 |
|
РАЗЪЕДИНИТЕЛИ, КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛИ И ОТДЕЛИТЕЛИ
Разъединители. Эти коммутационные аппараты предназначены для включения и отключения цепи без тока или с небольшими токами, значения которых установлены нормативными документами. Разъединитель создает видимый разрыв цепи, что важно для обеспечения электробезопасности при ревизиях и ремонтных работах на электроустановках.
Разъединители не могут отключать токи нагрузки и тем более коротких замыканий, так как у них не предусмотрено никаких дугогасительных устройств. В случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному короткому замыканию и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Разъединитель размещают в непосредственной близости от выключателя, и перед его отключением цепь должна быть разомкнута выключателем.
Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) кроме создания видимого разрыва цепи разрешено использовать разъединители для следующих коммутаций цепи с малыми токами: нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки на напряжение 10 кВ, зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсатора); отключения и включения нейтрали трансформаторов и заземляющих дугогася-щих реакторов при условии отсутствия в сети замыкания на землю; незначительного намагничивающего тока силовых трансформаторов и зарядного тока воздушных и кабельных линий (холостого хода) и т. д.
От работы разъединителей зависит надежность работы всей электроустановки.
К разъединителям предъявляют следующие требования: создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению; электродинамическая и термическая стойкость при возникновении токов к.з.; исключение самопроизвольных отключений; четкое включение и отключение при плохих климатических условиях (обледенение, снег, ветер); механическая прочность. Разъединители бывают для внутренней и наружной установки; по числу полюсов – одно- и трехполюсные; по конструкции – рубящего, поворотного, катящегося, пантографического и подвесного типов. По способу установки разъединители делят на вертикальные и с горизонтальным расположением ножей. Они могут быть с заземляющими ножами и без них.
Разъединители внутренней установки классифицируют на однополюсные (РВО) и трехполюсные (РВ, РВК, РВРЗ и др. ). Отдельные полюсы объединены общим валом, связанным с приводом разъединителя. Трехполюсные разъединители монтируют на общей раме или отдельных рамах для каждого полюса.
Разъединители выпускают на напряжение 6 кВ и выше и номинальные токи 200 А и более. Для внутренней установки применяют разъединители рубящего типа, а для комплектных распределительных устройств с выкатными тележками - катящегося. У рубящего разъединителя нож движется перпендикулярно плоскости основания, у катящегося - поступательно.
Короткозамыкатели и отделители.Короткозамыкатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания в электрической сети. Короткозамыкатели применяют в упрощенных схемах коммутации подстанций для отключения поврежденного трансформатора после создания ими искусственного короткого замыкания в результате действия релейной защиты.
Масляные выключатели на напряжение 35 и 110 кВ достаточно дорогие. Поэтому вместо них для повышения экономичности и сокращения сроков строительства подстанции напряжением 35... 110 кВ часто сооружали с отделителем и короткозамыкателем со стороны высшего напряжения. Короткозамыкатель и отделитель представляют собой фактически разъединитель со встроенной включающей и отключающей пружинами, что позволяет управлять ими автоматически. Короткозамыкатель оснащен включающей пружиной, которую заводят вручную при его отключении. Отделитель снабжен отключающей пружиной, которую заводят вручную при его включении, предназначен для автоматического отключения электрической цепи без тока (в бестоковую паузу).
На рисунке 9.30, а приведена схема с отделителем и короткозамыкателем на отпаечной подстанции, которая работает следующим образом. При повреждении, например трансформатора Т2, срабатывает его релейная защита, которая, замыкая контакты оперативной цепи, подает питание на электромагнит включения короткозамыкателя, короткозамыкатель QK1 включается. В результате в питающей линии напряжением 35... 100 кВ начинает протекать ток к. з., достаточный для срабатывания релейной защиты питающей линии. Защита головного участка питающей линии срабатывает и отключается ее выключатель Q. По ПУЭ все воздушные линии напряжением выше 1 кВ оснащены устройствами автоматического повторного включения (АПВ), которые через малый промежуток времени обеспечивают повторное включение головного выключателя. В этот промежуток времени (в бестоковую паузу) автоматически отключается отделитель QR1. Затем под действием устройства АПВ повторно включается головной выключатель питающей линии Q. Таким образом, поврежденный трансформатор Т2 отключен, а питающая линия и остальные подстанции, подключенные к ней, остались включенными.
В частном случае на тупиковой однотрансформаторной подстанции достаточно установить один короткозамыкатель без отделителя (рис. 9.30, б). К питающей линии не присоединены другие потребители, кроме рассматриваемой подстанции, и при повреждении ее трансформатора питающая линия без всякого ущерба может быть отключена.
1.9. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ
В соответствии с Правилами устройства электроустановок электрические аппараты выбирают по условиям нормального режима работы, а затем проверяют по параметрам режима к. з. Расчет начинают с определения рабочих токов, токов к. з. и других расчетных условий. Затем по каталогам или справочникам подбирают тип аппарата с учетом его назначения, особенностей условий работы и др. Расчетные значения сопоставляют с соответствующими номинальными и другими параметрами выбираемых аппаратов.
