WWW.METODICHKA.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Методические указания, пособия
 
Загрузка...

«И.Г. Голованов ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ Методические указания к лабораторным работам Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и ...»

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО

Ангарская государственная техническая академия

___________________________________________________________________

И.Г. Голованов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ

Методические указания к лабораторным работам

Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки

«Электроэнергетика и электротехника»



Ангарск 2014 Голованов И.Г. Электрические станции и подстанции. Методические указания к лабораторным работам/ Голованов И.Г. – г. Ангарск: Изд-во АГТА, 2014. – 37с.

Методические указания содержат материал о проведении лабораторнопрактических работ по дисциплине «Электрические станции и подстанции»

Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника»

Рецензенты:

к.т.н., доцент Фёдорова Зинаида Афанасьевна кафедры «Электрический привод и электрофицированный транспорт» НИ ИрГТУ (г. Иркутск) к.т.н., доцент Войтов Олег Николаевич, ведущий научный сотрудник ИСЭ СО РАН им. Л.А. Мелентьева (г. Иркутск) Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом факультета технической кибернетики Ангарской государственной технической академии.

© Ангарская государственная техническая академия, 2015 © Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»

СОДЕРЖАНИЕ

1. Лабораторная работа №1 «Изучение конструкции и основных параметров вакуумного выключателя ВВТЭ-10»

2. Лабораторная работа №2 «Изучение конструкций разъединителей для наружной и внутренней установки»……………………………………………..10

3. Лабораторная работа №3 «Плавкие предохранители»……………………...17

4. Лабораторная работа №4 «Изучение конструкции и расчет нагрузки измерительных трансформаторов напряжения»……………………………... 26

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Изучение конструкции и основных параметров вакуумного выключателя ВВТЭ-10

Цель работы:

1. Ознакомиться с устройством, принципом работы вакуумного выключателя

2. Приобрести навыки по выбору высоковольтных выключателей и их проверке на устойчивость к токам КЗ.

1. Общие сведения Выключатель вакуумный состоит из основания, электромагнитного привода, полюсов, перегородки, кнопки ручного отключения, крышки, изоляционной тяги, блока сигнализации, контактора. Включение электромагнитного привода происходит за счет энергии включающего электромагнита, а отключение - за счет энергии отключающей пружины.

Движение от главного вала к подвижным контактом полюсов передается изоляционными тягами. В привод выключателя входят механизм привода и два электромагнита: включающий и отключающий. Механизм привода установлен на валу и корпусе включающего электромагнита. Для неоперативного включения выключателя пользуются рычагом ручного включения из комплекта запасных частей, непосредственно воздействуя на рычаг включения. В качестве дополнительного рычага используется стальная труба внутренним диаметром 21+3мм,длинной 0,7-1м. На передней панели привода установлен счетчик ходов, регистрирующий число отработанных циклов. нижней части которого расположены четыре отверстия для крепления его к основанию. C помощью болтов через крышку ВДК крепится к изоляционному корпусу. Между крышкой и верхним фланцем ВДК расположен верхний токоотвод, который фиксируется в корпусе гайкой и стопорится шайбой.

В нижнем выводе корпуса установлен подвижный токоотвод, состоящий из стержня,контакта, установленного на подвижном контакте ВДК,соединенных между собой гибкой связью. На токоведущих стержнях установлены подвижные разъемные контакты розеточного типа, играющие роль главных подвижных контактов выдвижного элемента КРУ. На подвижном контакте установлен узел поджатия, служащий для создания дополнительного поджатия торцевых контактов ВДК, выбора провала контактов (pисунок 1.2).

Вакуумная дугогасительная камера (pисунок 1.3) состоит из герметичной стеклянной или керамической оболочки, в которой создается вакуум порядка 1,33 * 10-4 Па (10-6 мм pт.ст).

–  –  –

Внутpи камеры расположены электростатические экраны, подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт укреплен в оболочке на металлическом сильфоне обеспечивающем необходимую подвижность контакта и одновременно герметичность внутренней полости оболочки.





Габаpиты камеры зависят от номинального напряжения тока и тока отключения (pисунок 1.3).

Контактная система торцевого типа состоит из контактов дугогасящих электpодов. Контакты имеют вид полых усеченных конусов с радиальными прорезями. Дугогасящие электроды пpедставляют собой диски, разрезанные спиральными прорезями на три сектора. Направление спиралей в противолежащих электродах встpечно.

Между контактами и дугогасящими электродами имеется зазор.

Фоpма контактов задает такой путь тока, при котором на дугу, возникающую при размыкании тока, действует радиальное электродинамическое усиление,заставляющее дугу перемещаться на дугогасящие электроды. Pадиальные прорези в контактах и зазор между контактами и дугогасящими электродами увеличивает плотность тока в контактах и, следовательно, радиальное Рисунок 1. 3 – Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ:

а – схематический разрез камеры; б – контактная система камеры;

1 – контакты; 2 – дугогасящие электроды; 3 – зазор между контактами и дугогасящими электродами; 4 – медный неподвижный ввод; 5 – то же подвижный; 6 – концевые фланцы; 7– сильфон из нержавеющей стали; 8 – экран, изолированный от вводов;

9 – концевые экраны, находящиеся под потенциалом соответствующего ввода; 10 – керамические изоляторы;

11 – металлическая прокладка;12 – напрявляющая из силумина электродинамическое усилие,действующее на дугу. Вместе с тем эти контакты позволяют получить наибольшее активное сопротивление камеры, что важно для пропускания больших номинальных токов. Сектоpы в противолежащих дугогасящих электродах образуют три пары рельсов, по которым движется дуга, переходя с одной пары рельсов на другую, до погасания при переходе тока через нуль. Контакты и дугогасящие электроды спаяны с медными вводами, один из которых - неподвижный, другой - подвижный и соединен с одним из концевых фланцев через сильфон из нержавеющей стали.

