ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПОДСТАНЦИЙПОДСТАНЦИЙ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электрические системы»

Электронное учебное пособие для студентовЭлектронное учебное пособие для студентов энергетических специальностей энергетических специальностей

Разработала: Браневич О.А.

Руководитель: Фадеева Г.А. к.т.н., доцент

Минск 2004

ПодстанцияЭлектроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств

Силовые трансформаторыСиловые трансформаторы

Трансформатор -статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Отношение высшего напряжения трансформатора к низшему называется коэффициентом трансформации.

Трансформаторы содержат устройства, позволяющие изменять коэффициент трансформации.

Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) позволяет изменять коэффициент трансформации без отключения трансформатора от сети, т.е. под нагрузкой.

Трансформатор с регулированием напряжения без возбуждения (ПБВ) позволяет изменять коэффициент трансформации только после отключения трансформатора от сети, т.е. после снятия с него напряжения.Устройство РПН

Трансформаторы двухобмоточный трехобмоточный

Большинство трансформаторов выполняется трехфазными, трансформаторы большой мощности выполняются однофазными.По количеству обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные.

Устройство Устройство трансформаторатрансформатора В магнитной системе

трансформатора проходит магнитный поток, отсюда название «магнитопровод».Магнитопровод и его конструктивные детали составляют остов трансформатора. На остове устанавливают обмотки и крепят проводники, соединяющие обмотки с выводами.

Магнитопровод выполняется из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга

лаковой пленкой с толщиной слоя 0,01 мм, которая создает надежную изоляцию между листами, обеспечивает хорошее охлаждение магнитопровода и не повреждается при сборке трансформатора.

Принцип Принцип работыработы трансформаторатрансформатора

Когда по одной из обмоток трансформатора проходит электрический ток, в ней возникает магнитное поле.

Магнитная индукция этого поля пронизывает проводники другой обмотки и наводит в ней напряжение, величина которого пропорциональна числу ее витков:

U = 4,44fФ,

где f – частота переменного тока;

- число витков обмотки;

Ф – магнитный поток.

Мощный трансформатор высокого напряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы, бак, охлаждающие устройства, устройство регулирования напряжения, защитные и измерительные устройства.

Каждая фаза трансформатора состоит из двух или трех изолированных друг от друга обмоток.

Обмотки расположены на стержнях магнитопровода.

Для проводников обмоток используется медь, которая имеет малое сопротивление и высокую механическую прочность.

Изоляция обмоток должна выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения.

Обмотки должны выдерживать электродинамические усилия, которые появляются при протекании токов короткого замыкания.

При прохождении по обмоткам электрического тока они нагреваются, поэтому трансформатор должен иметь надежную систему охлаждения, чтобы не возникал недопустимый перегрев изоляции.

Обмотки Обмотки трансформаторотрансформаторо

вв

ИзоляциИзоляцияя

Изоляция трансформатора является ответственной частью, так как надежность работы трансформатора определяется, в основном, надежностью его изоляции.

В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердыми диэлектриками: специально обработанной бумагой и электрокартоном.В сухих трансформаторах, широко применяются новые виды изолирующих материалов повышенной нагревостойкости на основе кремнийорганических материалов. Активную часть трансформатора вместе с отводами и переключающими устройствами для регулирования напряжения помещают в бак. Основные части бака – стенки, дно и крышка. Крышку используют для установки вводов, крепления расширителя, термометров и других деталей.

На стенке бака укрепляют охладительные устройства – радиаторы.

РасширительРасширительтрансформаторатрансформатора

Расширитель трансформатора представляет собой цилиндрический сосуд, соединенный с баком трубопроводом и служащий для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом. Бак трансформатора полностью залит маслом, изменение объема масла при нагреве и охлаждении приводит к колебанию уровня масла в расширителе. При этом воздух вытесняется из расширителя или поступает в него.

Масло очень гигроскопично, и если расширитель непосредственно связан с атмосферой, то влага из воздуха поступает в масло, резко снижая его изоляционные свойства. Для предотвращения этого расширитель связан с окружающей средой через силикагелевый воздухоосушитель. Силикагель поглощает влагу из всасываемого воздуха.

К баку трансформатора крепят термосифонный фильтр, заполненный силикагелем, поглощающим продукты окисления масла. При циркуляции масла через фильтр происходит непрерывная регенерация масла.

Для контроля за работой трансформатора предусматриваются контрольно-измерительные и защитные устройства. К контрольным устройствам относятся маслоуказатель и термометры. Маслоуказатель устанавливается на расширителе, термометр – на крышке бака. К защитным устройствам относятся реле понижения уровня масла и газовое реле, срабатывающие и подающие сигнал обслуживающему персоналу.

ООсновнысновныее параметр параметрыы трансформатора трансформатора

К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение короткого замыкания; ток короткого замыкания; ток холостого хода и короткого замыкания. Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Номинальная мощность для двухобмоточного трансформатора – это мощность каждой из его обмоток. Трехобмоточные трансформаторы могут быть выполнены с обмотками как одинаковой, так и разной мощности.

