Встановлена потужність електростанцій системи

Щоб забезпечити нормальну роботу енергосистеми, встановлена потужність електростанцій повинна перевищувати найбільше навантаження системи.

Відношення називається коефіцієнтом установленої потужності. Різниця - являє собою запас установленої потужності, необхідної для резервування агрегатів у випадку їхнього виходу з ладу, а також для забезпечення надійності роботи енергосистеми і якості електроенергії.

Резервна потужність ділиться на обертовий (гарячий) резерв і холодний резерв. Гарячий резерв розосереджений в агрегатах, навантаження яких нижче номінального; холодний резерв - це непрацюючі агрегати, які можуть бути швидко введені в роботу.

З урахуванням резервної потужності, а також вимог стійкості й надійності потужність одного агрегату не повинна перевищувати 2% установленої потужності енергосистеми. По тим ж причинам потужність найбільш великої електростанції не повинна перевищувати 8 - 12% установленої потужності енергосистеми. Практика експлуатації показує, що резервна потужність повинна бути не меншою 10 - 15% від установленої.

Основне електричне обладнання електричних станцій та підстанцій. КОМУТАЦІЙНІ АПАРАТИ

ВИМИКАЧІ. Вимоги, що пред'являються до вимикачів

До вимикачів пред'являються наступні вимоги,: 1) надійність в роботі і безпека для оточуючих; 2) можливо малий час відключення; 3) по можливості малі габарити і маса; 4) простота монтажу; 5) безшумність роботи; 6) порівняно невисока вартість.

Вимикачі, які використовуються сьогодні, в більшій або меншій мірі відповідають перерахованим вимогам. Проте конструктори вимикачів прагнуть більш повної відповідності характеристик вимикачів висунутим вище вимогам.

Вимога надійності є однією з найважливіших вимог, оскільки від надійності вимикачів залежить надійність роботи енергосистеми, отже, і надійність електропостачання споживачів. Термін служби вимикача складає не менше 20 років.

Вимогу швидкодії слід розуміти як можливо малий час відключення кола при КЗ. Час відключення обчислюється від моменту подачі команди на відключення до згасання дуги у всіх полюсах. Приблизно до 1940 р. час, відключення вимикачів напругою 110 кВ і вище складав 8–10 періодів. Пізніше цей час був зменшений до 6 і 4 періодів. На сьогодні велика частина вимикачів на напругу 110 кВ і вище мають час відключення 2 періоди. За кордоном були побудовані одноперіодні вимикачі (20 мс). Зменшення часу відключення КЗ (наприклад, від 4 до 2 періодів) вельми бажане з наступних міркувань: а) збільшується запас стійкості паралельної роботи станцій системи, отже, збільшується пропускна спроможність ліній передачі; б) зменшуються пошкодження ізоляторів і дротів ліній електричною дугою; в) зменшується небезпека дотику до заземлених частин РУ; г) зменшуються механічні і напруги в елементах устаткування, викликані електродинамічними силами.

Вартість одноперіодних вимикачів значно вища вартості двоперіодних, проте додаткові капіталовкладення компенсуються збільшенням потужності, яку можливо передати лінією. Одноперіодні вимикачі необхідні також для струмообмежувальних пристроїв, що отримали вживання останнім часом.

Масляні вимикачі

Масляні вимикачі з'явилися в кінці 19-го сторіччя, і приблизно до 1930 р. були єдиним видом апарату для вимикання в мережах високої напруги. Розрізняють масляні вимикачі двох видів – бакові і маломасляні. Методи деіонізації дугового проміжку в цих вимикачах однакові. Відмінність полягає лише в ізоляції контактної системи від заземленої основи і в кількості масла.

Бакові вимикачі. У вимикачах цього виду дугогасні пристрої полюсів поміщені в заземлений бак, заповнений маслом, яке використовується як газогенеруюча речовина, а також для ізоляції контактної системи від заземленого бака. Нижче наведено як приклад опис вимикача типу У-220-40 з номінальною напругою 220 кВ і номінальним струмом відключення 40 кА (Рис. 3.1).

Вимикач призначений для зовнішньої установки. Кожному полюсу відповідає особливий бак циліндричної форми з верхньою частиною, що розширяється, пристосованою для установки прохідних ізоляторів 2 і трансформаторів струму 3. Внутрішня поверхня бака була викладена ізоляційним матеріалом 4. До нижніх фланців ізоляторів прикріплені дугогасні камери 5з шунтувальними резисторами 6. Рухомі контакти укріплені на траверсі 7, що приводиться в рух приводом за допомогою ізоляційної штанги 8 і системи важелів 9.В положенні «ввімкнено» траверса 7 знаходиться у верхньому положенні, контакти замкнуті, механізм вимикача замкнутий. В процесі відключення рухома система звільняється і під дією пружин переміщується вниз. Контакти розмикаються і дуга гаситься. В положенні «вимкнено» контактна траверсу знаходиться внизу, дещо вище днища бака (див. пунктир). Тут розташований пристрій 10 для підігріву масла в зимовий час.

