Проверку кабелей проводим, согласно схем рис. 4.1, рис. 4.2.

Рассмотрим фидер 1554, схема которого приведена на рис. 4.1 (а).

Ток фидера будет равен:

I_ф = I_1-2 + I_2-3 + I_3-4

I_ф = 18,2+24+4,3=46,5 А

Определим потери напряжения по формуле:

dU = *I*z = * I * z_o* l = * I * r_o² + x_o² * l, (4.2)

где z - полное сопротивление одной фазы;

z_o - удельное полное сопротивление;

x_o- индуктивное удельное сопротивление [5, таблице5.2];

r_o - активное удельное сопротивление [5, таблице5.1].

Индуктивное сопротивление линии обусловлено переменным магнитным полем, создаваемым при протекании тока по проводам линии. Кабели обладают малым реактивным сопротивлением, так как жилы расположены близко друг к другу и магнитный поток, сцепляющийся с жилами мал. Поэтому реактивное сопротивление кабеля можно не учитывать:

dU_ф = * I_ф * r_o * l_ф;

dU_3-4 = · 4,3 · 0,17, 0,28 + ·*4,3*0,24*1 + *4,3*0,17*0,185= 2,2 В;

dU_2-3 = *28,3*0,27*0,13 +*28,3*0,24*0,8 +*28,3*0,123*0,27= 12,6 В;

dU_1-2 = *46,5*0,27*0,7= 15,2 В;

dU_ф = dU_1-2 +dU_2-3+dU_3-4= 30 В.

Для сетей 6 кВ допустимая потеря напряжения в нормальном режиме составляет 5%, в аварийном - 10% от номинального [8, табл. 1].

Допустимая потеря напряжения в нормальном режиме:

dU_доп= 0,05 *U_ном= 0,05 * 6000 = 300 В;

dU_ф = 30 В < dU_доп= 300 В.

Потеря напряжения на фидере находится в пределах допустимого в нормальном режиме.

При режиме максимальной нагрузки, нагрузка увеличивается в К_мак раз

I_мак = К_мак * I_ф,

где К_мак - коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки, К_мак = 1,5

Тогда,

dU_доп= К_мак * dU_ф. (4.3)

Допустимая потеря напряжения в режиме максимальной нагрузки

dU_{мак доп}= 0,1 *U_ном= 0,1 * 6000 = 600 В.

dU_мак= 1,5 * 30 = 45 < 600 В.

Потеря напряжения в режиме максимальной нагрузки также находиться в пределах допустимого.

Остальные кабели рассчитываем аналогично, и данные сводим в табл. 4.1.

5. Расчёт токов короткого замыкания

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающихся резким увеличением тока. Поэтому электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираться с учетом величин этих токов.

Для предотвращения коротких замыканий и уменьшения их последствий необходимо: устранить причины, вызывающие короткие замыкания; уменьшить время действия защиты, действующей при коротких замыканиях; применить быстродействующие выключатели; применить АВР для быстрого восстановления напряжения генераторов; правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбрать необходимую аппаратуру, защиту и средства для ограничения токов короткого замыкания [2]

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения. В расчетной схеме учитывают сопротивления генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий (воздушных и кабельных), реакторов. По расчетным схемам составляют схему замещения, в которой указывают сопротивления источников и потребителей и намечают точки для расчета токов короткого замыкания.

Для генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий и коротких участков распределительной сети обычно учитывают только индуктивные сопротивления. При значительной протяженности сети (кабельной и воздушной) учитывают также их активные сопротивления, так как в удаленных точках короткого замыкания сказывается снижение ударного коэффициента.

Зная токи коротких замыканий, которые приходят к нам из системы (таблицеа1.3.), мы можем найти сопротивление системы z_S и составить схему замещения (рис. 5.1)

Если токи коротких замыканий определяются без учета активного сопротивления, то

I = , (5.1)

где - результирующее индуктивное сопротивление цепи короткого

замыкания, состоящее из сопротивления системы и общего

сопротивления от системы до точки короткого замыкания;

U - напряжение основной ступени.

Рассмотрим расчет токов короткого замыкания на примере фидера 1518.

I_{КЗ S} = 14,922 кА (табл. 1.3.).

Из формулы (5.1.1.) найдем сопротивление системы х _S:

х _S = =0,23 Ом.

