Электромонтаж оборудования

Высоковольтные выключатели служат ради включения и отключения под нагрузкой электрических цепей в нормальных режимах работы и для автоматического отключения при коротких замыканиях в аварийных режимах.

В цепях с напряжением 10 кВ и более воздушный место между расходящимися контактами настолько сильно ионизируется, что через него вольно проходит ток, т. е. горит электрическая дуга. Температура дуги составляет несколько тысяч градусов, и если ее быстро не погасить, то в считанные секунды контакты расплавляются, повреждаются рядом расположенные приборы и аппараты. Интенсивность дуги зависит также от силы тока в цепи в момент его размыкания (чем больше ток, тем мощнее дуга и тем труднее ее погасить). Именно такие условия возникают в случаях, когда высоковольтный выключатель отключает ряд, в которой возникло короткое замыкание. Отключение и включение токов короткого замыкания является наиболее тяжелым режимом работы выключателей. Поэтому силовые выключатели в установках напряжением выше 1000 В обеспечиваются специальными дугогасительными системами, способными погасить мощную электрическую дугу за доли секунды. По быстродействию высоковольтные выключатели разделяют на сверхбыстродействующие (с временем отключения накануне 0,06 с), быстродействующие (0,06 - 0,8 с), умеренного действия (0,08 - 0,12 с) и небыстродействующие (0,12 -0,25 с).

В зависимости от среды, в которой расходятся контакты и гасится дуга, выключатели бывают: масляные, со специальными жидкостями, воздушные (пневматические), электромагнитные (воздушные), автогазовые (с газом, генерируемым твердым веществом под действием температуры дуги), элегазовые, вакуумные.

В элегазовых выключателях в качестве изоляционной среды используют электрический газ — элегаз (шестифтористую серу SF6), обладающий высокой диэлектрической прочностью (в 2,5 раза больше прочности воздуха), с хорошей дугогасительной способностью (в 4 раза выше, чем воздушных) и теплопроводностью. Нашей промышленно-" стью выпускаются элегазовые герметические устройства на напряже-

ние 110 кВ и выше. Зарубежные фирмы выпускают коммутационные аппараты с элегазом для напряжение 3 кВ и более. Хорошая дугогасительная способность элегаза позволяет конструировать коммутационные аппараты с высокой отключающей способностью, а герметичность и высокая надежность значительно облегчает их эксплуатацию.

Вакуумные выключатели (ВВ) (давление не более 1,3-102Па), будто и элегазовые, надежны, удобны в эксплуатации; менее пожаро- и взрывоопасны по сравнению с масляными выключателями. Гашение дуги в вакууме происходит очень быстро в результате большой скорости диффузии паров металла, которые образуются во сезон горения дуги, и их быстрой рекомбинации на контактах.

Вакуумные выключатели имеют большой срок службы (механическая износостойкость достигает 5 • 106 операций). Число коммутаций с номинальным током подле 600 А равно (500 - 1000-Ю3). Практически без ремонта ВВ могут работать до 25 лет. ВВ и элегазовые выключатели до 10 кВ применяются на подстанциях минского метрополитена, концерна "Белэнерго" и других предприятиях. все используемые в настоящее время ВВ требуют эпизодического обслуживания (регулировки, смазки, контроля хода, поджатия) и могут создавать опасные перенапряжения при коммутации некоторых видов нагрузки. Привод L обычных ВВ принципиально не отличается через приводов масляных и

К электромагнитных выключателей. Он содержит значительное количество передаточных звеньев между электромагнитом (или пружинами включения и отключения пружино-моторного привода) и подвижными контактами вакуумной дутогасительной камеры (ВДК).

В вакуумных выключателях фирмы "Тавридаэлектрик" (Москва) используется привод с магнитной защелкой и ВДК собственного производства, в основу конструкции которого заложен принцип соосности электромагнита привода и ВДК в каждом полюсе выключателя. Оригинальная строение ВВ позволила существенно упростить ки-L нематическую схему, отказаться от нагруженных узлов трения. В ре-

зультате механический ресурс составил 50 тыс. операций включения-выключения без обслуживания в течение только срока службы (в этих ВВ детали изоляции, подверженные ударным нагрузкам при включении-выключении, выполнены из современных ударопрочных пластиков с высокими механическими характеристиками).

