Одним из основных устройств, применяемых в современных электрических системах, являются комплектные распределительные устройства (КРУ).
КРУ напряжением 6-10 кВ имеют два конструктивных исполнения в зависимости от способа установки аппаратов высокого напряжения: выкатное исполнение (КРУ) и стационарное (КСО и КРУН).
Достоинствами выкатных КРУ являются: возможность быстрой замены аппарата резервным, компактность устройств, надежная защита токоведущих частей.
По условиям обслуживания комплектные РУ могут быть одностороннего и двухстороннего обслуживания.
Тип исследуемого в лабораторной работе оборудования - КСО 272 (камера сборная одностороннего обслуживания).
Стационарное КРУ КСО 272 (высоковольтная ячейка) изготавливается на напряжение 6-10 кВ с масляным выключателем ВМГ-10, номинальные токи главных ножей - 630 А, 1000 А; номинальный ток отключения выключателя-20 кА; электродинамическая стойкость - 51 кА; термическая стойкость - 20 кА/4 с. Кроме этого имеются исполнения камер КСО 272 с выключателями и разъединителем РВЗ-10 имеющим два вала с заземляющими ножами, а также трансформатором тока ТПЛ-10 переменного тока частоты 50 или 60 Гц на класс напряжений до 10 кВ включительно и количеством вторичных обмоток равный 2, допускается использование вторичных обмоток для учета, классов точности 0,2S и 0,5S со значением вторичной нагрузки ниже 25% от номинальной. Минимально допустимая нагрузка для обмоток класса точности 0,2S и 0,5S составляет 1ВА..
Габаритные размеры ячеек КСО 272 - 1000 х1200 х2870 мм. Камеры устанавливаются в отапливаемых и не отапливаемых помещениях.
Ячейка КСО 272 комплектуется устройствами релейной защиты, сигнальной аппаратурой, приборами учета и измерения, устройством автоматического повторного включения.
Применение комплектных РУ в системах электроснабжения повышает надежность работы электроустановок, удобство и безопасность обслуживания, обеспечение быстрого расширения и мобильности при реконструкциях.
Рис. 1. Однолинейная схема высоковольтной ячейки
Рис. 2. Принципиальная схема управления электромагнитным приводом
Рис. 3. Принципиальная схема токовой зашиты
Рис. 4. Принципиальная схема реле повторного включения.
Вывод:
Ячейка КСО представляют собой комплектные стационарные камеры одностороннего обслуживания. Внешне они выглядят как шкаф со смонтированными элементами: измерительными, защитными, коммутационными.
Конструкция КСО обеспечивает безопасный осмотр и доступ к оборудованию без снятия напряжения со сборных шин.
Распределительные устройства на трансформаторных и распределительных подстанциях по своей функциональной особенности и характеристикам должны соответствовать всем стандартам силового электрооборудования. Среди наиболее часто используемого высоковольтного оборудования на распределительных подстанциях можно отметить высоковольтные ячейки серии КСО 272.
Основная задача высоковольтной ячейки серии КСО 272 является обеспечение безопасного срабатывания масляных выключателей, а также ограждение обслуживающего персонала от возможности попадания под воздействие высокого напряжения. Разработка и внедрение в производство высоковольтных ячеек серии КСО 272 были вызвано тем, что для более безопасного обслуживания электроустановок в сетях 6 - 10 кВ необходима была унифицированная схема высоковольтной ячейки.
КСО 272 - это полноценное высоковольтное распределительное устройство, в котором устанавливается масляный выключатель зачастую серии ВМГ - 10 или любой серии вакуумный выключатель. Также в высоковольтных ячейках серии КСО 272 полноценно можно установить вакуумный выключатель с соответствующим оборудованием. В ячейках серии КСО 272 предусмотрена блокировка защитного решетчатого ограждения при включении масляного выключателя. На ячейках серии КСО 272 устанавливается пружинный привод типа ППО - 10 или ПП - 67, также может быть установлен электрический привод типа ПЭ - 11. На боковых панелях высоковольтной ячейки устанавливаются ручки ручного привода шинного и линейного разъединителя, также устанавливаются ручки ручного привода заземления шинного и линейного разъединителя.
Каким образом можно осуществить включение высоковольтного выключателя?
В высоковольтных ячейках типа КСО - 272 и КСО - 366 можно устанавливать самые разнообразные масляные или вакуумные выключатели. Но зачастую устанавливаются масляные выключатели типа ВМГ - 10, ВМГ - 133 или вакуумные выключатели от разных производителей.
Так для масляных выключателей необходимо на высоковольтной ячейке присутствие привода масляного выключателя зачастую срабатываемого на запасённой кинетической энергии в пружинах. Но и существуют грузовые привода, которые также используются для включения или отключения масляного выключателя типов ВМГ - 10 или ВМГ - 133.
