4. Коммутационная аппаратура

Электрические аппараты - это электрические устройства, с по­мощью которых происходит управление потоками электрической энергии, режимами работы, контроля и защиты технических систем и их компонентов. Основным признаком электрических аппаратов явля­ется наличие у них подвижных частей, а именно контактной системы, с помощью которой происходит коммутация электрической цепи раз­ного напряжения. К ним относятся выключатели, контакторы, реле, кнопки управления, переключатели, предохранители и т.д.

Электрические аппараты классифицируются по нескольким признакам:

• по напряжению: низкого (до 1000 В), высокого (от единиц до тысяч кВ);

• по назначению тока: слаботочные (до 5 а) и сильноточные (больше 5 а);

• по роду тока: постоянного, переменного;

• по частоте источника питания: низкая частота, нормальная (50гц),

повышенная (от 400 Гц и выше);

• по роду функции: коммутационные, измерительные, ограничи­тельные, стабилизирующие;

• по исполнению коммутирующего органа: контактные, бескон­тактные, синхронные, гибридные и т.д.

Аппараты высокого напряжения делятся на:

• коммутационные аппараты (выключатели, выключатели на­грузки, разъединители);

• измерительные аппараты (трансформаторы тока, напряже­ния, делители напряжения);

• ограничивающие аппараты (предохранители, реакторы, раз­рядники, нелинейные ограничители перенапряжений);

• компенсирующие аппараты (шунтирующие реакторы);

• комплектные распределительные устройства (КРУ).

Основным коммутационным аппаратом тока на ГЭС являются выключатели высокого напряжения, которые устанавливаются в цепях присоединений генераторов к трансформаторам и ЛЭП в распредели­тельных устройствах. В электроустановках небольшой мощности при­меняют выключатели нагрузки, которые рассчитаны на отключение и включение только токов нагрузки и не отключают токи к.з. Важным параметром выключателя является номинальный ток отключения (I он) - это наибольший ток короткого замыкания, который выключатель может надежно отключить при напряжении, равном наибольшему ра­бочему напряжению. Наибольший ток, который выключатель может надежно отключить при напряжении, отличающемся от его номиналь­ного напряжения, называется током отключения. Выключатель должен быть способен производить необходимый перечень коммутационных операций к которым относятся АПВ - автоматическое повторное включение - при котором выключатель выполняет автоматически опе­рацию О-ВО-ВО (отк-пауза-вкл-отк-180 сек-вкл-отк) или О-ВО-ВО (отк-180 сек-вкл-отк-180 сек-вкл-отк). Гашение дуги переменного тока при отключении выключателя характерно тем, что дуга должна погас­нуть в очень короткий промежуток времени, поэтому предъявляются высокие требования к деонизации промежутка между расходящимися контактами выключателя, которая в современных выключателях обес­печивается высокой скоростью расхождения этих контактов. Поэтому в современных условиях проектирование выключателей идет по пути создания дугогасительных устройств, работающих в воздушной среде высокого давления (на СШГЭС в рабочих камерах выключателя дав­ление Р = 40 атм.). Электрическая дуга, возникающая при размыкании контактов, гасится с помощью сжатого воздуха. Кроме того, в послед­нее время проектируются и внедряются на станциях выключатели с использованием более совершенной дугогасительной среды - элегаза, который в 5 раз превышает плотность воздуха, в 2 раза превышает электрическую прочность воздуха. В элегазе при атмосферном давле­нии может быть погашена дуга с током в 100 раз превышающим ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях.

Разъединители применяются для коммутации элементов цепи при отсутствии токов нагрузки, т.е. операции с разъединителем произ­водятся после отключения цепи выключателем. Эти коммутационные аппараты позволяют надежно изолировать те части электроустановки, на которой проводятся ремонтные работы, от других частей установок, находящихся под напряжением. Гашение дуги происходит в воздуш­ной среде под атмосферным давлением за счет разведения контактов на расстояние, при котором невозможен электрический пробой между контактами.

Автоматические выключатели (автоматы) широко применяются в цепях в собственных нужд ГЭС. Их особенность - надежное отклю­чение токов короткого замыкания до 150 кВ.

Предохранители - коммутационные аппараты, которые приме­няются для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабель­ных линий, электродвигателей, трансформаторов напряжения.

Токоограничивающие реакторы служат для ограничения тока до значения не опасного для оборудования. Представляет собой индук­тивное сопротивление, включаемое последовательно с нагрузкой.

Реакторы шунтирующие включаются между проводом линии электропередачи и землей для компенсации зарядной мощности.

Разрядники и ограничители перенапряжений служат для огра­ничения напряжений, которые появляются при коммутациях и атмо­сферных природных явлениях (удар молнии в провод ЛЭП при грозе).

Контакторы - это аппарат для коммутации в цепях низкого на­пряжения (не более 380 в) при токах нагрузки незначительно превы­шающих номинальный.

Пускатели - это аппараты, отличающиеся от контакторов тем, что имеют встроенную систему, которая осуществляет защиту элек­тродвигателей.

Реле управления - коммутационные аппараты, работающие в схемах автоматического управления электроприводами. Токи, комму­тируемые ими, не превышают 10А.

Реле автоматики - аппараты, применяемые в цепях защит обо­рудования, сетей и цепей, а также другого оборудования от ненор­мальных и аварийных режимов работы. Они предназначены для уси­ления, размножения, кодирования и запоминания поступающей ин­формации и выдачи управляющих сигналов на отключение оборудо­вания.

Аккумуляторные батареи (АБ) - важнейший элемент оборудо­вания ГЭС, это устройство служат для питания цепей оперативного тока, которые должны обладать исключительной надежностью, т.к. от бесперебойности питания цепей релейной защиты и автоматики зави­сит надежность работы основного оборудования станции и его целост­ность. Главное требование оперативный ток должен поступать от ис­точника, независимого от электрической сети энергосистемы и работы генераторов станции. Для обеспечения надежности работы цепей опе­ративного тока АБ работают в режиме постоянного подзаряда, кото­рый поддерживает батарею практически в заряженном состоянии в процессе всего времени эксплуатации.