Новая серия ВВ с магнитной защелкой обладает по сравнению с традиционными следующими преимуществами:

• абсентеизм необходимости обслуживания в течение всего срока эксплуатации;

• простота и надежность привода;

• большой механический доход;

• малые габариты и масса;

• адаптация к различным видам КРУ и КСО.

На ТП напряжением до 10 кВ чаще всего применяют выключатели нагрузки (ВНР и ВНРЗ), масляные (ВМП, ВПМ) и электромагнитные (ВЭМ) выключатели.

Рис. 5.9. Выключатель нагрузки ВНР-10/400-10з: 1 — оправа; 2 — опорный изолятор; 3 — контакты с держателями; 4 — ножи; 5 — гасительная камера; 6 — основной верхний контакт; 7, 12 — изоляционная и блокировочная тяги; 8 — рычаг; 9 — ловкий соединитель; 10 — нож заземления; 11, 15 — валы заземляющего устройства и выключателя; 13 — пружины; 14 — резиновые шайбы

Выключатели нагрузки ВНР (рис. 5.9) предназначены только для включения и отключения токов нагрузки. Для отключения цепей при коротких замыканиях для выключателях нагрузки устанавливают высоковольтные предохранители ВНРЗ. Выключатели нагрузки монтируются на стальной раме с опорными изоляторами. На верхних изоляторах (для каждой фазы) установлены неподвижные контакты — рабочие и дугогасительные. Дугогасительный контакт располагается

в пластмассовой камере (рис. 5.10), внутри которой находится вкладыш из органического стекла. Вкладыш состоит из двух частей и в собранном виде образует узкую щель чтобы входа подвижного дугогасительного контакта. На нижних изоляторах закреплены ножи — подвижные рабочие контакты, состоящие из двух соединенных между собой медных полос. Подвижные дугогасительные контакты расположены между двумя направляющими полосами, прикрепленными к ножу. На раме в подшипниках установлен волна, к которому приварены три рычага с фарфоровыми тягами. Подвижная система выключателя нагрузки отключается с помощью двух пружин. Чтобы установить предохранители, к раме крепится дополнительный каркас с опорными изоляторами, которые имеют контактные губки и пружины. На этом каркасе может оставаться смонтировано устройство, подающее команду на отключение выключателя при перегорании предохранителя.

При этом размыкаются главные контакты, после дугогасительные, а возникающая дуга затягивается в щель между вкладышами. Под действием высокой температуры дуги органическое стекло интенсивно выделяет газы, которые с внушительный скоростью вырываются из камеры и в сотые доли секунды гасят дугу.

Заземляющее устройство выключателя нагрузки представляет собой вал с приваренными к нему контактными пластинками (ножами) и может располагаться сверху или снизу рамы выключателя и сообразно заземлять стойки неподвижных или подвижных контактов выключателя.

Простейшая механическая блокировка между двумя валами выключателя и заземляющих ноже^ исключает возможность включения

Рис. 5.10. Дугогасительное устройство: 1 — пластмассовый корпус; 2 — вкладыши; 3, 5 — подвижный и вялый дугогасительные контакты; 4 — отверстия для соединительных винтов; 6 — основной неподвижный контакт выключателя; 7 — гибкая связь; 8 — пружинящая доска

заземляющих ножей при включенном выключателе и включения выключателя при включенных ножах заземления. Управление заземляющим устройством выполняется с помощью привода ПР-2 сиречь другого ручного привода.

Масляные выключатели — устройства, у которых дутогаси-тельной средой является трансформаторное масло. Когда между контактами, находящимися в масле, возникает дуга, под действием высокой температуры масло переходит в газообразное добро (до 70% водорода, который не поддается ионизации). Давление газа быстро повышается предварительно нескольких десятков атмосфер, что способствует быстрому гашению дуги.