При расчете рабочих токов обычно рассматривают наиболее тяжелые условия работы оборудования и определяют максимальные рабочие токи, соответствующие этим условиям (например, при отключении одной из параллельных линий или одного из двух трансформаторов подстанции).
Перед расчетом токов к. з. необходимо определить точки, в которых при коротких замыканиях аппараты находятся в наиболее тяжелых режимах. Для проверки аппаратов на термическую стойкость рассчитывают токи установившихся трехфазных к. з. в зависимости от того, какое из них приводит к большему нагреву с учетом продолжительности протекания тока.
На динамическую стойкость аппараты проверяют по значению ударных токов к. з.
Для проверки выключателей на отключающую (коммутационную) способность в качестве расчетного следует принимать ток трехфазного к. з. установившегося режима, а в сетях с большими токами замыкания на землю (с заземленной нейтралью) – большее из значений тока трехфазного или однофазного к. з. на землю.
Аппараты, защищенные плавкими предохранителями, не проверяют на термическую стойкость, а со вставками на номинальный ток до 60 А не контролируют и на электродинамическую стойкость.
При выборе аппаратов по условиям нормального режима с учетом конструкции и рода установки (для внутренней или наружной, для комплектных подстанций и ячеек распределительных устройств) сравнивают номинальное напряжение Uн. а и номинальный ток Iн. а аппарата с параметрами сети в месте установки аппарата:
где Uн.сети – напряжение сети в месте установки выбираемого аппарата; Iраб max – максимальный рабочий ток в месте установки аппарата.
Для разрядников, трансформаторов напряжения и предохранителей номинальное напряжение аппарата должно быть равно номинальному напряжению установки 
Электродинамическая стойкость характеризуется максимально допустимым (предельным сквозным) током данного аппарата 
указанным в каталоге или паспорте. Этот ток должен быть больше ударного тока при трехфазном к. з. 
в месте установки аппарата, т. е.
где 
или 
— соответственно амплитудные или действующие значения токов.
Термическая стойкость обеспечивается, если температура частей аппарата при к. з. не превышает предельно допустимого значения для кратковременного режима. На практике сравнивают значения, пропорциональные количеству выделяемой теплоты, используя следующее неравенство:
где Iт – ток термической стойкости аппарата в течение допустимого времени к. з.; tт– время протекания тока к. з. (принимают по каталогу); Iп – периодическая составляющая (установившееся значение) тока к. з.; tпр – приведенное (фиктивное) время к.з., за которое ток Iп оказывает такое же тепловое действие на токоведущие части, как изменяющийся ток к. з. за время его фактического прохождения. Тепловое действие апериодической составляющей тока к. з. незначительно в связи с быстротой ее затухания.
Сельские сети удалены от источника питания, и периодическая слагающая тока к.з. практически неизменна. Поэтому для сельских сетей tпрравно времени фактического отключения аварии 
и его можно принимать равным 
, где tр. з – время срабатывания релейной защиты; tв– собственное время отключения выключателя.
В неравенстве (9.14) правая часть может быть большей как при трехфазном, так и при двухфазном коротком замыкании. Поэтому сначала определяют значения 
и большее из этих произведений подставляют в неравенство (9. 14).
Электродинамическая и термическая стойкость трансформаторов тока во многих случаях задается в каталогах кратностью электродинамической kди термической kтстойкости. При этом
Для выключателей и разъединителей в каталогах обычно приводится десяти – (I10) или пятисекундный (I5) ток термической стойкости, а для трансформаторов тока – односекундный (I1). Формулу (9. 14) для выключателей и разъединителей с учетом каталожных данных преобразуют так
где Iycт– установившийся ток к. з.
Для трансформаторов тока формула (9. 14) имеет вид
где k1, — кратность односекундного тока термической стойкости по отношению к первичному номинальному току Iнтрансформатора.
Кроме того, коммутирующие аппараты проверяют по отключающей способности.
В соответствии с ПУЭ выключатели на напряжение выше 1 кВ следует выбирать по отключающей и включающей способностям. При этом
где Iоткл – номинальный ток отключения; Iк max — максимальный отключаемый ток; Iвкл max и Iвкл – соответственно амплитудное и действующее значения периодической составляющей номинального тока включения (по каталогу); Iпо – действующее значение периодической составляющей начального тока к. з. (по расчету).
При проверке предохранителей на отключающую способность в качестве расчетного тока принимают значение Iпо без учета токоограничивающей способности предохранителя.
Короткозамыкатели выбирают по предельно допустимому току привключении на к. з.:
где iу – ударный ток однофазного или двухфазного к. з. (в зависимости от конструкции короткозамыкателя), на который включается короткозамыкатель.
Отделители и разъединители проверяют по режиму отключения или включения тех элементов цепей, в которых используют рассматриваемые коммутирующие аппараты.