Реферат в данной работе рассматриваются сведения о конструкциях выключателей нагрузки, а также их достоинства и недостатки по отношению к другому коммутационному оборудованию. В работе показаны особенности конструкции выключателей нагрузки

РЕФЕРАТ

В данной работе рассматриваются сведения о конструкциях выключателей нагрузки, а также их достоинства и недостатки по отношению к другому коммутационному оборудованию. В работе показаны особенности конструкции выключателей нагрузки.

Рис. 5. Библ.: 3 назв.


ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………4

1. 
   ВЫКЛЮЧАТЕЛИ НАГРУЗКИ…………………………………………..5
   
   1. 
      Конструктивные особенности выключателей нагрузки…………….5
      
   2. 
      Приводы выключателей нагрузки…………………………………...10
      
   3. 
      Предохранители выключателей нагрузки…………………………..12
      
   4. 
      Выбор выключателей…………………………………………………16
      

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...20

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………….…………………………..21

ВВЕДЕНИЕ
Выключатель нагрузки - это простейший высоковольтный выключатель. Он используется для отключения и включения цепей, находящихся под нагрузкой. Дугогасительные устройства выключателей рассчитаны на гашение маломощной дуги, возникающей при отключений тока нагрузки. Их нельзя применять для отключения токов К.З. Чтобы разорвать цепь в случае возникновения К.З., последовательно с выключением нагрузки устанавливаются высоковольтные предохранители соответствующей способности. Выключатели нагрузки заменяли, дорогостоящие высоковольтные выключатели. Дорого стоит не только высоковольтный выключатель, но и привод к нему. Кроме того, чтобы управлять работой выключателя, необходима система релейной защиты, трансформаторы тока и напряжения. Если ток сети относительно небольшой, 400...600 А, целесообразно выключатель с релейной защитой заменить на выключатель нагрузки с предохранителями. В выключателях нагрузки для гашения дуги используются камеры с автогазовым, автопневматическим, электромагнитным, элегазовым дутьём и вакуумными элементами. При автогазовом дутье гашение дуги осуществляется выделяющимися под действием температуры дуги из стенок камеры газами. В качестве материала камер используется винипласт, оргстекло и другие газогенерующие материалы. Выключатель нагрузки с автопневматическим дутьём является небольшим воздушным выключателем. Для гашения дуги у таких выключателей образование сжатого воздуха осуществляется за счёт энергии отключающей пружины. Принцип его действия аналогичен, принципу поддува электромагнитного выключателя.

1. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ НАГРУЗКИ
1.1.Конструктивные особенности выключателей нагрузки
Рассмотрим различные виды гашения дуги и особенности конструкций дугогасительных камер.

Когда используется в выключателях нагрузки элегазовое дутьё, то дугогасительная камера заполняется газом при давлении в две атмосферы. При отключениях дугу омывает поток газа, создаваемый поршневым устройством. Движение подвижного контакта поршневого устройства осуществляется энергией отключающей пружины. Серийно выпускаются выключатели нагрузки с элегазовым дутьём на напряжение до 35. ..110 кВ,

До настоящего времени в основном использовались выключатели нагруз-ки с автодутьём. Общий вид такого выключателя типа ВН-16 показан на рис. 1, а. Полюса выключателя смонтированы на одной раме. Вводы полюсов размещены на нижнем опорном изоляторе. Там же расположен шарнир подвижного контакта 1. Выводы полюсов выполнены на верхнем изоляторе. Верхний изолятор служит основанием для неподвижного основного контакта 2 и дугогасительной камеры 5. Для уменьшения контактного сопротивления подвижный контакт 1 сдвоен. Дугогасительный контакт 4 расположен между пластинами подвижного контакта 1. Пластины выполнены из стали. Вал 3 с помощью тяги соединён с подвижными контактами, которым они приводятся в движение. Отключает выключатель пружина 6, которая взводится при включении аппарата. Дугогасительная камера выключателя представлена на рис 1, б.