Зная удельные сопротивления линий (таблице 4.), найдем суммарное сопротивление линии от одной ТП до другой ТП.

х_0-1= х₀* L_0-1= 0,27* 0,7=0,19 Ом;

х_1-2= х_{0 КАБ} *L_КАБ+ z_{0 ВЛ}* L_ВЛ = х_КАБ*L_КАБ +* L_ВЛ,

где х_{0 КАБ} - активное удельное сопротивление кабеля,

z_{0 ВЛ} - полное удельное сопротивление воздушной линии.

х_1-2 = 0,27*0,123+0,24*1=0,27 Ом;

х_2-3= 0,27*0,78 = 0,21 Ом;

х_3-4= 0,46* 0347= 0,16 Ом;

х_4-5= 1,28*0,01+0,24*0,6=0,16 Ом;

х_2-6=0,17*0,28+0.24*0,8=0,24 Ом;

х_6-7=0,27*0,21=0,06 Ом.

Теперь найдём суммарные сопротивления линий до точек короткого замыкания.

= х _S + х_0-1=0,23+0,19=0,42 Ом;

= + х_1-2 =0,42+0,27= 0,69 Ом;

х₁= х_2-6+ х_6-7= 0,06+0,24=0,3 Ом;

= + =0,69+=0,81 Ом;

= +=0,69+=0,86 Ом;

= + =0,69+=0,88 Ом;

х₂= х_2-3+х_3-4+х_4-5= 0,21+0,16+0,16 =0,53 Ом;

= + = 0,69+=0,86 Ом;

= + =0,88 Ом.

Найдем токи короткого замыкания согласно формуле (5.1):

I ₁ = == 8,2 кА;

I ₂ = = 5 кА;

I ₃ = = 4,3 кА;

I ₄ = I ₆ = = 4 кА;

I ₅ = I ₇ = = 3,9 кА.

Остальные токи коротких замыканий рассчитываются аналогично согласно схеме замещения (рис. 5.1). Полученные данные расчетов сводим в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Расчёт токов короткого замыкания

6. Выбор и проверка оборудования ЦРП

Проверка и выбор предохранителей.

Шкала номинальных токов плавких вставок по ГОСТ 6827-63 следующая: 6, 3; 10; 25; 40; 63; 80; 100; 125; 160; 250; 320; 400; 500 и 630 А. Плавкие предохранители выбирают по следующим трем условиям.

Первое условие - плавкие предохранители не должны быть причиной перерывов электроснабжения, если нагрузка сети не превышает допускаемой нагрузки проводов и кабелей. Во избежание ложного перегорания предохранителей при этой нагрузке номинальный ток I_ном плавкой вставки должен быть принят не меньше рабочего тока I_раб нагрузки, т.е. должно быть соблюдено соотношение [4]

I_ном I_раб. (6.1)

По этому условию выбирают плавкие вставки в цепях со спокойной нагрузкой (например, осветительной).

Второе условие - плавкий предохранитель не должен перегорать от кратковременных пусковых токов, например при включении асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, пусковой ток которых превышает номинальный в 4-7 раз, т.е. должно выдерживаться соотношение [4]

I_ном I_мак / , (6.2)

где I_мак - наибольший кратковременный ток, протекающий через предохранитель, А;

- коэффициент, зависящий от пускового режима двигателя и перегрузочной способности предохранителя, принимаем равным 2,5.

I_мак соответствует наибольшему пусковому току I_п.

Третье условие - плавкая вставка предохранителя должна предотвращать нагрев током провода данной цепи сверх установленной температуры. С этой целью площадь сечения провода выбирают допустимому току [4, таблица 7] из условия:

I_доп > I_раб. (6.3)

Рассмотрим на примере фидера «Почта»:

Р = 17 кВт, cos=0,9;

тогда, I = ==27 А.

1) I_ном 27

2) I_ном 27*7 / 2,5=75,6

Выбираем предохранитель ПН-2 250 А I_ПЛ.В =80 А

80< 3 *120 < 360 А

Остальные фидера рассчитываются аналогично, и данные сводятся в табл. 6.1.

Таблица 6.1. Проверка и выбор предохранителей

Проверка токоведущих частей.

Выбор шин. Шины распределительных устройств выбирают по номинальным параметрам [2, см. табл. П. 5], соответствующим нормальному режиму и условиям окружающей среды, и проверяют на режим короткого замыкания.

