Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Доклад

Монтаж КРУ и подстанций



Введение

Монтаж комплектных устройств состоит из следующих операций: доставки блоков оборудования на место, распаковки, установки на закладные основания, выверки их положения по вертикали и по однолинейности положения всех блоков, образующих ряд, стягивания болтами между собой, приварки к основанию, электрического соединения блоков одного с другим, прокладки и соединения сборных шин, подсоединения кабелей, ревизии и окончательной регулировки аппаратов.

При современном индустриальном монтаже подстанций и РУ основными операциями являются доставка собранных блоков к месту монтажа, перевозка внутри помещения, подъем и установка. Поставка комплектного крупноблочного электрооборудования взамен отдельных аппаратов и изделий с последующей сборкой и монтажом на месте установки является наиболее прогрессивным направлением технического развития электромонтажного производства.

Применение крупноблочного комплектного оборудования резко сокращает сроки разработки и объем проектной документации, объем строительных работ при сооружении электротехнических помещений, объем и сроки монтажа, а также общую стоимость электроустановки.

Надежность работы и безопасность эксплуатации электроустановок, составленных из крупных блоков заводского изготовления, значительно выше, чем у установок, собранных из отдельных аппаратов, приборов и оборудования, полученных «россыпью» и конструктивно не приспособленных для комплектного монтажа и взаимной блокировки.

Комплектные распределительные устройства и комплектные трансформаторные подстанции устанавливают в помещениях, где полностью закончены все основные и отделочные строительные работы.

Современный монтаж комплектных РУ и подстанций может служить образцом индустриальных методов монтажа.

1. Предохранители

Электрический предохранитель - компонент электрических и радиоэлектронных устройств, предназначенный для защиты оборудования и приборов от повреждений при их неисправностях или для защиты питающей сети от аварийных электрических токов, возникающих при авариях и отказах, неправильного включения, ошибок монтажа.

Предохранитель включается последовательно с потребителем электрического тока и разрывает цепь тока при превышении им номинального тока, - тока, на который рассчитан предохранитель.

По принципу действия при разрыве тока в защищаемой цепи предохранители разделяются на четыре класса - плавкие, электромеханические, электронные и использующие нелинейные обратимые свойства по изменению сопротивления после воздействия экстратока у некоторых проводящих полупроводниковых материалов (самовосстанавливающиеся предохранители).

В плавких предохранителях при превышении тока свыше номинального происходит разрушение токопроводящего элемента предохранителя (расплавление, испарение), традиционно этот процесс называют «перегоранием» или «сгоранием» предохранителя.

Автоматический выключатель защиты сети снабжён датчиками протекающего тока (электромагнитными и / или тепловыми), при превышении тока сверх номинального, разрывают цепь размыканием контактов, обычно, движение контактов на размыкание производится посредством предварительно взведённой пружины.

В электронных предохранителях защищаемую цепь разрывают бесконтактные ключи.

В самовосстанавливающихся предохранителях, при превышении тока, на несколько порядков увеличивается удельное электрическое сопротивление полупроводникового материала токопроводящего элемента предохранителя, что снижает ток цепи, после снятии тока и их охлаждения восстанавливают своё сопротивление.

Под термином электрический предохранитель или, обычно, предохранитель, подразумевается наиболее часто используемый и дешёвый плавкий предохранитель.

Предохранители повсеместно используются для защиты любого электрооборудования, например, для исключения перегрева проводов бытовой электрической сети в случае коротких замыканий. Отсутствие предохранителей или неграмотное их применение может привести к пожару^[1].

Предохранители на принципиальных электрических схемах обозначаются аббревиатурой «FU» (международное обозначение, от англ. to fuse - плавить) или «Пр» (графическое изображение в советских и российских стандартах по ЕСКД совпадает с IEEE/ANSI).

2. Разрядники

Разрядник - электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин «разрядник».

В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям. Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надежную изоляцию, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники.

Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Электроды.

Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Одно из основных требований, предъявляемых к разряднику - гарантированная электрическая прочность при промышленной частоте (разрядник не должен пробиваться в нормальном режиме работы сети).

Дугогасительное устройство.

После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства - устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.

Виды разрядников:

Воздушный разрядник закрытого или открытого типа (трубчатый разрядник)

Воздушный разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без значительного обугливания - полихлорвинила или оргстекла (первоначально, в начале XX века, это была фибра), с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на определенном расстоянии от него (расстояние определяет напряжение срабатывания, или пробоя, разрядника) и имеет прямое электрическое подключение к защищаемому проводнику линии. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация (плазма), и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для гашения дуги. В воздушном разряднике открытого типа выброс плазменных газов осуществляется в атмосферу. Напряжение пробоя воздушных разрядников - более 1 кВ.

Газовый разрядник

Конструкция и принцип действия идентичны воздушному разряднику. Электрический разряд происходит в закрытом пространстве (керамическая трубка), заполненном инертными газами. Технология электрического разряда в газонаполненной среде позволяет обеспечить лучшие характеристики скорости срабатывания и гашения разрядника. Напряжение пробоя газонаполненного разрядника - от 60 вольт до 5 киловольт.