В зависимости от объема масла выключатели бывают: баковые (многообъемные) и горшковые (малообъемные). В РУ на 10 кВ в основном применяют малообъемные выключатели, каждый полюс которых находится в отдельном цилиндре: ВМП-10 (масляный подвесной), ВМПП-10 (с пружинным приводом), ВК-10 (колонковый), ВМПЭ-10 (с электромагнитным приводом) и др.

Рис. 5.11. Выключатель ВМП-10: 1 — полюс; 2 — изолятор; 3 — обшивка; 4 — изоляционная тяга; 5 — главный вал; 6 — масляный буфер; 7 — болт заземления

Выключатель ВМП-10 (рис. 5.11 ), применяемый на напряжение 10 кВ и номинальные токи 630 и 1000 А, используется взамен выключателя ВМГ-10. Выключатель имеет три полюса, смонтированные на общей заземленной металлической раме, внутри которой расположены главный вал, отключающие пружины, масляный и пружинный буфе-

ры. Полюсы крепят к раме шестью фарфоровыми опорными изоляторами (по два для полюсе) с эластичным соединением арматуры, что повышает механическую устойчивость выключателя. Главный вал соединяется с механизмом каждого полюса изолированными тягами. Полюс выключателя (рис. 5.12) представляет собой цилиндр из прочного изоляционного материала — стеклоэпоксида, на концах которого заармированы металлические фланцы. для верхнем фланце крепится корпус выпрямляющего механизма, передающего движение от вала выключателя к токоведущему стержню. Этот корпус (из алюминиевого сплава) закрывается сверху крышкой из изоляционного материала. Внутри размещают, кроме выпрямляющего механизма, рожковый токосъем и маслоотделитель, какой предотвращает выброс масла при отключении тока короткого замыкания.

Рис. 5.12. Разрез полюса выключателя ВМП-10:

1,7 — выводы; 2, 9 — крышки; 3 — неподвижный розеточный контакт; 4, 6 — фланцы; 5, 25 — цилиндры; 8 — роликовый токосъем; 10 — колпак; 11, 24 — пробки; 12 — маслоотделитель; 13 — корпус механизма; 14 — ось; 15 — направляющая колодка; 16 — рычаг; 17 — упоры; 18, 19 — стержни; 20 — стопорный винт; 2J — шайба; 22 — дугогасительная камера; 23 — маслоуказатель

Нижний фланец закрывается силуминовой крышкой, для которой расположен розеточный неподвижный контакт. Использование силумина уменьшает магнитные потери в выключателе. На каждой крышке устанавливается цилиндр с дугогасительной камерой.

Уровень масла в выключателе определяется с помощью маслоука-зателя.

Рис. 5.13. Выключатель ВЭМ-10:

1, 9 — изоляционные кожух и тяга; 2 — счетчик; 3 — дугогасительная комната; 4 — магнитопровод; 5, 12 — подвижный и неподвижный контакты; б — контактор; 7 — электромагнитный привод; 8 — рама (тележка); 10, 13 — токоотвод и токоподвод; 11 — изолятор; 14 — катушка магнитного дутья

Электромагнитные выключатели (ВЭМ-10) (рис. 5.13) не требуют для своей работы масла, что делает их взрыво- и пожаробезопасными, а высокая токоустойчивость контактов и дугогасительных камер обеспечивает большое мера включений в электроустановках с частыми коммутационными операциями. Дугогасительная система состоит из электромагнита и дугогасительной камеры. На П-образный магнитопровод электромагнита надета катушка электромагнитного дутья. Дугогасительная камера представляет собой пакет тонких керамических пластин с Л-образными вырезами и располагается среди полюсными наконечниками электромагнита, над контактами выключателя.