Наибольшее допустимое при изгибе напряжение для различных шин, МПа:

Медные МГМ 170 при t = 300°С

Алюминиевые А1 80 при t = 200°С

Стальные 190 при t = 400°С

Изоляторы выбирают на номинальное напряжение и номинальный ток и проверяют на механическую нагрузку при коротких замыканиях.

Расчетная нагрузка (Н) на опорные изоляторы [2]

F_pacч = 1,76*10^-2*(l / a)*, (6.4)

где - установившийся ток короткого замыкания,

l - расстояние между изоляторами в пролете,

а - расстояние между фазами.

Полученное значение F_pacч не должно превышать 60% от разрушающей нагрузки для данного типа изолятора.

Проверка шин в РУ 6 кВ (А 2* 80*8).

По допустимому току I _доп = 2040 А,

I _{раб 1сш} =137,7 А; I _{раб 2 сш} =152,5 А; I=290,2 А. (4.1)

I _доп > I=290,2 А.

I_кз=12,4 кА, i_у= 31,62 кА, l=1000 мм, а=250 мм, b =2* 0,8 см, h = 8 см.

Момент сопротивления шин при установке их плашмя

W== = 17,1 см ³. (6.5)

Расчетное напряжение согласно [2, 3.74]

=1,76 * 10^-3 *(l² *) / (a*W), (6.6)

= 1,76*10^-3*= 41,2= 4,12 МПа < = 80 МПа.

Так как > , поэтому шины динамически устойчивы.

Проверим шины 0,4 кВ в ЦРП (А 60*6).

Р=342 кВт, соs= 0,86.

Q= P*tg=274,3 квар,

S=438 кВА,

I_расч= , (6.7)

где S_Н - номинальная мощность потребителей;

к_пер - коэффициент на перспективу, к_пер=1,3.

I = А.

I_доп =870 [2, П1, табл. 7].

I_доп > I.

Для проверки шин 0,4 кВ, рассчитаем ток короткого замыкания на них (5.1).

I_{кз6 кВ} = 12,4 кВ, найдем сопротивление системы до шин 0,4 кВ.

х_s6кВ = 0,28 Ом.

Теперь найдем сопротивление трансформатора [2]:

х_тр=, (6.8)

где U_кз - напряжение короткого замыкания в% [18], U_кз =5,5%;

U_н - номинальное напряжение;

S_н - номинальная мощность.

х_тр ==0,014 Ом.

х_s0,4кВ= х_s6кВ*. (6.9)

х_s0,4кВ= 0,28* =0,001 Ом.

= х_тр+ х_s0,4кВ = 0,001+0,014=0,015 Ом.

Так как суммарное сопротивление известно найдем ток короткого замыкания, согласно формуле (4.4.1):

I_кз0,4 = 15,4 кА, i_у = 39 кВ.

Проверим шины на динамическую стойкость, согласно формул (6.5), (6.6),

при l=1000 мм, а=350 мм

W= =3,6см³;

=1,76*10^-3*= 297= 29,7 МПа,

=29,7< 80 МПа.

Так как > , поэтому шины динамически устойчивы.

Проверка трансформаторов тока.

Трансформаторы тока выбирают по кратности электродинамической и термической устойчивости (к_дин и к_t). Электродинамическая устойчивость выполняется [2],

к_дин I_у / ( (6.10)

или

I_дин i_у, (6.11)

где к_дин дается в каталогах на трансформаторы тока [18]; I_ном1 - номинальный первичный ток трансформатора тока.

Кратность термической устойчивости k_t трансформаторов тока соответствует времени 1с и также дается в каталогах. Условие термической устойчивости трансформатора тока выполняется, если [2]

I_t I_кз*, (6.12)

Рассмотрим фидер Вокзальная (7410).

I=152,5 А (4.1); соs =0,86;

Находим I_{раб.мак.}, согласно формулы (6.5)

I_{раб.мак.}= = 198 А.

Выбираем трансформатор тока ТПЛ-10 при Iн доп=200А

Проверим ТПЛ-10 по динамической устойчивости (6.10).

I_кз = 12,4 кА, i_у =31,62 кА.

I_дин = 250 кА i_у =31,62 кА [15].

Условие выполняется.

Проверим трансформаторы тока по термической устойчивости (6. 12)

=3+0,25 с, I_кз = 12,4 кА;

I _t = 12,4 * = 6,2 кА;

I _t =6,2 кА 45. [15]

Трансформатор тока ТПЛ-10 при Iн доп=200А удовлетворяет всем трем условиям.

