Электрооборудование нефтяной промышленности
..pdfУсловия выбора выключателя высокого напряжения по пере численным параметрам:
1,15£/„ом ^ |
t/раб! |
/ном ^ /раб! |
/н.отк |
/hi |
Irnax ^ tyj |
/б = |
V5//n > /со, |
|
где t/раб — рабочее напряжение |
установки; /раб — длительный |
рабочий ток; 1ц— действующее значение тока трехфазного ко роткого замыкания в первый период после возникновения дуги между контактами выключателя (рекомендуется принимать 1ц= = / " ) ; iy и /„о — соответственно ударный и установившийся токи КЗ; tn— приведенное время протекания тока КЗ (см. 1.4).
Существуют масляные выключатели с большим объемом мас л а — баковые, в которых трансформаторное масло используется в качестве дугогасящей и изолирующей среды, и с малым объе мом масла — горшковые, в которых масло используется только для гашения дуги.
Масляные выключатели с малым объемом масла в распреде лительных устройствах 6— 10 кВ в последнее время полностью вытеснили баковые выключатели и начинают все шире внед ряться в установки и более высоких напряжений. В выключате лях с малым объемом масла контактная система каждой фазы, снабженная дугогасительной камерой, размещена в небольшом цилиндрическом бачке (горшке), нижняя часть которого запол нена трансформаторным маслом. Последнее служит здесь дуго гасящей средой и не выполняет функций изолирующей среды между токоведущими и заземленными частями. Так как объем масла в этих выключателях в десятки раз меньше, чем в соот ветствующих баковых выключателях, а цилиндры выключателей обладают высокой прочностью, выключатели с малым объемом масла могут считаться пожаро- и взрывобезопасными. Это упро щает строительную часть распределительных устройств.
В рассматриваемых здесь установках широко распростране ны горшковые выключатели типов ВМГ-10 и ВМПП-10 на на пряжение 10 кВ с номинальной мощностью отключения до 350 МВ-А.
Выключатель типа ВМПП-10 (рис. 2.3) предназначен для установки в вертикальной плоскости на стене или рамной кон струкции. Каждый полюс состоит из прочного изоляционного стеклоэпоксидного цилиндра 6 (рис. 2.4), на торцах которого закреплены металлические фланцы 3 и 8, образующие днище и' крышку цилиндра. В нижней части изоляционного цилиндра раз мещена дугогасительная камера поперечного дутья.
Под дугогасительной камерой в днище цилиндра расположен неподвижный розеточный контакт 1. Над ним располагается по движный контакт /3, выполненный в виде круглого медного
42
Рис. 2.3. Общий вид выключателя ВМПП-10:
1 — корпус выключателя; 2 — изолятор; 3 — рама; 4 — изоляционная штанга приводного механизма; 5 — вал приводного механизма; 6 — масляный буфер; 7 — болт для заземле ния
стержня, закрепленного в корпусе из алюминиевого сплава 7, смонтированного на верхнем фланце. В этом же корпусе распо ложены направляющие стержни 12 с роликовыми токосъемны ми контактами 9, которые соединяют подвижный контактный стержень 13 с неподвижным верхним выводом 8, и приводной выключающий механизм 11. Дугогасительная камера 5 собира ется из пластин фибры, гетинакса и электрокартона, в которых вырезаны отверстия, образующие каналы и полости для гашения дуги. Камера имеет три щели для гашения дуги. Воздушный бу фер 2 служит для ограничения давления при больших токах и создания необходимого давления при значениях тока, близких к нулевому, за счет 1предварительного накопления газов при пред шествующих больших значениях тока.
Во время расхождения контактов 1 и 13 возникает дуга, мас ло разлагается и испаряется. Образующиеся газы создают в ка мере давление. Когда контакт 13 откроет первую щель, образу ется газовое дутье поперек ствола дуги, и при прохождении тока через нуль возможно окончательное гашение дуги. При откры тии следующих щелей обдув дуги усиливается. Обычно при боль ших токах дуга гаснет после открытия первых двух щелей. При отключении малых токов в камере создается небольшое давле ние, и дуга не гаснет после открытия всех трех щелей, а затяги вается в масляные карманы 4 в верхней части дугогасительного устройства.
