Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Модульный автоматический выключатель (MCB); все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 3

Модульный автоматический выключатель (MCB) — все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить. Глава 3.

В этой статье мы хотим рассказать об основных свойствах модульных автоматических выключателей.

Для удобства мы разбили эту статью на четыре главы:

Глава 3. Обзор систем отключения.

3.1 Различные методы отключения токов короткого замыкания и их преимущества;
3.2 Интеграл пропускаемой энергии;
3.3 Различные выдерживаемые пиковые уровни для двух систем.

Сначала рассмотрим основные характеристики системы отключения:

Как мы узнали ранее, система отключения должна отключать цепь как можно быстрее и обеспечивать для компонентов цепи защиту от короткого замыкания. С технической точки зрения сумма напряжения дуги в системе отключения и напряжение дуги в точке разрыва постоянны. Существует два основных способа прерывания цепи. Последствия короткого замыкания и масштабы возможных повреждений зависят, прежде всего от пропускаемой энергии I^2 t.

Метод А

Метод В

Как мы можем разомкнуть цепь?

Существует два основных способа отключения тока в цепи (табл. 1).

Метод А представляет собой систему гашения дуги в нулевой точке, в которой ток прерывается, как только синус волны переходит через ноль. В точке отказа у дуги высокое напряжение. Закон постоянства суммы напряжения требует, чтобы в системе отключения в этом случае было низким, что приводит к высоким токам короткого замыкания.

Метод В представляет токоограничивающую систему для минимизации интеграла пропускаемой энергии. Увеличение тока короткого замыкания поддерживается на минимально возможном уровне, благодаря высокому напряжению дуги в системе отключения. Это приводит к низкому напряжению дуги в точке отказа, что также сводит к минимуму опасность пожара.

Метод А не может использоваться для цепей постоянного тока, поскольку в таких цепях значения токов не переходят через ноль. Он в основном используется для защиты систем среднего и высокого напряжений, потому, что мощности при таком использовании слишком высоки для метода В. В некоторых странах, например в США или Южной Африке, этот метод также используется для защиты низковольтных цепей, главным образом в силу дешевезны.

Метод В может быть использован в системах как переменного так и постоянного тока, поэтому его также называют методом гашения дуги в системах постоянного тока. Это главный метод защиты низковольтных цепей и во многих регионах, таких, например, как ЕС, допускается использование только токоограничивающие автоматические микровыключатели.

Посмотрев на графики (рис. 17) можно сравнить воздействие различных методов на кривые тока и напряжения.

Слева представлены токоограничивающие системы, а рядом с ними система гашения дуги в нулевой точке. Пунктирными кривыми на графике U(T) показана половина синусоиды номинального напряжения UN. Темно синей линией показано падение напряжения в устройстве для соответствующего напряжения дуги UL между контактами.

На графике I(t) пунктирной линией показан предполагаемый ток короткого замыкания IK в цепи без установленного устройства защиты. Серая линия – это номинальный или рабочий ток IN для рассчитанных условий, а голубой линией показан ток короткого замыкания ID, ограниченный защитным устройством.

Для анализа графиков, мы идем по временной шкале, начиная с t=0.

Из-за низкого сопротивления устройства падение напряжения равно нулю, а ток повторяет кривую тока IN. При коротком замыкании имеется задержка отключения, вызванная механичесой инерцией механизма переключения. В этом интервале UL остается равным нулю, а ID соответствует IK, то есть в устройстве не происходит ограничение по току. В этом состоит первое преимущество ограничения тока: время задержки уменьшается из-за оптимизированной конструкции и применения расцепителя молоточкового типа.

Следующий временной интервал называется временем коммутации (tL) и представляет собой промежуток времени, необходимый автоматическому выключателю, чтобы прервать цепь. Первое, что следует отметить: благодаря дугогасительной системе время коммутации токоограничивающего автоматического выключателя намного короче, чем у автоматического выключателя с системой гашения дуги в нулевой точке. В начале периода коммутации напряжение дуги резко увеличивается из-за возникновения дуги, которая может рассматриваться как сопротивление, которое ограничивает ток короткого замыкания.