Номинальное напряжение обмоток – это напряжение первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора. Для трехфазного трансформатора – это его линейное (междуфазное) напряжение. Для однофазного трансформатора – это U/3.

Номинальными токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки определяется по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания uк –

это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Ток холостого хода Iх характеризует

активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах от номинального тока трансформатора.

Потери короткого замыканияПотери короткого замыкания зависятзависят отот потерь в обмотках при протекании по ним потерь в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструкциях трансформатора. обмотках и конструкциях трансформатора. Добавочные потери вызваны магнитными Добавочные потери вызваны магнитными полями рассеяния, создающими вихревые полями рассеяния, создающими вихревые токи в крайних витках обмотки и токи в крайних витках обмотки и конструкциях трансформатора. Для их конструкциях трансформатора. Для их снижения обмотки выполняются снижения обмотки выполняются многожильным транспонированным многожильным транспонированным проводом, а стенки бака экранируются проводом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.магнитными шунтами.

 

Потери холостого хода и короткого замыканияПотери холостого хода и короткого замыкания Потери холостого хода РПотери холостого хода Р

хх и и короткого замыкания Ркороткого замыкания Р

кк определяют экономичность работы определяют экономичность работы трансформатора. Потери холостого трансформатора. Потери холостого хода состоят из потерь в стали на хода состоят из потерь в стали на перемагничичание и вихревые токи. перемагничичание и вихревые токи.

Условные обозначения типов трансформаторов

О-однофазный или Т-трехфазный; А – автотрансформатор.

Р-трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

М – естественное масляное охлаждение; Д- принудительное воздушное охлаждение (дутье); Ц- принудительная циркуляция масла и др.

Т-трехобмоточный трансформатор.

Н- наличие устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).

Г-грозоупорное исполнение.

С – трансформатор для собственных нужд электростанций; Ж – для электрификации железных дорог.

Далее указывается номинальная мощность трансформатора, кВА и номинальное напряжение обмотки высшего напряжения кВ.

Например: ТРДЦН-63000/110 ТМН-2500/35 ТДЦ-125000/330

Назначение и уНазначение и устройство стройство измерительных трансформаторов измерительных трансформаторов

тока и напряжениятока и напряжения

ТрансформаторТрансформаторыы тока тока предназначенпредназначеныы для уменьшения для уменьшения первичного тока до значений, первичного тока до значений, приемлемых приемлемых для для подключаемых подключаемых измерительных приборов и реле, а измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей также для отделения цепей измерения и защиты от первичных измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.цепей высокого напряжения.

Трансформаторы токаТрансформаторы тока

Трансформатор тока имеет Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 замкнутый магнитопровод 2 и две обмотки – первичную и две обмотки – первичную 1 и вторичную 3. 1 и вторичную 3.

Первичную обмотку Первичную обмотку трансформатора тока трансформатора тока включают последовательно включают последовательно в цепь измеряемого в цепь измеряемого II1 1 тока.тока.

Ко вторичной обмотке Ко вторичной обмотке присоединяются присоединяются измерительные приборы, измерительные приборы, обтекаемые током обтекаемые током II22

Схема включения трансформатора тока

Трансформатор тока Трансформатор тока характеризуется номинальным характеризуется номинальным коэффициентом коэффициентом трансформации:трансформации:

ККII==II11ном ном / / II2ном2ном, ,

где где II1ном 1ном и и I I2ном2ном – номинальные – номинальные

значения первичного и значения первичного и вторичного токвторичного токовов соответственно.соответственно.

Значения номинального Значения номинального вторичного тока вторичного тока чаще всего чаще всего принпринимаютсяимаются равными 5 и равными 5 или ли 110 0 А.А.Трансформатор тока 110 кВ

Коэффициент трансформации Коэффициент трансформации трансформатора тока не является строго трансформатора тока не является строго постоянной величиной и может постоянной величиной и может отличаться от номинального значения отличаться от номинального значения из-из-за за погрешности, обусловленной наличием погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания.Токовая тока намагничивания.Токовая погрешность определяется по погрешность определяется по выражению:выражению:

II%% = =(( К КIIII2 2 – I– I11)100 / I)100 / I

11..

Погрешность трансформатора тока Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных зависит от его конструктивных особенностей: сечения особенностей: сечения и и магнитной магнитной проницаемости материала проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения магнитного пути, значения II1111. .

В зависимости от предъявляемых В зависимости от предъявляемых требований выпускаются требований выпускаются трансформаторы тока с классами трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10.

Погрешность трансформатора тока Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. тока по отношению к номинальному.

Трансформатор тока с элегазовой изоляцией

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока номинально работает в режиме, близком к режиму короткого замыкания.

Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастает, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки.

В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной (разомкнутой) обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт. Поэтому не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке.