Вентильный разрядник

Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких последовательно соединенных единичных искровых промежутков) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора - снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством - его сопротивление нелинейно - оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.

Магнитовентильный разрядник (РВМГ)

РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.

При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.

Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)

В процессе эксплуатации изоляция оборудования электрических сетей подвергается воздействию рабочего напряжения, а также различных видов перенапряжений, таких как грозовые, коммутационные, квазистационарные. Основными аппаратами для защиты сетей от грозовых и коммутационных перенапряжений являются вентильные разрядники (РВ) и нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН). При построении или модернизации уже существующих схем защиты от перенапряжений с помощью ОПН и РВ необходимо решать две основные тесно связанные друг с другом задачи:

· выбор числа, мест установки и характеристик аппаратов, которые обеспечат надежную защиту изоляции от грозовых и коммутационных перенапряжений;

· обеспечение надежной работы самих аппаратов при квазистационарных перенапряжениях, для ограничения которых они не предназначены.

Защитные свойства РВ и ОПН основаны на нелинейности вольтамперной характеристики их рабочих элементов, обеспечивающей заметное снижение сопротивления при повышенных напряжениях и возврат в исходное состояние после снижения напряжения до нормального рабочего. Низкая нелинейность вольтамперной характеристики рабочих элементов в разрядниках не позволяла обеспечить одновременно и достаточно глубокое ограничение перенапряжений и малый ток проводимости при воздействии рабочего напряжения, от воздействия которого удалось отстроиться за счет введения последовательно с нелинейным элементом искровых промежутков. Значительно большая нелинейность окисно-цинковых сопротивлений варисторов ограничителей перенапряжений ОПН позволила отказаться от использования в их конструкции искровых промежутков, то есть нелинейные элементы ОПН присоединены к сети в течение всего срока его службы.

Стержневые искровые промежутки

Стержневые искровые промежутки также известные как «дугозащитные рога» применяются для защиты от пережога защищеных проводов и перевода однофазного к.з. в двухфазное. Для возникновения дуги необходим ток к.з., превышающий 1 кА. Вследствие относительно низкого напряжения (6-10 кВ против 20 кВ в сетях Финляндии) и высокого сопротивления заземления «дугозащитные рога» в российских сетях не срабатывают.

В настоящее время на ВЛ 6-10 кВ они запрещены «Положением о технической политике» ФСК.

Разрядник длинно-искровой

Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что вследствие большой длины импульсного грозового перекрытия вероятность установления дуги короткого замыкания сводится к нулю.

РДИ предназначены для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий, и прямого удара молнии; рассчитаны для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60°C до плюс 50°C в течение 30-и лет.

Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность.

3. Реакторы

Дугогасящий реактор - электрический аппарат, предназначенный для компенсации ёмкостных токов в электрических сетях с изолированной нейтралью, возникающих при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ).

Дугогасящие реакторы применяются для заземления нейтрали трёхфазных сетей 6, 10, 35 кВ.

Из-за распределённой по линии электропередач или кабелю ёмкости, при ОЗЗ в месте повреждения изоляции возникает ёмкостный ток. Если он превышает 20-30 А, возникает электрическая дуга, горение которой разрушает изоляцию и проводник кабеля, что может приводить к переходу ОЗЗ в двух- или трёхфазное замыкание и отключению линии релейной защитой. Таким образом, потребитель электроэнергии может временно лишиться электроснабжения.

Этого не происходит, когда нейтраль сети заземлена через дугогасящий реактор, индуктивность которого во время ОЗЗ такова, что ёмкостная проводимость распределённой ёмкости сети и индуктивная проводимость реактора на промышленной частоте равны. Происходит компенсация ёмкостного тока, которая осуществляется включением в нейтральную точку трёхфазной сети индуктивного сопротивления - дугогасящего реактора (ДГР) с регулируемым воздушным зазором магнитопровода или ступенчатым регулированием числа витков его обмотки. Нейтраль первичной обмотки одного из сетевых трансформаторов (трансформатора собственных нужд или специально установленного заземляющего трансформатора) со схемой соединения обмоток «звезда-треугольник» заземляется через ДГР. При этом во время ОЗЗ ёмкостный ток суммируется в месте замыкания с равным ему и противоположным по фазе индуктивным, что препятствует возникновению электрической дуги и шагового напряжения. Токоведущие цепи остаются неповреждёнными, потребители продолжают снабжаться электроэнергией. По действующим нормам допускается работа сети с изолированной нейтралью при ОЗЗ в течение 2 часов, предоставляемых персоналу для поиска и устранения повреждений изоляции.

Классификация:

По точности настройки

· Неуправляемые;

· Дугогасящие реакторы (ДГР) со ступенчатой регулировкой тока;

· ДГР с плавной регулировкой тока.