Через мгновение можно наблюдать, как системы действуют совсем по разному. В системе гашения дуги в нулевой точке напряжение дуги возрастает медленно, обеспечивая слабое ограничение тока, а напряжение дуги в случае системы с ограничением тока растет быстрее чем номинальное напряжение. Это связано с увеличением длины дуги в пусковой камере сгорания. С этого момента напряжение становится выше номинального напряжения, что вызвано разделением в дугогасительной камере. С другой стороны, в системе гашения дуги, в нулевой точке напряжение дуги увеличивается только в результате увеличения расстояния между контактами. В результате ограничение по току значительно ниже, чем в токоограничивающих системах.

Ток короткого замыкания отключается ,когда дуга погашена и цепь разомкнута. В системе с ограничением тока система гашения дуги, заставляет напряжение дуги увеличиваться до тех пор, пока действующее напряжение не станет недостаточным и дуга погаснет.

Читайте так же:
Выключатель рубильник количество полюсов

В системе гашения дуги, в нулевой точке дуга гаснет, когда номинальное напряжение в данный промежуток времени падает ниже напряжения дуги. Как можно видеть на графике, это происходит не далеко от пересечения с нулем. После того , как цепь размыкается, падение напряжения в автоматическом выключателе следует за номинальным напряжением, поскольку сопротивление воздушного интервала бесконечно велико. Таким образом время коммутации для системы с ограничением тока всегда будет ниже, чем у системы гашения дуги в нулевой точке. А также отметим, что чем быстрее увеличивается и выше становится напряжение дуги, тем быстрее цепь размыкается.

Токоограничивающие возможности (рис.18). Для сравнения токоограничивающих возможностей двух систем, рассматриваются квадрат силы тока как функция времени.

На этом графике видно, что квадрат ID (ID2) для системы с ограничением тока значительно ниже. Однако более интересна область под кривой тока, на которой показана пропускаемая энергия, которая является интегралом квадрата ID (ID2) по времени протекания короткого замыкания.

Видно, что система с ограничением тока действительно значительно снижает количество пропускаемой энергии, в то время, как система гашения дуги в нулевой точке сопровождается передачей большого количества энергии.

Пропускаемая энергия напрямую связана с нагрузкой внешних цепей и автоматического выключателя. Для снижения ущерба от короткого замыкания пропускаемая энергия должна быть сведена к минимуму. Это самое большое преимущество токоограничивающих автоматических выключателей, изобретенных более 50 лет назад в АББ Штоц Контакт.

На фотографии (рис. 19) показан результат к.з. с силой тока 900А и напряжением 230В с замыканием в вилке. На рисунках показано, на сколько различными оказываются защиты, не смотря на то, что ожидаются, приблизительно, одинаковые токи короткого замыкания.

На фотографии слева показано короткое замыкание с токоограничивающим автоматическим выключателем.

На втором рисунке показаны те же испытания в тех же условиях, но используется автоматический выключатель с гашением дуги в нулевой точке. Видно очень большую дугу, выходящую из вилки.

Теперь понятно, как различаются действия этих двух систем при вытаскивании вилки.

Следует учесть, что вызвавшая повреждения энергия должна пройти через кабели. Только токоограничивающие автоматические выключатели действительно обеспечивают защиту потребителей от короткого замыкания.

Как выбрать автоматический выключатель в квартиру

Наличие автоматического выключателя – обязательное требование для потребителей электроэнергии. Его основное назначение – защита проводки от короткого замыкания и перегрузок в сети. В данной статье мы расскажем, как правильно выбрать автоматический выключатель в квартиру согласно характеристикам (ток, сечение кабеля, суммарная мощность электроприборов).

Автоматический выключатель в квартире может устанавливаться по различным причинам. Наиболее часто это замена по причине износа старого автомата, проведение капитального ремонта или просто смена устаревшей модели (пробки) на более современную.

Основные критерии при выборе

Нужно заметить, что качество автоматического выключателя напрямую влияет на степень защиты проводки, поэтому особо экономить не стоит – средний срок службы автоматов до 30 лет, разница в цене окупит себя уже в первые годы эксплуатации. Итак, рассмотрим основные критерии при выборе автоматического выключателя в квартиру.