Экpанная система камеры состоит из трех экpанов, пpичём средний из них изолирован от вводов и находится под свободным потенциалом, два концевых экрана имеют потенциалы соответствующих вводов.

Экpанная система выполняет следующие функции: защищает внутренние изолирующие поверхности от осаждения продуктов эрозии контактов,благодаря этому сохраняется внутренняя изоляция камеры после многократных коммутаций тока; задает распределение потенциалов внутpи камеры, в частности, уменьшает напряженность электрического поля на спаях диэлектрика с металлом и на краях дугогасящих электродов.

Оболочка камеры состоит из двух секций изоляторов из керамики марки 22xС; соединенных между собой металлической прокладкой.Наpужная повеpхность изоляторов имеет ребра для увеличения пути утечки по изоляции при выпадении росы. Камера снабжена направляющей из силумина.Ход подвижного контакта камеры составляет 12 мм, средняя скорость хода при отключении 1,7-2,3 м/с, при включении 0,6-0,9 м/с, допустимый износ контактов 4мм.Эти параметры являются оптимальными, так как при их уменьшении снижается электрическая прочность, отключающая способность и увеличивается износ контактов,снижается ресурс сильфоне.

4) При размыкании контактов выключателя число проводящих контактных точек уменьшается. Последняя точка вытягивается в расплавленный металлический мостик, быстро нагревается под действием тока до температуры кипения и испаряется. В образовавшемся облаке металлического пара возникает дуговой разряд. При горении вакуумной дуги происходит pасплавление металла контактов,часть которого оседает на экранах,защищающих внутренние поверхности оболочки камеры от загрязнения. С увеличением тока эрозия быстро возрастает и является основной причиной, ограничивающей увеличение отключаемого тона.На ток отключения существенно влияют материал контактов,его чистота, скорость размыкания контактов и состояние вакуума.

При включении вакуумного выключателя и сближении его главных контактов еще до их соприкосновения происходит пробой вакуумного промежутка и образуется электрическая дуга. Поэтому медленное сближение контактов приводит к дополнительному, нежелательному выделению тепла, pасплавлению металла контактов и их свариванию в одной или даже в нескольких точках.

–  –  –

1. Ознакомиться с конструкцией и устройством выключателя ВВТЭ-10-20/630:

Основание выключателя, вакуумно-дугогасительная камера, щиток управления, привод электромагнитный. Устpойство и крепление ВДК.

Устpойство для создания необходимого нажатия на контакт.

Вал выключателя, рычаги вала, их устpойство и крепление. Изоляция подвижных контактов от рамы основания выключателя.

Pабота выключателя и ВДК при отключении и включении больших и малых токов.

Параметры выключателя ВВТЭ-10.

2. Составить отчет, в котором привести краткое описание конструкции вакуумного выключателя.

Составить эскиз разреза ВВТЭ-10 с указанием наименования всех частей выключателя.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Перечислите основные достоинства и недостатки вакуумного выключателя.

2. Назовите основные технические данные вакуумного выключателя.

3. Поясните принцип гашения дуги в вакуумно-дуговой камере.

4. Как конструктивно достигается герметичность ВДК?

5. Объясните конструкцию ВДК.

6. Объясните, как выполнена изоляция токоведущих частей вакуумного выключателя.

7. Как устроен полюс выключателя ВВТЭ-10.

8. Поясните назначение экранов в камере.

9. Что пpоизойдет с отдельными частями выключателя, если заданные для него номинальные величины будут превзойдены?

ЛИТЕРАТУРА:

1. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций:

Учебник / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова.- М.: Академия, 2005 (гриф УМО).

2. Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс: Учебник.- 4-е изд., стер.- М.: ИД «Альянс», 2008.- 720с. (гриф УМО).

3. Дыбленко И.И., Некрасов Ф.П., Черных А.Г. Электроэнергетика.

Электрические станции и подстанции систем электроснабжения: Учебно методический комплекс. Ч.1.- Ангарск: АГТА, 2004-экз.

4. Алиев И.И. Электротехнические материалы и изделия: Справочник / И.И.

Алиев, М.И. Калганова.- М.: РадиоСофт, 2005.

5. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 2000-25экз., 2002.

6. Дополнительная:

7. Электрическая часть электростанций и подстанций/ Под ред. Б.Н.

Неклепаева.-М.:Энергия, 1972

8. Руцкий А.И. Электрические станции и подстанции.- Минск: Высш. шк., 1974 Церазов А,Л. И др. Электрическая часть тепловых электростанций.М.:Энергия, 1980.

9. Электрическая часть электростанций/Под ред. С.В.Усова.Л.:Энергоатомиздат, 1977, 1987.