В ней расположен неподвижный дугогасительный контакт точечного типа. Он соединён с главным неподвижным контактом 2. Корпус камеры выполнен из пластмассы. Он представляет две половины, скрепленные винтами. Внутри корпуса имеются вкладыши 8, выполненные из газогенерирующего материала. При включении дугогасительный контакт 4, выполненный в виде ножа, входит в щель дугогасительной камеры и соединяется с дугогасительиыми контактами 7. Главные контакты 7 и 2 замыкаются после дугогасительных 4 и 7. Когда наступает процесс отключения, сначала размыкаются рабочие контакты, а после дугогасительные. Дуга, горящая между вкладышами 8, втягивается внутрь щели дугогасительной камеры. Под действием температуры дуги из вкладышей 8 выделяются газы. В результате давление внутри Камеры повышается. Если подвижный дугогасительный контакт 4 находится в камере, то газы из камеры выходят только через зазор между подвижным контактом и вкладышами 8. Происходит продольный обдув дуги. Сопротивление дуги возрастает, дуга гаснет. Когда на одной общей раме смонтирован выключатель типа ВН-16 и высоковольтный предохранитель ПК, то образованной установке приписыва

ется тип ВНП-16. Аналогичный комбинированный электроаппарат, но имеющий дополнительно приспособление для автоматического отключения выключателя нагрузки, позволяет отказаться от разъединителя. Выпускаются выключатели с заземляющими ножами. Их тип ВНПЗ-16(17). Ножи заземления снабжаются валом, приваренными контактами в виде медных пластин, блокирующим устройством. Ножи могут заземлять только верхние или нижние контактные стойки выключателя, поэтому устанавливаются сверху или снизу, выключателя. Вал заземляющих ножей через блокировку связан с валом выключателя. Блокировка не позволяет включить ножи заземления при включённом выключателе и включить выключатель при включённых ножах заземления. Ножи заземления можно включать и отключать только при отключённом выключателе. Чтобы осуществлять управление ножами заземления, используется отдельный привод типа ПР-2. Может применяться ручной привод. Привод ножей устанавливают со стороны, противоположной приводу выключателя.

Выключатели нагрузки с автогазовым дутьём при напряжении 10 кВ могут отключать токи 200 А 75 раз, а в случае тока 400 А - только 3 раза. Невысокая надёжность выключателей, малое число отключений номинального тока, ограниченная включающая способность и электродинамическая стойкость потребовали разработки новых видов выключателей нагрузки. Одним из них служит выключатель нагрузки электромагнитного типа ( рис. 2 ).



Рис. 1. Автогазовый выключатель нагрузки,

где 1 – шарнир подвижного контакта;

2 – основной неподвижный контакт;

3 – вал;

4, 7 – дугогасительный контакт;

5 – дугогасительная камера;

6 – пружина;

8 – вкладыши
Он применяется при номинальных токах 630; 400 А и соответственно номинальных напряжениях 6, 10 кВ. У таких выключателей повышенные токи отключения больше номинальных в 1,5 раза, а предельные сквозные токи составляют амплитудное значение 51 кА, действующее значение периодической составляющей 20 кА. Выключатель оборудован пружинным приводом с ручным заводом и дистанционным управлением.