Номинальный рабочий ток. Данные значения всегда находятся в пределах видимости хозяина квартиру, поскольку указаны на лицевой части автоматического выключателя. Эта характеристика означает значение тока, при котором произойдет расцепление контактов и обесточивание помещения. Выбор номинального тока зависит от суммарной мощности всех электроприборов и сечения кабеля проводки. Подробную расшифровку смотрите в таблице:

Сечение токопроводящей жилы, мм

Длительно допустимый ток, А, для проводов и кабелей с медными жилами.

Длительно допустимый ток, А, для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.

Для линии освещения в квартире обычно используют медный кабель сечением 1,5 мм2, для электроприборов 2,5 мм2, а для духового шкафа или варочной панели не менее 4 мм2. Чаще всего на электроприборы и освещение устанавливают автоматические выключатели номинал 25 Ампер, а на плиту 32 А.

Таблица соответствия суммарной мощности номинальным токам автоматических выключателей

Для однофазной сети

Номинальный ток автоматического выключателя, А.

Мощность, кВт.

Ток,1 фаза, 220В.

Сечение жил кабеля, мм2.

Для трехфазной сети

Номинальный ток автоматического
выключателя, А.

Мощность, кВт.

Ток, 1 фаза 220В.

Сечение жил
кабеля, мм2.

Количество полюсов. Этот параметр зависит от назначения автомата и характеристик сети. Различают однополюсные, двух-, трех- и четырехполюсные автоматические выключатели, а также однофазные и трехфазные.

Однополюсные автоматы никогда не ставятся на ввод – он защищает только фазный провод, а провод нейтрали остается под напряжением. Такие модели подходят для защиты системы освещения и розеток в однофазной сети.

Двухполюсные автоматы устанавливают на отдельных отдельно подключенных однофазных потребителей электроэнергии с большой мощностью (стиральные машины, водонагреватели, кондиционеры). Двухполюсные выключатели можно использовать на ввод в однофазной сети.

Трехполюсный автоматический выключатель уместен в том случае, если в квартире трехфазная сеть (наиболее распространенный вариант в современных домах). Он также может использоваться в качестве вводного автомата трехфазной проводки.

Четырехполюсный автомат используется в квартире достаточно редко – на вводе, если проводка трехфазная четырехпроводная.

Читайте так же:
Выключатель защитный ip56 16а

Ток КЗ. Автоматические выключатели различаются по току короткого замыкания, или, предельной коммутационной способности. Данная характеристика указывается в маркировке изделия в виде цифры и букв кА. Ток короткого замыкания означает максимальные значения тока, при которых автомат разомкнет контакты и обесточит проводку. Поскольку в бытовых условиях токи КЗ не достигают высоких значений, выбор автоматического выключателя под данному показателю довольно прост. Основные номиналы автоматов по току короткого замыкания при выборе в квартиру:

4,5кА – если сопротивление цепи более 0,05 Ом, это наименее распространенный вариант;

6кА – если сопротивление цепи около 0,04 Ом, наиболее распространенные модели в бытовых условиях;

10 кА – если дом находится в непосредственной близости подстанции.

Ток срабатывания определяет класс автомата. Для квартиры без мощных электроприборов достаточно автоматического выключателя класса B, но сегодня это большая редкость, особенно в домах с электрическими плитами – здесь потребуется не меньше класса C. Чем больше мощности, тем ниже в алфавите будет требуемая буква. Так, автоматы класса D наиболее распространены в частных домах с электрическим насосом, водонагревателем и электродвигателями большой мощности.

Производитель. Категорически не рекомендуется выбирать дешевые автоматы сомнительного производства. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент автоматических выключателей от ведущих брэндов, которые дают гарантию на изделия. Они следят за производственным процессом и приобретая такие изделия, вы можете быть уверены в соответствии указанных характеристик реальным. Сэкономив на автоматическом выключателе, вы подвергаете риску пожара и свою квартиру, и свое имущество, и своих домочадцев. Самые проверенные производители:

Выключатели высокого напряжения

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, КЗ, холостой ход, несинхронная работа.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

-надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

-пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения (БАПВ);

-возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

-легкость ревизии и осмотра контактов;

-взрыво- и пожаробезопасность;

-удобство транспортировки и эксплуатации.