10. Электрическая часть станций и подстанций/Под ред. А.А.Васильева.М.:Энергоатомиздат, 1980, 1990

–  –  –

Разъединитель коммутационный аппарат высокого напряжения, основное назначение которого изолировать предварительно отключенные (выключателями) части системы, электроустановки, отдельные аппараты от смежных частей, находящихся под напряжением, для безопасного ремонта.

Помимо этого основного назначения разъединители используют также для других целей, поскольку их конструкция это позволяет, а именно:

–  –  –

б) для переключений (в нормальных условиях) присоединений РУ с одной системы сборных шин на другую без прерывания тока;

в) для заземления отключенных и изолированных участков системы помощью вспомогательных ножей, предусматриваемых для этой цели.

–  –  –

Чтобы подготовить выключатель, участок РУ для ремонта, он должен быть отключен и изолирован от смежных частей, находящихся под напряжением, с помощью двух разъединителей QS1 и QS2 (рисунок 2.1).

–  –  –

Рисунок 2.1 – Схемы, поясняющие использование разъединителей.

При этом разъединители, предположительно, отключают емкостный ток, значение которого определяется напряжением сети и емкостью вводов выключателя. Этот ток мал, и на контактах разъединителей не возникают устойчивые дуговые разряды. После отключения разъединителей выключатель Q, подлежащий ремонту, должен быть заземлен с обеих сторон с помощью дополнительных ножей разъединителей QSG1 и QSG2.

Значительно тяжелее протекает процесс отключения разъединителями тока намагничивания силового трансформатора или зарядного тока линии порядка нескольких ампер или десятков ампер. В этих случаях на полюсах разъединителей образуются дуги, которые вытягиваются в виде длинных петель и горят в течение нескольких десятков периодов. Во избежание переброса дуги на заземленные части и проводники соседних фаз, ограничивают длину линий и мощность трансформаторов, подлежащих отключению разъединителями, а также предусматривают увеличение расстояния между полюсами и до заземленных частей.

Переключение присоединений РУ под током с помощью разъединителей производят при обязательном условии - наличии параллельных ветвей с малым сопротивлением. Так, например, при наличии двух параллельных ветвей с разъединителями QS3 и QS4 (рис.2) один из разъединителей может быть безопасно разомкнут под током, если разъединитель второй ветви включен. При отключении разъединителя ток смещается из одной ветви в другую. При этом на контактах дуги не образуется.

Преимущественное применение получили трехполюсные разъединители с общим управлением полюсами. Полюса могут быть связаны между собой механически, электрически или пневматически.

2. Разъединитель РВР-10 Разъединители для внутренней установки выполняют обычно вертикально-рубящего типа: у них ножи поворачиваются в вертикальной плоскости, перпендикулярной основанию.

Трехполюсный разъединитель типа РВР (рисунок 2.1) (разъединитель для внутренней установки с контактами рубящего типа) имеет два опорных изолятора на полюс, установленных на основании из профильной стали.

Третий - тяговый изолятор служит для приведения в движение главных ножей.

Разъединители снабжают дополнительными ножами для заземления - одним или двумя на полюс. Для управления главными ножами служат вал и система рычагов каждого полюса. Ведущие рычаги укреплены на валу и соединены шарнирно с тяговыми изоляторами, которые соединены шарнирно с ножами.

Вал приводится во вращение с помощью привода. При этом главные ножи поворачиваются на угол около 60 градусов. Заземляющие ножи имеют механическую блокировку, не разрешающую их включать при включенных главных ножах.

Рисунок 2.1 -Трехполюсный разъединитель типа РВР 10 кВ, 2000 А с двумя комплектами заземляющих ножей:

1 – опорные изоляторы; 2 – основание; 3 – тяговый изолятор; 4 – главные ножи; 5 – заземляющие ножи; 6 – главный вал разъединителя; 7 – вал заземляющих ножей; 8 – зажимы для присоединения внешних ТВЧ;

9 - медная шина Токоведущие части разъединителя (зажимы для присоединения шин, контакты, ножи) выполняют в соответствии с продолжительным номинальным током разъединителя. Чем больше номинальный ток, тем больше сечение ножей. У разъединителей с номинальным продолжительным током до 1000 А включительно ножи состоят из двух медных полос прямоугольного сечения, охватывающих неподвижный контакт (рисунок 2.2). Неподвижные контакты представляют собой медную шину, согнутую под прямым углом и закрепленную на опорных изоляторах. Боковые поверхности неподвижного контакта имеют цилиндрическую форму и образуют с поверхностью ножа линейные контакты.

Давление в контакте создается пружинами, насаженными на стержень.

Давление на ножи передается через стальные пластины с выступами.

–  –  –

другу, увеличивая давление в контакте. Одновременно происходит уменьшение контактного нажатия вследствие воздействия электродинамических сил отталкивания в месте касания контактов.

При больших токах силы отталкивания могут превысить силы притягивания пластин ножа друг к другу, может произойти отброс пластин ножа то неподвижного контакта. Во избежание этого в конструкцию контактной системы разъединителя вводится дополнительное устройство, называемое магнитным замком. Магнитный замок состоит из двух стальных пластин, расположенных снаружи ножа. Магнитный поток, создаваемый током, проходящим по пластинам ножа, будет замыкаться через стальные пластины и стержни. Силовые линии этого потока будут стремиться уменьшить свою длину и, следовательно, сблизить между собой стальные пластины, которые, в свою очередь, прижмут пластины ножа к неподвижному контакту. Чем больше ток, протекающий через контакты разъединителя, тем эффективнее действие магнитного замка.