Рис. 3.1 – Полюс трьохбакового масляного вимикача У-220-40

Баки залиті маслом. Під кришками залишається деякий об'єм повітря («повітряна подушка»), яке при сильному газоутворенні витісняється разом з газами назовні через газовідвідну трубу (на рисунку не показана). Шар масла над дугогасними камерами повинен бути достатнім, щоб забезпечити надійне охолоджування газів, що утворюються в процесі відключення, до зіткнення їх з повітрям під кришкою щоб уникнути запалювання. Дугогасний пристрій вимикача показаний на рис. 3.2. В циліндрі 1 зізоляційного матеріалу закріплені, дві камери поперечного масляного дуття (2 і 3), з’єднані послідовно. Нерухомі і рухомі контакти, цих камер позначені відповідно, 4, 5 і 6, 7. При вмиканні вимикача рухома траверса з двома циліндровими контактами (на рисунку не показана) підіймається і входить в зіткнення з корпусом. При подальшому її русі підіймаються рухомі контакти 5 і 7 і з'єднуються з нерухомими контактами 4 і 6. Механізм вимикача замикається.

Рис. 3.2 –Дугогасний пристрій вимикача У-220-40

При відключенні вимикача рухома траверса разом з контактами 5 і 7 опускається і в розривах утворюються дуги, які гасяться у відповідних камерах. Ходу рухомих контактів вниз сприяє пружина 8.Шунтувальні резистори, показані на рис. 3.1, забезпечують рівномірний розподіл напруги між дугогасними пристроями.

Гази, що викидаються з дугогасних пристроїв при відключенні струму КЗ, надають шару масла, що знаходиться над ними, велику кінетичну енергію. Масло ударяється в кришку бака. Швидкість масла в момент удару досягає 10–20 м/с, а сила, направлена вгору, досягає 150 кН. При подальшому падінні масла виникає сила, направлена вниз, яка складає близько 300 кН. Вона сприймається фундаментом.

Маса вимикача (три полюси) без масла складає 28 т, а маса масла – 27 т. Вимикач встановлюється на бетонній підставі заввишки 0,5 – 0,8 м над рівнем землі. Незахищені струмопровідні частини знаходяться на неприступній висоті і не є небезпечними для людей, які обслуговують установку. Три полюси управляються загальним електромагнітним або пневматичним приводом.

При ремонті вимикача необхідно спустити масло. З цією метою передбачають відповідні трубопроводи і ємності. Для доступу до контактної системи в стінках баків були передбачені люки достатнього розміру, щільно що закриваються кришками на болтах.

Бакові масляні вимикачі прості у виготовленні. Вартість їх відносно невисока. Наявність вбудованих трансформаторів струму є їх перевагою. У зв'язку з удосконаленням конструкцій дугогасних пристроїв небезпека вибуху і пожежі практично виключена. Проте великий об'єм масла утрудняє доступ до контактної системи і збільшує час, необхідний для ремонту. Фундаменти для таких вимикачів повинні бути розраховані на значні динамічні навантаження. Час відключення вимикача складає 4 періоди.

Вимикачі аналогічної конструкції (але з меншими розмірами) будують також для номінальних напруг 110 і 35 кВ.

Маломасляні вимикачі. У вимикачах цього типу масло служить тільки газогенеруючою речовиною. Для ізоляції струмопровідних частин використовують фарфор, склопластик, текстоліт і інші ізоляційні матеріали. Маломасляні вимикачі виготовляються для номінальних напруг від 6 до 220 кВ для внутрішньої і зовнішньої установки. Вони мають менші розміри і масу в порівнянні з баковими вимикачами. Відносно невелика кількість масла полегшує догляд і ремонт.

У вимикачах для номінальних напруг до 35 кВ контактна система і дугогасні пристрої вміщені в невеликі бачки, ізольовані від заземленої оснви фарфоровими ізоляторами. Бачки можуть бути металевими (в ранніх конструкціях) або з склопластика. Як приклад на рис. 3.3 показаний досить поширений вимикач типу ВМП-10 (вимикач маломасляний підвісний) для номінальної напруги 10 кВ і внутрішньої установки. Основа вимикача виконана у вигляді сталевої рами 1, яка кріпиться вертикально на стіні або каркасі розподільної установки. В рамі розміщені вал вимикача 2, відключаюча пружина і буферний пристрій 3. До рами прибудований електромагнітний або пружинний привід. Бачки прикріплені до рами за допомогою фарфорових ізоляторів 4. Вал 6 кожного бачка з’єднаний з валом 2 вимикача ізолюючою тягою 5. Кількість масла складає всього 4,5 кг. Номінальний струм відключення вимикача ВМП-10 складає залежно від виконання від 20 до 31,5 кА, номінальний струм – від 630 до 3200 А. Час відключення складає 0,12 с (6 періодів).

Рис. 3.3 – Маломасляий вимикач типу ВМП-10

Вимикач типу ВМП-35 з номінальною напругою 35 кВ має аналогічну, конструкцію. Номінальний струм відключення дорівнює 10 кА.

Маломасляні вимикачі 10 – 20 кВ з великою комутаційною здатністю (до 90 кА) і номінальним струмом до 11 кА мають дещо іншу конструкцію (рис. 3.4).