В соответствии с ГОСТ 687 — 78Е выключатели характеризуются следующими параметрами:

1. Номинальный ток отключения Iотк.ном — наибольший ток КЗ (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшому рабочему напряжению при заданных условиях востанавливающегося напряжения и заданном цикле операций. Номинальный ток отключения определяется действующим значением периодической составляющей в момент расхождения контактов.

2. Допустимое относительное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения .

3. Цикл операций — выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданным интервалом между ними.

4. Стойкость при сквозных токах, характеризующаяся токами термической и электродинамической стойкости (действующее и амплитудное значение); эти токи выключательвыдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих дальнейшей работе.

5. Номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при номинальном напряжении и заданном цикле.

6. Собственное время отключения — интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения дугогасительных контактов. Время отключения — интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах. Время включения — интервал времени от подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

7. Параметры востанавливающегося напряжения — в соответствии с нормированными характеристиками собственного переходного востанавливающегося напряжения (ПВН).

В ГОСТ 687 — 78Е приведены также другие требования к конструкции выключателей и методы их испытаний.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

Маслянные баковые выключатели — в них масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей. При напряжение до 10 кВ (некоторые типы до 35 кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз, при большем напряжении для каждой фазы предусматривается отдельный бак.

Преимущества: простота конструкции; высокая отключающая способность; пригодность для наружной установки; возможность установки встроенных трансформаторов тока.

Недостатки: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость большых запасов масла; непригодность для установки внутри помещений; непригодность для выполнения быстродействующего АПВ; большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.

Маломаслянные выключатели — масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

Достоинства: небольшое количество масла; относительно малая масса; более удобный, чем у баковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам; возможность создание серии выключателей на разное напряжение с применением унифицированных узлов.

Читайте так же:
Выключатель концевой zc n2255

Недостатки: взрыво- и пожароопасность, хотя и меньшая по сравнению с баковыми; невозможность осуществления БАПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.

Область применения маломаслянных выключателей — ЗРУ 6 — 110 кВ, КРУ 6 — 35 кВ, ОРУ 35 — 220 кВ.

Воздушные выключатели — гашение дуги происходит сжатым воздухом или в баке со сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

Преимущества: взрыво- и пожаробезопасность; быстродействие и возможность осуществления БАПВ; высокая отключающая способность; надежное отключение емкостных токов линий; малый износ дугогасительных контактов; легкий доступ к дугогасительным камерам; возможность создания серии из крупных узлов; пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки: необходимость компрессорной установки; сложная конструкция ряда детелей и узлов; относительно высокая стоимость; трудность установки встроенных трансформаторов тока.

Электромагнитные выключатели — для гашения дуги не требуют ни масла, ни сжатого воздуха, что является большим преимуществом их перед другими типами выключателей. Выпускаются на напряжение 6 — 10 кВ, номинальный ток до 3600 А и ток отключения до 40 кА.

Дуга перемещается в дугогасящую камеру за счет магнитного поля созданного электромагнитом.

Достоинства: полная взрыво- и пожаробезопасность; малый износ дугогасительных контактов; пригодность для работы в условиях частых включении и отключений; относительно высокая отключающая способность.

Недоастаки: сложность конструкции дугогасительной камеры с системой магнитного дутья; ограниченный верхний предел номинального напряжения (15 — 20 кВ); ограниченная пригодность для наружной установки.

Вакуумные выключатели — электрическая прочность вакуумного ромежутка во много раз больше, чем воздушного при атмосферном давлении, это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах. Эти выключатели имеют ряд отличий: рабочии контакты имеют вид усеченных конусов с радиальными прорезями, создающими радиальное электродинамическое усилие; материал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество испаряющегося металла.

Достоинства: простота конструкции; высокая степень надежности; высокая коммутационная износостойкость; малые размеры; пожаро- и взрывобезопасность; отсутствие шума при операциях; отсутствие загрязнения окружающей среды; малые эксплуатационные расходы.

