- •Кафедра «Электротехника и электроэнергетика» Расчёт и конструирование аппаратов
- •2013 Задание
- •2. Ду элегазового выключателя
- •1.2. Расчёт диаметра сопла
- •Математическая модель ду
- •2.4 Расчёт геометрических размеров дугогасительного устройства
- •2.5. Расчёт главной контактной системы ду
- •3. Анализ пвн при кз 100%. Расчёт пвн при нкз (90%, 30%).
- •4. Выводы
- •Список литературы
Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Кафедра «Электротехника и электроэнергетика» Расчёт и конструирование аппаратов
Упражнения по курсу « Электрические и электронные аппараты»
Выполнил
студент гр. 3027/ ____________
Санкт-Петербург
2013 Задание
Вариант задания « анализ характеристик элегазовых выключателей (ЭВ)»:
Номинальное напряжение Uн =220 кВ
Номинальный ток отключения I н отк = 25 кА
Номинальный ток I н = 4 кА
Номинальное давление (SF6) P = 0,6 МПа
Номинальное давление в приводе (воздух) Pн= 3 МПа
Диаметр пускового клапана dпк=4 мм
Масса дутьевого клапана mдк=60 кг
Ход контактов l= 200 мм
Время отключения (собственное) tсс=20 мс
Номинальные параметры ЭВ
К номинальным характеристикам выключателей относятся: номинальное напряжение Uн, номинальный уровень изоляции, номинальная частота fн, номинальный ток Iн. номинальный ток отключения Iно , номинальный ток включения Iн вкл.. , номинальная последовательность операций (номинальные циклы), номинальное давление рн, номинальные характеристики ПВН при КЗ 100% ,ПВН при НКЗ и т. д.
Номинальное напряжение, кВ |
U |
220 |
|
Номинальный ток, кА |
Iн |
4 |
|
Номинальный ток отключения, кА |
Iн.о. |
25 |
|
Электродинамическая стойкость, кА |
Iэ.д. |
62,5 |
Iэ.д.=2,5* Iн.о. |
Термическая стойкость, кА |
Iт. |
25 |
Iт.=Iн.о. |
Время горения дуги при отключении, мс |
tг.д. |
20 |
|
Собственное время отключения, мс |
tс.о |
20 |
|
Полное время отключения, мс |
tп |
40 |
tп=tг.д.+tс.о |
Давление воздуха в приводе, МПа |
Pн |
3 |
|
Рабочая температура, С |
|
-45/+45 ͦ С |
|
Коммутационный ресурс, циклов ВО: При номинальном токе При токах короткого замыкания 100% 60% |
|
2 000 20 1.7Х 20 |
|
Механический ресурс, циклов ВО |
|
2 000 |
|
Наибольшее рабочее напряжение, кВ Гост 1516.3 |
|
252 |
|
2. Ду элегазового выключателя
В дугогасительных устройствах (ДУ) элегазовых выключателей применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока, номинального тока отключения и переходного восстанавливающегося напряжения. В элегазовых ДУ в отличие от воздушных при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненной элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различаются следующие ДУ:
с системой продольного дутья,в которую предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (ДУ с двумя ступенями давления);
автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым посредством встроенного компрессионного устройства (ДУ с одной ступенью давления);
с электромагнитным дутьем,в которых гашение дуги обеспечивается вращением ее по кольцевым контактам под действием поперечного магнитного поля, создаваемого отключаемым током;
Современные автокомпрессионные элегазовые выключатели вытесняют воздушные выключатели различного назначения, а также успешно конкурируют с вакуумными и маломаслянными высоковольтными выключателями. Автокомпрессионные выключатели выпускаются для ОРУ, различных электроэнергетических установок и для элегазовых ГРУ. Такие выключатели имеют простую конструкцию, мало движущихся элементов, малый уровень шума и не выбрасывают пламени и газов в окружающую среду. Автокомпрессионные элегазовые выключатели по сравнению с воздушными выключателями отличаются более высокой отключающейся способностью на один разрыв, меньшей массой и объемом, более высокой надежностью. В таких выключателях отсутствуют многие механические, пневмомеханические элементы и системы воздушных выключателей, которые в совокупности вызывают более 40% всех аварий, возникающих по механическим причинам. Для элегазовых выключателей нет необходимости в компрессионной станции высокого давления, аварийность которой составляет 10%.
Т
Рис.1
Автокомпрессионное дугогасительное
устройство элегазового выключателя
ДУ газонаполненного выключателя работает следующим образом:
Отключение:
При подаче команды на отключение перемещается подвижная система выключателя с главным подвижным контактом 2, подвижным дугогасительным контактом 3 и изоляционным соплом 6 справа налево. Сначала размыкаются главные контакты 1,2, затем ток перебрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов неподвижного 5 и подвижного 3. По мере движения подвижной системы выключателя относительно неподвижного поршня 4 происходит сжатие элегаза в камере сжатия. После размыкания дугогасительных контактов 3 и 5 электрическая дуга горит в полости автогенерации между дугогасительными контактами 3 и 5 во внутренней поверхности изоляционного сопла 6. В полости автогенерации за счет энергии излучения, воздействующей на внутреннюю поверхность изоляционного сопла 6 и внутреннюю поверхность как оконечности Г - образной цилиндрической изоляционной втулки 7, так и внутреннюю изоляционную поверхность камеры автодутья, а также на внутреннюю поверхность камеры автогенерации, возникает значительный эффект автогенерации, связанный с абляцией изоляционных стенок и возникновением массового расхода паровой фазы, что приводит к повышению давления в межконтактном промежутке и расходному эффекту ограничивающего доступ дугогасящей среды в межконтактный промежуток в максимуме отключаемого тока. В момент перехода тока через нуль обеспечивается восстановление потока газа из камеры сжатия через канал, и далее через сопло подвижного дугогасительного контакта 3 и изоляционное сопло 6 в общий объем выключателя с повышенным массовым расходом дугогасящей среды, что повышает эффективность дугогашения.
Включение:
При включении выключателя вначале имеется контактирование подвижного дугогасительного контакта 3 с дугогасительным контактом 5, а затем главных контактов 1,2.
Характерной особенностью автокомпрессионных элегазовых выключателей является взаимная связь механических, термогазодинамических и дуговых процессов при выполнении операции отключения. Для повышения отключающей способности и уменьшения времени срабатывания при отключении, а также уменьшения габаритов дугогасительного устройства необходимо определить влияние параметров выключателя на его динамические характеристики.