Трансформатор тока 110 кВ

Трансформаторы напряжения

ТрансформаторТрансформаторыы напряжения напряжения предназначенпредназначеныы для понижения для понижения высокого напряжения до высокого напряжения до стандартного значения стандартного значения UU22==100100ВВ или 100/или 100/3 В3 В, удобного для , удобного для измерений,измерений, и для отделения цепей и для отделения цепей измерения и релейной защиты от измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого первичных цепей высокого напряжения. напряжения.

ППервичная обмотка ервичная обмотка трансформатора напряжения трансформатора напряжения включавключаетсяется на напряжение сети на напряжение сети UU11, а ко вторичной обмотке , а ко вторичной обмотке напряжениенапряжениемм UU22 присоедин присоединяютсяяются параллельно катушки параллельно катушки измерительных приборов и реле. измерительных приборов и реле.

1-первичная обмотка; 2 – магнитопровод;3 – вторичная обмотка.

Схема включения трансформатора напряжения

Трансформатор Трансформатор напряжения в отличие от напряжения в отличие от трансформатора тока трансформатора тока работает в режиме, работает в режиме, близком к холостому ходу, близком к холостому ходу, так как сопротивление так как сопротивление параллельных катушек параллельных катушек приборов и реле большое, а приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, неток, потребляемый ими, не велик.велик.

Номинальный коэффициент Номинальный коэффициент трансформации трансформации определяется следующим определяется следующим выражением:выражением:

ККномном==UU11ном ном / / UU2ном2ном,,

где где UU11номном, , UU22номном – – номинальные номинальные первичнпервичноое и е и вторичнвторичноое напряжение напряженияя соответственносоответственно..

Рассеяние магнитного Рассеяние магнитного потока и потери в потока и потери в сердечнике приводят к сердечнике приводят к погрешности измерения:погрешности измерения:

UU%% = =(( К КномномUU2 2 – U– U11)100 / )100 / UU11..

В зависимости оВ зависимости отт номинальной погрешности номинальной погрешности различают классы точности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3. 0,2; 0,5; 1; 3.

Конструктивные особенностиПогрешность зависит от конструкции Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от соsпроницаемости стали и от соs вторичной нагрузки.вторичной нагрузки.

По конструкции различают По конструкции различают трехфазные и однофазные трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые кВ, однофазные – на любые напряжения. Следует отличать напряжения. Следует отличать однофазные двухобмоточные однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35, от однофазных НОМ-15, НОМ-35, от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15,ЗНОМ-20, трехобмоточных ЗНОМ-15,ЗНОМ-20, ЗНО-35.ЗНО-35.

По типу изоляции трансформатор По типу изоляции трансформатор могут быть сухими, масляными и с могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией. литой изоляцией.

Трансформаторы напряжения с Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией масляной изоляцией применяются на напряжение 6-применяются на напряжение 6-1150 кВ в закрытых и открытых 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. распределительных устройствах. В этих трансформаторах масло В этих трансформаторах масло служит для изоляции и служит для изоляции и охлаждения обмоток и охлаждения обмоток и магнитопровода.магнитопровода.

Трансформатор напряжения 110 кВ

Обмотки сухих трансформаторов Обмотки сухих трансформаторов

выполняют проводом ПЭЛ, а выполняют проводом ПЭЛ, а

изоляцией между обмотками изоляцией между обмотками

служит электрокартон. Такие служит электрокартон. Такие

трансформаторы применяются в трансформаторы применяются в

установках до 1000 В (НОС-0,4 – установках до 1000 В (НОС-0,4 –

трансформатор напряжения трансформатор напряжения

однофазный, сухой, на 0,4 кВ).однофазный, сухой, на 0,4 кВ).

Трансформатор напряжения 110 кВ

Трансформатор напряжения 110кВ

Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения серии ЗНОЛ 0,6 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10, 15, 20 и 24 кВ. Такие трансформаторы пожаробезопасны, имеют небольшую массу.

Назначение и устройство

выключателей

ВыключателВыключателии – это коммутационны – это коммутационныее аппаратаппаратыы, предназначенны, предназначенныее для для включения и отключениявключения и отключения электрических цепейэлектрических цепей. .

ВыключателВыключателии явля являюются основнымтся основнымии аппаратаппаратааммии в электрических в электрических установкахустановках..

Наиболее тяжелой и ответственной Наиболее тяжелой и ответственной операцией, выполняемой операцией, выполняемой выключателями, выключателями, является отключение является отключение токов короткотоков короткогого замыкани замыканияя. .

Выключатель должен не только Выключатель должен не только отключить поврежденную цепь, но отключить поврежденную цепь, но включить ее повторно и, если включить ее повторно и, если замыкание не устранено, снова замыкание не устранено, снова отключить.отключить.