Недостатки: сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения; возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов.

Автогазовые выключатели — длдя гашения дуги используется газ, выделяющийся изтвердого газогенерирующего материала дугогасительной камеры.

Достоинства: отсутствие масла; небольшая масса.

Недостатки: быстрый износ твердого дугогасителя; относительно большой износ контактов.

Элегазовые выключатели — используются высокие дугогасящие свойства элегаза. Для успешного отключения тока в этих выключателях предусмотренно устройство вращения дуги в элегазе.В подвижные и неподвижные контакты встроенны постоянные магниты из феррита, которые создают магнитные поля направленные встречно.

Достоинства: пожаро- и взрывобезопасность; быстрота действия; высокая отключающая способность; малый износ дугогасительных контактов; возможность создания серии сунифицированными узлами; пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, очистки и перекачки элегаза, относительно высокая стоимость элегаза.

Синхронизированные выключатели — выключатели, контакты которого размыкаются в строго определенный момент времени с опережением момента перехода отключаемого тока через нуль. Гашение дуги значительно облегчается, так как количество энергии, выделяющейся в дуге, намного уменьшается.

Преимущества: повышение динамической устойчивости работы систем при КЗ, так как отключение обеспечивается до первого перехода тока через нуль; увеличение срока службы контактов выключателя, так как им не приходиться отключать бодьших токов; большую отключающую способность.

Создание синхронизированных выключателей связано со многими техническими трудностями.

Выбор выключателей

Параметры выключателей характеризует ГОСТ 687 — 78Е. При выборе необходимо учесть 12 различных параметров, но, так как заводами-изготовителями гарантируется определенная зависимость параметров, например

допустимо производить выбор по важнейшим параметрам:

по напряжению установки Uуст Uном;

по отключающей способности.

Проверка на симметричный ток отключения по условию Iп,t Iоткл,ном.

Проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ

где: ia,ном — номинально допускаемое значение апериодической состовляющей в отключаемом токе для времени t; bн — нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе,%; ia,t — апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов t; t — наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения контактов:

где tз,min =0,01с — минимальное время действия релейной защиты; tс,в — собственное время отключения выключателя.

Если условие Iп,t Iоткл,ном. соблюдается, а ia,t > ia,ном , то допускается проверку по отключающей способности проводить по полному току КЗ:

По включающей способности проверка производиться по условию:

где iу ударный ток КЗ в цепи выключателя; Iп,0 — начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя; Iвкл. — номинальный ток включения (действкющие значение периодической составляющей); iвкл. — наибольший пик тока включения (по каталогу). Заводами-изготовителями соблюдается условие iвкл.=1,8 Iвкл., где ку= 1,8 — ударный коэффицент, нормированный для выключателей. Проверка по двум условиям необходима потому, что для конкретной системы ку может быть более 1,8.

Читайте так же:
Инерционный выключатель прекращения подачи топлива renault kangoo

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:

где iдин наибольший пик (ток электродинамической стойкости) по каталогу; Iдин действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ. Проверка по двум условиям производиться по тем же соображениям, которые указаны выше.

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ:

где Вк — тепловой импульс тока КЗ по расчету; Iтер — среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) по каталогу; iтер — длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с.

Проверка выключателей по параметрам востанавливающегося напряжения на контактах выключателя в учебном проектировании обычно не проводиться, так как в большенстве энергосистем реальные условия востановления напряжения соотвеоствуют условиям испытания выключателя. Методы расчета кривой переходного процесса востанавливающегося напряжения (ПВН) изложены в [4] и [5], согласно ГОСТ 687 — 78Е эта кривая не должна пересекаться с нормированными.

Дата добавления: 2016-07-22 ; просмотров: 3257 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Выключатели высокого напряжения

По книге Чунихин А. А., Электрические аппараты — Москва: Энергоатомиздат, 1988.