Рис. 3.4 – Контактна система і дугогасний пристрій масляного вимикача типу МГ-10

Вони мають по два металеві бачки на полюс. Контактна система розділена на головні і дугогасильні контакти. Нерухомі частини головних контактів виконані у вигляді тригранних призм і розташовані на кришках бачків. Рухомі частини 2 (пальцевого типу) прикріплені до контактної траверси 3. Число пар пальців визначається номінальним струмом. Нерухомі частини дугогасильних контактів розеткового типу 4 укріплені в днищах бачків. Рухомі частини у вигляді круглих стрижнів 5 прикріплені до контактної траверси і входять в бачки через прохідні ізолятори. В положенні «включено» (рис. 3.4, а) більша частина струму проходить від затиску 6 по кришці бачка до головних контактів 2, траверси 3 і далі до затиску другого бачка. Менша частина струму відгалужується від основного шляху і проходить стінками першого бачка, розетковому контакту 4, рухомому контактному стрижню 5 до траверси і далі аналогічно до другого бачка. В процесі відключення (рис. 3.4,б) спочатку розмикаються головні контакти і весь струм зміщується в дугогасильні контакти. При розмиканні останніх в нижніх відсіках бачків загоряються дуги, які гаснуть в гасильних камерах у міру просування контактних стрижнів вгору. При вмиканні вимикача спочатку замикаються дугогасильні, а потім головні контакти.

Гасильні камери складаються з ряду дисків з ізоляційного матеріалу, які скріплені шпильками. В дисках є вирізи, що створюють центральний канал для контактного стрижня, а також «кишені» для масла і вихлопні канали для газів – продуктів розкладання масла. Тиск в камерах досягає 8 МПа, що сприяє утворенню сильного газового дуття, направленого радіально і частково вздовж каналу дуги. Після згасання дуги гази виходять з бачків через масловіддільники і газовідвідні труби (не показані). Масляні пари конденсуються, і масло стікає в бачки.

Контактні траверси з рухомими контактними стрижнями в процесі відключення приводяться в рух потужними відключаючими пружинами, які за допомогою ізоляційних штанг 7 з’єднані через передавальний механізм з валом вимикача. Зовнішній вигляд вимикача показаний на рис. 3.5. Його час відключення складає 6 – 7 періодів.

Рис. 3.5 – Маломасляний вимикач МГГ-10-5000-63У3

1 – рама з механізмом; 2 – опорний ізолятор; 3 – бачок; 4 – головні контакти; 5 – ізоляційна тяга.

Маломасляні вимикачі 35 – 110 кВ. Промисловість випускає маломасляні вимикачі з номінальною напругою 35, 110 і 220 кВ. На рис. 3.6, а показаний вимикач типу ВМТ-110 номінальною напругою 110 кВ, номінальним струмом 1250 А і номінальним струмом відключення 25 кА. Вимикач складається із сталевої підстави, на якій встановлено три фарфорові колони. Нижня частина кожної колони є порожнистим фарфоровим ізолятором, усередині якого розміщена склопластикова тяга для передачі руху від приводу до контактів. Верхня частина колони заповнена маслом. Тут розташований дугогасний пристрій в епоксидному циліндрі, що сприймає механічні напруги при роботі вимикача. Гасіння дуги відбувається. в камері зустрічно-поперечного дуття. Щоб забезпечити відключення струмів ємностей, контакти розмикаються з великою швидкістю. Дугогасний пристрій заповнений стислим азотом; який забезпечує надлишковий тиск, який сприяє підтримці високої електричної міцності міжконтактного проміжку (що важливо при роботі вимикача, в циклі АПВ), підвищенню зносостійкості контактів і збереженню високого рівня внутрішньої ізоляції незалежно від зовнішніх атмосферних умов. Надлишковий тиск створюється перед пуском вимикача в експлуатацію і завдяки надійній герметизації зберігається у вимикачі аж до чергової ревізії.

Вимикач забезпечений пружинним приводом, час відключення складає 3 періоди. У вимикачів передбачений пристрій для підігріву масла в зимових умовах. Із звичайним трансформаторним маслом вимикачі можуть працювати при температурі до – 45 °С, а з низькотемпературним маслом при температурі до – 60 °С.

Вимикач, типу ВМТ-220 (рис. 3.6, б) складається з трьох окремих полюсів. Кожний полюс має два послідовно з’єднаних дугогасних пристрої, встановлених на двох опорних ізоляторах 110 кВ. Полюс управляється тим же приводом, який був передбачений для вимикачів 110 кВ. Номінальний струм вимикача рівний 1250 А, номінальний струм відключення -25 кА.

Впровадження вимикачів серії BMT дозволило припинити виробництво бакових вимикачів типів МКП-110 і У-220.

Рис. – Маломасляний вимикач ВМТ

а) на напругу 110 кВ; б) на напругу 220 кВ

Для електроустановок напругою 35 кВ випускається маломасляний вимикач типу ВМУ-35 в трьохполюсному виконанні. Він призначений для заміни вимикачів типу ВМК-35 і бакових вимикачів типу МКП-35.