По способу настройки

· Ступенчатые ДГР с отпайками от основной обмотки. Индуктивность ступенчато меняется в зависимости от числа рабочих витков;

· Плунжерные ДГР с регулируемым воздушным зазором в магнитопроводе. Увеличение зазора уменьшает индуктивность;

· ДГР с подмагничиванием. Работают по принципу магнитного усилителя.

По управлению

· Без систем управления. Индуктивность постоянна, либо меняется вручную персоналом распредустройства. Зачастую изменение индуктивности такого реактора - трудоёмкий процесс, требующий отключения реактора. К таким ДГР относятся, в основном, ступенчатые.

· С приводом. Привод позволяет менять индуктивность реактора не отключая его от сети.

· С измерителем ёмкости сети. Индуктивность реактора настраивается системой управления при любом изменении ёмкости сети автоматически.

Современные ДГР оснащаются цифровыми системами управления, возможности которых намного шире, чем только измерение ёмкости сети и регулировка индуктивности реактора. Это и сбор статистики замыканий, и телеметрия, и помощь персоналу в поиске повреждённых линий и многое другое. Успешным оказался и опыт по производству реакторов без механических частей (с подмагничиванием), имеющих больший срок службы и надёжность. Ими постепенно вытесняются устаревшие реакторы со ступенчатой регулировкой.

Токоогранимчивающий реамктор - электрический аппарат, предназначенный для ограничения тока короткого замыкания. Включается последовательно в цепь, ток которой нужно ограничивать и работает как индуктивное (реактивное) дополнительное сопротивление, уменьшающее ток и поддерживающее напряжение в сети при коротком замыкании, что увеличивает устойчивость генераторов и системы в целом.

При коротком замыкании ток в цепи значительно возрастает по сравнению с током нормального режима. В высоковольтных сетях токи короткого замыкания могут достигать таких величин, что подобрать установки, которые смогли бы выдержать электродинамические силы, возникающие вследствие протекания этих токов, не представляется возможным. Для ограничения тока короткого замыкания применяют токоограничивающие реакторы, которые при к.з. также поддерживают на сборных шинах питания достаточно высокое напряжение (за счёт большего падения на самом реакторе), что необходимо для нормальной работы других нагрузок.

Реактор - это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь последовательно. В большинстве конструкций токоограничивающие реакторы не имеют ферромагнитных сердечников. В нормальном режиме на реакторе наблюдается падение напряжения порядка 3-4%, что вполне допустимо. В случае короткого замыкания бомльшая часть напряжения приходится на реактор

Соответственно, чем выше будет реактивное сопротивление, тем меньше будет значение максимального ударного тока в сети.

Реактивность прямо пропорциональна индуктивному сопротивлению катушки. При больших токах у катушек со стальными сердечниками происходит насыщение сердечника, что резко снижает реактивность, и, как следствие, реактор теряет свои токоограничивающие свойства. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников, несмотря на то, что при этом, для поддержания такого же значения индуктивности, их приходится делать больших размеров и массы.

Токоограничивающие реакторы подразделяются:

· по месту установки: наружного применения и внутреннего;

· по напряжению: среднего (3?-35 кВ) и высокого (110?-500 кВ);

· по конструктивному исполнению: на бетонные, сухие, масляные и броневые;

· по расположению фаз: вертикальное, горизонтальное и ступенчатое;

· по исполнению обмоток: одинарные и сдвоенные;

· по функциональному назначению: фидерные, фидерные групповые и межсекционные.

Бетонные реакторы

Получили распространение на внутренней установке на напряжения сетей до 35 кВ включительно. Бетонный реактор представляет собой концентрически расположенные витки изолированного многожильного провода, залитого в радиально расположенные бетонные колонки. При коротких замыканиях обмотки и детали испытывают значительные механические напряжения, обусловленные электродинамическими усилиями, поэтому при их изготовлении используется бетон с высокой прочностью. Все металлические детали реактора изготавливаются из немагнитных материалов. В случае больших токов применяют искусственное охлаждение.

Фазные катушки реактора располагают так, что при собранном реакторе поля катушек расположены встречно, что необходимо для преодоления продольных динамических усилий при коротком замыкании. Бетонные реакторы могут выполняться как естественно-воздушного так и воздушно-принудительного охлаждения (для больших номинальных мощностей), т.н. «дутьё» (добавляется буква «Д» в маркировке).

Сейчас (2014 г.) бетонные реакторы считаются морально устаревшими и вытесняются сухими реакторами.

Масляные реакторы

Применяются в сетях с напряжением выше 35 кВ. Масляный реактор состоит из обмоток медных проводников, изолированных кабельной бумагой, которые укладываются на изоляционные цилиндры и заливаются маслом или иным электротехническим диэлектриком. Жидкость служит одновременно и изолирующей и охлаждающей средой. Для снижения нагрева стенок бака от переменного поля катушек реактора применяют электромагнитные экраны и магнитные шунты.

Электромагнитный экран представляет собой расположенные концентрично относительно обмотки реактора короткозамкнутые медные или алюминиевые витки вокруг стенок бака. Экранирование происходит за счет того, что в этих витках индуцируется электромагнитное поле, направленное встречно и компенсирующее основное поле.

