Лабораторная работа №2
ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ 10 кВ
Цель работы – изучение назначения, конструкции и типов коммутационной и другой аппаратуры, применяемой в распределительных устройствах напряжением 10 кВ.
Краткие теоретические сведения
Распределительное устройство – это электрическая установка, предназначенная для приема и распределения электрической энергии, содержащая электрические аппараты, шины и вспомогательные устройства.
При напряжении (3-20) кВ обычно сооружают закрытые распределительные устройства (ЗРУ). При больших напряжениях, как правило, применяют открытые распределительные устройства (ОРУ).
В ЗРУ устанавливаются высоковольтные вакуумные выключатели небольших габаритов, что позволяет оборудование одного присоединения разместить в одной камере (ячейке). Наиболее распространенными типами ячеек являются: комплектные сборные открытые (КСО), комплектные распределительные устройства (КРУ) и комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН).
В РУ-10 кВ в учебной тяговой подстанции применены ячейки КРУ типа «ОМЕГА». В состав РУ-10 кВ входят три ячейки: ячейка №1 – ячейка ввода напряжения 10 кВ; ячейка №2 – ячейка вакуумного выключателя преобразовательного агрегата; ячейка №3 – ячейка трансформатора напряжения 10 кВ.
Ячейки РУ-10 кВ представляют собой металлические шкафы, содержащие сборные шины 10 кВ, смонтированные на опорных изоляторах; устройства релейной защиты и измерительные приборы; выкатные тележки, на которых смонтированы вакуумные выключатели или трансформаторы напряжения; ограничители перенапряжений; предохранители; заземляющие ножи; силовые разъемы, заземляющие разъединители; трансформаторы тока.
Высоковольтный выключатель является основным аппаратом в электротехнических установках. Он служит для отключения и включения цепей в любых режимах: длительной нагрузки, перегрузки, короткого замыкания, холостого хода. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов короткого замыкания.
В качестве высоковольтных выключателей в РУ-10 кВ используются вакуумные выключатели двух типа SION, 3AE.1184-1.12кВ, 800А (в ячейке №1 и №2).
Основным элементом любого вакуумного выключателя является вакуумная дугогасительная камера. Корпус камеры состоит из двухсекционного стакана – изолятора, вакуумно-плотно приваренного к металлическим фланцам, на которых установлены неподвижный и подвижный контакты. Токоотвод подвижного контакта выведен наружу через гофрированную стальную трубу – сильфон, а токоотвод неподвижного контакта укреплен на фланце. Для защиты стаканов – изоляторов от частичек металла, образующихся при горении дуги между контактами, они окружены системой потенциальных и беспотенциальных экранов. Остаточное давление в дугогасительной камере – порядка 10-6 мм. рт. ст.
Включение, отключение вакуумного выключателя, а также удержание его во включенном состоянии осуществляется с помощью электромагнитного привода. Привод состоит из включающей электромагнитной катушки (соленоида), якоря (сердечника катушки), постоянного кольцевого магнита и отключающей пружины. При подаче напряжения положительной полярности на катушку создается магнитный поток, якорь движется и включает выключатель. Выключатель остается во включенном состоянии за счет магнитного потока, создаваемого кольцевым постоянным магнитом без дополнительной токовой подпитки. В таком состоянии выключатель остается неограниченно долго, пока постоянный магнит не будет размагничен импульсом тока отрицательной полярности, либо магнитная система не будет разорвана механически (ручное отключение).
Работа вакуумного выключателя основана на гашении электрической дуги переменного тока в глубоком вакууме. При расхождении контактов выключателя между ними зажигается электрическая дуга. Падение напряжения на дуге мало и не превышает 30 В. При переходе тока через естественный ноль межконтактный промежуток заполнен ионизированными парами металла, образовавшимися в течение времени горения дуги. Среда, препятствующая разлету паров, отсутствует и они уходят из промежутка за время 10-5 с, дуга гаснет, выключатель отключается.
Трансформатор напряжения используется для контроля напряжения на сборных шинах 10 кВ, для питания приборов учета электрической энергии и устройств контроля состоянии изоляции фаз системы 10 кВ, а также для изоляции приборов и обслуживающего персонала от высокого напряжения.
В РУ-10 кВ (в ячейке трансформатора напряжения) учебной тяговой подстанции используются 3 сухих однофазных трансформатора напряжения типа ЗНОЛП-ЭК-10. Каждый трансформатор имеет одну первичную и две вторичных обмотки. Первичные обмотки трансформаторов соединены по схеме «звезда», одна вторичная обмотка также соединена по схеме «звезда» с выведенным нулем, а вторая – по схеме «открытого» или «разомкнутого» «треугольника». Для зашиты обслуживающего персонала при пробое изоляции трансформатора напряжения его обмотки заземляются.
Безопасность работы персонала, производящего осмотры или ремонты отключенной части электроустановки, в выкатных конструкциях обеспечивается силовыми разъемами, создающими видимый разрыв.
Трансформаторы тока ТА, установленные в ячейках переменного тока, используются для контроля тока в цепях ячеек, для питания приборов учета электрической энергии, устройств релейной защиты и изоляции приборов и обслуживающего персонала от высокого напряжения. С целью безопасности персонала вторичные обмотки трансформаторов тока заземляются.
В ячейке ввода напряжения 10 кВ установлены трансформаторы тока типа ТЛО-10 MIAC-10P-10-30/5У2, а в ячейке вакуумного выключателя тягового преобразовательного агрегата РУ-10 кВ в учебной тяговой подстанции установлены трансформаторы тока типа ТЛО-10 MIAC-10P-10-30/5У2. Ограничители перенапряжений FV в ячейках РУ-10 кВ – типа ОПН-П/ПЭУ-10/12,4/10/2(600) УХЛ1 и служат они для защиты оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
Защита трансформаторов напряжения от перегрузок по току и токов короткого замыкания осуществляется предохранителями FU1 - FU3 типа ПКН ПНО.1-10 У3.
Для защиты обслуживающего персонала при производстве осмотров и ремонтных работ в ячейках РУ-10 кВ установлены заземлители
(разъединители с заземляющими ножами) QSG.
Содержание работы
В работе изучаются высоковольтные вакуумные выключатели, трансформаторы напряжения и тока и другое оборудование распределительного устройства 10 кВ.