43
|
Газы, прорываясь |
из одного |
||||||
|
кармана в другой, создают про |
|||||||
|
дольное дутье, в результате чего |
|||||||
|
дуга гаснет. |
|
|
при выключе |
||||
|
Образующиеся |
|||||||
|
нии газы выходят наружу через |
|||||||
|
зигзагообразный канал в верхней |
|||||||
|
части полюса |
выключателя. Для |
||||||
|
предотвращения выброса масла в |
|||||||
|
верхней части |
установлен специ |
||||||
|
альный маслоотделитель 10. |
|
||||||
|
Описанные |
|
ранее |
масляные |
||||
|
выключатели |
не рассчитаны |
на |
|||||
|
большое число |
включений и от |
||||||
|
ключений. |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
В цепях напряжением 6 кВ, со |
|||||||
± |
держащих |
электродвигатели |
с |
|||||
840 |
||||||||
частыми пусками и остановками |
||||||||
|
||||||||
|
(например, |
в электроприводе бу |
||||||
|
ровой лебедки и насосов) для |
|||||||
|
включения |
и отключения приме |
||||||
|
няют аппараты с гашением элект |
|||||||
|
рической дуги в воздухе или в ва |
|||||||
|
кууме, называемые |
высоковольт |
||||||
|
ными контакторами. |
|
|
|||||
|
Устройство |
|
контакторов с га |
|||||
|
шением дуги в воздухе для цепей |
|||||||
|
с напряжением |
до |
1 |
кВ описано |
||||
|
в 4.22. Контакторы для напряже |
|||||||
|
ния выше 1 кВ имеют такую же |
|||||||
|
структуру, но более мощную си |
|||||||
|
стему дугогашения. В них элект |
|||||||
|
рическая дуга под действием маг |
|||||||
Рис. 2.4. Разрез одного полюса |
нитного поля, |
|
создаваемого |
спе |
||||
выключателя ВМПП-10 |
циальной катушкой, перемещает |
|||||||
|
ся перпендикулярно |
к направле |
||||||
|
нию тока, |
растягивается и попа |
дает в пространство, разделенное керамическими плитками йа ряд щелей. Дуга разделяется на участки по числу щелей. Растя гивание дуги и ее дробление обеспечивает быстрое гашение, ч В буровых установках применяют воздушные контакторы
КВМ-400/30, которые в последние годы заменяют вакуумными контакторами КВТ-6/10-400-4У2 вследствие их более высокой надежности. Дугогашение в вакууме происходит при первом же переходе тока через нуль. Вакуумный контактор не требует ухо да за контактами, отключение нагрузки сопровождается лишь слабым шумом, электрическая дуга не выходит из герметичной
44
оболочки и не ионизирует окружающую среду. Вакуумный кон тактор состоит из трех полюсов высокого напряжения, корпуса и электромагнитного привода. Полюс высокого напряжения кон тактора содержит вакуумные дугогасительные камеры, защит ные изоляционные каркасы и контактные выводы. Вакуумная камера крепится к верхней опорной части защитного каркаса. Нижний вывод и подвижный контакт вакуумной камеры соеди нены гибкой связью. Для дополнительного поджатия подвижно го контакта камеры в нижней части каркаса установлена пру жина. Корпус контактора состоит из щек и основания. К осно ванию при помощи болтов крепятся защитные изоляционные каркасы с вакуумными камерами. Щеки имеют окно для осмотра привода и облегчения конструкций. Привод контактора представ ляет собой электромагнитную систему, содержащую катушку, сердечник, подвижную и неподвижную плиты. Подвижная плита крепится к изоляционной траверсе.
2.3.2. Разъединители, короткозамыкатели, отделители, выключатели нагрузки, предохранители, разрядники, приводы выключателей и разъединителей
Разъединители предназначены для отсоединения отдельных элементов оборудования и участков электрической системы от источников напряжения. В распределительных устройствах разъ единители служат главным образом для снятия напряжения с элементов установки, подлежащих осмотру, ремонту, а также для изменения коммутационной схемы распределительного уст ройства (соединение между собой секций шин, перевод питания линии на другую систему шин и т. п.).