Магнитный шунт - это пакеты листовой стали, расположенные внутри бака около стенок, которые создают искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, меньшее, чем у стенок бака, что заставляет основной магнитный поток реактора замыкаться по нему, а не через стенки бака.

Для предотвращения взрывов, связанных с перегревом масла в баке, согласно ПУЭ, все реакторы на напряжение 500 кВ и выше должны быть оборудованы газовой защитой.

Сухие реакторы

Сухие реакторы относятся к новому направлению в конструировании токоограничивающих реакторов и применяются в сетях с номинальным напряжением до 220 кВ. В одном из вариантов конструкции сухого реактора обмотки выполняются в виде кабелей (обычно прямоугольного сечения для уменьшения габаритов и повышения механической прочности) с кремнеорганической изоляцией, намотанных на диэлектрический каркас. Преимуществом применения кремнеорганической изоляции является большая термостойкость, устойчивость к электродинамическим нагрузкам, эластичность, герметичность, неизменность диэлектрических и механических свойств при длительном времени эксплуатации. В другой конструкции реакторов провод обмотки изолируется полиамидной плёнкой, а затем двумя слоями стеклянных нитей с проклейкой и пропиткой их кремнеорганичексим лаком и последующим запеканием, что соответствует классу нагревостойкости Н (рабочая температура до 180°С); прессовка и стяжка бандажами обмоток делает их устойчивыми к механическим наряжениям при ударном токе.

Броневые реакторы

Несмотря на тенденцию изготавливать токоограничивающие реакторы без ферромагнитного магнитопровода (вследствие опасности насыщения магнитной системы при токе к.з.и как следствие-резким падением токоогрничивающих свойств) некоторые электротехнические предприятия России (ООО «КПМ», г. Санкт-Петербург; СВЭЛ, г. Екатеринбург) выпускают реакторы с сердечниками броневой конструкции из электротехнической стали. Преимуществом данного типа токоограничивающих реакторов является меньшие массо-габаритные показатели и стоимость (за счёт уменьшения в конструкции доли цветных металлов). Недостаток: возможность потери токоограничивающих свойств при ударных токах, больших номинального для данного реактора, что в свою очередь требует тщательного расчёта токов к.з. в сети и выбора броневого реактора таким образом, чтобы в любом режиме сети ударный ток к.з. не превышал номинального.

Сдвоенные реакторы

Сдвоенные ректоры применяются для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме, для чего каждая фаза состоит из двух обмоток с сильной магнитной связью, включаемых встречно, к каждой из которых подключается примерно одинаковая нагрузка, в результате чего индуктивность уменьшается (зависит от остаточного разностного магнитного поля). При к.з. в цепи одной из обмоток поле резко возрастает, индуктивность увеличивается и происходит процесс токоограничения.

Межсекционные и фидерные реакторы

Межсекционные ректоры включаются между секциями для ограничения токов и поддержания напряжения в одной из секций, при к.з. в другой секции. Фидерные и фидерные групповые устанавливаются на отходящих фидерах (групповые являются общими для несколько фидеров).

4. Конденсаторы

Конденсатор (от лат. condensare - «уплотнять», «сгущать», или от лат. condensatio - «накопление») - двухполюсник с определённым или переменным значением ёмкости^[1] и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки).

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными последовательным и параллельным сопротивлением ииндуктивностью. С достаточной для практики точностью, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить как показано на рисунке, где все двухполюсники подразумеваются идеальными.

Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

По виду диэлектрика различают:

· Конденсаторы вакуумные (между обкладками находится вакуум).

· Конденсаторы с газообразным диэлектриком.

· Конденсаторы с жидким диэлектриком.

· Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.

· Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные - бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.

· Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего большой удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) - это илиэлектролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка. Время наработки на отказ типичнного электролитического конденсатора 3000-5000 часов при максимально допустимой температуре, качественные конденсаторы имеют время наработки на отказ не менее 8000 часов при температуре 105°С^[5]. Рабочая температура - основной фактор, влияющий на продолжительность срока службы конденсатора. Если нагрев конденсатора незначителен из-за потерь в диэлектрике, обкладках и выводах, (например, при использовании его во времязадающих цепях при небольших токах или в качестве разделительных), можно принять, что интенсивность отказов снижается вдвое при снижении рабочей температуры на каждые 10°C вплоть до +25°C. При работе конденсаторов в импульсных сильноточных цепях (например, в импульсных источниках питания) такая упрощённая оценка надёжности конденсаторов некорректна и расчёт надёжности более сложен.^[6]

· Твердотельные конденсаторы - вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

· Постоянные конденсаторы - основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).

· Переменные конденсаторы - конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.

· Подстроечные конденсаторы - конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.

В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.

5. Изоляторы

реактор конденсатор предохранитель изолятор

Линейный изолятор - устройство для подвешивания и изоляции проводов и кабелей на опорах воздушной линии электропередачи(ВЛ) или воздушных линий связи (ВЛС).

Электрические изоляторы классифицируются по назначению, конструктивному исполнению, материалу изготовления, техническим характеристикам и условиям эксплуатации.