Пластины в пакете уложены в шахматном порядке и обладают высокой дугоустойчивостью и теплопроводностью, допуская температуру 2000 °С. По концам пакета в специальных керамических лотках закреплены медные электроды (рога), по которым движется дута в процессе отключения выключателя. Она затягивается вверх по узким щелям между холодными керамическими пластинами, отдает теплоту, растягивается сообразно длине и гаснет. Дуга движется вверх в дугогаситель-ную камеру под действием электродинамических сил и тепловых потоков. Катушка магнитного дутья имеет небольшое сопротивление и включается последовательно в электрическую гора, через нее проходит полный ток отключаемой цепи. В результате между полюсными наконечниками электромагнита создается интенсивное магнитное поле, которое заставляет дугу ходить по медным рогам, так как на круг проводник с током (в том числе и на электрическую дугу), находящийся в магнитном поле, действует электродинамическая мощь, направление которой, как известно, определяется по правилу левой руки. Гашению дуги способствует также резкое снижение тока в электромагнитном выключателе из-за увеличения сопротивления дуги. век горения дуги при отключении токов короткого замыкания не превышает 0,02 с.

При отключении малого тока электродинамическая сила, действующая на дугу, небольшая. В этом случае передвижению дуги в щели дугогасительной камеры способствуют цилиндры воздушного дутья, закрепленные для подвижных контактах выключателя. При отключении выключателя поршни передвигаются в цилиндрах и выталкивают воздух между размыкающимися дугогасительными контактами (система принудительного дутья).

Контактная учение выключателя состоит из главных и дугогасительных контактов. Наконечники дугогасительных контактов выполнены из металла (кирита), обеспечивающего большой срок их службы. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные контакты, а кроме шунтирующие их главные контакты. При отключении контакты размыкаются в обратном порядке. Таким образом защищаются от обгорания главные контакты.

Электроэнергия вырабатывается для электрических станциях гене-

iриторами с напряжением 10 - 20 кВ. Передача электроэнергии на большие расстояния по техническим и экономическим причинам осуществляется при значительно больших напряжениях (500 - 750 кВ переменного тока и выше). следовательно на электрических станциях устанавливают повышающие трансформаторы, от которых электроэнергия повышенного напряжения поступает в линии для передачи в районы ее i потребления. Там имеются подстанции с трансформаторами, понижающими напряжение накануне 220, 110, 35, 10 и 6кВ. Затем энергия передается дальше и распределяется между потребителями (предприятиями и др.).

Генераторы электростанции, повышающие и понижающие трансформаторы, линии электропередачи различных напряжений и потребителей, связанные общим режимом и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электроэнергии, образуют электрическую систему. Отдельные электрические системы соединяются между собой линиями высоких напряжений, образуя единую электрическую систему крупного района и даже страны.

узы промышленных предприятий рассчитаны в основном на напряжение 20 и 10 кВ и являются частью электрической системы. Они питаются от распределительных устройств (РУ) вторичного напряжения понижающих трансформаторных подстанций (ТП) или распределительных пунктов (РП).

Распределительный часть — это подстанция, предназначенная для приема и распределения электрической энергии одного напряжения. Распределительный пункт, совмещенный с трансформаторной \ подстанцией (РТП), и ТП отличаются от РП тем, что они служат не единственно для приема и распределения энергии, но и для ее трансформации (преобразования).

Распределительные устройства на РП, РТП и ТП предназначены один для распределения электроэнергии к электроприемникам. Распределительные устройства напряжением до 10 кВ обычно располагаются в помещении и называются закрытыми (ЗРУ); РУ и ТП промышленных предприятий монтируют обычно в специальных отдельных зданиях или помещениях. В зависимости от компоновки в них оборудования ТП дозволительно разделить на подстанции, в которых оно расположено в одном помещении, и подстанции, где РУ напряжением 10 кВ, до 1000 В, а также трансформаторы находятся в отдельных помещениях. РУ могут быть комплектными, т.е. состоять из шкафов, в которых смонтированы коммутационные аппараты, устройства защиты, автоматики и телемеханики, измерительные приборы и вспомогательные устройства, поставляемые для место установки комплектно в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Существуют два принципиально отличающихся приятель от друга комплектных РУ напряжением 10 кВ: типа КРУ и типа КСО (рис. 5.1 и 5.2).

