Лабораторная работа №4 (Описание)
.docМОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Институт Теплоэнергетики и Технической Физики
Кафедра электрических станций.
Лабораторная работа №4
Вакуумные выключатели. Разъединители ЗРУ.
Студент: Безбородов Д.С.
Группа: ТФ-02-02
Преподаватель: Козинова М.А.
Москва МЭИ 2006г.
Цель работы: изучить принцип действия и конструкцию вакуумных выключателей и разъединителей, применяемых в закрытых распределительных устройствах (ЗРУ).
Вакуумные выключатели:
Вакуумные выключатели являются относительно новыми аппаратами. В результате совершенствования конструкции, применения новых материалов значительно повышены номинальные напряжения, рабочие токи и токи отключения, а также надежность работы.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает вакуумные выключатели на напряжение 10кВ двух серий ВВТ и ВВЭ, а также выключатели серии ВВК на напряжения 35 и 110 кВ.
Выключатели серии ВВТ предназначены для КРУ передвижных электростанций, нефтебуровых установок, экскаваторов и роторных комплексов. Номинальный ток 630, 1000A, ток отключения 10, 20 кА. Выключатели серии ВВЭ предназначены для сетей с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью с частыми коммутационными операциями. Устанавливаются в шкафах КРУ. Номинальные токи 630, 1000 и 1600 А, ток отключения - 20 кА.
Выключатели серии ВВК классов напряжения 35 и 110 кВ предназначены для коммутаций в нормальном и аварийном режимах работы мощных сталеплавильных печей и других установок с частыми коммутациями.
В основу построения конструкций этих выключателей положен модульный принцип. Каждый полюс выключателя класса 110кВ состоит из четырех модулей класса 35кВ. Это облегчает производство и эксплуатацию таких выключателей. Номинальный ток выключателей серии ВВК - 1000 А, ток отключения - 20 кА.
Выключатели серии ВВК классов напряжения 35 и 110 кВ предназначены для коммутаций в нормальном и аварийной режимах работы мощных сталеплавильных печей и других установок с частыми коммутациями.
В основу построения конструкций этих выключателей положен модульный принцип. Каждый полюс выключателя класса 110 кВ состоит из четырех модулей класса 35 кВ. Это облегчает производство и эксплуатацию таких выключателей. Номинальный ток выключателей серии ВВК – 1000 A, ток отключения - 20 кА.
Материал контактов оказывает большое влияние на характеристики выключателя. В настоящее время применяют сплавы меди с небольшими количествами висмута, железа и бора. Эти сплавы отличаются высокой электро- и теплопроводностью по сравнению с ранее применявшимися тугоплавкими материалами, например вольфрамом.
Выключатель нагрузки типа ВНВЛ-3/320УЗ состоит из вакуумной дугогасительной камеры типа КДВ-21, приводного устройства и схемы управления (рис. 4.1).
Дугогасительная камера 7 устанавливается на стакане 15.
К стакану крепится тяговый электромагнит 14. Контакты 6, 10 нормально разомкнуты за счет пружины 12, упирающейся на подвижный стакан 16, последний жестко связан с подвижным контактом 10.
Токосъем с подвижного контакта осуществляется конусным зажимом 11. Движение якоря электромагнита постоянного тока передается на подвижный контакт через шток 4 и пружину поджатия 13. Для питания электромагнита внутри корпуса выключателя смонтирован выпрямитель.
Как видно из рис 4.2, дугогасительная камера типа КДВ-10/3200 состоит из двухсекционного керамического корпуса 3, 4 вакуумно-плотно закрытого с обоих торцов металлическими фланцами 6, 13. Внутри корпуса расположены подвижный 9 и неподвижный 10 контакты. Они припаяны к токовводам 5, 11. Перемещение подвижного контакта, обеспечивается сильфоном 1, который вакуумно-плотно соединен с корпусом и подвижным контактом.
Система экранов 2, 7, 8, 12 предохраняет внутренние изоляционные поверхности корпуса от металлизации продуктами эрозии контактов. Присоединение камеры к электрической цепи осуществляется через токоввод неподвижного контакта 11 шпильками и с помощью розеточного контакта, надеваемого на подвижный контакт. Камера имеет нормально замкнутые контакты, сила сжатия (около 240 Н) обеспечивается атмосферным давлением на сильфон. Основные технические характеристики камеры: Uном=10кВ; Iном=3200 А; Iоткл=31,5 кА; ход подвижного контакта - 14 мм; время горения дуги - не более 0,02 с; скорость подвижного контакта при отключении 1,6—1,8 м/с, при замыкании — 0,6—0,9 м/с.
Камера типа КДВ-10/1250, представленная в разобранном виде, позволяет познакомиться с внутренними устройствами гасительных камер. Здесь видны сильфон, металлический экран, контактная система. Поскольку камера проходила испытания на отключение предельных токов, на контактах видны следы эрозии.