Такая операция называется Такая операция называется автоматическим повторным автоматическим повторным включением (АПВ).включением (АПВ).Баковый элегазовай

выключатель 110 кВ

В дВ дугогасительныугогасительныхх устройства устройствахх выключателей выключателей могут могут использиспользоватьсяоваться разные разные принципы гашения дуги: принципы гашения дуги: охлаждение дуги посредствам охлаждение дуги посредствам перемещения ее в окружающей перемещения ее в окружающей среде; обдувание дуги воздухом среде; обдувание дуги воздухом или холодным или холодным неионизированным газнеионизированным газоом; м; расщепление дуги на несколько расщепление дуги на несколько параллельных дуг малого параллельных дуг малого сечения; удлинение, дробление сечения; удлинение, дробление и соприкосновение дуги с и соприкосновение дуги с твердым диэлектриком; твердым диэлектриком; создание высокого давления в создание высокого давления в дуговом промежутке идуговом промежутке и другие. другие.

Главное, чтобы время гашения Главное, чтобы время гашения дуги было минимальным.дуги было минимальным.

При разрыве цепи контактПри разрыве цепи контакты ы выключателя выключателя размыкаются и размыкаются и возникает электрическая возникает электрическая дуга, которая должна дуга, которая должна гаситься в специальных гаситься в специальных устройствахустройствах – – дугогасительных камерахдугогасительных камерах..

Управление выключателем, т. е. его включение и отключение, может производиться вручную, дистанционно или автоматически. Механизм для включения и отключения выключателя называется приводом. У большинства выключателей он представляет собой отдельный аппарат – электромагнитный, пружинный, грузовой или пневматический, соединяемый с приводным валом выключателя.

Привод масляноговыключателя

Привод воздушного выключателя

Масляные выключателиМасляные выключатели

В масляных В масляных выключателях выключателях дугогасительной средой является дугогасительной средой является трансформаторное маслотрансформаторное масло.. Выпускаемые промышленностью Выпускаемые промышленностью масляные выключатели имеют две масляные выключатели имеют две конструктивные разновидности: конструктивные разновидности: много- и малообъемные. много- и малообъемные.

В выключателях с большим объемом В выключателях с большим объемом масла трансформаторное масло масла трансформаторное масло используется для гашения дуги и используется для гашения дуги и изоляции токоведущих частейизоляции токоведущих частей..

Эти выключатели применяются на Эти выключатели применяются на напряжение 35 кВ и выше с напряжение 35 кВ и выше с номинальными токами 630номинальными токами 630 - - 2000 А. 2000 А.

Многообъемные масляные Многообъемные масляные выключатели предназначены для выключатели предназначены для наружной установки.наружной установки.Масляный выключатель типа ВМ-35

В малообъемных масляных В малообъемных масляных включателях включателях трансформаторное масло трансформаторное масло используется только как используется только как средство гашения дугисредство гашения дуги..ББаки этих выключателей во аки этих выключателей во время работы находятся под время работы находятся под напряжением, поэтому они напряжением, поэтому они изолируются от изолируются от зазаземлземлененных частей ных частей наружнынаружнымими изолятор изоляторамиами. . Маломасляные Маломасляные выключатели применяются выключатели применяются на напряжение 10 (6)на напряжение 10 (6) - - 35 35 кВ.кВ.

Выключатель серии ВМ-10

Воздушные выключателиВоздушные выключатели

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

В большинстве конструкций В большинстве конструкций воздушных выключателей воздушных выключателей гасительные камеры размещаются гасительные камеры размещаются в фарфоровых изоляторах. в фарфоровых изоляторах.

Эти выключатели применяют на Эти выключатели применяют на напряжение 35 кнапряжение 35 кВВ и выше, в и выше, в основномосновном,, для наружной для наружной установки.установки.

Привод воздушного выключателя

Воздушные выключатели Воздушные выключатели обладают обладают рядом рядом достоинств: взрыво- и достоинств: взрыво- и пожаробезопасность, пожаробезопасность, быстродействие и возможность быстродействие и возможность осуществления осуществления быстродействующего АПВ, высокбыстродействующего АПВ, высокаяая отключающотключающаяая способность, способность, надежное отключение емкостных надежное отключение емкостных токов линий, малый износ токов линий, малый износ дугогасительных контактов, легкий дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам, доступ к дугогасительным камерам, пригодность для наружной и пригодность для наружной и внутренней установки.внутренней установки.

Недостатками воздушныхНедостатками воздушных выключатвыключатееллеей являются сложная й являются сложная конструкция ряда деталей и узлов, конструкция ряда деталей и узлов, относительно высокая стоимость, относительно высокая стоимость, трудность установки встроенных трудность установки встроенных трансформаторов тока.трансформаторов тока.

Воздушный выключатель 110 кВ

ЭлектромагнитныеЭлектромагнитные выключатели выключатели

Для сетей напряжением 6 и 10 кВ выпускаются выключатели с электромагнитным дутьем.Электромагнитные выключатели для гашения дуги не требуют масла или сжатого воздуха, что является большим преимуществом их перед другими типами выключателей. Выключатели этого типа выпускаются на напряжение 6-10 кВ, номинальный ток до 3600 А и ток отключения до 40 кА.Достоинства электромагнитных выключателей: полная взрыво- и пожаробезопасность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для работы в условиях частых включений и отключений, высокая отключающая способность.Недостатки: сложная конструкция дугогасительной камеры, ограниченная пригодность для наружной установки.