Контакты разъединителей не имеют дугогасительных уст ройств, поэтому разъединители могут включать ненагруженные цепи и отсоединять цепи, предварительно разомкнутые выклю чателем. Допускается отключать обычными разъединителями малые токи, в частности при напряжении до 10 кВ, отключать ток нагрузки до 15 А, включать и отключать без нагрузки транс форматоры напряжения, цепь тока холостого хода трансформа торов мощностью не выше 750 кВ-А и ток замыкания на землю до 10 А.
Для предотвращения ошибочных операций с разъединителя ми их блокируют с выключателями таким образом, что включе ние и отключение разъединителя оказывается возможным толь ко при отключенном выключателе.
Для внутренней установки применяются однополюсные и трехполюсные разъединители рубящего типа на напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ (рис. 2.5). Для наружной установки отечествен ная промышленность выпускает разъединители двух основных типов: рубящие (РЛН, РЛНЗ, РОН) и поворотные РЛНД.
45
Рис. 2.5. Разъединители дли внутренней установки:
а — трсхнолюсный |
на 600 А, |
10 кВ; б — полюс |
разъединителя |
на 6000 А, 20 кВ |
|
Рис. 2.6. Схема двухтранс форматорной подстанции
Разъединители поворотного типа изготовляются в виде двух колонковых конструкций для одного полюса. На месте монтажа отдельные полюса соединяются между собой в трехполюсный разъединитель.
Электрические величины, характеризующие разъединитель, по которым производится его выбор, те же, что и для выключа телей высокого напряжения, за исключением номинальных то ков отключения / н. отк и мощности отключения 5 Н.отк (разъеди нитель не рассчитывают на отключение цепей под током). Та ким образом, условия выбора разъединителей
1 ,1 5 \ J ном ^ |
£/раб'» |
/нам ^ |
/раб ! |
i'max ^ |
1у> |
/ б У 5 / / п |
/оо. |
Короткозамыкатели и отделители применяются на подстан циях вместо выключателей высокого напряжения на вводах пи тающих линий.
46
В схеме двухтрансформаторной подстанции (рис. 2.6) выклю чатель QF установлен только на питающем конце линии ВЛ. На вводе подстанции выключатели при этом не ставят. В цепи каж дого трансформатора установлены короткозамыкатели QK1 и QK2 и отделители QSJ и QS2.
Короткозамыкатель — это воздушный выключатель типа разъединителя, служащий для создания искусственного метал лического короткого замыкания при работе дистанционного ав томатического управления.
Вслучае повреждения в трансформаторе 77, не связанного
споявлением значительных токов, при которых может сработать релейная защита на питающем конце линии ВЛ, релейная защи
та трансформатора вызывает срабатывание короткозамыкателя QK1. Последний создает ток КЗ, достаточный для работы защиты на питающей стороне линии и отключения линии выклю чателем QF.
Отделитель QS1, установленный в цепи поврежденного транс форматора после отключения линии выключателем QF, быстро отключает этот трансформатор при отсутствии тока в его цепи, после чего автоматически включается выключатель QF и непо врежденный трансформатор Т2 остается в работе.
Отделитель — это разъединитель с автоматическим пружин ным приводом, отключающий цепь за 0,5— 1 с.
Короткозамыкатели и отделители применяются на подстан циях напряжением 35—220 кВ, они удешевляют и упрощают установку, не уменьшая ее надежности. К основным электриче ским параметрам короткозамыкателей относятся номинальное напряжение 0 ИОМ, амплитудное значение тока замыкания imax, ток термической стойкости /*. Параметры отделителей — те же, что и разъединителей.
Выключатель нагрузки — это разъединитель специальной кон струкции, контакты которого снабжены дугогасительным уст ройством небольшой мощности. Он предназначен для включения и отключения цепей при токах нормальной нагрузки порядка не скольких сотен ампер, но не при токах короткого замыкания.