Все три полюса выключателя размещаются на одной раме 1. Главный неподвижный контакт 3 и главный подвижный контакт в виде ножа 4 крепятся на фарфоровых изоляторах 2. Над неподвижными контактами устанавливаются дугогасительные камеры 5. Камера (рис. 2, а) представляет собой две изолированные стенки 6, скреплённые болтами. Между стенками размещены две плоские шины 7. Они выполнены из керамики и разделены фибровой прокладкой 8. Прокладка имеет разновысокие зубья, которые образуют перегородки в дутогасительной камере. На задней стенке 10 камеры закреплён неподвижный дуго-гасительный контакт 9. К контакту подсоединён электрод 11. Для обеспечения магнитного дутья используется П - образный электромагнит. Катушка электромагнита расположена на цилиндрическом магнитопроводе 13. Магнитопровод проходит сквозь стенки камеры, что позволяет полюсным наконечникам 14 охватить камеру с двух сторон. Катушка включена между неподвижным главным 3 и дугогасительным 9 контактами. На оси 15 подвижного контакта 4 размещены подвижные дугогасительныё контакты 16. Они снабжены пружинами 17. Вал 18 через изоляционные тяги 19 приводит в движение подвижные контакты 20. Первыми размыкаются главные контакты. Ток протекает через дугогасительныё контакты и катушку электромагнита. При соответствующем растворе главных контактов дугогасительный подвижный контакт с достаточно большой скоростью выдёргивается из неподвижного контакта. Возникает дуга. Под действием электромагнитных сил за счёт перегородок дуга удлиняется. Сопротивление её увеличивается, достигая критического значения при переходе тока через нуль, она гаснет. Время горения дуги не более 0,02 с. Износ контактов незначителен. В отключённом состоянии выключателя между контактами дости





Рис. 2. Электромагнитный выключатель нагрузки:

а -конструктивная схема выключателя;

б - дугогасительная камера
гается видимый разрыв.

Вакуумные выключатели, имеющие малые габариты и вес, обладающие высокими эксплутационными возможностями, успешно применяются в качестве выключателей нагрузки. Так выключатель серии ВНВЛ-10/400 рассчитан на напряжение 10 кВ и номинальный ток 400 А.

Элегазовые выключатели нагрузки применяются на напряжение 110 кВ и выше. На напряжение 110...220 кВ они имеют гасительные камеры, в которых полем постоянных магнитов дуга приводится во вращение. Конструктивная схема выключателя представлена на рис. 3. Его полюса состоят из полых опорных изоляторов 1 и гасительных камер 2. В них расположена контактная система. Внутренние полости камер и изоляторов заполнены элегазом. Давление газа составляет 0,3 МПа. Контакт 3 приводится в движение штангой 4. Штанга соединяется со стержнем 5. Сильфон 6 предназначен для уплотнения при переходе стержня через фланец опорного изолятора. Основание 7 полюсов выключателя общее. Ход контактов 100 мм. Полюса между собой связаны приводным механизмом. Выключатель может быть использован в качестве отделителя. Тогда предусматривается короткозамыкатель 8. Отделитель и короткозамыкатель снабжены приводом 9 и 10. Камера выключателя на 110кВ разработана в виде модуля для выключателей более высокого напряжения. В выключателе на 220 кВ двекамеры. Они включены последовательно.

1.2. Приводы выключателей нагрузки
При ручном управлении выключателями в основном используются приводы ПР-17. Когда необходимо дистанционное отключение, то применяют привод ПРА-17, в случае дистанционного, управления включением и отключением электромагнитный привод ПЭ-11С. Наибольшее распространение получил привод для включения выключателей нагрузки ПРА-12 (рис. 4). Он состоит из корпуса 11 и включающего рычага 18. Рычаг устанавливается в муфте и соединя



Рис. 3. Элегазовый выключатель нагрузки,

где 1 – полые опорные изоляторы;

2 – гасительные камеры;

3 – подвижный контакт;

4 – штанга;

5 – стержень;

6 – сильфон;

7 – основание полюсов;

8 – короткозамыкатель;
9, 10 – приводы отделителя и короткозамыкателя

ется механизмом свободного расцепления 14. Под рычагом 13 расположен секторный рычаг 12. К этому рычагу крепится тяга для соединения механизма привода с валом выключателя. На конце вала расположен указатель. Он показывает, включен или отключен выключатель. Другой конец вала используется для рычага, соединяющего тягу вспомогательных контактов. Отключающий электромагнит 20 установлен в нижней части корпуса привода. Приводная тяга 17 через вилку 16 соединяется с секционным рычагом 12. Благодаря наличию электромагнита и механизма свободного расцепления в выключателях, оказывается возможным применение привода ПРА. Этот привод позволяет осуществлять как ручное включение, так и дистанционное. Он может использоваться и при автоматическом отключении нагрузки выключателем.