Проверка разъединителей.

Разъединители не предназначенные для отключения токов короткого замыкания, поэтому на отключающую способность они не проверяются.

На термическую устойчивость высоковольтные аппараты проверяются по условию (6.12) и на динамическую устойчивость (6.10).

I _t² * t I_кз² * t_пр. (6.13)

Расчет рассмотрим на примере фидера 7410.

Марка разъединителя РВЗ-10/600 I _t = 52 кА, I_дин = 20 кА;

Проверим разъединители по динамической устойчивости:

I_дин iу,

52 кА31,62А. [15]

Проверим по термической устойчивости:

20² * 5 12,4² *0,25 =38,44 кА.

Разъединители термически и динамически устойчивы.

Остальные фидера проверяются аналогично и сводятся в табл. 6.2.

Таблица 6.2. Проверка разъединителей

7. Релейная защита

7.1 Назначение релейной защиты

Электрические машины и аппараты, линии электропередач и другие части электрических установок и электрических сетей постоянно находятся под напряжением и обтекаются током, вызывающим их нагрев. Поэтому в процессе эксплуатации могут возникнуть повреждения, приводящие к коротким замыканиям (КЗ).

Короткие замыкания возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции, обрывов проводов, ошибочного действия персонала (включение под напряжения заземленного оборудования, отключение разъединителей под нагрузкой) и других причин.

В большинстве случаев развитие аварий может быть предотвращено быстрым отключением поврежденного участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, получивших название релейная защита, которые действуют на отключение выключателей.

При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет электрическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанавливается нормальное напряжение на неповрежденной части электрической установки или сети. Благодаря этому сокращаются размеры или даже совсем предотвращаются повреждения оборудования на котором возникло КЗ, а также восстанавливается нормальная работа неповрежденного оборудования.

Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети.

Кроме повреждений электрического оборудования, могут возникнуть такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированными нейтралями.

В указанных случаях нет необходимости немедленного отключения оборудования, так как эти явления не представляют непосредственной опасности для оборудования и могут самоустраниться. Поэтому при нарушении нормального режима работы на подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом, как правило, достаточно дать предупредительный сигнал персоналу подстанции. На подстанциях без постоянного обслуживающего персонала и в отдельных случаях на подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом производится отключение оборудования, но обязательно с выдержкой времени.

Таким образом, вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.

Основные требования к релейной защите:

быстродействие;

селективность или избирательность;

чувствительность;

надежность.

7.2 Релейная защита, автоматика, сигнализация ВВ/ТЕL

Релейная защита вакуумного выключателя ВВ/ТЕL на отключение может осуществляться от максимальной токовой защиты (МТЗ), токовой отсечкой, защитой минимального напряжения. Все выключатели ВВ/ТЕL на всех ТП узла, оснащенные релейной защитой, отстроены на токовую отсечку ввиду того, что протяженность линий распределительной сети 6 кВ не имеет большой длины между ТП.

Отключение выключателя от токовых цепей при отсутствии напряжения питания возможно при протекании через токовые цепи тока более 3А. Трансформаторы тока ТТ1 и (или) ТТ2 обеспечивают заряд конденсатора С4 до уровня, необходимого для отключения выключателя. В качестве порогового элемента служит реле КV2 (при условии, что команда отключения подана). Как только напряжение на конденсаторе С3 достигнет уровня включения реле КV2, контакты КV2-2 замыкаются и конденсатор С4 разряжается через цепь электромагнита, производя отключение вакуумного выключателя.

Если команда отключения не подана и через ТТ1 (ТТ2) протекает ток более 3 А, схема ограничения поддерживает на конденсаторах С3, С4 напряжение 250 10 В.

Схема управления вакуумного выключателя ВВ/ТЕL.

Питание цепей управления, связанных с блоком управления (БУ), осуществляется через изолирующий трансформатор Т1 мощностью 63 ВА и блок питания (БП), питание остальных цепей автоматики осуществляется непосредственно от шинок оперативного тока ~220 В. Автомат АВ должен иметь номинальный ток уставки 1 А и ток мгновенного срабатывания (отсечки) не менее 10 А. Надежная работа цепей отключения обеспечивается в течение не менее 20 с. после исчезновения питания от шинок управления 1ШУ, 2ШУ. Для отключения выключателя от защиты по истечении указанного времени предусмотрено дополнительное питание от трансформаторов тока (контакты 10, 11, 12, 13 блока управления). Включение выключателя осуществляется замыканием контактов 7 - 8, а отключение - контактов 7 - 9 блока управления, контактами аппаратов управления и защиты.

