Контрольная работа. Дисциплина: «Электрооборудование подстанций промышленных предприятий»

Дисциплина: «Электрооборудование подстанций промышленных предприятий»

 

Выполнил:

учащийся группы 11 ЭЭз-11

И. Е. Зеленюк

Проверил:

А.М. Володин

 

Витебск

 

 

Вопросы контрольной работы, вариант

1. Измерительные трансформаторы тока. Параметры. Конструкция.

 

2. Масляные высоковольтные выключатели. Область применения. Конструкция.

 

3. Электротермическое действие токов КЗ. Основные формулы.

 

1. В современных электротехнических установках напряжение достигает 750 кВ и выше, а токи измеряются десятками килоампер и более. Для непосредственного их измерения потребовались бы очень громоздкие и дорогостоящие электроизмерительные приборы. В отдельных случаях такие измерения были бы совсем невозможны. Кроме того, при обслуживании приборов, непосредственно подключенных к сети высокого напряжения, обслуживающий персонал подвергался бы большой опасности поражения током. Применение измерительных трансформаторов тока расширяет пределы измерения обычных электроизмерительных приборов и одновременно изолирует их от цепей высокого напряжения.

Измерительные трансформаторы тока применяют для подключения амперметров, вольтметров, ваттметров, приборов релейной защиты и электроавтоматики, счетчиков для учета выработки и расхода электрической энергии. От их работы зависит точность учета электрической энергии и измерения электрических параметров, правильность и надежность действия релейной защиты.

Схема включения в сеть трансформатора тока

На схеме:

Л1-Л2 первичная обмотка

И1-И2 вторичная обмотка

I₁ - ток линии;

I₂ - ток протекающий во вторичной обмотке;

Основными элементами измерительного трансформатора тока участвующими в преобразовании тока, являются первичная и вторичная обмотки, намотанные на один и тот же магнитопровод. Первичная обмотка измерительного трансформатора тока включается последовательно (в рас-сечку токопровода высокого напряжения). Ко вторичной обмотке подключаются измерительные приборы (амперметр, токовая обмотка счетчика) или реле. При работе измерительного трансформатора тока вторичная обмотка всегда замкнута на нагрузку.

Первичную обмотку совместно с цепью высокого напряжения называют первичной цепью, а внешнюю цепь, получающую измерительную информацию от вторичной обмотки измерительного трансформатора тока (т. е. нагрузку и соединительные провода), называют вторичной цепью. Цепь, образуемую вторичной обмоткой и присоединенной к ней вторичной цепью, называют ветвью вторичнorо тока.

Между первичной и вторичной обмотками измерительного трансформатора тока не имеется электрической связи. Они изолированы друг от друга на полное рабочее напряжение. Это и позволяет осуществить непосредственное присоединение измерительных приборов или реле ко вторичной обмотке и тем самым исключить воздействие высокого напряжения, приложенного к первичной обмотке, на обслуживающий персонал, так как обе обмотки наложены на один и тот же магнитопровод, то они являются магнитно-связанными.

Основные параметры и характеристики измерительного трансформатора тока

Измерительный трансфомратор тока ТНШ

Характеристики:

Номинальное напряжение 0,66 кВ
Номинальный вторичный ток 5А
Номинальный первичный ток 15000А, 25000А

Номинальное напряжение — действующее значение линейного напряжения, при котором предназначен работать измерительный трансформатор тока, указываемое в паспортной таблице измерительного трансформатора тока. Для отечественных измерительных трансформаторов тока принята следующая шкала номинальных напряжений, кВ;

0,66; 6; 10; 15; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150

Номинальный первичный ток I_1н — указываемый в паспортной таблице измерительного трансформатора тока, проходящий по первичной обмотке, при котором предусмотрена продолжительная работа измерительного трансформатора тока. Для отечественных измерительных трансформаторов тока принята следующая шкала номинальных первичных токов, А:

1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000;

4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000; 14000; 16000; 18000; 20000; 25000; 28000; 32000; 35000; 40000.

В измерительных трансформаторах тока, предназначенных для комплектования турбо- и гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10 000 А могут отличаться от приведенных в данной шкале значений.

Измерительные трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первичный ток 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать неограниченно длительное время наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному току.

Номинальный вторичный ток I_2н — указываемый в паспортной таблице измерительного трансформатора тока ток, проходящий по вторичной обмотке. Номинальный вторичный ток принимается равным 1 или 5 А, причем ток 1 А допускается только для измерительных трансформаторов тока с номинальным первичным током до 4000 А. По согласованию с заказчиком допускается изготовление измерительных трансформаторов тока с номинальным вторичным током 2 или 2,5 А

Коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока равен отношению первичного тока ко вторичному току.

В расчетах измерительных трансформаторах тока применяются две величины: действительный коэффициент трансформации n и номинальный коэффициент трансформации n_н. Под действительным коэффициентом трансформации n понимается отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Под номинальным коэффициентом трансформации nн понимается отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

Стойкость измерительного трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.

Конструктивно трансформатор напряжения изготовляется и как самостоятельный аппарат однофазного или трехфазного исполнения, и как встраиваемый в конструкции выключателей, комплектных экранированных токопроводов, комплектных распределительных устройств или пристраиваемый к ним.