1.3. Предохранители выключателей нагрузки
Конструктивное исполнение предохранителей, применяемых с выключателями нагрузки, показано на рис. 5. Патрон предохранителя выполнен из фарфоровой трубки 5. Трубка по концам заполнена контактными колпачками 8. Плавкая вставка представляет собой один или несколько медных проводников, покрытых серебром. Количество, проводников в предохранителе зависит от величины номинального тока. Для снижения перенапряжения на защищаемом электрооборудовании при срабатывании предохранителя используются вставки переменного сечения. Чтобы отключить плавкой вставкой токи перегрузки, соответствующие проводникам меньшего сечения, на них напаиваются оловянные шарики. Средняя температура плавления проводника снижается от температуры плавления меди 1080 °С до температуры, немного превышающей температуру плавления олова, 230 °С. Происходит это вследствие растворения меди в расплавленном олове после того, как расплавится медная проволока. 




Рис. 4. Привод типа ПРА-12 к выключателям нагрузки

где 11- корпус;

12 – секторный рычаг;

13 – рычаг;

14 – механизм свободного расцепления;

16 – вилка привода тяги;

17 – привод тяги;

18 – включающий рычаг

В месте расположения оловянной напайки возникает дуга. Дуга расплавляет проволоку по всей длине. Фарфоровая трубка заполнена кварцевым песком 7. Для того чтобы не высыпался песок из трубки, отверстие в колпачке закрывается крышкой 9.

Крышка 9 наплавляется на колпачок 8. В крышке 1 установлен указатель срабатывания предохранителя 2. Указатель 2 с помощью проводника 10 сжимает пружину 3, которая расположена в стакане 4. Когда перегорают основные плавкие вставки 6, сгорает плавкая вставка 10. В результате пружиной 3 указатель выбрасывается наружу из стакана 4. Когда выключатель совместно с предохранителем подвержен вибрации или ударам, а также, при номинальных токах ниже 8 А и номинальных напряжениях 20.. 35 кВ, плавкие вставки наматываются на ребристый керамический сердечник. Наличие сердечника увеличивает длину плавкой вставки. Увеличивается эффект токоограничения. В таких предохранителях при небольших перегрузках нагрев плавкой вставки может вызвать образование проводящего канала по поверхности каркаса, что приведёт к расплавлению предохранителя, Применение кварцевого песка в нормальном режиме работы установки эффектно для отвода тепла от плавкой вставки. Расчётное значение плавкой вставки можно уменьшить по сечению. Песок интенсивно отводит тепло от дугового столба, что способствует гашению дуги. Однако надо учитывать, что свойства кварцевого песка нарушаются в случае попадания в него влаги. Поэтому при изготовлении предохранителей следует особое внимание уделять герметизации патрона. Места пайки и цементирующей замазки, используемой для крепления колпаков, следует окрашивать специальной краской. Обычно для этой цели применяется эмаль. Если в процессе эксплуатации происходит перегорание плавкой вставки предохранителя, то его перезарядка в производственных условиях практически исключена. Увеличение напряжения электроустановок усложняет применение плавких предохранителей в первую очередь из-за увеличения их габаритов. Особенно трудно обеспечить надежную работу предохранителей установок работающих на открытом воздухе. Присутствие влаги в атмосфере способствует увлажнению наполните

Рис. 5. Патрон предохранителя с кварцевым наполнителем,

где 1 - крышка;

2 - указатель;

3 – пружина;

4 – стакан;

5 – фарфоровая трубка;

6 – основные плавкие вставки;

7 – кварцевый песок;

8 – колпачок;

9 – крышка;

10 - плавкая вставка

ля. С попаданием в предохранитель влаги теряется его способность гасить дугу.