При замене выключателей с пружинно-моторным приводом, имеющих блок контакты аварийной сигнализации (БКА), на выключатель ВВ/ТЕL, возникают трудности в выполнении автоматического включения (АПВ).

Схемой предусмотрено использование трех дополнительных реле - двухпозиционного реле подготовки АПВ - РПА типа РП12, реле времени РВ1 типа РВ238, РВ248, реле промежуточного АПВ - РПВ типа РП256. Ввод и вывод АПВ осуществляется переключателем ПА.

При включении выключателя замыкается вспомогательный контакт выключателя 3 - 4 и через контакт 5 - 7 реле РПА подается напряжение на обмотку реле времени РВ1. Реле РВ1 срабатывает и по истечении заданной выдержки времени замыкает свой упорный контакт 3 - 5, подавая напряжение на реле РПА. Реле РПА переключается и своими контактами 2 - 4 подготавливает цепь включения реле РПВ Одновременно переключающие контакты 5 - 7 - 9 реле РПА размыкают цепь обмотки реле времени РВ и подключают ее к нормально закрытому вспомогательному контуру выключателя 19 - 20.

При отключении выключателя ключом управления или по каналам телемеханики подаётся напряжение на зажим 14 реле РПА, реле переключается, размыкает свой контакт 7 - 9 в цепи реле времени РВ1 и таким образом АПВ не происходит. При отключении выключателя от защит замыкается его вспомогательный контакт 19 - 20 в цепи реле РВ1, реле времени срабатывает и по истечении заданной выдержке времени замыкает свой проскальзывающий контакт 4 - 6 в цепи промежуточного реле РПВ, при срабатывании которого замыкаются контакты 5 - 6 в цепи включения и выключатель включается. Нормально открытыми контактами 3 - 4 реле РПВ подается напряжение на обмотку реле РПА, которое переключается и своим контактом 2 - 4 обесточивает реле РПВ, а контактами 5-7-9 переключает реле времени РВ1 на цепь подготовки АПВ. При успешном включении выключателя, после возврата реле РПВ происходит следующий цикл подготовки АПВ как описано выше. При неуспешном включении выключателя вспомогательные контакты выключателя 3 - 4 останутся разомкнутыми, и подготовка АПВ не произойдет. Выдержка времени на возврат реле РПВ должна быть 0,5 1 с.

Схемой предусмотрено осуществление автоматического повторного включения выключателя после отключения его устройством АЧР - ЧАПВ. При срабатывании устройства АЧР, приемное реле АЧР - РП отключает выключатель, замыкая цепь отключения своими контактами 5 - 6, одновременно разрывая контактами 1 - 2 цепь пуска реле времени АПВ - РВ1. После восстановления частоты, напряжение с шинок АЧР снимается, реле РП обесточивается и своими контактами 1 - 2 подает напряжение на реле времени АПВ - РВ1, которое включает выключатель в соответствии с приведенным выше алгоритмом. Вывод ЧАПВ из работы осуществляется путем установки перемычки между предусмотренными для этого клеммами 1 - 2, тогда при срабатывании реле РП его контакты 3 - 4 замкнут цепь возврата реле подготовки АПВ - РПА, что аналогично отключению выключателя ключом управления.

При наличии телемеханики организация цепей аварийной сигнализации осуществляется с помощью реле фиксации положения выключателя РФ. В этом случае возврат реле подготовки АПВ - РПА осуществляется контактом реле РФ, который замыкается при отключении выключателя ключом управления или устройством телемеханики.

Схемой предусмотрено использование трех дополнительных реле - двухпозиционного реле подготовки АПВ - РПА, реле времени РВ1, осуществляющего отсчет выдержки времени подготовки АПВ. Реле РВ1 обязательно должно быть типа РВ-01 с одновременно замыкающимися контактами в цепи включения и в цепи возврата реле РПА, т.к. при разбросе времени замыкания этих контактов либо не произойдет включение выключателя, либо не будет обеспечена однократность АПВ.

