Выключатели маломасляные

В отличие от масляных баковых выключателей масло служит здесь только дугогасящей средой, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства относительно земли осуществляется с помощью твердых изоляционных материалов (керамика, текстолит, эпоксидные смолы и т. п.).
Маломасляные выключатели имеют существенно меньшие габариты и массу, меньшую взрыво- и пожароопасность и требуют меньших и более дешевых распределительных устройств по сравнению с масляными баковы выключателями. Наличие в маломасляных выключателях встроенных трансфоматоров тока и емкостных трансформаторов напряжения значительно усложняет конструкцию выключателей и увеличивает их габариты, поэтому маломасляные выключатели выполняются без органической связи с такими трансформаторами.
Выключатели по компоновке выполняются с дугогасительными камерами внизу (ход подвижного контакта сверху вниз) и с камерами, расположенны сверху (ход подвижного контакта снизу вверх). Последние более перспективны в отношении повышения отключающей способности. Применяются выключатели внутренней установки как распределительные и генераторные и для внешней установки как распределительные и подстанционные. Типы таких выключателей, например, – ВМП-10 с пружинным приводом, ВМПЭ-10 – с электромагнитным приводом.
Выключатель серии ВМПЭ-10 может иметь встроенные элементы защиты и управления, такие, как реле максимального тока мгновенного действия и с выдержкой времени, реле минимального напряжения, отключающие электромагниты, вспомогательные контакты и т. п.

Особенностью конструкций маломасляных генераторных выключателей является токопровод, имеющий два параллельных контура: основной, контакты которого расположены открыто, и дугогасительный, контакты которого находятся в дугогасительных камерах внутри бака.

Для увеличения номинального тока применяется искусственный обдув контактной системы и подводящих шин. В последние годы находит применение жидкостное (водяное) охлаждение контактов и шин.

Выключатель маломасляный для внешней установки состоит из трех основных частей: гасительных устройств, помещенных в фарфоровые рубашки; фарфоровых опорных колонок и основания (рамы). Изоляционный цилиндр, охватывающий дугогасительное устройство, защищает фарфоровую рубашку от больших давлений, возникающих при отключении. Число разрывов на фазу может быть один, два и больше. Расположение камеры сверху более перспективно для повышения отключающей способности.

3. Количественную оценку степени термического воздействия тока КЗ на проводники и электрические аппараты рекомендуется производить с помощью интеграла Джоуля

(1)

где i _{к t} - ток КЗ в произвольный момент времени t,A;

t _откл- расчетная продолжительность КЗ, с.

Количественную оценку степени термического воздействия тока КЗ допускается также производить с помощью термически эквивалентного тока КЗ I _тер.эк,т.е. неизменного по амплитуде (синусоидального) тока, который за время, равное расчетной продолжительности КЗ, оказывает на проводник или электрический аппарат такое же термическое воздействие, как и реальный ток КЗ за это же время. Этот ток связан с интегралом Джоуля простым соотношением

(2)

Интеграл Джоуля допускается определять приближенно как сумму интегралов от периодической и апериодической составляющих тока КЗ, т.е.

В _к= В _к.п + В _к.а, (3)

где В _к.п - интеграл Джоуля от периодической составляющей тока КЗ;

В _к.а - интеграл Джоуля от апериодической составляющей тока КЗ.

Интеграл Джоуля (и термически эквивалентный ток КЗ) является сложной функцией параметров источников энергии (генераторов, синхронных компенсаторов, электродвигателей), конфигурации исходной расчетной схемы, положения расчетной точки КЗ относительно источников энергии, ее удаленности от последних и других факторов. Поэтому рекомендуемая методика аналитических расчетов интеграла Джоуля (термически эквивалентного тока КЗ) зависит от особенностей расчетной схемы.

Предварительно по исходной расчетной схеме следует составить схему замещения, в которой, как и при расчете начального значения периодической составляющей тока КЗ (см. п. 5.2.2), синхронные и асинхронные машины должны быть представлены приведенными к базисной ступени напряжения или выраженными в относительных единицах при выбранных базисных условиях сверхпереходными сопротивлениями и сверхпереходными ЭДС. Затем эту схему следует преобразовать в простейшую схему, вид которой зависит от исходных условий (см. пп. 8.2.4 - 8.2.7), и, наконец, в зависимости от полученной простейшей схемы по одной из приведенных ниже формул определить интеграл Джоуля или термически эквивалентный ток КЗ.

Если исходная расчетная схема имеет произвольный характер, но для всех генераторов и синхронных компенсаторов расчетное КЗ является удаленным, т.е. отношение действующего значения периодической составляющей тока любого генератора (синхронного компенсатора) в начальный момент КЗ к его номинальному току не достигает двух, то путем преобразований эквивалентной схемы замещения все источники энергии (генераторы, синхронные компенсаторы и источники более удаленной части электроэнергетической системы) следует заменить одним эквивалентным источником, ЭДС которого считать неизменной по амплитуде, а индуктивное сопротивление равным результирующему эквивалентному сопротивлению Х _срасчетной схемы (см. рис. 8.1, а). При этом интеграл Джоуля следует определять по формуле

(4)

где I _{п с} - действующее значение периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного источника энергии (системы), А;

T _а.эк - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.

Термически эквивалентный ток КЗ в рассматриваемом случае составляет

(5)

В тех случаях, когда t _откл³3 T _а.эк,интеграл Джоуля и термически эквивалентный ток КЗ допустимо определять по более простым формулам:

 

 

(6)

 

 

(7)

 

Рис. 1. Простейшие схемы замещения, соответствующие различным исходным расчетным схемам.