Электромагнитный выключатель типа ВЭМ-10Э-10012,5У3

ВВакуумныеакуумные выключателивыключатели

Электрическая прочность вакуумного Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем промежутка во много раз больше, чем воздушного при атмосферном воздушного при атмосферном давлении. давлении.

Это свойство используется в Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах. вакуумных дугогасительных камерах. Рабочие контакты имеют вид полых Рабочие контакты имеют вид полых усеченных конусов с радиальными усеченных конусов с радиальными прорезями. Такая форма контактов при прорезями. Такая форма контактов при размыкании создает размыкании создает электродинамическое усилие, электродинамическое усилие, действующее на возникающую дугу и действующее на возникающую дугу и заставляющее ее перемещаться через заставляющее ее перемещаться через зазоры на дугогасительные контакты. зазоры на дугогасительные контакты. Контакты представляют собой диски, Контакты представляют собой диски, по которым движется дуга. по которым движется дуга.

Материал контактов подобран так, Материал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество чтобы уменьшить количество испаряющегося металла. Вследствие испаряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума происходит быстрая глубокого вакуума происходит быстрая диффузия заряженных частиц в диффузия заряженных частиц в окружающее пространство и дуга окружающее пространство и дуга быстро быстро гаснет.гаснет.

Устройство вакуумной камеры

1 - стеклокерамическая оболочка; 2 – стальные торцовые фланцы; 3 – медный контактный стержень неподвижный; 4 – медный контактный стержень подвижный; 5 – электрод; 6 – стальной ребристый сильфон; 7,8,9 – экраны.

Достоинства вакуумных Достоинства вакуумных выключателейвыключателей: : простота простота конструкции; высокая конструкции; высокая степень надежности, степень надежности, высокая износостойкость, высокая износостойкость, малые размеры, пожаро- и малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, взрывобезопасность, отсутствие шума при отсутствие шума при операциях, отсутствие операциях, отсутствие загрязнения окружающей загрязнения окружающей среды, малые среды, малые эксплуатационные расходы.эксплуатационные расходы.

НедостаткиНедостатки : : сравнительно небольшие сравнительно небольшие номинальные токи и токи номинальные токи и токи отключения, возможность отключения, возможность коммутационных коммутационных перенапряжений при перенапряжений при отключении малыхотключении малых токов.токов.

Достоинства и недостатки вакуумных выключателей

Вакуумный выключатель ВВК-35Б-20/1000У1

1 – полюс; 2 – привод; 3 – рама; 4 – механизм привода полюса;5 – опорный изолятор; 6 – токоведущие шины;

Элегазовые выключателиЭлегазовые выключатели

Элегаз Элегаз SFSF66 обладает обладает

высокими дугогасящими высокими дугогасящими свойствами, которые свойствами, которые используются в используются в различных аппаратах различных аппаратах высокого напряжения. высокого напряжения.

Контактная система Контактная система выключателя выключателя помещается внутри помещается внутри фарфорового корпуса, фарфорового корпуса, заполненного элегазом и заполненного элегазом и герметически закрытого. герметически закрытого.

Выключатель элегазовый

баковый ВГБ-110У1

Достоинства элегазовыхДостоинства элегазовых выключателейвыключателей: : пожаро- и пожаро- и взрывобезопасность, взрывобезопасность, быстродействибыстродействиее, высокая , высокая отключающая способность, отключающая способность, малый износ малый износ дугогасительных контактов, дугогасительных контактов, пригодность для наружной и пригодность для наружной и внутренней установки.внутренней установки.

НедостаткиНедостатки: : ннеобходимость еобходимость специальных устройств для специальных устройств для наполнения, перекачки и наполнения, перекачки и очистки элегаза очистки элегаза SFSF

66 и и

относительно высокая относительно высокая стоимость стоимость SFSF

66..Колонковый элегазовый выключатель 110 кВ

Достоинства и недостатки элегазовых выключателей

Выключатели Выключатели нагрузкинагрузки

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ, рассчитанный на отключение рабочего тока и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока КЗ.

Разъединители, отделители и Разъединители, отделители и короткозамыкакороткозамыкатетелили

РазъединителиРазъединители Разъединитель – это контактный Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный коммутационный аппарат, предназначенный для отклдля отклюючения и включения электрической чения и включения электрической цепи без тока или цепи без тока или с с незначительным токомнезначительным током.. ДДля обеспечения безопасности ля обеспечения безопасности разъединитель разъединитель имеет между контактами в имеет между контактами в отключенном положении изоляционный отключенном положении изоляционный промежуток. промежуток. При ремонтных работах разъединителем При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между создается видимый разрыв между токоведущими токоведущими частями, оставшимися под частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.ремонт.Разъединителями нельзя отключать токи Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как их контактная система не нагрузки, так как их контактная система не имеет дугогасительных устройств и в случае имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному привести к междуфазному короткому короткому замыканиюзамыканию и несчастным случаям с и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед обслуживающим персоналом. Перед операцией операцией с с разъединителем цепь должна разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.быть разомкнута выключателем.