В процессе размыкания контактов количество контактных точек между ними уменьшается, а плотность тока, протекающего через контактные точки, растет. В результате этого на завершающей стадии размыкания происходит расплавление и испарение материала контактов. В парах металла возникает электрический разряд в промежутке между контактами, переходящий в дуговую стадию. Благодаря низкому давлению вокруг контактов происходит интенсивная диффузия (деионизация) дугового столба, и дуга гаснет. Частицы испарившегося материала контактов оседают на поверхностях вакуумной камеры. При этом быстро, со скоростью 5— 50 кВ/мкс, восстанавливается электрическая прочность между контактами. Скорость восстановления электрической прочности в вакуумных выключателях выше, чем у других типов выключателей.
Характеристики вакуумных выключателей определяются работой контактной системы. При коммутациях происходит эрозия контактных поверхностей. Она тем больше, чем больше отключаемый ток, длительность горения дуги, ниже температура плавления материала контактов и хуже теплоотвод.
Благодаря высокой электрической прочности вакуумных промежутков ход подвижных контактов невелик, всего 10— 20 мм.
Разъединители типа ЗРУ:
Разъединители типа РВ:
Разъединители типа РВ изготовляют на номинальные напряжения от 6 до 35 кВ и номинальные (продолжительные токи 400—1000 А (РВР— на токи 2000—8000 А).
В лаборатории представлен трехполюсный разъединитель РВЗ-10/630IIУЗ (P - разъединитель; В — внутренней установки; З - с заземляющими ножами) на номинальное напряжение 10 кВ и на номинальный ток 630 А. Цифра II в обозначении разъединителя показывает, что заземляющие ножи установлены со стороны подвижных контактов; УЗ - означает, что разъединитель предназначен для работы в районах с умеренным климатом и для размещения в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.
Разъединитель собран на металлической раме, общей для всех трех полюсов, и закреплен в вертикальном положении на стенде лаборатории. На раме укреплен вал главных ножей, на одном конце которого расположен рычаг, соединяющий вал с ручным рычажным приводом типа ПР-10, предназначенным для управления главными ножами разъединителя. На этой же раме укреплен вал заземляющих ножей с приводным рычагом, соединенным с ручным рычажным приводом (типа ПР-10) для управления заземляющими ножами разъединителя. Подвижные ножи связаны фарфоровыми изоляторами с рычагами на валу. Угол открытия главных ножей составляет 60°.
Неподвижные контакты выполнены в виде контактной стойки, то есть представляют собой вертикальную часть (вытянутую по оси опорного изолятора) изогнутой под углом 90° медной шины, горизонтальная часть которой скреплена с колпаком верхнего опорного изолятора разъединителя. Подвижный нож каждой фазы разъединителя состоит из двух параллельных пластин (медных шин), охватывающих контактную стойку. Боковые части контактной стойки обработаны под цилиндрическую поверхность, поэтому с пластинами ножа образуется линейный контакт. Давление в контактах создается пружинами, насаженными на стержень проходящий через пластины ножа, и может регулироваться. Магнитный замок у представленного разъединителя отсутствует.
Заземляющие ножи приварены к особому валу, расположенному со стороны подвижных главных (контактов) ножей, и соединены с металлической рамой разъединителя гибкой медной шиной. Они, как и главные ножи, выполнены из двух медных пластин, охватывающих при их включении контактную стойку, соединенную с главными ножами. В отключенном положении заземленные ножи расположены в плоскости закрепления рамы разъединителя.
Приводы заземляющих и главных ножей имеют механическую блокировку, чтобы исключить возможность включения заземляющих ножей при включенном положении разъединителя, а также возможность включения главных ножей при включенных заземляющих ножах.
Разъединители типа РВК:
Разъединители тина РВК изготовляют на номинальное напряжение 10—35 кВ и на номинальные длительные токи 2000 А и более. В лаборатории представлен один полюс разъединителя типа РВК-10/4000 (Р - разъединитель; В - внутренней установки; К - с ножами коробчатого профиля) на номинальное напряжение 10 кВ и на номинальный ток 4000 А.
Управление главными ножами разъединителей осуществляется с помощью ручных рычажных и червячных, электродвигательных или пневматических приводов. Для заземляющих ножей имеются отдельные приводы (один или два, по числу заземляющих ножей), обычно рычажные, блокированные с приводом главных ножей для исключения неправильных операций ножами разъединителя.
Главный нож разъединителя состоит из четырех шин коробчатого профиля, попарно охватывающих контактные стойки. Зажимы разъединителя позволяют присоединять к ним шины как плашмя, так и на ребро, что b ряде случаев облегчает монтаж ошиновки.
Для увеличения динамических сил нажатия в контактах на конце ножа укреплены стальные пластины (магнитные замки), которые увеличивают магнитную индукцию вблизи размыкающихся контактов и создают дополнительное давление в контактах.
Разъединители типа РВК изготовляются в виде отдельных полюсов, снабженных приводными валами. Трехполюсные разъединители собирают из трех таких разъединителей путем соединения их валов жесткими муфтами. Это позволяют устанавливать между осями полюсов разъединителя расстояние, исходя из условий обеспечения электродинамической стойкости шинной конструкции или из конструктивных особенностей ЗРУ.