В этой схеме показан пример выполнения цепей дистанционного управления от удаленного пульта через дополнительные промежуточные реле. Такое решение принято для исключения повреждения цепей управления или возникновения ложных срабатываний в результате действия электромагнитных помех.

Этот же принцип управления должен быть использован и в предыдущей схеме в случае, когда пульт управления находится за пределами здания распределительного устройства.

В схеме также приведен пример выполнения цепей защиты минимального напряжения. Схемы защит вводного выключателей приведены на слайде 6.

8. Разработка ячейки 6 Кв с вакуумным выключателем

8.1 Реконструкция шкафов КРУ стационарного типа

Особенностью находящихся в эксплуатации ячеек КРУ, КРУН и камер КСО, КРН с выключателями различных заводов изготовителей прежних лет выпуска является то обстоятельство, что на данный момент времени эти выключатели как правило являются устаревшими физически и морально, в то время как остальные элементы ячеек и камер еще вполне пригодны к эксплуатации и смогут прослужить определенное количество лет.

Таким образом, при проведении реконструкции подстанций перед потребителем встает вопрос: либо закупать взамен устаревших ячеек КРУ или камер КСО новые ячейки и камеры в полном комплекте, либо оставить в эксплуатации существующие ячейки и камеры, заменив в них устаревшие выключатели на более современные.

Преимуществом второго пути решения проблемы является его экономичность, поскольку при реализации этого пути затраты осуществляются лишь на приобретение новых выключателей и их адаптацию к существующим ячейкам. Затраты потребителя на реконструкцию могут быть сведены к минимуму, если приобретаемые выключатели будут обладать приемлемой ценой и относительно просто встраиваться в модернизируемые ячейки и камеры подстанций. Дополнительными факторами в пользу выбора того или иного выключателя могут быть простота их дальнейшего обслуживания и отсутствие необходимости ремонта в течение всего срока службы. Всем вышеперечисленным требованиям в полной мере отвечают вакуумные выключатели серии BB/TEL, благодаря чему они успешно приходят на замену другим выключателям в существующих энергосистемах.

В настоящее время предприятием «Таврида Электрик» разработаны и успешно внедрены в эксплуатацию проекты реконструкции следующих КРУ стационарного типа: КСО-266, КСО-272, КСО-285, КСО-292, КСО-2200, КСО-2УМ, КСО ЛП-318, КСО Д-13Б, КСО КП-03-00, KPH-III, KPH-IV, КРУН МКФН, КРУН K-VI.

Потребителю поставляется монтажный комплект для реконструкции шкафов КРУ заказанного типа с сопроводительной документацией: подробной инструкцией по установке выключателя и схемами подключения выключателя во вторичные цепи. Установка выключателя по всем разработанным предприятием проектам выполняется без применения сварочных работ. Выключатель устанавливается на кронштейнах, которые крепятся к ребрам жесткости внутри шкафа.

Во всех реконструируемых шкафах КРУ применяется простая и надежная блокировка выключателя BB/TEL с использованием блокиратора оригинальной конструкции, не допускающего манипулирования с ножами разъединителей (заземлителей) при включенном положении выключателя.

В дипломном проекте произведена разработка ячейки КСО-272 (слайд 7) и замена масляных выключателей на вакуумные в наиболее загруженные трансформаторные подстанции ТП-2 и ЦРП (слайд 6,7).

8.2 Конструкция и технические характеристики

Конструкция (рис. 8.2).

Выключатели данного конструктивного исполнения предназначены преимущественно для замены в ячейках КРУ выключателей типа ВМГ-10 и других, а также для применения во вновь разрабатываемых ячейках КРУ [9].

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, кВ 10

Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12
Номинальный ток, А 630 1000

Номинальный ток отключения, кА 12,5 20

Сквозной ток короткого замыкания, наибольший пик, кА 32 52
Нормированное процентное содержание

апериодической составляющей, %, не более 40 40

Время отключения полное, мс, не более 25 25

Время отключения собственное, мс, не более 15 15

Время включения собственное, мс, не более 70 70
Ресурс по коммутационной стойкости при отключении:

- номинального тока, операций «ВО» 50000 50000 - (60-100)% от номинального тока отключения, операций 100 100
Ресурс по механической стойкости, операций «ВО» 50000 50000
Номинальное напряжение электромагнитов управления, В 220 220
Диапазан напряжений электромагнитов при включении,

% от номинального значения 85110 85110

Диапазан напряжений электромагнитов при отключении,

% от номинального значения 65120 65120

Наибольший ток электромагнитов управления

при номинальном напряжении, А 10 10

Срок службы до списания, лет 25 25

Масса, кг: - исполнение с межполюсным расстоянием 200 мм 32 32

- исполнение с межполюсным расстоянием 250 мм 35,5 35,5

Условия эксплуатации [9].