–  –  –

Разъединители трехполюсные горизонтально-поворотные серии РЛНДрассчитаны на напряжение 10 кВ и номинальный ток 400 А и 630 А (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Разъединители серии РЛНД-10 на 10 кВ, 400 и 630 А:

1 — междуполюсная тяга; 2 — заземляющий нож левый; 3 — поворотный изолятор; 4 — контактный вывод; 5, 6 — кожухи; 7 — нож; 8 — контактный вывод; 9 — контактный угольник для ножа заземления;10 — неподвижный опорный изолятор; 11 — заземляющий нож правый; 12 — рама; 13 — вал заземляющего ножа; 14 — тяга от вала заземляющего ножа к приводу; 15 — вал поворотного изолятора; 16 — привод Разъединители имеют 3 исполнения: без заземляющих ножей (РЛНД-10), с одним комплектом заземляющих ножей (РЛНД-1-10) или с двумя комплектами заземляющих ножей (РЛНД-2-10).

Разъединители серии РЛНД-10 имеют общую раму и управляются ручным приводом типа РПН-10МУ1 (без заземляющих ножей) и типа ПРНЗУ1 (с заземляющими ножами). Каждый полюс имеет два изолятора:

неподвижный 10 и поворотный 3. На поворотном изоляторе жестко закреплен пластинчатый нож 7, который поворачивается вместе с изолятором.

Значительные межполюсные расстояния, применение изоляторов для наружных установок, антикоррозийное покрытие контактных ножей, а также размыкание контактов в горизонтальной плоскости позволяет применять разъединители типа РЛНД-10 в неблагоприятных условиях окружающей среды (низкие температуры, гололед, дождь, снег и др.).

Основными достоинствами разъединителей этого типа является простота конструкции, невысокая стоимость, простота обслуживания.

Неподвижный контакт, в который врубается нож, закреплен на изоляторе 10.

Давление в контактах создается пружинами. Электродинамические усилия также возникают в подвижном контакте, состоящем из двух параллельных медных пластин. Чем больше ток, тем больше сила взаимодействия между пластинами ножа, тем лучше контакт и больше необходимое усилие для отключения ножа. В разъединителе РЛНД-10 применены опорно-стержневые изоляторы типа ИОС-10-500 УХЛ1 с длиной пути утечки 23 см.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Ознакомиться с конструкциями разъединителей по образцам 1.

лаборатории.

Основные части разъединителя.

Крепление неподвижных изоляторов на раме разъединителя.

Конструкция ножа разъединителя с плоским и линейным контактом.

Крепление оси вращения ножа разъединителя с плоскими и линейными контактами. Устройство для создания соответствующего нажатия между и неподвижным контактом в месте вращения ножа.

–  –  –

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Объясните назначение разъединителей в электрических установках.



2. Какие требования предъявляют к конструкции разъединителей?

3. При каких условиях может иметь место явление самопроизвольного отключения разъединителя и какие меры принимают против самопроизвольного отключения однополюсных и трехполюсных разъединителей?

4. Каково назначение заземляющих ножей разъединителя?

5. Объясните назначение и принцип действия магнитного замка.

6. Как осуществляется управление разъединителями?

7. Каковы особенности конструкции разъединителя для внутренней установки?

8. Объясните, как осуществляется ломка ледяной коры на контактах разъединителей для наружной установки разных типов.

9. Что произойдет с разъединителем, если заданные для него номинальные величины будут превзойдены?

ЛИТЕРАТУРА:

Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и 11.

подстанций: Учебник / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова.- М.:

Академия, 2005 (гриф УМО).

Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс: Учебник.- 4-е 12.

изд., стер.- М.: ИД «Альянс», 2008.- 720с. (гриф УМО).

Дыбленко И.И., Некрасов Ф.П., Черных А.Г. Электроэнергетика.

13.

Электрические станции и подстанции систем электроснабжения: Учебно методический комплекс. Ч.1.- Ангарск: АГТА, 2004-экз.

Алиев И.И. Электротехнические материалы и изделия: Справочник 14.

/ И.И. Алиев, М.И. Калганова.- М.: РадиоСофт, 2005.

Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию:

15.

Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 2000-25экз., 2002.

Дополнительная:

Электрическая часть электростанций и подстанций/ Под ред. Б.Н.

16.

Неклепаева.-М.:Энергия, 1972 Руцкий А.И. Электрические станции и подстанции.- Минск: Высш.

17.

шк., 1974 Церазов А,Л. И др. Электрическая часть тепловых электростанций.М.:Энергия, 1980.

Электрическая часть электростанций/Под ред. С.В.Усова.Л.:Энергоатомиздат, 1977, 1987.

Электрическая часть станций и подстанций/Под ред.

19.

А.А.Васильева.-М.:Энергоатомиздат, 1980, 1990

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

–  –  –

2. Приобрести навыки по выбору плавких предохранителей и их проверке на устойчивость к токам короткого замыкания.

1. Общие сведения Предохранитель однополюсный электрический аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от токовых перегрузок и коротких замыканий.

Применение предохранителей в различных областях народного хозяйства и в быту привело к многообразию их конструкций. Однако все они имеют следующие основные элементы: корпус или несущую деталь, плавкую вставку, контактное присоединительное устройство или дугогасящую среду.