Если с выключателем нагрузки установлены плавкие предо хранители высокого напряжения, включенные последовательно с его контактами, предохранители обеспечивают автоматический разрыв цепи при коротких замыканиях. Такое комбинированное устройство может быть использовано во многих случаях вместо выключателя высокого напряжения с релейной защитой. В част ности, выключатели нагрузки с предохранителями ВНП-16 и ВНП-17 на напряжения 6 и 10 кВ рассчитаны соответственно на номинальную силу тока 400 и 600 А. Ток электродинамиче ской СТОЙКОСТИ ЭТИХ ВЫКЛЮЧателеИ lmax= 30 кА и десятисекунд
ный ток термической стойкости /ю = 6 кА.
47
Отключаемый ток короткого замыкания определяется соот ветствующими параметрами устанавливаемых здесь высоко вольтных плавких предохранителей.
Плавкие предохранители высокого напряжения используют для защиты элементов установки от токов короткого замыкания и токов перегрузки.
На напряжения 3—35 кВ наиболее распространены предо хранители, в которых металлическая плавкая вставка заключе на в изолированную трубку, заполненную кварцевым песком. При увеличении тока сверх номинального расплавляется плав кая вставка и возникающая в патроне дуга интенсивно гасится (рис. 2.7). Это происходит благодаря тому, что горение дуги про текает в узком извилистом канале, в котором она быстро охлаж дается, соприкасаясь с сыпучим песком, а пары металла вставки конденсируются в объеме песка. При расплавлении вставки то ком КЗ цепь отключается раньше, чем ток КЗ достигнет удар ного значения, т. е. предохранитель обладает токоограничива ющим действием. Полное время отключения тока КЗ при этом оказывается равным 0,005—0,007 с, причем цепь разрывается бесшумно.
Для защиты силовых цепей при нормальных условиях рабо ты выпускают предохранители типов ПК и ПКУ в исполнениях для наружной и внутренней установки. Наибольшая мощность отключения (трехфазная) для предохранителей ПК всех напря жений 200 МВ-А, а для усиленных предохранителей ПКУ на б и 10 кВ — 350 МВ-А и на 20 и 35 кВ — 500 МВ-А. Силовые предохранители выбирают по электрическим параметрам — но минальному напряжению £/,10м и току плавкой вставки и патро на. Для защиты измерительных трансформаторов напряжения применяются предохранители типов ПКТ и ПКТУ. У предохра нителей ПКТ на 6, 10, 20, 35 кВ наибольшая мощность отклю чения составляет 1000 МВ-А, а у предохранителей ПКТУ она не ограничена.
Разрядники. В результате прямого удара молнии или при грозовых разрядах вблизи воздушных линий электропередачи или открытых подстанций в линиях и распределительных устрой ствах, связанных с последними, возникают атмосферные перена пряжения. Максимальное напряжение при прямом ударе может достигать несколько миллионов вольт, а протекающие токи — сотен тысяч ампер. Для защиты от прямых ударов молнии, яв ляющихся наиболее опасными для установок всех напряжений, используют тросовые и стержневые молниеотводы.
Индуктированные перенапряжения, возникающие при разря дах вблизи линий и открытых подстанций, достигают 300—500 кВ. Они особенно опасны для установок напряжением до 35 кВ, изоляция которых выдерживает импульсы перенапряжении до 200 кВ. Для защиты от индуктированных перенапряжений в рас-
48
Рис. 2.7. Разрез патрона предохрани теля с плавкой вставкой на керамиче ском сердечнике:
1 — кожух; 2 — плавкая вставка; 3 — крыш ка; 4 — кварцевый песок; 5 — указатель срабатывания
Рис. 2.8. Разрез вилитового разряд ника РВП-6:
1 — искровые промежутки; |
2 — вилитовые |
||
диски; |
3 — фарфоровый кожух; |
4 — уплот |
|
нения; |
5 — хомут; 6 — пластина |
для при |
|
соединения провода сети; |
7 — спиральная |
||
пружина |
|
|
пределительных устройствах напряжением выше 1000 В, связан ных с воздушными линиями, применяют вентильные разрядники. На самих линиях устанавливают трубчатые разрядники.