 

Рис. 1. трансформатор напряжения типа НОМ-10: а — общий вид; б — выемная часть

1 — зажимы для присоединения шин ВН; 2 — изоляторы вводов ВН; 3 — выводы НН; 4 — болт для заземления; 5 — изоляторы выводов НН; 6 — пробка отверстия для залива масла; 7 — обмотка ВН;
8 — сердечник; 9 — бак с маслом

В зависимости от напряжения, назначения, схемы конструкции, способа охлаждения, места установки трансформаторы напряжения различаются маркой.
Типы HOC, HOCK, НТС, НТСК. — это однофазные (О) или трехфазные (Т), сухие (С), компенсированные (К) трансформаторы напряжения; они предназначены для внутренних установок напряжением до 6 кВа Типы НОМ, ЗНОМ (с заземлением внутреннего конца обмотки высокого напряжения), НТМК, НТМИ, выполненные в баке с маслом, с естественным масляным охлаждением применяются для внутренних установок напряжением до 18 кВ; однофазные трансформаторы напряжения — до 35 кВ.
Типы НКФ (напряжения, каскадный, фарфоровый) для напряжения до 500 кВ изготовляются однофазными в фарфоровом кожухе, заполненном маслом, с металлической головкой — расширителем.

Рис. 2. трансформаторы напряжения типа НТМИ-10: а — общий вид; б — схема соединений обмоток

Рис. 3. Каскадный трансформатор напряжения типа НКФ-220:

а — схема
ВН — первичная обмотка;

Вр — выравнивающие обмотки;

Се — связующая обмотка;

С — сердечник;

А, X — зажимы первичной обмотки;

а, х — зажимы основной вторичной обмотки;

ахд — зажимы дополнительной вторичной обмотки

б — внешний вид трансформатора
1 — ввод ВН;

2 — влагопоглотитель;

3 — расширители верхнего и нижнего блока;

4 — фарфоровая покрышка;

5 — коробка выводов вторичных обмоток; 6 — болт для заземления; 7 — тележка; 8 — кран для слива масла

ИТН могут иметь две и больше вторичных обмоток; одна из них, включаемая разомкнутым треугольником, используется для подключения вольтметра и реле контроля изоляции.
ИТН типа ЗНОМ, пристроенный к конструкции комплектного экранированного токопровода (КЭТ), показан на рис. 6-8.
Для новейших конструкций герметизированных элегазовых распредустройств КРУЭ применяются специальные трансформаторы напряжения типа ЗНОГ (заземляемый, напряжения, однофазный с газовой изоляцией). Он предназначается для питания измерительных приборов, цепей защиты и сигнализации.

 

Рис. 4. Общие виды ТН сверхвысоких напряжений: а — типа НКФ-330;
б — типа НКФ-500
1 — экран; 2 — расширители масла блоков; 3 — ввод ВН; 4 — блоки каскада трансформатора напряжения; 5 — перемычка соединения блоков; 6 — влагопоглотитель; 7 — маслоуказатель; 8 — коробка зажимов НН; 9 рама основания из профильной стали; 10 фланец для вакуумирования и заливки масла

 

 

Рис. 5. Установка трансформатора напряжения типа ЗНОМ-2 15,75 кВ в комплектном токопроводе мощного генератора

 

 

1 — трубчатая шина токопровода; 2 — опорный изолятор; 3 — кожух (экран) токопровода; 4 — ножевой контакт трансформатора напряжения; 5 — смотровой люк; 6 — патрубок токопровода; 7 — болты крепления увеличенной круглой крышки трансформатора напряжения; 8 — дыхательное отверстие; 9 — направляющие установочные стержни; 10 —пробка слива масла
На рис. 10 показаны схема и конструкция трансформатора напряжения типа ЗНОГ-220-79УЗ (79 — год, УЗ — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150— 69 и 15543—70).
ИТН состоит из первичной обмотки 220/v 3 кВ и двух вторичных (основной 100/v 3 и дополнительной 100 В), магнитопровода, кожуха, ввода элегаз — элегаз и ряда экранов.

Рис, 10. трансформатор напряжения типа ЗНОГ-220-79УЗ; a — схема;
б — конструкция
1 вентиль; 2 — подъемная косынка; 3 — ввод (А); 4 — кожух; 6 — предохранительный клапан; 6 - магнитопровод; 7 — обмотка; 8 — вывод (X); 9 крышка; 10 — днище

 

 

Рис. 11. Схемы емкостных устройств для измерения напряжения:

а — схема НДЕ;
б — схема ПИН
1 — конденсаторный ввод;

2 — цилиндры из бакелизированной бумаги со станиолевыми обкладками; 3 — токоведущий стержень;

4 — реактор; 5 — первичная обмотка трансформатора; 6 — вторичная обмотка трансформатора; 7 — конденсатор; 8 — разрядник