Разъединитель РГНП -110

Конструктивно разъединители могут Конструктивно разъединители могут быть внутренней и наружной установок.быть внутренней и наружной установок.

Разъединители управляются приводами Разъединители управляются приводами вручную или дистанционно (но не вручную или дистанционно (но не автоматически).автоматически).

По способу установки различают По способу установки различают разъединители с вертикальным и разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.горизонтальным расположением ножей.

ППо числу полюсов о числу полюсов рразъединители могут азъединители могут быть одно- и трехполюсными, по по роду быть одно- и трехполюсными, по по роду устаустаноновки – для внутренних и наружных вки – для внутренних и наружных установок, по конструкции – рубящего, установок, по конструкции – рубящего, поворотного, кповоротного, каатящегосятящегося и подвесного и подвесного типатипа..

Значение токаЗначение тока,, отключае отключаеммоогого разъединителямиразъединителями,, зависит от его зависит от его конструкции (вертикальноеконструкции (вертикальное или или горизонтальное расположение ножей), от горизонтальное расположение ножей), от расстояния между полюсами, от расстояния между полюсами, от номинального напряжения.номинального напряжения.

. .

Разъединитель РГП.2-35

Разъединитель РД(3)-35

Правилами устройства электроустановок Правилами устройства электроустановок допускается отключать разъединителямидопускается отключать разъединителями::

холостой ток открыто установленных холостой ток открыто установленных трансформаторовтрансформаторов

напряжением 10 кВ – мощностью до 630 кВА; напряжением 10 кВ – мощностью до 630 кВА; напряжениемнапряжением 20 кВ – мощностью до 6300 кВА; 20 кВ – мощностью до 6300 кВА; напряжением 35 кВ – мощностью до 20000 кВА; напряжением 35 кВ – мощностью до 20000 кВА; напряжением 110 кнапряжением 110 кВВ – мощностью до – мощностью до 40500 кВ40500 кВАА; ;

уравнительный ток линии при разности уравнительный ток линии при разности напряжений не более 2%напряжений не более 2%;;

токи замыкания на землю, а также небольшие токи замыкания на землю, а также небольшие зарядные токи линии.зарядные токи линии.

КороткозамыкательКороткозамыкатель – – это коммутационный это коммутационный аппарат, предназначенный для создания аппарат, предназначенный для создания искусственного искусственного короткого замыкания короткого замыкания в в случае случае повреждения повреждения на подстанцияхна подстанциях, не имеющих, не имеющих выключателей. выключателей.

При включении ножа короткозамыкателя При включении ножа короткозамыкателя создается создается искусственное искусственное КЗКЗ, которое , которое отключается удаленным выключателем на отключается удаленным выключателем на питающей стороне.питающей стороне.

В сетях с заземленной нейтралью В сетях с заземленной нейтралью короткозамыкатели короткозамыкатели имеют имеют ододин ин полюс и полюс и создают однофазное КЗ на землю. В сетях с создают однофазное КЗ на землю. В сетях с изолированной нейтралью короткозамыкатели изолированной нейтралью короткозамыкатели имеют два полюса и создают двухфазное КЗ. имеют два полюса и создают двухфазное КЗ.

Короткозамыкатели имеют надежную Короткозамыкатели имеют надежную конструкцию контактов и снабжены конструкцию контактов и снабжены специальным приводом, позволяющим специальным приводом, позволяющим осуществлять автоматическое осуществлять автоматическое ввключение ножа.ключение ножа. Отключение ножа производится вручную.Отключение ножа производится вручную.

КороткозамыкателиКороткозамыкатели

Короткозамыкатель 110 кВ

ОтделителиОтделители Отделителями называют аппараты Отделителями называют аппараты напряжением 35 кВ и выше, напряжением 35 кВ и выше, имеющие надежную конструкцию имеющие надежную конструкцию контактов и снабженные контактов и снабженные специальным приводом, специальным приводом, позволяющим осуществлять позволяющим осуществлять автоматическое отключениеавтоматическое отключение контактовконтактов..

ОтделителОтделительь устанавливается вместе устанавливается вместе с короткозамыкателем на с короткозамыкателем на подстанциях, не имеющих подстанциях, не имеющих выключателей на стороне высшего выключателей на стороне высшего напряжения. напряжения.

Он срабатывает в Он срабатывает в безтоковой паузе, безтоковой паузе, которая создается при отключении которая создается при отключении выключателя на питающей стороне. выключателя на питающей стороне.

Включение отделителей Включение отделителей производится вручную. производится вручную.