· Опорный.

· Для работы в помещениях - с гладкой поверхностью и ребристые.

· Для работы на открытом воздухе - штыревые, стержневые.

· Проходной.

· Для работы в помещениях - с токоведущими шинами (токопроводами), без токоведущих шин.

· Для работы на открытом воздухе - с нормальной и усиленной изоляцией.

· Высоковольтные вводы для работы на открытом воздухе - в герметичном и негерметичном исполнении.

· Линейный для работы на открытом воздухе - штыревой, тарельчатый, стержневой, орешковый, анкерный.

· Защитный - полый изолятор, предназначенный для использования в качестве изолирующей защитной оболочки электротехнического оборудования.

· Такелажный изолятор для установки между работающими на растяжение тросами оттяжек антенных мачт, подвесками контактной сети, проводами антенн.

Электрические изоляторы могут изготавливаться из стекла, фарфора и полимерных материалов. Фарфоровые изоляторы покрываются глазурьюдля улучшения изолирующих свойств.

По материалу изготовления изоляторы подразделяются на фарфоровые, стеклянные и полимерные:

· Фарфоровые изоляторы изготавливают из электротехнического фарфора, покрывают слоем глазури и обжигают в печах.

· Стеклянные изоляторы изготавливают из специального закалённого стекла. Они имеют бомльшую механическую прочность, меньшие размеры и массу, медленнее подвергаются старению по сравнению с фарфоровыми, но имеют меньшее электрическое сопротивление.

· Полимерные изоляторы изготавливают из специальных пластических масс.

· предназначен для изоляции и механического крепления токоведущих частей в электрических аппаратах и для монтажа токоведущих шин распределительных устройств электрических станций и подстанций.

По способу крепления на опоре изоляторы подразделяются на штыревые и подвесные:

· Штыревые изоляторы (крепятся на крюках или штырях) применяются на воздушных линиях до 35 кВ

· Подвесные изоляторы (собираются в гирлянду и крепятся специальной арматурой) применяются на ВЛ 35 кВ и выше.

· Линейные опорные изоляторы (крепятся к траверсам или стойкам опор ЛЭП с помощью болтов) применяются на ВЛ до 154 кВ (в отечественной практике - на ВЛ 6-10 кВ).

6. Монтаж предохранителей ВН



Предохранители высокого напряжения предназначены для защиты электроустановок небольшой мощности от токов к. з. и перегрузок. Они применяются для защиты силовых цепей (исполнение ПК - предохранитель с кварцевым заполнением) и для защиты цепей измерительных трансформаторов напряжения (исполнение ПКТ).

Предохранитель с кварцевым заполнением состоит из двух опорных изоляторов, установленных на металлическом цоколе; контактов, укрепленных на изоляторах; патрона, вставляемого в контакты. Патрон представляет собой фарфоровую трубку, концы которой заармированы латунными колпачками-обоймами. Внутри патрона имеется плавкая вставка (припаянная к обоймам) из медных посеребренных проволок (у предохранителей ПКТ - константановая проволока). Кроме того, у предохранителей типа ПК на номинальный ток свыше 7,5 А на концах плавких вставок напаяны оловянные шарики для снижения перегрева предохранителя при небольших перегрузках: при нагреве проволоки до температуры плавления олова молекулы последнего проникают в медь и образуют сплав с температурой плавления ниже, чем у меди.

Патроны предохранителей ПК снабжены еще одной деталью - указателем срабатывания. При коротком замыкании в цепи, защищаемой предохранителем, перегорает плавкая вставка и возникающая при этом дуга гасится за счет охлаждения ее песком и образовавшихся при испарении плавкой вставки паров металла, которые проникают между крупинками кварца, где они

охлаждаются и конденсируются. Это приводит к быстрому гашению дуги. Одновременно перегорает указательная проволока и указатель срабатывания выталкивается пружиной наружу, поэтому указатель срабатывания позволяет быстро отыскать перегоревший патрон. Предохранитель срабатывает бесшумно и без выброса пламени. Предохранители ПК являются одновременно и токоограничивающими аппаратами, так как действуют очень быстро и разрывают цепь тока к. з. раньше, чем он успеет достигнуть своего максимального значения.

Патроны предохранителей ПК.

а - с плавкой вставкой на керамическом сердечнике; б - с плавкой вставкой, свитой в спираль; 1 - крышка; 2 - латунная обойма; 3 - фарфоровая трубка; 4 - кварцевый песок; 5 - плавкая вставка; 6 - указательная проволока; 7 - указатель срабатывания; 8 - шарик из олова.

Предохранители монтируют на цоколе из швеллера или угловой стали и на стальной раме. Цоколь предохранителя или стальную раму устанавливают вертикально по разметке на болтах и выверяют по уровню и отвесу по основным осям. Затягивают гайки равномерно, наблюдая, чтобы оси изоляторов одной фазы строго совпадали по вертикали с продольной осью патрона и контактных губок с допуском ±0,5 мм.