Наиболее распространённый привод в высоковольтных ячейках сери КСО - 272 являются стандартные привода серии ПП - 67. Основное достоинство данных приводов является их надёжность и достаточно хорошие временные характеристики, которые показывают масляные выключатели с пружинным приводом типа ПП - 67.
Привод приводится в действие как электромагнитом так и в ручную.
На каком реле выполнена защита отходящей линии?
Защита отходящей линии выполнена на реле тока РТ-80
На каких элементах построена токовая защита отходящей линии?
Защита отходящей линии выполняется двухступенчатой. Первая ступень - токовая отсечка. Вторая ступень - максимальная токовая защита с независимой от тока характеристикой выдержки времени.
На каком принципе основано действие АПВ линии?
Реализация схем АПВ может быть различной, это зависит от конкретного случая, в котором схему применяют. Однако основной принцип заключается в сравнении положения ключа управления выключателем и состояния этого выключателя. То есть, если на схему АПВ поступает сигнал, что выключатель отключился, а со стороны управляющего выключателем ключа приходит сигнал, что ключ в положении «включено», то это означает, что произошло незапланированное (например, аварийное) отключение выключателя. Этот принцип применяется для того, чтобы исключить срабатывание устройств АПВ в случаях, когда произошло запланированное отключение выключателя.
Чем обеспечивается однократность действия АПВ?
Устройство АПВ однократного действия на подстанциях с переменным оперативным током. Схема АПВ однократного действия (рис. 23) наиболее часто применяется в сельских сетях 110 кВ, где большинство выключателей имеет пружинный привод (например, типа ПП-61. / ПП-67, встроенный привод выключателя ВМПП-10). Такие приводы перед операцией включения должны быть подготовлены устройством завода пружин привода (AMP)
Для удобства рассмотрения работы схемы (рис. 4) не ней показаны привод выключателя в положении готовности (пружины заведены, контакт готовности приводи К.ГП1 замкнут), а выключатель во включенном положении.
Рис. 7. Схема устройства АПВ однократного действия.
Схема устройства АПВ однократного действия на подстанциях с переменным оперативным током (для выключателей 10 и 6 кВ с пружинным приводом) замкнут специальный вспомогательный контакт привода ВКА (прежнее название БКА). Контакт ВКА размыкается только при оперативном отключении выключателя ключом или кнопкой управления или контактом телеуправления, но при отключении выключателя релейной защитой остается замкнутым.
При отключении выключателя релейной защитой создается несоответствие положения привода (ВКА замкнут) и выключателя (замкнулся вспомогательный контакт выключателя ВКВ2), при котором запускается реле времени РВ схемы устройства АПВ. Через заданное время 2-5 с. замыкается импульсный контакт этого реле в цепи электромагнита включения ЭВ. К этому времени все остальные контакты в цепи ЭВ уже замкнуты: ВКА, КГП1 и ВКВЗ, замкнувшийся одновременно с ВКВ2 при отключении выключателя. При срабатывании ЭВ освобождает механизм зацепления, удерживающий пружины привода в заведенном состоянии, и выключатель включается за счет энергии, запасенной в предварительно натянутых пружинах. Одновременно в цепи ЭВ срабатывает счетчик Сч (или сигнальное реле), фиксируя факт действия схемы АПВ. Замыкается также контакт КГП2, который запускает устройство AMP-автоматический моторный редуктор, состоящий из электродвигателя типа МУН и редуктора и предназначенный для натяжения пружин привода. Процесс натяжения пружин заканчивается через 10-20 с, после чего контакт КГП2 размыкается и отключает AMP, a контакт К.ГП1 замыкается и подготавливает устройство к новому действию.
В рассмотренной схеме выполнены все требования, предъявляемые к устройствам АПВ: запуск схемы происходит только при отключении выключателя релейной защитой; устройство не сработает при оперативном включении выключателя на короткое замыкание (ошибочно оставленную на линии закоротку), поскольку при отключен ном положении выключателя пружины не заведены. Их завод при включенном положении выключателя требуется значительное время; действие АПВ происходит с заранее выбранной выдержкой времени срабатывания peле (РВ; устройство имеет автоматический возврат, т. е. через заданное время после успешного АПВ схема автоматически подготавливается к действию; в схеме исключена возможность многократного включения выключателя на устойчивое к. з., так как при отключенном положении выключателя привод не заводится и контакт К.ГП1 не замыкается.
Какую роль играет выдержка времени, создаваемая реле времени КТ?
Выдержка времени необходима для того, чтобы при кратковременном коротком замыкании было время для его устранения до запуска устройства АПВ. В случае если по истечении выдержки времени замыкание не устранилось, АПВ срабатывает и отключает линию.