Предохранители Предохранители Назначение, устройство и Назначение, устройство и

принцип работыпринцип работы

Плавкие предохранители выполняют Плавкие предохранители выполняют операцию автоматического отключения операцию автоматического отключения цепи при повышении определенного цепи при повышении определенного значения тока. После срабатывания значения тока. После срабатывания предохранителя необходимо сменить предохранителя необходимо сменить плавкую вставку или патрон, чтобы плавкую вставку или патрон, чтобы подготовить аппарат для дальнейшей подготовить аппарат для дальнейшей работы. работы.

Предохранитель ПТК-102

Ценными свойствами плавких Ценными свойствами плавких предохранителей являются простота предохранителей являются простота устройства, относительно малая устройства, относительно малая стоимость, быстрое отключение цепи при стоимость, быстрое отключение цепи при коротком замыкании, способность коротком замыкании, способность предохранителя типа ПК (плавкие предохранителя типа ПК (плавкие предохранители) ограничивать ток цепи предохранители) ограничивать ток цепи при КЗ. при КЗ.

К недостаткамК недостаткам плавких предохранителей плавких предохранителей относятся следующие: предохранители относятся следующие: предохранители срабатывают при токе, значительно срабатывают при токе, значительно превышающем номинальный ток плавкой превышающем номинальный ток плавкой вставки, и поэтомувставки, и поэтому избирательность избирательность отключения не обеспечивает отключения не обеспечивает безопасность отдельных участков сети; безопасность отдельных участков сети; отключение цепи плавкими отключение цепи плавкими предохранителями связано обычно с предохранителями связано обычно с перенапряжением; возможно однофазное перенапряжением; возможно однофазное отключение и последующая отключение и последующая ненормальная работа ненормальная работа ууставокставок релейной релейной защитызащиты. .

Наибольшее распространение получили Наибольшее распространение получили кварцевые и газогенерирующие кварцевые и газогенерирующие предохранители.предохранители.

В кварцевых предохранителях (ПК) В кварцевых предохранителях (ПК) патрон заполнен кварцевым песком и дуга патрон заполнен кварцевым песком и дуга гасится путем удлинения, дробления и гасится путем удлинения, дробления и соприкосновения с твердым соприкосновения с твердым диэлектриком.диэлектриком.

В газогенерирующих предохранителях В газогенерирующих предохранителях для гашения дуги используются твердые для гашения дуги используются твердые газогенерирующие материалы (фибра, газогенерирующие материалы (фибра, винипласт и др.). Газогенерирующие винипласт и др.). Газогенерирующие предохранители выполняются с выхлопом предохранители выполняются с выхлопом и без выхлопа газа из патрона при и без выхлопа газа из патрона при срабатывании. Предохранители с срабатывании. Предохранители с выхлопом газа из патрона называют выхлопом газа из патрона называют также стреляющими (ПСН-10 и ПС-35), также стреляющими (ПСН-10 и ПС-35), поскольку срабатывание их поскольку срабатывание их сопровождается звуком, похожим на сопровождается звуком, похожим на ружейный выстрел. Предохранители ружейный выстрел. Предохранители напряжением выше 1 кВ выполняются как напряжением выше 1 кВ выполняются как для внутренней, так и для наружной для внутренней, так и для наружной установки.установки.

Предохранитель ПТК-103

Несмотря на указанные недостатки, Несмотря на указанные недостатки, плавкие предохранители широко плавкие предохранители широко применяются для защиты силовых применяются для защиты силовых трансформаторов мощностью до трансформаторов мощностью до 2500 кВА на напряжении2500 кВА на напряжении 10 к10 кВВ, , электродвигателей,электродвигателей, распределительных сетей и распределительных сетей и измерительных трансформаторов измерительных трансформаторов напряжения. напряжения.

Опасные грозовые Опасные грозовые перенапряжения в перенапряжения в распределительных распределительных устройствахустройствах подстанций подстанций возникают как привозникают как при ненепосредственном посредственном поражении их молнией, поражении их молнией, так и птак и появленииоявлении на на подстанцииподстанции грозовых грозовых волн с волн с воздушных линийвоздушных линий в результате поражения в результате поражения проводов проводов воздушных воздушных линийлиний молнией или удара молнией или удара молнии в вершину опоры молнии в вершину опоры или трос.или трос.

Грозозащита и заземление Грозозащита и заземление подстанцийподстанций

Защита оборудования подстанции от Защита оборудования подстанции от набегающих по набегающих по воздушным линиям воздушным линиям волн волн перенапряжений осуществляется защитой перенапряжений осуществляется защитой подходов подходов воздушных линийвоздушных линий от прямых ударов от прямых ударов молнии тросом, установкой на молнии тросом, установкой на воздушных воздушных линиях линиях искровых промежутков и трубчатых искровых промежутков и трубчатых разрядников, а также установкой на разрядников, а также установкой на подстанцияхподстанциях вентильных разрядниковвентильных разрядников и ограничителей и ограничителей

перенапряженияперенапряжения..