Отключение цепи предохранителем осуществляется путем расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через нее током защищаемой цепи.

Предохранители характеризуются номинальным током плавкой вставки, т.е. током, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы.

В один и тот же корпус предохранителя могут быть вставлены плавкие вставки на различные номинальные токи, поэтому сам предохранитель характеризуется номинальным током предохранителя, который равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.

В нормальном режиме тепло, выделяемое током нагрузки в плавкой вставке, передается в окружающую среду, и температура всех частей предохранителя не превышает допустимую. При перегрузках и коротком замыкании увеличивается температура вставки, что приводит к ее расплавлению. Очевидно, что чем больше ток, то тем меньше время плавления вставки. Зависимость времени плавления (срабатывания) предохранителя от тока называется его времятоковой характеристикой (рисунок 3.1).

Характеристика зависит от материала плавкой вставки, ее сечения, условий охлаждения и других факторов.

Минимальный ток, при котором срабатывает предохранитель, Iпогр.

называется пограничным током При испытаниях за пограничный принимается ток, при котором время плавления вставки предохранителя превышает один час.

Номинальный ток плавкой вставки выбирается так, чтобы в нормальном режиме и при кратковременных допустимых перегрузках отключение не происходило, а при длительных перегрузках и коротких замыканиях цепь отключалась возможно быстрее.

Плавкие вставки основной элемент предохранителя могут

- изготавливаться из меди, цинка, свинца и серебра.

Рисунок 3. 1 – Времятоковая характеристика предохранителей

Цинк и свинец имеют низкую температуру плавления (соответственно 419Со и 327Со). Цинк устойчив к коррозии, поэтому сечения плавких вставок не меняется во время эксплуатации, характеристика остается постоянной.

Однако благодаря прочной пленке окисла вставка при плавлении не разрушается. Жидкий металл сохраняется внутри пленки. Это приводит к тому, что Iпогр может изменяться в значительных пределах. Цинк и свинец имеют большее удельное сопротивление, поэтому изготовленные из них плавкие вставки имеют большее сечение. Такие вставки можно применять в предохранителях без наполнителей. Предохранители со вставками из цинка и свинца имеют большие выдержки времени при перегрузках.

Медь и серебро имеют малое удельное сопротивление, сечение вставки невелико, что обеспечивает их быстрое срабатывание. Такие вставки применяются в предохранителях с наполнителем, где очень важно уменьшить объем плавящегося металла. Для уменьшения окисления в процессе эксплуатации обычно применяют луженые медные вставки. Серебряные вставки не окисляются, и их характеристики стабильны, но ввиду большой стоимости такие вставки применяются лишь в особо ответственных случаях.

Так как температура плавления меди 1080Со при пограничных токах, то температура всех элементов предохранителя становится очень большой.

Чтобы обеспечить быстрое срабатывание предохранителя, не допуская высоких температур, используют «металлургический эффект». Это - явление растворения тугоплавких металлов в жидких, менее тугоплавких. Если, например, на медную проволочку диаметром 0,25 мм напаять шарик из оловянно-свинцового сплава с температурой плавления 182Со, то при температуре проволоки 650Со она расплавится в течение 4 минут, а при 350Со в течение 40 минут. Та же проволока без растворителя плавится при температуре не менее 1000Со. Обычно для создания металлургического эффекта на медных и серебряных вставках применяют чистое олово, обладающее более стабильными свойствами. В нормальном режиме работы оловянный шарик не влияет на работу предохранителя.

После плавления вставки возникает электрическая дуга, которую надо гасить как можно быстрее. В предохранителях для гашения дуги используют эффект узкой щели, высокое давление газов, дутье. Наибольший ток, который может быть отключен предохранителем без какого-либо повреждения или деформации, называется предельным током отключения.

–  –  –

Предохранители до 1000 В

а) Предохранители с закрытыми разборными патронами без наполнителя типа ПР-2 (рис.2) изготавливаются на переменное напряжение 220 В и 500 В и токи патронов от 15 до 1000А. Предельный ток отключения зависит от номинального тока и лежит в пределах 1200-2000 А.

–  –  –

Патрон предохранителя ПР-2 (рисунок 3..2,а) на токи 100 А и выше состоит из толстостенной фибровой трубки 1, на которую плотно насажены латунные втулки 3, предотвращающие разрыв трубки. На втулки навинчиваются колпачки 4, которые закрепляют плавкую вставку 2, привинченную к ножам 6 до установки ее в патрон. Для предотвращения поворота ножей предусмотрена шайба 5, имеющая паз для ножа.

Патрон вставляется в неподвижные контактные стойки, укрепленные на изоляционной плите. Необходимое контактное нажатие обеспечивается кольцевой или пластинчатой пружиной.

Плавкие вставки изготовляются из цинка в виде пластины с вырезами (рисунок 3.2, б). На суженных участках выделяется больше тепла, чем на широких. При номинальном токе избыточное тепло благодаря теплопроводности цинка передается широким частям. Поэтому вся вставка имеет примерно одинаковую температуру. При перегрузках нагрев узких участков происходит быстрее, так как только часть тепла отводится к широким участкам. Вставка плавится в самом горячем месте (сечение А-А рисунок 3.2, б). При токах КЗ узкие участки нагреваются настолько быстро, что отвода тепла почти не происходит. Вставка перегорает одновременно во всех или нескольких суженных местах. После перегорания вставки возникает дуга, которая вызывает образование газов (50%СО, 40%Н, 10% паров Н 2О).