Магнитопровод — бронестержневого типа, шихтованный из отдельных пластин электротехнической стали. В качестве главной изоляции используется технический элегаз, заполнение которым осуществляется через сильфонный вентиль. Рабочее давление (избыточное) элегаза при температуре 20 °С равно 0,4 МПа.
Номинальная мощность трансформатора напряжения 400 В. А в классе 0,5; предельная мощность 2500 ВА; масса 390 кг.
Для измерения напряжения наряду с ИТН применяются емкостные делители напряжения (НДЕ)

НДЕ представляет собой ряд последовательно включенных конденсаторов. Линейным концом НДЕ подключается к фазе линии, противоположный конец заземляется.
Фазное напряжение между конденсаторами последовательной цепи распределяется пропорционально их емкостным сопротивлениям. К последнему конденсатору со стороны заземления параллельно части фазного напряжения подключается ИТН.
В конструкциях баковых выключателей в качестве НДЕ используется конденсаторный ввод ВН, к обкладкам которого со стороны заземления подключается навешиваемый снаружи на бак аппарат ПИН.
В современных конструкциях распредустройств в качестве делителя напряжения используются конденсаторы высокочастотной связи и высокочастотной защиты линий передачи высокого напряжения. В цепи первичной обмотки ИТН предусматривается заградитель и регулируемый реактор, компенсирующий емкостное сопротивление делителя.

 

2. Аппараты высокого напряжения, являясь в основном аппаратами распределительных устройств, служат для распределения мощных потоков электроэнергии и управления ими, обеспечения надежной работы энергоустановок и систем при аварийных режимах. ГОСТ 687—78 регламентирует для них напряжения от 3 кВ и выше. В настоящее время широко используется напряжение до 750 кВ. Разработаны и внедряются аппараты для систем напряжением 1150 кВ.
В современных мощных энергосистемах номинальные токи на шинах (Uном>110 кВ) достигают 8—12 кА, а на ответвлениях — до 4—5 кА. На шинах генераторного напряжения (Uном= 16...27 кВ) номинальные токи достигают 7—50 кА в зависимости от мощности генератора. Для обеспечения наиболее ответственного режима работы — режима короткого замыкания (КЗ) наибольший ток КЗ, на который создавались аппараты высокого напряжения, достиг 63 кА. В системах напряжением до 420 кВ ожидается возрастание токов КЗ до 80 кА, а при генераторных напряжениях токи КЗ достигают 180 кА.
Быстрый рост номинальных напряжений энергосистем, возрастание токов короткого замыкания и номинальных токов ставят задачи по созданию аппаратов высокого напряжения, удовлетворяющих повышенным требованиям.

Выключатели осуществляют оперативные включения и отключения, а главное, защиту от токов КЗ. Кроме номинальных значений тока и напряжения основными показателями для них являются номинальные токи отключения, включения и электродинамической стойкости, т. е. наибольшие токи КЗ, которые выключатель способен отключить, включить и пропустить через себя не разрушаясь.
Отключение больших токов короткого замыкания — сложнейшая задача. По способу гашения дуги высоковольтные выключатели могут быть масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные, электромагнитные и др. Отдельные типы выключателей с ограниченной отключающей способностью называют выключателями нагрузки.

По конструкции выключатели каждого типа в зависимости от выполняемых функций (назначения) в схемах распределительных устройств подразделяются на генераторные, сетевые или подстанционные. Генераторные выключатели характеризуются большими значениями номинальных токов и большими токами отключения при меньших напряжениях, сетевые — меньшими номинальными токами и более высокими напряжениями, подстанционные — наивысшими номинальными напряжениями, наиболее высокой отключающей способностью, быстродействием и наличием автоматического повторного включения (АПВ). Аппараты различаются еще по другим характеристикам — быстродействию, наличию АПВ, исполнению - для наружной или внутренней установки, по числу фаз, по роду привода и т. д

Масляные выключатели

Масляные выключатели — одни из первых коммутационных аппаратов в электроустановках высокого напряжения 6-220 кВ.

 

Рисунок 1 – Полюс масляного бакового выключателя на 220 кВ

1 – бак; 2 – дугогасительная камера с неподвижными контактами и шунтирующим резистором; 3 – изоляция бака; 4 – ввод; 5 – приводной механизм; 6 – трансформатор тока; 7 – направляющее устройство; 8 – шунтирующий резистор; 9 – изоляционная тяга; 10 – траверса с подвижными контактами; 11 – положение траверсы после отключения.

Различают выключатели масляные баковые — с большим объемом масла, масло служит и как дугогасящая среда, и как изоляция, и выключатели маломасляные — с малым объемом масла, масло служит только дугогасящей средой.
На напряжения 35—220 кВ применяются в основном баковые выключатели. Маломасляные выключатели являются основными на напряжение до 10 кВ. Начинают все более широко применяться маломасляные выключатели в наружных установках на 110 и 220 кВ при условии их достаточной отключающей способности (серия ВМТ).
Достоинства масляных выключателей — относительная простота конструкции, большая отключающая способность и независимость от атмосферных явлений. Недостатком, особенно баковых выключателей, является наличие большого количества масла, что приводит к большим габаритам и массам как самих выключателей, так и распределительных устройств, повышенной пожаро - и взрывоопасности, необходимости специального масляного хозяйства.