Перед установкой предохранители подвергают осмотру, проверяют: состояние фарфоровых изоляторов и трубок, армировку изоляторов и патронов, исправность указателя срабатывания, целость плавкой вставки и ее соответствие номинальному току патрона и предохранителя, наличие надежного контакта между губками и патронами предохранителя, состояние стальных пружинящих скоб, контактных губок, ограничительных торцевых пластин.

При установке предохранителей добиваются, чтобы патроны входили в губки без перекосов, от усилия одной руки; указатели срабатывания были обращены вниз; замки предохранителей прочно удерживали патроны от выпадения при электродинамических ударах; контактные зажимы или губки плотно охватывали цилиндрическую головку или ножи патрона.

Контактные поверхности губок и патронов зачищают и покрывают слоем технического вазелина. Встряхиванием проверяют полноту и плотность засыпки кварцевого песка и отбраковывают предохранители, в которых слышен шум пересыпающегося песка.

Монтаж вентильных и трубчатых разрядников

Монтаж вентильных разрядников производится в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей, причем каждая фаза разрядника комплектуется из элементов, подобранных на заводе.

Вентильные разрядники серии РВП на напряжения 3, 6 и 10 кВ изготавливаются в одноэлементном исполнении (см. рис. 8). Их монтаж на опорах и в распределительных устройствах открытого и закрытого типов осуществляется посредством хомута 1 болтами. До модернизации (1960 г.) они снабжались петлей, укрепленной в верхней части, за которую могли подвешиваться.

Разрядники серии РВП устанавливаются в вертикальном положении по отвесу. Присоединение разрядника к токоведущим проводам производится через пластину 2 и выполняется с помощью разъединителей, специальных захватов или глухими зажимами. Заземление разрядников осуществляется заземляющим спуском 3.

Разрядники серии РВС на напряжения 15, 20 и 35 кВ состоят из одного элемента, а на более высокие напряжения комплектуются из стандартных рабочих элементов на 15, 20 и 33 кВ. Все элементы разрядников взаимозаменяемы, но при комплектации разрядников на высшие классы напряжения, когда одну фазу приходится собирать из нескольких элементов, их нужно подбирать так, чтобы они все относились к одной группе.

Завод-изготовитель все элементы разрядников серии РВС разбивает по величине шунтирующих резисторов искровых промежутков на шесть групп. Каждая фаза, собранная из элементов, относящихся к одной группе, будет иметь равномерное распределение приложенного напряжения по искровым промежуткам в момент их пробоя и гашения дуги, чем обеспечивается стабилизация характеристик разрядника, Величина шунтирующих резисторов на заводе-изготовителе измеряется мегомметром МС-06 напряжением 2 500 В и краской записывается на диске верхнего фланца разрядника.

Монтаж одноэлементных разрядников серии РВС (рис. 3, а) осуществляется на треугольном чугунном основании (рис. 3,6) при помощи фарфоровых втулок, которые изолируют разрядник от земли. Это позволяет контролировать работу разрядника счетчиком срабатывания, включенным в рассечку между разрядником и «землей», и отсоединять разрядник от земли при его профилактических испытаниях.

Вентильные разрядники серии РВС на 15, 20 и 35 кВ.

а - общий вид; б - основание; 1 - основание; 2 - фарфоровая покрышка; 3 - крышка с контактным болтом; 4 - болт для присоединения провода; 5 - фарфоровая втулка; Б - фарфоровое кольцо.

Разрядники РВС-60. и РВС-110, состоящие из трех элементов РВС-33, монтируются в одну колонну (рис. 4, а), устанавливаемую на специальном основании (рис. 4,6). К верхнему фланцу разрядника РВС-110 крепится экран. К горизонтальной площадке фундамента четырьмя анкерными болтами крепится четырехугольное чугунное основание, на котором устанавливается колонна разрядника. При установке одного элемента на другой следует найти такое положение верхнего элемента, при котором установленные элементы меньше отклоняются от вертикали. Оставшиеся небольшие отклонения от вертикали устраняются при помощи подкладки металлических шайб, а образовавшиеся при этом щели должны быть зашпаклеваны и закрашены.

Вентильные разрядники РВС-220, РВС-150 и РВС-110 для сети с изолированной нейтралью до 1966 г. монтировались в виде одноколонковых конструкций с тремя изолирующими оттяжками, установленными на шарнирной раме разрядника.