Давление, в зависимости от отключаемого тока, может достигать 10 МПа и более. Высокое давление способствует охлаждению, деионизации и гашению дуги.

При коротких замыканиях суженный участок вставки начинает плавиться прежде, чем ток КЗ достигнет своего установившегося значения в цепи постоянного тока или ударного тока в цепи переменного тока (рисунок 3. 3). Ток КЗ в цепи при этом ограничивается до значения iогр. Такие предохранители называются токоограничивающими. Цепи, защищенные токоограничивающими предохранителями, не проверяются на термическое и динамическое действие токов КЗ. В момент перегорания вставки возникает перенапряжение, обусловленное наличием в цепи индуктивного сопротивления. Большие амплитуды перенапряжений могут привести к

–  –  –

Достоинством предохранителей ПР-2 является простота их перезарядки, недостатком - несколько большие размеры, чем у насыпных предохранителей.

б) Предохранители насыпные типа ПН-2 (рисунок 3.4) применяются для защиты силовых цепей до 500 В переменного и 440 В постоянного тока и выполняются на номинальные токи 100-600 А.

Фарфоровая, квадратная снаружи и круглая внутри трубка 1 имеет четыре резьбовых отверстия для винтов, с помощью которых крепится крышка 4 с уплотняющейся прокладкой 5. Плавкая вставка 2 приварена электроконтактной точечной сваркой к шайбам врубных контактных ножей.

Рисунок 3.4 – Предохранитель насыпной типа ПН-2

Крышки с асбестовыми прокладками герметически закрывают трубку.

Трубка заполнена сухим кварцевым песком 6. Плавкая вставка выполнена из одной или нескольких медных ленточек толщиной 0,15-0,35 мм и шириной до 4 мм. На вставке сделаны прорези 7, уменьшающие сечение вставки в 2 раза.

Для снижения температуры плавления вставки используется металлургический эффект - на полоски меди напаяны шарики олова 8. Температура плавления в этом случае не превышает 475 оС.

Дуга возникает в нескольких параллельных каналах (в соответствии с числом вставок). Это обеспечивает наименьшее количество паров металла в канале между зернами кварца и наилучшие условия гашения дуги в узкой щели.

Насыпные предохранители, также как предохранители ПР, обладают токоограничивающим действием.

Для уменьшения возникающих перенапряжений плавкая вставка имеет по длине прорези, причем их количество зависит от номинального напряжения предохранителя (из расчета 100-150 В на участок между прорезями). Так как вставка сгорает в узких местах, то длинная дуга оказывается разделенной на ряд коротких дуг, суммарное напряжение на которых не превышает суммы катодных и анодных падений напряжения.

Наполнителем в предохранителях ПН является чистый кварцевый песок (99 % SiO2). Вместо кварца может быть применен мел (СаСО3), иногда его смешивают с асбестовым волокном. При гашении дуги мел разлагается с выделением углекислого газа СО2 и СаО - тугоплавкого материала. Реакция происходит с поглощением энергии, что способствует гашению дуги. Иногда применяют для засыпки гипс (СаSО4 ) и борную кислоту.

В насыпных предохранителях вместо фарфоровых трубок могут применяться трубки из стеклоткани, пропитанной теплостойкими лаками, из стеатита, либо литые из пластмасс или изоляционных смол.

Предохранители на напряжение выше 1000 В

Предохранители высокого напряжения имеют то же самое назначение и тот же принцип работы, что и предохранители до 1000 В.

Предохранители серии ПК с мелкозернистым наполнителем выполняются на напряжения 3,6,10,35 кВ и номинальные токи 400,300,200 и 40 А соответственно. Эти предохранители обладают токоограничивающим эффектом, полное время отключения при токах КЗ 0,005-0,007 с.

Патрон предохранителя (рис.4) состоит из фарфоровой трубки, армированной латунными колпачками. Внутри патрона размещены медные или серебряные плавкие вставки. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкие вставки должны иметь значительную длину и малое сечение.

Это достигается применением нескольких параллельных вставок 5, намотанных на ребристый керамический сердечник (рис.5,а), или, при больших токах, нескольких спиральных вставок (рис.5,б). После того как трубка заполнена кварцевым песком, торцевые отверстия закрываются крышками 1 и тщательно запаиваются. Нарушение герметичности, увлажнение песка могут привести к потере способности гасить дугу. Для уменьшения температуры плавления плавкой вставки использован металлургический эффект. Срабатывание предохранителя определяется по указателю 7, который выбрасывается пружиной из трубки после перегорания стальной вставки, нормально удерживающей пружину в подтянутом состоянии. Стальная вставка перегорает после рабочих вставок, когда по ней проходит весь ток. Быстрое гашение дуги в узких каналах между зернами кварца приводит к перенапряжениям, опасным для изоляции установки. Для снижения перенапряжений искусственно затягивают гашение дуги, применяя плавкие вставки разного сечения по длине или плавкие вставки с искровыми промежутками, включенные параллельно основным рабочим вставкам. В предохранителях последней конструкции сначала расплавляется рабочая вставка, при возникшем перенапряжении пробивается искровой промежуток вспомогательной вставки, которая также перегорает. Суммарное время срабатывания предохранителя при больших кратностях токов не превышает 0,008 с.