 

Если исходная расчетная схема содержит один или несколько однотипных генераторов (синхронных компенсаторов), причем последние находятся в одинаковых условиях относительно расчетной точки КЗ (все машины или блоки присоединены к общим шинам), а расчетное КЗ является близким, т.е. действующее значение периодической составляющей тока генератора (синхронного компенсатора) в начальный момент КЗ превышает его номинальный ток в два и более раза, то схема замещения также должна быть преобразована в простейшую схему, содержащую результирующее эквивалентное сопротивление Х _ги ЭДС Е _г(рис. 1, б),однако эта ЭДС изменяется во времени.

В этом случае интеграл Джоуля следует определять по формуле

(8)

где I _п0г - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора (синхронного компенсатора), А;

T _{а. г} - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ от генератора (синхронного компенсатора), с;

_к.г - относительный интеграл Джоуля:

 

(9)

 

где I _{п t г}- действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора (синхронного компенсатора) в произвольный момент времени, А.

Значения относительного интеграла Джоуля при разных удаленностях расчетной точки КЗ от генератора (синхронного компенсатора) ,т.е. разных отношениях действующего значения периодической составляющей тока машины в начальный момент КЗ к ее номинальному току, могут быть определены по кривым на Рис. 2.

 

Рис. 2. Кривые для определения _к.г от синхронных генераторов с тиристорной системой возбуждения.

В рассматриваемом случае термически эквивалентный ток КЗ следует определять по формуле

(10)

При t _откл³3 T _а.г для определения интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока КЗ допустимо использовать формулы

(11)

(12)

Если исходная расчетная схема содержит различные источники энергии, а расчетное КЗ делит схему на две независимые части, одна из которых содержит источники энергии, для которых КЗ является удаленным, а другая - один или несколько генераторов (синхронных компенсаторов), находящихся в одинаковых условиях относительно точки КЗ, причем для этой машины или группы машин расчетное КЗ является близким, то эквивалентная схема замещения должна быть преобразована в двухлучевую (рис. 1, в):все источники энергии, для которых КЗ является удаленным, и связывающие их с точкой КЗ элементы следует представить в виде одной ветви с неизменной по амплитуде эквивалентной ЭДС Е _си результирующим эквивалентным сопротивлением X _с, амашина или группа машин, для которой КЗ является близким, - в виде другой ветви с изменяющейся во времени ЭДС Е_ги соответствующим эквивалентным сопротивлением Х _г.

В этом случае интеграл Джоуля следует определять по формуле

(13)

где - относительный интеграл от периодической составляющей тока в месте КЗ, обусловленной действием генератора (синхронного компенсатора):

(14)
Значение относительного интеграла при найденной удаленности точки КЗ можно определить по кривым = f (t _откл). Такие кривые для синхронных генераторов с тиристорной независимой системой возбуждения приведены на Рис.3.

В тех случаях, когда 3 T _а.г > t _откл³3 T _{а. эк}, для определения интеграла Джоуля допустимо использовать выражение

 

(15)

 

Если же t _откл³ 3 Т_а.г, то допустимо использовать формулу

(16)

 

Термически эквивалентный ток КЗ следует определять по формуле (2), подставив в нее предварительно найденное значение В _к.

Рис. 3. Кривые для определения от синхронных генераторов с тиристорной системой возбуждения.

Если исходная расчетная схема содержит различные источники энергии, а расчетное КЗ делит схему на две независимые части, одна из которых содержит источники энергии, для которых КЗ является удаленным, а другая - группу однотипных электродвигателей (синхронных или асинхронных), для которых КЗ является близким, то эквивалентная схема замещения также должна быть преобразована в двухлучевую (рис. 1, г):все источники энергии, для которых КЗ является удаленным, и связывающие их с точкой КЗ элементы следует представить неизменной по амплитуде эквивалентной ЭДС Е _си результирующим эквивалентным сопротивлением X _с, а группа электродвигателей - эквивалентной ЭДС Е _д и эквивалентным сопротивлением X _д.

В этом случае интеграл Джоуля следует определять по одной из формул, приведенных в п. 8.2.6, предварительно заменив в ней I _п0г и Т _а.г соответствующими величинами I _п0д и Т _а.д для эквивалентного электродвигателя, а также _к.г и - относительными интегралами _к.д и эквивалентного электродвигателя. Кривые зависимости _к.д = f (t _откл) и = f (t _откл) для синхронных и асинхронных электродвигателей при разных отношениях действующего значения периодической составляющей тока эквивалентного электродвигателя в начальный момент КЗ к его номинальному току приведены на рис. 8.4 - 8.7.

Термически эквивалентный ток КЗ следует определять по формуле (2), подставив в нее предварительно найденное значение интеграла Джоуля В _к.

Рис. 4. Кривые для определения _к.д от синхронного электродвигателя

 

 

Рис. 5. Кривые для определения от синхронного электродвигателя

 

Рис. 6. Кривые для определения _к.д от асинхронного электродвигателя

 

Рис. 7. Кривые для определения от асинхронного электродвигателя

 

Литература:

1. Липкин Б.Ю. "Электроснабжение промышленных предприятий" ВШ.1979.

2. Цигельман И.Е. "Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий" М.1977.

3. Справочная книга для проектирования электроосвещения; Кнорринга Г.М. 1976.

4. Обслуживание электрических подстанций„О.В. Белецкий, С.И. Лезнов, А.А. Филатов

5. Электроснабжение промышленных предприятий и установок„ Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова

6. Электроснабжение промышленных предприятий „ Б.А. Князевский, Б.Ю. Липкин

7. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий„ А.А. Фёдоров, В.В. Каменева, Е.А. Конюхова