Вакуумные выключатели серии BB/TEL предназначены для эксплуатации в следующих условиях. Климатическое исполнение и категория размещения У2 по ГОСТ15150-69, при этом:

- наибольшая высота над уровнем моря - до 1000 м;

- верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха не должно превышать плюс 55°С, эффективное значение температуры окружающего воздуха - плюс 40°С;

- нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха - минус 40°С; - верхнее значение относительной влажности воздуха 100% при температуре плюс 25°С;

- окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая газов и паров, вредных для изоляции, не насыщенная токопроводящей пылью в концентрациях, снижающих параметры выключателя;

- рабочее положение выключателей в пространстве - любое.

Рис. 8.2. Конструкция вакуумного выключателя

8.3 Устройство и работа выключателя

Выключатель вакуумный серии BB/TEL состоит из трех полюсов, установленных на общем основании. Все три полюса имеют одинаковую конструкцию, представленную на рисунке.

Привод вакуумного выключателя серии ВВ/ТЕL состоит из электромагнитов (по одному на каждую фазу) электрически соединенных между собой параллельно, и блока управления БУ.

Механические якоря 11 приводных электромагнитов выключателя соединены между собой общим валом 14, который в процессе включения и отключения поворачивается вокруг своей продольной оси, и обеспечивает выполнение следующих функций:

- управление указателем положения выключателя «ВКЛ. - ОТКЛ.»;

- ручное отключение выключателя при аварийных ситуациях;

- управление контактами для внешних вспомогательных цепей с помощью постоянного магнита;

- предотвращение срабатывания выключателя в неполнофазном режиме.

Включение выключателя (рис. 8.4).

Исходное разомкнутое состояние контактов 1, 3 вакуумной дугогасительной камеры выключателя обеспечивается за счет воздействия на подвижный контакт 3 отключающей пружины 7 через тяговый изолятор 5. При подаче сигнала «ВКЛ» блок управления выключателя формирует импульс напряжения положительной полярности, который прикладывается к катушкам 9 электромагнитов (см. осциллограммы процессов в приводе BB/TEL). При этом в зазоре магнитной системы появляется электромагнитная сила притяжения, по мере своего возрастания преодолевающая усилие пружин отключения 7 и поджатия 6, в результате чего под действием разницы указанных сил якорь электромагнита 11 вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры 2 в момент времени 1 начинает движение в направлении неподвижного контакта 1, сжимая при этом пружину отключения 7. После замыкания основных контактов (момент времени 2 на осциллограммах) якорь электромагнита продолжает двигаться вверх, дополнительно сжимая пружину поджатия 6. Движение якоря продолжается до тех пор, пока рабочий зазор в магнитной системе электромагнита не станет равным нулю (момент времени 2а на осциллограммах). Далее кольцевой магнит 10 продолжает запасать магнитную энергию, необходимую для удержания выключателя во включенном положении, а катушка 9 по достижении момента времени 3 начинает обесточиваться, после чего привод оказывается подготовленным к операции отключения. Таким образом, выключатель становится на магнитную защелку, т.е. энергия управления для удержания контактов 1 и 3 в замкнутом положении не потребляется.

В процессе включения выключателя пластина 13, входящая в прорезь вала 14, поворачивает этот вал, перемещая установленный на нем постоянный магнит 15 и обеспечивая срабатывание герконов 16, коммутирующих внешние вспомогательные цепи [9].

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 8.4. Вакуумный выключатель

9. Расчёт компенсации реактивной мощности

9.1 Расчет компенсации реактивной мощности

Передача по линии больших токов реактивной мощности Q приводит к возрастанию потерь активной мощности в энергосистемах, снижению напряжения на приёмной стороне линий электропередачи, снижению пропускной способности распределительной сети, повышению стоимости электроэнергии. Качество электроэнергии при этом может стать неприемлемым для использования.

Для уменьшения потребления реактивной мощности по линиям и трансформаторам вблизи узлов её потребления устанавливают источники реактивной мощности.