–  –  –

Достоинствами предохранителей являются:

1) Простота конструкции.

2) Экономичность.

3) Малое время срабатывания.

Их недостатки:

1) Неточность калибровки номинальных токов вставок при изготовлении.

2) При коротких замыканиях в трехфазной сети возможно перегорание одного из трех предохранителей, что может привести к выходу из строя оборудования.

3) При перегорании плавкой вставки требуется время для замены предохранителя.

–  –  –

характеристикам) большей и меньшей плавких вставок при пусковом токе.

Чаще всего плавкую вставку выбирают в зависимости от назначения предохранителя:

а) для защиты ответвлений к одиночным двигателям при редких и легких Iном = Iп/2,5;

запусках:

–  –  –

составляющая).

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирается по условиям защиты, а также по условиям селективности.

–  –  –

1. Каково назначение предохранителей?

2. Начертить времятоковую характеристику предохранителя.

3. Что является пограничным током предохранителя?

4. Из каких металлов изготавливаются плавкие вставки?

5. Пояснить явление металлургического эффекта, используемого в предохранителях.

6. Что характеризует предельный ток отключения предохранителя?

7. Каким образом происходит гашение электрической дуги в предохранителях типа ПР-2 и ПН-2?

8. Для какой цели в предохранителях плавкие вставки имеют суженные участки?

9. Пояснить токоограничивающее действие предохранителя.

10. Как визуально можно определить срабатывание предохранителя ПК?

11. Как выбираются предохранители?

–  –  –

1. Описать устройство предохранителей, имеющихся на лабораторных стендах.

2. Пояснить процесс гашения электрической дуги в предохранителе.

3. Сделать эскиз предохранителя.

4. Ответить устно на контрольные вопросы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Основная :

Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и 1.

подстанций: Учебник / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова.- М.:

Академия, 2005 (гриф УМО).

Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс: Учебник.- 4-е 2.

изд., стер.- М.: ИД «Альянс», 2008.- 720с. (гриф УМО).

Дыбленко И.И., Некрасов Ф.П., Черных А.Г. Электроэнергетика.

3.

Электрические станции и подстанции систем электроснабжения: Учебно методический комплекс. Ч.1.- Ангарск: АГТА, 2004-экз.

Алиев И.И. Электротехнические материалы и изделия: Справочник 4.

/ И.И. Алиев, М.И. Калганова.- М.: РадиоСофт, 2005.

Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию:

5.

Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 2000-25экз., 2002.

Дополнительная:

Электрическая часть электростанций и подстанций/ Под ред. Б.Н.

6.

Неклепаева.-М.:Энергия, 1972 Руцкий А.И. Электрические станции и подстанции.- Минск: Высш.

7.

шк., 1974 Церазов А,Л. И др. Электрическая часть тепловых электростанций.М.:Энергия, 1980.

–  –  –

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

Изучение конструкции и расчет нагрузки измерительных трансформаторов напряжения

Цель работы:

1. Ознакомиться с устройством, принципом работы НОМ-6.

2. Приобрести навыки по выбору ТН..

1. Общие сведения Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

При высоких напряжениях трудно проводить измерения, поскольку высоковольтные приборы дороги и обычно громоздки; их точность подвержена воздействию статического электричества, к тому же они небезопасны. Когда ток превышает 60 А, нелегко обеспечить высокую точность показаний приборов изза больших проводов и значительных ошибок, обусловленных вредным воздействием поля концевых выводов. Кроме того, амперметры и катушки тока в высоковольтных цепях опасны для оператора. В таких случаях используют трансформаторы напряжения (ТН). Они предназначены для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рисунок 4.1. Первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а ко вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, не велик.

Рисунок 4.1 – Схема включения трансформатора напряжения: 1 – первичная обмотка; 2 – магнитопровод; 3 – вторичная обмотка

–  –  –

где U1ном, U2ном – номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения

–  –  –

Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180 0.

Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3,10.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применяться ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений используют два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рисунок 4. 2).

Рисунок 4. 2 – Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения выбираются:

–  –  –

4)по конструкции и схеме соединения обмоток;

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит элетрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В.

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ закрытых и открытых РУ. В таких трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения. Однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. Внешний вид трансформатора показан на рисунок 4.3.

2. Устройство трансформатора напряжения НОМ-6

Трансформаторы напряжения НОМ-6 состоят из замкнутого магнитопровода, выполненного из пластин электротехнической стали, обмоток (первичной и вторичной) с соответствующей изоляцией, размещенных в баке, заполненном трансформаторным маслом.

Первичная обмотка включается в цепь высокого напряжения параллельно измеряемой цепи. К вторичной обмотке трансформатора напряжения присоединяются вольтметры, ваттметры и приборы автоматического управления. Сопротивление нагрузки вторичной обмотки не должно быть меньше некоторого нормированного значения Zн. Сам трансформатор должен быть спроектирован таким образом, чтобы его вторичное приведённое напряжение при изменении нагрузки от холостого хода до номинального значения изменялось как можно меньше, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик. Выводы первичных и вторичных обмоток трансформаторов расположены на крышке бака. Трансформаторы напряжения НОМ-35 имеют

Рисунок 4.3 – Трансформатор напряжения однофазный масляный НОМ-6:

–  –  –

маслорасширитель, расположенный на высоковольтных вводах первичной обмотки. У трансформаторов НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15 маслорасширители отсутствуют, уровень масла у них предусмотрен ниже крышки бака на 15 - 20 мм.