Оборудование КРУ монтируется стационарно или на тележках, в шкафах, являющихся сразу их сплошным защитным ограждением.

Оборудование КСО монтируется только стационарно и имеет частичное ограждение.

В РУ применяют медные, алюминиевые и стальные шины. Медные шины обладают наилучшей проводимостью, механической прочностью и коррозийной стойкостью. Алюминиевые шины менее дефицитные, поэтому их чаще только используют в ЗРУ. Алюминий в 3,3 раза легче меди, но имеет большее (в 1,68 раза) удельное сопротивление. Недостатками алюминия являются: невысокая техническая прочность при растяжении, образование оксидной пленки быть окислении, которая имеет значительное электрическое сопротивление; трудность

Рис. 5.2. Комплектные распределительные устройства:

о — КСО-2УМЗ; б — КСО-285; 1 — опорные изоляторы; 2 — сборные шины; 3, 6 — шинные и линейные разъединители; 4 — масляный выключатель; 5 — трансформаторы тока; 7 — привод выключателя

устранения этой пленки и защиты мест соединений от дальнейшего окисления; образование гальванической пары присутствие увлажнении мест соединений алюминия с другими металлами, что приводит к быстрому его разрушению. Стальные шины имеют значительное удельное сопротивление постоянному току (примерно в 7 раз больше, чем медные), низкую коррозийную упрямство, легко окисляются (ржавеют на воздухе), электрическое сопротивление переменному току значительно увеличивается, беспричинно как сталь является магнитным материалом и ток вытесняется из середины проводника к его поверхности. Однако стальные шины дешевые, поэтому их применяют в сравнительно маломощных установках около небольших токах нагрузки.

Для электрической изоляции и механического крепления частей электрических устройств, находящихся под разными потенциалами, в РУ используются фарфоровые изоляторы.

Кроме этого, в комплектных РУ (6 - 10 кВ) шины ВН выполняются изолированными для повышения электрической прочности промежутков (а также чтобы уменьшения этих промежутков) между шинами и заземленными конструкциями.

К электрооборудованию ЗРУ напряжением до 10 кВ также относятся: предохранители, разъединители, высоковольтные выключатели (выключатели нагрузки, масляные и электромагнитные выключатели и др.), приводы к разъединителям и выключателям, силовые и измерительные трансформаторы, реакторы, станции управления и др.

Электрооборудование РУ должно удовлетворять подобно номинальному режиму работы, так и режиму короткого замыкания. Как известно, токи короткого замыкания вызывают интенсивное выделение теплоты (нагрев — основная причина старения изоляции, а следовательно, и сокращения срока здание электрооборудования). Кроме этого, при их прохождении возникают электродинамические силы, действующие на шины, изоляторы и удерживающие конструкции. Поэтому чтобы обеспечения надежной работы электрооборудование должно быть устойчивым к действию токов короткого замыкания и проверяться на термическую и динамическую устойчивость. Так, механические усилия для опорные и проходные изоляторы при коротком замыкании должны быть не более 60% наименьших разрушающих усилий. Допустимые температуры нагрева проводников при коротком замыкании составляют: для медных шин — 300° С, алюминиевых — 200, кабелей с бумажной пропитанной изоляцией — 200, с полиэтиленовой изоляцией — 120 °С. ради ограничения токов короткого замыкания на отходящих кабельных линиях или в цепях понижающих трансформаторов мощных станций и подстанций применяют реакторы, которые представляют собой катушки с большим индуктивным и малым активным сопротивлениями.

При проведении ремонта основного оборудования РУ напряжением до 10 кВ используют типовые технологические карты. беспричинно, типовая технологическая карта на текущий ремонт масляных выключателей напряжением 10 кВ предусматривает:

• последовательность операций ремонта, включая оформление наряда и допуска бригады, оформление окончания работ;

• инструмент, приборы, приспособления и защитные имущество;

• материалы и запасные части;

• состав бригады;

• условия труда и меры безопасности;

• трудозатраты (чел.-ч);

• приемо-сдаточные испытания (с указанием норм испытаний согласно ГОСТу).