. В разъединителях рубящего типа для разрушения корки льда ножу сообщалось поступательно-вращательное движение, чем усложнялась кинематика привода.

Широко распространенные горизонтально-поворотные разъединители типа РЛНД заменяются усовершенствованной конструкцией РНД и РДЗ (разъединители для наружной установки, двухколонковые с заземляющими ножами).

Рис. 6. Разъемный контакт разъединителя: 1 -- гибкая связь; 2 -- пружина; 3 -- ламель; 4 -- лопатка

В разъединителях 330 -- 750 кВ предусмотрены ледозащитные кожухи, закрывающие контакты.

В установках 500 -- 750 кВ находят применение пантографические и подвесные разъединители.

Подвесной разъединитель (рис. 7) имеет подвижную контактную систему, состоящую из груза 5, снабженного пружинящими лапами 6 и контактными наконечниками 7, к которым приварены токопроводы 9 из двух (алюминиевых труб. Вся эта система подвешена на гирляндах изоляторов 3 к порталу. Неподвижный контакт в виде кольца 8 может устанавливаться на шинной изоляционной опоре, а также на измерительных трансформаторах тока и напряжения. Тросовая система управления состоит из электродвигательного привода 10, троса 1, противовеса 2, блоков 4. В отключенном положении подвижный контакт поднят. При включении разъединителя вращением барабана привода поднимается вверх противовес, а подвижные контакты под действием собственного веса опускаются вниз и наконечники 7 приходят в соприкосновение с кольцом 8 -- цепь замкнута.

На рис. 7, б показана установка подвесных разъединителей в ОРУ 500 кВ. На переднем плане видна экранирующая сетка над приводом разъединителя.

Подвесной разъединитель (конструкции инж. М. Л. Зеликина) надежно включается и отключается при гололеде, обеспечивает значительную экономию металлоконструкций, изоляторов, ошиновки. Капитальные затраты на сооружение ОРУ с подвесными разъединителями сокращаются примерно на 20% за счет уменьшения размеров ОРУ. Широкое распространение такие разъединители получили в ОРУ 330 -- 500 кВ.

Для электроустановок 1150 кВ разработаны разъединители двухколонковые с двумя телескопическими ножами, движущимися при включении в горизонтальной плоскости навстречу друг другу.

Рис. 7. Разъединитель подвесного типа РПД-500: а -- отключенное положение; б -- включенное положение разъединителя, смонтированного на трансформаторах тока 500 кВ

г) Короткозамыкатели и отделители

Короткозамыкатель -- это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в электрической цепи.

Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанции для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного КЗ действием релейной защиты питающей линии.

В установках 35 кВ применяют два полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искусственное двухфазное КЗ. В установках с заземленной нейтралью (11О кВ и выше) применяется один полюс короткозамыкателя. Конструкция короткозамыкателя КЗ-35 показана на рис. 8. Привод короткозамыкателей имеет пружину, которая обеспечивает включение заземленного ножа на неподвижный контакт, находящийся под напряжением. Импульс для работы привода подается от релейной защиты. Отключение производится вручную. При включении короткозамыкателя во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата необходимо обеспечить большую скорость движения ножа. В существующих конструкциях время включения короткозамыкателя составляет 0,12 -- 0,25 с.

Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производится вручную. Отделители, так же как разъединители, могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон. Недостатком существующих конструкций ОД является довольно большое время отключения (0,4-0,5 с).

Рис. 8. Короткозамыкатель КЗ-35: 1 - основание; 2 -- заземляющий нож; 3 -- неподвижный контакт; 4 -- изоляционная колонна; 5 -- изоляционная вставка; б -- привод ПРК-1; 7 -- тяга; 8 -- гибкая связь к заземляющей шипе.

Отделители могут отключать обесточенную цепь или ток намагничивания трансформатора.

Отделители и короткозамыкатели открытой конструкции недостаточно надежно работают в неблагоприятных погодных условиях (мороз, гололед). В эксплуатации наблюдаются случаи их отказа в работе. Взамен этих конструкций разработаны отделители и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере, заполненной элегазом.

Короткозамыкатели КЭ-110 и КЭ-220 выполняются в виде одного полюса. Полюс КЭ-110 (рис. 9) состоит из основания 5 и контактной камеры 2. В основании, изолированном от земли, расположен пружинный механизм включения и масляный буфер. Утечки элегаза компенсируются из баллона, связанного через фильтр с внутренней полостью контактной камеры. Давление контролируется по мановакуумметру. Пружинный привод ППК обеспечивает дистанционное включение и отключение короткозамыкателя. На заземляющей шинке 4 установлен трансформатор тока 7.