Вентильный разрядник

Ограничитель перенапряжения

На подстанциях устанавливается как общая защита – молниеотводы отдельно стоящие на порталах, так и специальные аппараты: вентильные разрядники и ограничители перенапряжения.

Молниеотводы

Ограничитель перенапряжения

Защита от прямых ударов молнии Защита от прямых ударов молнии предусматривается для всех предусматривается для всех открытых распределительных открытых распределительных устройствустройств и открытых и открытых подстанций подстанций напряжением 20-500 кВ, за напряжением 20-500 кВ, за исключением исключением подстанцийподстанций 20 и 35 кВ 20 и 35 кВ с трансформаторами единичной с трансформаторами единичной мощностью до 1600 кВАмощностью до 1600 кВА..

Ограничитель перенапряжения

Зона защиты одиночного стержневого Зона защиты одиночного стержневого молниеотводамолниеотвода

Зона защиты одиночного Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой стержневого молниеотвода высотой до 60 м определяется до 60 м определяется соотношением: соотношением:

где где hhxx – высота точки на границе – высота точки на границе защищаемой зоны;защищаемой зоны;

hhаа – активная высота – активная высота

молниеотвода – превышение егомолниеотвода – превышение его над уровнем высоты над уровнем высоты hhxx;;

hh- высота молниеотвода;- высота молниеотвода; р – коэффициент, зависящий отр – коэффициент, зависящий отhh:: р=1 при р=1 при h h 30 м и р=5,5/ 30 м и р=5,5/ hh при при

hh>30 м.>30 м.

,1

6,1aph

hxhxr

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м.

Зона защиты двух стержневых Зона защиты двух стержневых молниеотводовмолниеотводов

Зона защиты двух стержневых Зона защиты двух стержневых молниеотводов одинаковой высоты молниеотводов одинаковой высоты определяется внешним радиусом определяется внешним радиусом rrxx, ,

рассчитываемым по приведенной рассчитываемым по приведенной выше формуле для одиночного выше формуле для одиночного молниеотвода, и наименьшей молниеотвода, и наименьшей шириной зоны защиты шириной зоны защиты bbxx. .

Здания ЗРУ и закрытых ПС Здания ЗРУ и закрытых ПС защищаются от прямых ударов защищаются от прямых ударов молнии в районах с числом молнии в районах с числом грозовых часов в году более 20.грозовых часов в году более 20.

Защита зданий, имеющих Защита зданий, имеющих металлические покрытия кровли или металлические покрытия кровли или железобетонные несущие железобетонные несущие конструкции кровли, выполняются конструкции кровли, выполняются заземлением этих покрытий. заземлением этих покрытий.

Зона защиты двух равновысоких стержневых молниеотводов высотой до

60 м.

ГрозозГрозозащитащитаа подстанцииподстанции напряжением 35-110 кВ напряжением 35-110 кВ

Заземляющие устройства Заземляющие устройства являются составной частью являются составной частью большинства большинства электроустановок и служат электроустановок и служат для обеспечения для обеспечения необходимого уровня необходимого уровня электробезопасности в зонеэлектробезопасности в зоне

ЗаземлениеЗаземление подстанцийподстанций

обслуживания обслуживания электроустановки и за ее электроустановки и за ее пределами, для отвода в пределами, для отвода в землю импульсных токов с землю импульсных токов с молниеотводов и молниеотводов и разрядников, разрядников, для создания для создания цепи при работе защиты от цепи при работе защиты от замыканий на землю и для замыканий на землю и для стабилизации напряжения стабилизации напряжения фаз электрических сетей фаз электрических сетей относительно земли.относительно земли.Для заземлений Для заземлений электроустановок электроустановок различных назначений и различных назначений и различных напряжений на различных напряжений на подстанцииподстанции, как правило, , как правило, поменяют одно общее поменяют одно общее заземляющее устройство.заземляющее устройство.

Заземлению подлежат корпуса Заземлению подлежат корпуса электрических машин, электрических машин, трансформаторов, аппаратов, трансформаторов, аппаратов, приводы электрических аппаратов, приводы электрических аппаратов, каркасы распределительных щитов, каркасы распределительных щитов, щитов управления, ящиков и щитов управления, ящиков и шкафов, а также вторичные шкафов, а также вторичные обмотки измерительных обмотки измерительных трансформаторов.трансформаторов.

Заземление электроустановок Заземление электроустановок напряжением выше 1000 В с напряжением выше 1000 В с малыми токами замыкания на малыми токами замыкания на землю осуществляется при помощи землю осуществляется при помощи заземляющего устройства, заземляющего устройства, сопротивление которого сопротивление которого RR составляет:составляет:

RR=250/=250/II, ,

где где II – расчетный ток замыкания на – расчетный ток замыкания на землю.землю.

Работы на подстанции должны проводиться со Работы на подстанции должны проводиться со

строгим соблюдением правил техники безопасности.строгим соблюдением правил техники безопасности.