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

а) Назначение, основные параметры. Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 кВ и выше во всех режимах, возможных в эксплуатации: включение и отключение номинальных токов, токов КЗ, токов холостого хода силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий. Наиболее тяжелым режимом работы выключателя является отключение и включение токов КЗ.
Основные параметры выключателей: номинальное напряжение, номинальный (длительный) ток, номинальный ток термической стойкости, номинальный ток электродинамической стойкости, номинальный ток отключения, номинальная мощность отключения, номинальный ток включения, собственное время включения и отключения выключателя, полное время включения и отключения.
Первые четыре параметра ничем не отличаются от аналогичных параметров других аппаратов, включенных последовательно в рабочую цепь. Особенности изоляции аппаратов высокого напряжения рассмотрены в [1].
б) Номинальный ток отключения. Токи КЗ в современных цепях высокого напряжения достигают сотен килоампер. При таких токах процесс гашения дуги в высоковольтных выключателях очень сложен из-за высокого номинального напряжения и высокой скорости восстановления напряжения.
Номинальный ток отключения, представляет собой наибольший ток, который выключатель способен надежно отключать при возвращающемся напряжении между фазами, равном наибольшему рабочему напряжению сети (при заданных условиях восстановления напряжения на контактах выключателя). Значение характеризует отключающую способность выключателя. Отключающая способность выключателя часто определяется номинальной мощностью отключения.

Понятие этой мощности условно. Когда по выключателю протекает номинальный ток, то напряжение на зажимах аппарата практически равно напряжению на дуге и составляет несколько процентов напряжения сети. Восстановление этого напряжения происходит после прекращения тока. Таким образом, UH0M и /о.ном действуют на выключатель в различное время. Однако
Он учитывает нагрузку выключателя этими двумя факторами и по существу представляет собой мощность, близкую к мощности короткого замыкания сети, в которой установлен выключатель.
В большинстве случаев причина, вызывающая КЗ, носит временный характер. Например, в результате перенапряжений произошло перекрытие фарфорового изолятора и возникло КЗ на землю. Если причина быстро исчезла, а фарфоровая изоляция осталась неповрежденной, то при новом включении удается возобновить подачу энергии потребителю. Этот процесс называется автоматическим повторным включением (АПВ) выключателя. Применение АПВ позволяет повысить надежность энергоснабжения.
Время с момента отключения до нового включения должно быть достаточно малым для того, чтобы обеспечить непрерывную работу потребителя. Это время должно быть достаточным для деионизации пробитого промежутка после отключения цепи. Время деионизации составляет примерно 0,1—0,5 с и зависит от напряжения системы.
Если к моменту повторного включения КЗ в цепи не исчезает, тогда выключатель включается на существующее КЗ, после чего следует вновь отключение КЗ. В ряде выключателей, например в масляных, отключение второго КЗ происходит в более тяжелых условиях, так как после первого отключения дугогасительное устройство может быть только частично заполнено маслом.

Рис 1 Изменение тока короткого замыкания во времени

Поэтому номинальное значение тока отключения зависит от цикла работы выключателя (без АПВ, с одно- или двукратным АПВ и г д.).
Согласно ГОСТ 687-78 для выключателей, работающих с АПВ, номинальный ток отключения отключается по следующим циклам: а) О—/бт—ВО—180 с—ВО; б) О—180 с — ВО—180 с—ВО, где О — операция отключения; /бг = 0,3-Ь — 1,2 с — нормированная бестоковая пауза, которая зависит от типа выключателя (дтя выключателей с быстродействующим АПВ Гбт = 0,3 с); ВО — операция включения и немедленно следующая за ней операция отключения; 180 с — бестоковая пауза Для выключателей, работающих без АПВ, должен выполняться только цикл «б». Выключатели на номинальное напряжение до 220 кВ, предназначенные для работы с АПВ, кроме цикла «а» должны обеспечивать цикл О—гз г — ВО — 20 с —ВО
Действующее значение тока КЗ не остается постоянным из-за изменения периодической и апериодической составляющих. Типичная кривая тока приведена на рис. 1.
Начальное значение апериодической составляющей зависит от момента начала КЗ и может изменяться от нуля до амплитуды периодической составляющей Скорость ее спада определяется постоянной времени цепи. Чем больше мощность установки, тем меньше активное сопротивление цепи и больше постоянная времени.