Контактная камера короткозамыкателя (рис. 10) имеет один разрыв 90 мм и состоит из фарфорового корпуса и двух вертикально расположенных электродов. Неподвижный контакт 2 имеет вывод для присоединения токоведущей шины. Подвижный контакт через гибкие связи соединен с заземляющей шиной. Полость контактной камеры заполнена элегазом SF6 с избыточным давлением 0,3 МПа. Как было сказано выше, элегаз обладает высокой электрической прочностью. При атмосферном давлении его прочность в 2 -- 3 раза выше воздуха, а при давлении 0,3 МПа прочность элегаза сравнима с прочностью чистого трансформаторного масли. Элегаз не горит и не поддерживает горения, поэтому аппараты с элегазом не опасны в отношении взрыва и пожара. При снижении давления внутри камеры до атмосферного промежуток между контактами может выдерживать, не пробиваясь, наибольшее рабочее напряжение. Герметичность k;i меры обеспечивается прокладками из резиновых колец между фарфоровыми корпусами и металлическими фланцами (на рисунке не показами) и гидравлическим затвором в месте прохождения подвижной тяги.

Нижний контакт представляет собой стержень, экранированный цилиндром. Неподвижный контакт розеточного типа. Ламели контакта от обгорания защищены экраном.

В короткозамыкателе КЭ-220 на 220 кВ две контактные камеры такой, же конструкции.

Отделитель закрытого исполнения с элегазовым наполнением (рис. 11) предназначен для отключения и включения токов намагничивания силовых трансформаторов и зарядных токов линий. Отделитель ОЭ-110 обеспечивает автоматическое включение и отключение.

Рис. 9. Короткозамыкатель закрытого типа с элегазовым наполнением КЭ-110 кВ: 1 -- контактный вывод; 2 -- контактная камера; 3 -- гидравлический затвор; 4 -- присоединение заземляющей шины; 5 -- основание; 6 -- мановакуумметр; 7 -- трансформатор тока ТШЛ-0,5; 8 -- привод; 9 -- тяга; 10 -- изолятор; 11--баллон с элегазом; 12 -- фильтр

Рис. 10. Контактная камера короткозамыкателя КЗ-110: 1 -- мешочек с силикагелем; 2 -- неподвижный контакт; 3 -- фарфоровый корпус; 4 -- экран; I подвижный контакт; 6 -- гибкая связь; 7 -- масляный гидрозатвор; 8 -- сальниковое уплотнение

Три полюса установлены на общем основании 8. Токоведущие проводи присоединяются к контактным выводам на верхнем и среднем фланцах. Внутри контактной камеры находятся неподвижный контакт розеточного типа и полый подвижный контакт с экраном. Включение происходит за счет силы пружин привода ППО. Давление в контактах создается за счет сжатой пружины 4 и пружинящего розеточного контакта. Отключение и происходит автоматически за счет отключающих пружин, расположенных в основании отделителя.

Рис. 11. Отделитель закрытый с элегазовым наполнением ОЭ-110/1000: 1-верхний фланец; 2 - неподвижный контакт; 3- экран; 4 -- контактная пружина, 5 --подвижный контакт; 6 - изолирующая колонка; 7 - масляный гидрозатвор; 8 -- основание; 9 - тяга к приводу; 10- буфер; 11 - мановакуумметр; 12 - тяга к неподвижному контакту

Специальных устройств для гашения дуги не предусмотрено, так как элегаз обладает высокой электрической прочностью, а отделитель предназначен для отключения токов не более 20 А. Разрыв между контактами и отключенном положении 90 мм. Избыточное давление элегаза в контактной камере 0,3 МПа, но даже при утечке элегаза и снижении давления до атмосферного промежуток между контактами может выдерживать, не пробиваясь, наибольшее рабочее напряжение 126 кВ. Для герметичного уплотнения подвижной тяги при выходе из камеры используется масляный гидрозатвор 7 такой же конструкции, как в короткозамыкателе.

Контактная камера отделителя 110 кВ является модулем для аппаратов на более высокое напряжение. Так, в отделителе 220 кВ должно быть две камеры.

Достоинством короткозамыкателей и отделителей закрытого исполнения является четкая работа и малые времена включения (КЭ) и отключения (ОЭ).

Контрольные вопросы

1. Классификация разъединителей.

2. Конструкции разъединителей.

3. Назначение и количество заземляющих ножей на разъединителях.

4. Требования к разъединителям по электрическим параметрам.

5. Почему выключатель может отключить ток КЗ, а разъединитель нет.

Размещено на Allbest.ru