Рис. 4. Вентильный разрядник РВС-110 для сети с заземленной нейтралью. I - чугунное основание; 2 - элемент РВС-33; 3 - экранирующее кольцо; 4 - крышка; 5 - болт для присоединения провода; 6 - фарфоровая втулка; 7 - фарфоровое кольцо; 8 - болт для подсоединения заземления



На рис. 5, а показан общий вид вентильного разрядника РВС-220, скомплектованного из шести элементов РВС-33. Он смонтирован на специальном основании 1 (опорная рама), представляющем собой трехлучевую звезду с плитой в центре, закрепленном на фундаменте. На пяту нижней плиты 2 (рис. 5,6) разрядник опирается подпятником плиты 4. На время монтажа верхняя и нижняя плиты жестко скрепляются болтами 5. На верхней плите 4 монтируется специальное четырехугольное чугунное основание 6 (рис. 5, а), на котором устанавливается колонна из рабочих элементов 7. Ввиду большой высоты колонны элементов их крепление на основании 1 осуществляется изолирующими оттяжками 8, состоявшими до 1965 г. из изоляторов СП-35 (4 шт.). Эти изоляторы разрушались и поэтому были заменены изоляторами СП-110 (2 шт.). Оттяжки располагаются под углом 120° друг к другу. После окончания монтажа болты 5 убираются и вертикальное положение разрядника устанавливается натяжным устройством 9; указатели всех трех натяжных устройств при этом должны занимать одинаковое среднее положение.

Вентильный разрядник типа РВС-220

После случаев повреждения разрядников, установленных, как показано на рис. 40, а, был предложен новый способ их установки. С 1966 г. вентильные разрядники РВС-220, РВС-150 и РВС-110 для сети с изолированной нейтралью стали монтироваться с расположением каждой фазы в виде двух колонн элементов РВС-33 (1) (рис. 6), из которых одна устанавливается на плите основания, а вторая - на опорном изоляторе 2 типа ОНС-110-500 (АКО-110). Обе колонны соединяются последовательной шинкой 3. Такая конструкция установки разрядников РВС-220 позволила снизить общую высоту с 6192 до 4020 мм.

Разрядник РВС-220 двухколонкового исполнения

Снижение высоты разрядников уменьшило их «парусность», увеличило механическую устойчивость и упростило их обслуживание в эксплуатации.

По окончании монтажа разрядники всех серий перед включением под рабочее напряжение подвергаются профилактическим испытаниям.

Трубчатые разрядники крепятся закрытым концом к элементам опор под углом 15° к горизонтали при более низком расположении открытого конца. Закрытый конец разрядника соединяется с заземляющим спуском на опоре из древесины или с металлом проводящей опоры (стальной и железобетонной). Длина внешнего искрового промежутка устанавливается в соответствии с проектом ВЛ.

Поскольку срабатывание разрядника сопровождается сильным выхлопом генерированного электрической дугой газа, открытый конец разрядника должен располагаться так, чтобы выхлопные газы не вызвали междуфазных перекрытий или перекрытий на землю. Зоны выхлопа разрядников разных фаз не должны пересекаться и охватывать элементы конструкций и проводов ВЛ.

Монтаж бетонных реакторов

К помещениям, в которых устанавливают реакторы, предъявляются определенные требования: в них не должно быть предметов из магнитного материала, которые могут оказаться в магнитном поле реактора; стальные конструкции и проводники не должны создавать металлических магнитных контуров, охватывающих магнитное поле реакторов, которое замыкается через воздух в окружающем пространстве. Поэтому расстояния фаз реакторов от стен и потолка строго нормируются и указываются в проекте. Уменьшение расстояния от бетонных стен из-за наличия в них стальной арматуры может существенно влиять на увеличение потери электроэнергии в реакторах. Фазы реактора транспортируют к месту установки в заводской упаковке.

Перед установкой реактор освобождают от упаковки, очищают от пыли и стружек и тщательно осматривают для выявления дефектов, препятствующих его нормальной работе: трещин и сколов у опорных изоляторов, нарушений их маркировки, отбитых краев и нарушений лакового покрова, деформации витков и нарушения изоляции у бетонных колонок.

Поврежденные изоляторы заменяют, погнутые витки обмотки выправляют, восстанавливают изоляцию витков лакотканью и покрывают бакелитовым лаком. Незначительные трещины в бетоне заделывают изоляционным асфальтовым лаком, а большие трещины и сколы - чистым цементным раствором.

Реакторы устанавливают с соблюдением технологических правил монтажа и нормативных расстояний. Между реактором и стальными конструкциями в камере должно быть выдержано расстояние, равное не менее половины его диаметра. Опорные изоляторы армируют немагнитными материалами; для контактных соединений применяют болты из маломагнитной стали или латуни. При креплении конструкции и самого реактора по вертикали под изолятором ставят прокладки из твердого картона (металлические не рекомендуются). Три фазы реактора устанавливают вертикально, горизонтально и ступенчато.

Для подъема реакторов в междуэтажном перекрытии камер предусматривают специальные крюки. При горизонтальной установке каждую фазу реактора с помощью талей поднимают на фундамент, опускают на фундаментные штыри, выверяют по уровню и отвесу и затягивают крепежные болты.

При вертикальной установке фаз учитывают, что при коротких замыканиях между соседними фазами реактора возникают большие электродинамические усилия. Наиболее опасными являются усилия отталкивания между обмотками, так как они вызывают растягивающие усилия в опорных изоляторах (фарфоровые изоляторы лучше работают на сжатие, чем на растяжение). Во избежание этого при вертикальной и ступенчатой установках фаз реактора руководствуются заводскими обозначениями.