Читайте так же:
Выключатель тип клемм винтовые зажимы

К моменту времени t уменьшается как периодическая, так и апериодическая составляющие тока.
Согласно ГОСТ 687-78 под номинальным током отключения /0,ном понимается действующее значение периодической составляющей тока в момент расхождения контактов. Этот ток указывается на щитке выключателя.
Выключатель должен отключать цепь и при наличии апериодической составляющей, которая может существовать к моменту расхождения контактов. При этом ее начальное значение равно амплитуде периодической составляющей, а постоянная времени спада Га = 0,05 с.

Сохранность энергетического оборудования, бесперебойность энергоснабжения, динамическая устойчивость параллельно работающих систем требуют, чтобы длительность КЗ была возможно меньшей и ограничивалась временем 0,05—0,1 с. Поэтому все выключатели снабжаются дугогасительными устройствами, обеспечивающими гашение дуги в ограниченном объеме за время несколько сотых секунды. Полное время отключения выключателя t0 — это время от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах. Оно состоит из собственного времени отключения /0 и времени гашения дуги tr(t0 — tc-

tT) (рис. 1).
в) Номинальный ток включения. При включении на существующее КЗ выключатель подвергается большим механическим, тепловым и электродинамическим нагрузкам. Способность выключателя включаться на существующее КЗ характеризуется номинальным током включения.
Номинальный ток включения — это наибольший ударный ток КЗ, на который выключатель включается без сваривания контактов и других повреждений, препятствующих его дальнейшей нормальной работе. Этот ток определяется либо амплитудой »Уд=1>8 У

2 /0,ном, либо действующим значением ударного тока за период после начала КЗ.

Время включения выключателя — это время от подачи команды на включение до завершения операции включения (посадка привода на защелку, окончание хода отделителя воздушного выключателя).

г) Требования к выключателям. Выключатель является наиболее ответственным аппаратом высоковольтной системы. При отказе выключателя авария развивается, что ведет к тяжелым разрушениям и большим материальным потерям, связанным с недоотпуском электроэнергии, прекращением работы крупных предприятий.
В связи с этим основным требованием к выключателям является особо высокая надежность их работы во всех эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. Отключение цепи при КЗ должно происходить за минимально возможное время.
В связи с ростом мощности в единице оборудования (генераторах, трансформаторах) растет частота собственных колебаний цепи, а следовательно, и скорость восстановления напряжений. Выключатель должен обеспечивать надежное отключение цепи при условиях восстановления напряжения, определяемых ГОСТ 687—78.
Вывод выключателя из рабочего состояния для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителя. В связи с этим выключатель должен допускать возможно большее число отключений КЗ без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до десяти КЗ при токе отключения, равном номинальному /0,пом.
Отключение выключателем КЗ не должно сопровождаться выбросом из него пламени и раскаленных газов, что может привести к перекрытию изоляции в распределительном устройстве.
д) Классификация выключателей. Выключатели могут быть классифицированы по методу гашения дуги, виду изоляции токоведущих частей между собой и на землю, принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.
В масляных выключателях дуга, образующаяся между контактами, горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся газы и пары используются для ее гашения. В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают баковые выключатели и маломасляные. В первых токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла, находящегося в стальном баке, соединенном с землей. В маломасляных выключателях изоляция токоведущих частей от земли и между собой производится с помощью твердых диэлектриков и масла.
В воздушном выключателе в качестве гасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением 1—5 МПа. При отключении сжатый воздух из бака подается в дугогасительное устройство. Дуга, образующаяся в камере дугогасительного устройства (ДУ), обдувается интенсивным потоком воздуха, выходящим в атмосферу. Изоляция токоведущих частей между собой осуществляется с помощью твердых диэлектриков и воздуха. В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее двигающимся с большой скоростью элегазом (шестифтористой серой SF6), который используется и как изолирующая среда.
Электромагнитные выключатели по своему принципу аналогичны контакторам постоянного тока с лабиринтно-щелевой камерой (см. рис. 4.24). Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги вследствие ее интенсивного удлинения и охлаждения.
В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно 10-4 Па). Возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector