Общие сведения оборудования высокого напряжения

Электрические аппараты высокого напряжения (АВН) используются в электроэнергетических системах для осуществления всех необходимых изменений схем электроснабжения потребителей как в нормальных эксплуатационных условиях, так и в аварийных условиях для обеспечения непрерывного контроля за состоянием систем высокого напряжения, ограничения возникаю-щих перенапряжений и токов короткого замыкания (КЗ) в процессе эксплуатации [1, 6]. По функциональному признаку аппараты высокого напряжения подразделяются на следующие виды:

– коммутационные аппараты (выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, короткозамыкатели, отделители);

– измерительные аппараты (трансформаторы тока и напряжения);

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

– комплектные распределительные устройства.

При распределении электрической энергии в электроустановках выше 1 кВ выключатель является основным коммутационным аппаратом автоматического действия. С его помощью производится отключение и включение цепей при номинальных режимах, перегрузках, КЗ, XX, включение и отключение индуктивных токов ненагруженных трансформаторов и емкостных токов холостых линий электропередачи. Кроме того, выключатель должен длительно работать при номинальном токе и напряжении, пропускать без повреждений токи сквозных КЗ.

Характер режима работы этих аппаратов несколько необычен: нормальным для них считается как включенное состояние, когда они обтекаются током нагрузки, так и отключенное, при котором они обеспечивают необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи. Коммутация цепи, осуществляемая при переключении выключателя из одного положения в другое, производится нерегулярно, время от времени, а выполнение им специфических требований по отключению возникающего в цепи короткого замыкания чрезвычайно редко. Выключатели должны надежно выполнять свои функции в течение срока службы, находясь в любом из указанных состояний, и одновременно быть всегда готовыми к мгновенному эффективному выполнению любых коммутационных операций, часто после длительного пребывания в неподвижном состоянии.

Выключатели, установленные в распределительных сетях, предназначены для сравнительно редких коммутаций. В то же время для многих типов электропечей (ДСП, РТП, ЭШП и др.) необходимы выключатели, пригодные для частых операций включения и отключения номинальных токов нагрузки. Среди основных параметров выключателей высокого напряжения следует выделить группу номинальных параметров, присущих всем типам выключателей и определяющих условия их работы.

К основным номинальным параметрам выключателей в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК) относятся: номинальное напряжение; наибольшее рабочее напряжение; номинальный уровень изоляции; номинальная частота; номинальный ток; номинальный ток отключения; номинальный ток включения; номинальное переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН) при КЗ на выводах выключателя; номинальные характеристики при неудаленных КЗ; номинальная длительность КЗ; номинальная последовательность операций (номинальные циклы); нормированные показатели надежности и др.

Номинальное напряжение. Оно определяет класс электрической изоляции выключателя. Наибольшее рабочее напряжение, при котором выключатель должен работать сколько угодно длительное время, на 5…20% выше номинального значения. Это связано с необходимостью регулирования напряжения под нагрузкой для компенсации падения напряжения при передаче электроэнергии к потребителю.

Номинальный ток – ток, который при расчетной температуре окружающей среды (+35°С) может протекать по выключателю неограниченно длительное время, при этом температура наиболее нагретых его частей не превышает длительно допустимых значений.

Ток отключения. Он определяет коммутационную отключающую способность выключателя и представляет собой ток, который может быть отключен в заданное время при заданных нормированных условиях восстановления напряжения на контактах выключателя.

Предельный сквозной ток – наибольший ток КЗ, который выключатель во включенном состоянии выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Не допускается его превышение в течение сколь угодно малого промежутка времени.

Ток включения – ток (амплитудное значение), который выключатель может включить при данном напряжении без приваривания контактов и возникновения других повреждений, препятствующих дальнейшей исправной работе.

Полное время отключения . Оно слагается из собственного времени отключения и времени горения дуги . Под понимается время от момента подачи команды на отключение до момента размыкания дугогасительных контактов; - время от момента размыкания дугогасительных контактов до момента погасания дуги во всех полюсах.

Собственное время включения - время от момента подачи команды на включение до момента замыкания замыкающих цепь контактов.

Наиболее трудной и ответственной для выключателя операцией является отключение токов КЗ. Его конструктивные элементы должны быть устойчивы к термическому и электродинамическому воздействию при данных условиях работы, а время отключения или включения должно находиться в заданных пределах. Необходимо, чтобы выключатель не создавал дополнительных коммутационных перенапряжений, которые могли бы повредить его изоляцию или изоляцию подключенных сетей потребителей. Эти условия определяют основные требования к конструкции выключателя: надежность и безотказность функ-ционирования в нормальных и аварийных режимах работы системы электроснабжения в течение установленного периода эксплуатации. Выключатель составляет законченное целое вместе с его приводом.