Фазы реактора обозначают следующим образом: В-верхняя, С - средняя, Н - нижняя, Г - горизонтальная и СГ - средняя горизонтальная. Направление обмоток фаз С и СГ предусматривается обратным направлению обмоток остальных двух фаз трехфазного комплекта реактора, что обеспечивает выгодное распределение усилий, возникающих при коротких замыканиях в обмотке реактора, в бетонных колонках и изоляторах. При горизонтальной установке трехфазного комплекта реактора фазу СГ располагают между двумя крайними фазами на полу; при ступенчатой установке фазы С и СГ - на полу, а фазу В монтируют над последней. Монтаж бетонных реакторов при вертикальном расположении фаз выполняют в следующем порядке:

устанавливают на фундамент фазу В и поднимают ее на высоту, достаточную для установки под ней фазы С;

устанавливают фазу С и на эластичных прокладках ее бетонных колонок укрепляют опорные изоляторы;

опускают на фазу С подвешенную фазу В и соединяют их болтами;

поднимают соединенные фазы В и С для установки на фундамент фазы Н, на которой аналогично закрепляют изоляторы с эластичными прокладками;

опускают две верхние фазы на фазу Н и соединяют их болтами;

всю группу выверяют по уровню и отвесу и окончательно затягивают все крепежные болты.

Подъем и установку фаз реактора осуществляют с помощью швеллерной траверсы с тросовым захватом, соблюдая особую осторожность, чтобы не повредить обмотки или бетонные колонки. После установки реактор заземляют через фланцы опорных изоляторов, смонтированных на фундаменте, и подвергают испытаниям в процессе пусконаладочных работ.

Выводы реактора необходимо предохранять от усилий, которые могут возникнуть в линии при коротких замыканиях. Для этого шины к реактору подводят перпендикулярно обмоткам и закрепляют на расстоянии не более 350 мм от него.

Монтаж статических конденсаторов

Как правило, на предприятиях не представляется возможным естественным путем довести коэффициент мощности до величины 0,92 - 0,95, поэтому в дополнение к естественным мероприятиям применяют искусственные методы повышения коэффициента мощности с помощью специальных компенсирующих устройств. В качестве компенсирующих устройств можно использовать статические конденсаторы, синхронные компенсаторы и перевозбужденные синхронные электродвигатели. В промышленности синхронные компенсаторы и перевозбужденные синхронные электродвигатели не применяются по экономическим соображениям. Наибольшее распространение получили статические конденсаторы. Малый вес конденсаторов, отсутствие движущихся частей, небольшие потери энергии, простое обслуживание, безопасность и надежность в эксплуатации позволяют широко применять их на предприятиях с мелкомоторной нагрузкой.

Статические конденсаторы изготовляют в виде элементов (банок). Каждый элемент конструктивно состоит из бака с изоляторами и выемной части, состоящей из батарей и секций.

Конденсаторы на номинальное напряжение 220,380, 660 В изготовляют в трехфазном исполнении с единичной мощностью от 4 до 50 квар, а на напряжение 1; 3; 6 и 10 кВ однофазными с единичной мощностью от 10 до 75 квар.

При отключении батареи конденсаторов от сети, вследствие остаточного электрического заряда между обкладками конденсаторов, напряжение на шинах батареи может сохраниться близкое по величине к напряжению сети. Поскольку естественный саморазряд конденсаторов занимает длительное время, при повторном подключении неразряженной батареи к электрической сети, величина напряжения на ее шинах может достигнуть примерно удвоенного напряжения сети, а это вызовет значительный бросок тока.

Чтобы обеспечить безопасность прикосновения к отключенным конденсаторам, они должны быть автоматически разряжены, при этом напряжение должно упасть до нуля. Для этого при монтаже конденсаторных батарей устанавливают индуктивные или активные разрядные сопротивления, которые подключаются параллельно конденсаторам.

Разрядное сопротивление обычно подбирают так, чтобы потери активной мощности в сопротивлении не превышали 1 Вт на 1 квар мощности батареи.

Разрядные сопротивления могут быть включены в звезду, треугольник или открытый треугольник. Однако монтаж по схеме треугольника имеет преимущества перед звездой в том отношении, что в случае обрыва цепи одного из сопротивлений оставшиеся сопротивления будут соединены по схеме открытого треугольника и возможность разряда сохранится для всех трех фаз конденсатора.

В электроустановках напряжением 6-10 кВ в качестве разрядных сопротивлений обычно монтируют два однофазных трансформатора напряжения, соединенных по схеме открытого треугольника, а в электроустановках 0,4 кВ часто применяют разрядные сопротивления из ламп накаливания, соединенных попарно-последовательно в каждой фазе.

Для надежности разрядные сопротивления подключают к шинам конденсаторных батарей наглухо, без установки в цепи отключающих аппаратов и предохранителей.

Требуемую мощность компенсирующей установки собирают из отдельных конденсаторных банок, которые соединяют в батарею. Батареи большой мощности при монтаже разделяют на отдельные секции. Это удобно для осмотра и ремонта каждой секции в отдельности, а также регулирования потребления реактивной мощности в течение суток.