Как происходит процесс гашения дуги в высоковольтном выключателе?
В наше время на электрических станциях и электроподстанциях широко используют электрические выключатели различных конструкций и типов. Наиболее большое распространение получили так называемые баковые масляные электрические выключатели, которые имеют довольно большой объем специального масла. А также выключатели маломасляные с малым объемом этого масла и вакуумные электрические выключатели.
В баковых высоковольтных выключателях имеется большой объем масла. Оно применяется как для непосредственного гашения электрической дуги, так и для диэлектрической изоляции имеющихся токопроводящих элементов от заземленных конструкций. Гашение возникающей дуги в масляных высоковольтных выключателях совершается под воздействием на неё дугогасящей среды - то есть, содержащегося внутри масла. Данный процесс имеет сильный разогрев, разложение масла и последующее образованием газа. В образованной газовой смеси имеется до 70% водорода, который и определяет большую гасящую способность этого масла.
Средняя скорость рассоединения электрических контактов в высоковольтном выключателе также играет первостепенное значение. При большой скорости рассоединения контактов электрическая дуга очень быстро достигает своей максимальной длинны, при которой востанавливающееся электрическое напряжение будет малым для возможного пробоя промежутка между электрическими контактами.
Теперь что касается вакуумных высоковольтных выключателей. Основными их достоинствами является простота самой конструкций, высокая надежность и относительно малые расходы на последующее обслуживание. Вакуумные высоковольтные выключатели нашли широкое применение в электрических установках напряжением 10 кВ и больше. Основной функциональной частью вакуумного высоковольтного выключателя является, конечно же, вакуумная камера. Цилиндрический корпус вакуумной камеры состоит из 2 секций полых керамических диэлектрических изоляторов, которые соединены металлической прокладкой.
Внутри вакуумной камеры находятся контактная электрическая система и экраны (электростатические), что надёжно защищают диэлектрические изоляционные поверхности от появления металлизации за счёт продуктов эрозии электрических контактов, а также способствуют равномерному распределению электрических потенциалов внутри вакуумной камеры. Подвижные электрические контакты вакуумных камер управляются общим приводом при помощи диэлектрических изоляционных тяг и движутся при выключении на 12 мм, это позволяет получить больших скоростей выключения (около 1,7-2,3 мс).
Рис. 8. Выключатель в разрезе.
Пояснить работу электромагнитного привода
Привод осуществляет поступательное перемещение выходного органа (штока), соединяемого посредством переходного устройства с рабочим органом (штоком) предохранительного клапана.
Электромагниты привода размещены в одном корпусе, являющемся общей частью их магнитопроводов, и имеют один общий перемещающийся сердечник, соединенный посредством штифта со штоком привода.
В магнитную цепь привода входят верхний и нижний фланцы, а также средний фланец, имеющий направляющую втулку, в которой перемещается сердечник.
Все три фланца крепятся к корпусу винтами. С торцов привод закрыт алюминиевыми фланцами, в которых закреплены неподвижные части магнитопровода - полюсы (стопы).
Полный ход сердечника привода регулируется шайбами, устанавливаемыми под верхний полюс.
В полюсах привода имеются отверстия, через которые проходит шток привода, передающий усилия от подвижного сердечника к штоку клапана.
Алюминиевые фланцы имеют посадочные пояски и монтажные резьбовые отверстия: нижний - для крепления привода на клапане, верхний - для крепления на приводе фланца блока конечных переключателей.
Концевые микро выключатели привода, установлены на двух кронштейнах, закрепленных на верхнем фланце привода. На верхней резьбовой части штока привода устанавливаются (навинчиваются и законтриваются гайками) два кулачка, которые через пружинные рычаги нажимают на толкатели концевых микро выключателей при перемещении штока привода.
Выводы обмоток электромагнитов и концевых микро выключателей подключены к штепсельным разъемам, установленным на фланце блока концевых микро выключателей.
Фланец блока концевых микровыключателей закрыт сверху крышкой, закрепленной винтами, через которую потребителем производится настройка положения срабатывания концевых микро выключателей S1 и S2.
Литература:
П.М. Тихомиров. Расчет трансформаторов. Изд. 5-ое. Москва энергоатомиздат, 1986 г.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учебник для студентов электротехнических,
энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –9-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1996. – 623с.
ГОСТ 52719-2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.
Журнал «Новости электротехники» №4 (52) 2008, «СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ10(6)/0,4 КВ. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ СХЕМ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК».
Э.А. Киреева. Современные средства контроля и измерения в электроснабжении. 2006 г.
Е.А. Каминский «Звезда, треугольник, зигзаг». 3-е издание. Москва, «энергия», 1973 г.
ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.