1.4. Выбор выключателей
Многие задачи, связанные с проектированием систем электроснабжения, сводятся к выбору и проверке электрооборудования по соответствующим параметрам и характеристикам. Параметры и характеристики выключателей сравниваются с однотипными параметрами и характеристиками сети. При этом номинальное напряжение U_н.в. выключателя должно быть не меньше номинального напряжения U_с сети, т.е.

Номинальный ток I_н.в выключателя, аналогично его напряжению, должен быть больше большего тока I_с. сети

Отключающий ток, I_отк.в иногда его называют номинальный ток отключения выключателя, должен быть больше действующего значения тока короткого замыкания сети I_К.З. , отнесённого к моменту расхождения дугогасителных контактов выключателей

Наибольшее значение тока короткого замыкания наблюдается при трехфазных коротких замыканиях. Отключающая (номинальная) мощность выключателя определяется из условия


Не сразу выключатель отключает токи короткого замыкания, возникшие в сети. Дугогасительные контакты выключателя разойдутся спустя некоторое время t после возникновения К.З.


где t_з. - время действия релейной защиты;

t_в. – собственное время действия выключателя.

Возможны случаи, когда выключатель до двух – трёх раз включается на короткое замыкание сети с последующим автоматическим отключением. Согласно ГОСТу номинальный ток отключения выключателя без использования АПВ должен гарантироваться при цикле
О - 180 - ВО -180 - ВО,

где О - обозначает отключение выключателем тока К.З. при наличии релейной защиты без выдержки времени;

180 - промежуток времени в 180с между последовательными операциями выключателя;

ВО - операция включения на К.З. выключателя из отключённого положения и немедленно следующей за ней, без выдержки времени, операции отключения.

Когда выключатель работает в циклах повторного АВП, возможно уменьшение номинального тока отключения. Выбранный выключатель следует проверять на электродинамическую и термическую устойчивость. Электродинамическая стойкость определяется по току, который должен быть больше наибольшего значения ударного тока цепи

Проверка выключателя на термическую устойчивость состоит в сравнении допустимого количества тепла, которое может быть выделено в выключателе без опасения изменения его электротехнических параметров и характеристик, с количеством тепла, выделяемого током К.З. за время протекания этого тока. Поэтому условие термической устойчивости состоит в том, что

где I_t - ток термической устойчивости, задаётся заводом изготовителем;

t - расчётное время;

I_ - значение установившегося тока К.З.;

t_q - фактическое время действия тока К.З.

Заводами-изготовителями проводятся проверочные испытания выключателей с учётом скорости восстановления напряжения. В зависимости от места установки выключателя в системе в некоторых случаях целесообразно рассчитать скорость восстановления напряжения в рассматриваемой сети и полученные результаты сравнить со значениями заводских испытаний. Вызвано это тяжёлыми условиями работы выключателей, особенно когда их используют для отключения коротких замыканий, возникших на шинах мощных генераторов, трансформаторов или при неудалённых токах К.З. Чтобы снизить скорость восстановления напряжения, устанавливаются специальные шунтирующие резисторы. Определяющими параметрами выбора выключателя могут оказаться время отключения и время повторного включения системы. Особенно это нужно учитывать для мощных системных выключателей, от работы которых зависит устойчивость параллельно работающих сетей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основными аппаратами распределительных устройств служит выключатель. От его надёжной работы зависит нормальное функционирование системы электроснабжения. В зависимости от технических параметров выключателей осуществляется построение остальных аппаратов высокого напряжения, таких как разрядники, отделители, короткозамыкатели, трансформаторы тока и напряжения. Особое место занимают выключатели нагрузки, предназначенные для отключения нагрузки, но не токов короткого замыкания.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Александров А. Н. Электрические аппараты высокого напряжения. Л. :

Энергоатомиздат, 1989. 343 с.

2. Чунихин А. А., Жаворонков М. А. Аппараты высокого напряжения. Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 432 с.

3. А.Н. Шпиганович, Н.М. Огарков, А.А. Шпиганович Высоковольтное электрооборудование распределительных устройств Часть 2: Учебное пособие /Липецкий государственный технический университет. Липецк, 1998. 80 с.