Вентильные разрядники содержат многократный искровой промежуток и рабочий резистор из дисков вилита, отсоединяе мый этим промежутком от сети при нормальном режиме. При появлении перенапряжения происходит импульсный пробой иск рового промежутка и через рабочий резистор течет импульсный ток в землю. После импульсного пробоя через разрядник начи-
4—234 |
49 |
Отключаемый ток короткого замыкания определяется соот ветствующими параметрами устанавливаемых здесь высоко вольтных плавких предохранителей.
Плавкие предохранители высокого напряжения используют для защиты элементов установки от токов короткого замыкания и токов перегрузки.
На напряжения 3—35 кВ наиболее распространены предо хранители, в которых металлическая плавкая вставка заключе на в изолированную трубку, заполненную кварцевым песком. При увеличении тока сверх номинального расплавляется плав кая вставка и возникающая в патроне дуга интенсивно гасится (рис. 2.7). Это происходит благодаря тому, что горение дуги про текает в узком извилистом канале, в котором она быстро охлаж дается, соприкасаясь с сыпучим песком, а пары металла вставки конденсируются в объеме песка. При расплавлении вставки то ком КЗ цепь отключается раньше, чем ток КЗ достигнет удар ного значения, т. е. предохранитель обладает токоограничива ющим действием. Полное время отключения тока КЗ при этом оказывается равным 0,005—0,007 с, причем цепь разрывается бесшумно.
Для защиты силовых цепей при нормальных условиях рабо ты выпускают предохранители типов ПК и ПКУ в исполнениях для наружной и внутренней установки. Наибольшая мощность отключения (трехфазная) для предохранителей ПК всех напря жений 200 МВ-А, а для усиленных предохранителей ПКУ на б и 10 кВ — 350 МВ-А и на 20 и 35 кВ — 500 МВ-А. Силовые предохранители выбирают по электрическим параметрам — но минальному напряжению Un0м и току плавкой вставки и патро на. Для защиты измерительных трансформаторов напряжения применяются предохранители типов ПКТ и ПКТУ. У предохра нителей ПКТ на 6, 10, 20, 35 кВ наибольшая мощность отклю чения составляет 1000 МВ-А, а у предохранителей ПКТУ она не ограничена.
Разрядники. В результате прямого удара молнии или при грозовых разрядах вблизи воздушных линий электропередачи или открытых подстанций в линиях и распределительных устрой ствах, связанных с последними, возникают атмосферные перена пряжения. Максимальное напряжение при прямом ударе может достигать несколько миллионов вольт, а протекающие токи — сотен тысяч ампер. Для защиты от прямых ударов молнии, яв ляющихся наиболее опасными для установок всех напряжений, используют тросовые и стержневые молниеотводы.
Индуктированные перенапряжения, возникающие при разря дах вблизи линий и открытых подстанций, достигают 300—500 кВ. Они особенно опасны для установок напряжением до 35 кВ, изоляция которых выдерживает импульсы перенапряжений до 200 кВ. Для защиты от индуктированных перенапряжений в рас-
48
Рис. 2.7. Разрез патрона предохрани- |
Рис. 2.8. Разрез вилитового разряд, |
||||
теля с плавкой вставкой на керамиче- |
ника РВП-6: |
|
|
||
СКОМ сердечнике: |
1 — искровые промежутки; |
2 — вилитовые |
|||
1 — кожух; 2 — плавкая вставка; 3 — крыш- |
Диски; |
3 |
фарфоровый кожух; |
4 уплот- |
|
ка; 4 — кварцевый песок; 5 — указатель |
нения-- |
5 -хо м ут; б-пластина |
для пои- |
||
срабатывания |
соединения |
провода сети; |
7 — спиральная |
пружина
пределительных устройствах напряжением выше 1000 В, связан ных с воздушными линиями, применяют вентильные разрядники. На самих линиях устанавливают трубчатые разрядники.
Вентильные разрядники содержат многократный искровой промежуток и рабочий резистор из дисков вилита, отсоединяе мый этим промежутком от сети при нормальном режиме. При появлении перенапряжения происходит импульсный пробой иск рового промежутка и через рабочий резистор течет импульсный ток в землю. После импульсного пробоя через разрядник начи
4—234 |
49 |