Обмотки ВН и НН распределены по обоим стержням сердечника.

Обмотка НН расположена ближе к сердечнику - внутри обмотки ВН; обе ее части соединены последовательно. Концы обмотки НН присоединены к шпилькам выводов 2. Обмотка ВН состоит из четырех последовательно соединенных секций. Каждая секция обмотки ВН отделена одна от другой дисками из электрокартона и сверху покрыта электростатическим экраном, соединенным с верхним выводом данной секции. Концы обмотки ВН выведены через стержни выводов высокого напряжения 1. При изготовлении трансформатора обмотки пропитываются лаком. Для подъема трансформатора и выемки из бака его активной части на крышке закреплены скобы 3.

При сборке трансформатора его крышка крепится к баку болтами. Между крышкой и верхней кромкой бака прокладывается уплотняющее кольцо из маслоупорной резины. Во избежание выпадения этой прокладки внутрь бака на его верхней кромке с внутренней стороны имеется выступающий бортик.

Для заливки в трансформатор масла на крышке имеется болт с отверстием для «дыхания». В нижней части бака имеется закрытое болтом отверстие для слива и взятия пробы масла. Уровень масла в баке должен быть на 15-20 см. ниже крышки, чтобы обеспечивалась возможность свободного увеличения объема масла при повышении температуры трансформатора во время его работы. Для заземления трансформатора на баке имеется болт, отмеченный знаком заземления.

3. Контрольные вопросы

1. Каково назначение трансформаторов напряжения (ТН)?

2. Что является коэффициентом трансформации ТН?

3. Из какого металла изготавливается магнитопровод ТН НОМ-6?

4. Что характеризует класс точности ТН?

5. На какие классы точности изготавливаются ТН?

6. Для какой цели в ТН применяется масло?

7. Пояснить схемой подключение измерительных приборов через ТН.

8. Как выбираются ТН?

4. Порядок выполнения работы

1. Описать устройство НОМ-6, имеющегося в лаборатории.

2. Привести схему подключения вольтметра и счетчика активной энергии через ТН.

3. Сделать эскиз трансформатора напряжения.

4. Ответить устно на контрольные вопросы.

–  –  –

Основная :

Голованов И.Г. Электрические станции и подстанции. Учебное 1.

пособие. АГТА. – Ангарск, 2015. – 304 с.

Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и 2.

подстанций: Учебник / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова.- М.:

Академия, 2005 (гриф УМО).

Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс: Учебник.- 4-е 3.

изд., стер.- М.: ИД «Альянс», 2008.- 720с. (гриф УМО).

Дыбленко И.И., Некрасов Ф.П., Черных А.Г. Электроэнергетика.

4.

Электрические станции и подстанции систем электроснабжения: Учебно методический комплекс. Ч.1.- Ангарск: АГТА, 2004-экз.

Алиев И.И. Электротехнические материалы и изделия: Справочник 5.

/ И.И. Алиев, М.И. Калганова.- М.: РадиоСофт, 2005.

Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию:

6.

Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 2000-25экз., 2002.

Дополнительная:

Электрическая часть электростанций и подстанций/ Под ред. Б.Н.

7.

Неклепаева.-М.:Энергия, 1972 Руцкий А.И. Электрические станции и подстанции.- Минск: Высш.

8.

шк., 1974 Церазов А,Л. И др. Электрическая часть тепловых электростанций.М.:Энергия, 1980.

Электрическая часть электростанций/Под ред. С.В.Усова.Л.:Энергоатомиздат, 1977, 1987.

Электрическая часть станций и подстанций/Под ред.

10.

А.А.Васильева.-М.:Энергоатомиздат, 1980, 1990



Похожие работы:

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Ангарская государственная техническая академия ТРЕБОВАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ, ОФОРМЛЕНИЮ И ЗАЩИТЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ Методические указания Издательство Ангарской государственной технической академии УДК 378.1 Требования по выполнению, оформлению и защите выпускной квалификационной работы: метод. указания / сост.: Ю.В. Коновалов, О.В. Арсентьев, Е.В. Болоев, Н.В. Буякова. – Ангарск: Изд-во АГТА, 2015. – 63 с. Методические указания...»

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Ангарская государственная техническая академия _ И.Г. Голованов ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ Методические указания для курсового проектирования Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» Ангарск 2014 Голованов И.Г. Электрические станции и подстанции. Методическое пособие для курсового проектирования / И.Г. Голованов. – г. Ангарск, 2014. – 72 с. Включает методику и практическое решение задач...»

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Ангарская государственная техническая академия _ И.Г. Голованов ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» Ангарск 2014 Голованов И.Г. Электрические станции и подстанции. Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе/ Голованов И.Г. – г. Ангарск: Изд-во АГТА,...»

«Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО Ангарская государственная техническая академия И.Г. Голованов ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ Методические указания по практическим занятиям и самостоятельной работе студентов Для студентов всех форм обучения по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» Ангарск 2014 Голованов И.Г. Промышленные электротехнологические установки. Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе/ Голованов И.Г. – г....»





Загрузка...




 
2016 www.metodichka.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Методички, методические указания, пособия»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.