Дипломная работа: Элегазовый генераторный выключатель 10 кВ, 63 кА, 8000 А

ОАО, ЭА, С-П - ОАО высоковольтного оборудования, С-Петербург;

ОАО, ЭА, Н-Т - ОАО "Нижнетуринский электроаппаратный завод";

ABB - "ABBHigh Voltage Technologies";

G - A - "GEC ALSTHOM"

Из табл.2.2 видно, что  - коэффициенты электродинамической стойкости выключателей, обеспечивающих отключение только тока КЗ от генератора, должны превышать стандартное значение 2,5 в 1,05-3 раза для обеспечения электродинамической стойкости выключателей к токам КЗ от системы. Термическая стойкость должна быть увеличена в  раза или должно быть уменьшено время протекания тока КЗ от системы по отношению к нормативу (3 с) в  раза. Последнее целесообразно использовать, если время протекание тока КЗ сокращается не более чем до 1,5 с, что при современных средствах защиты вполне приемлемо. В остальных случаях следует учитывать совместно уменьшение времени воздействия тока КЗ и конструктивное увеличение термической стойкости выключателя.

Исполнение выключателей с повышенной электродинамической и термической стойкостью предусматривается пп. 3.5.1, 3.5.2 ГОСТ 687 "Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия".

Анализ конструкций современных выключателей показывает, что эти требования выполнимы, у ряда выключателей =3, а установленный на Усть-Илимской ГЭС выключатель нагрузки имеет =13.

Повышение требований к электродинамической и термической стойкости для существующего ряда генераторных выключателей и доработка выпускаемых выключателей до уровня, отвечающего этим требованиям, позволит применять один и тот же аппарат в электрических схемах с разными значениями токов КЗ.

Выводы

В данной главе рассмотрено взаимодействие выключателя с сетью. По данным ГОСТ Р 52565-2006 была рассчитана и построена характеристика переходного восстанавливающегося напряжения для 100% к.з. Рассмотрено отключение малых индуктивных токов, при этом возможен срез тока, который приводит к перенапряжениям. Была проанализирована стойкость при сквозных токах к.з. Причем, если выключатель обеспечивает отключение только токов к.з от генератора(порядка 100кА), то коэффициент электродинамической стойкости должен превышать стандартное значение 2,5 в 1,05-3 раза для обеспечения электродинамической стойкости выключателей к токам к.з. от системы.

Глава 3. Расчёт и оптимизация дугогасительного устройства элегазового генераторного выключателя

При электродуговом размыкании в дугогасителе происходит сложный комплекс взаимосвязанных физических процессов:

- изменение межконтактного промежутка (или длины дуги) при горении и погасании дуги;

- горение электрической дуги в течение полупериода тока при взаимодействии на неё окружающей среды;

- изменение физико-химического состава и состояния дугогасящей среды в области размыкания;

- образование потоков газообразных или жидких дугогасящих сред (газ, газопаровая смесь, масло) в рабочих объёмах и каналах дугогасителя на отдельных стадиях электродугового размыкания;

- изменение давления, температуры дугогасящей среды;

- изменение характеристик магнитного потока внешнего магнитного поля, воздействующего на дугу;

- распад остаточного ствола и нарастание электрической прочности межконтактного промежутка при одновременном воздействии на него восстанавливающегося напряжения.

Ход и взаимное сочетание этих процессов характеризуют основные функциональные свойства дугогасителя, в частности его дугогасящую способность. С другой стороны, физические свойства дугогасителя зависят от принципа его действия, выбранных конструктивных форм, геометрических параметров главных элементов и от исходных и расчётных характеристик.

В задачу расчёта дугогасительного устройства входит определение по заданным исходным данным оптимальных параметров и рабочих характеристик дугогасителя, основанного на том или ином принципе гашения дуги. Полученные расчётные данные могут служить основой для детальной разработки конструкции дугогасителя. Кроме того, полученные данные необходимы как исходные данные для расчёта и конструирования других узлов выключателя.

3.1 Конструкция и принцип работы дугогасительного устройства

Рассмотрим дугогасительное устройство генераторного газонаполненного выключателя.

На рис. 3.1. изображено дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя. Дугогасительное устройство содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, подвижной дугогасительный контакт 3, неподвижный поршень 4, неподвижный дугогасительный контакт 5, изоляционное сопло 6, Г - образную цилиндрическую изоляционную втулку 7, внутренняя поверхность которой образует с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта 3 камеру автодутья, при этом втулка 7 ограничивает внутренней оконечностью с диаметром d полость автогенерации в пространстве вверх по потоку, а внешней поверхностью камеру автогенерации, образованную в теле изоляционного сопла, и соединенную с надпоршневым объемом камеры сжатия каналом 8, образованным внутренней цилиндрической поверхностью изоляционного сопла и внешней цилиндрической поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки. Камера сжатия находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 6, главный подвижной контакт 2, жестко связанный с подвижным дугогасительным контактом 3 и штоком привода, и неподвижным поршнем 4.

Рис. 3.1. Дугогасительное устройство элегазового генераторного выключателя

Дугогасительное устройство генераторного 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 на лево. 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 8, 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 и термогазодинамических 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.

При проектировании автокомпрессионного элегазового генераторного выключателя задачу оптимизации можно представить как поиск параметров элегазового выключателя, обеспечивающих малое время отключения при заданном токе отключения, скорости восстановления напряжения на контактах.

3.2 Математическая модель и расчет параметров выключателя

Для оценки эффективности сформулируем критерий оптимизации:

 – исходное давление;

 – температура элегаза;

 – эффективная площадь поршня;

 – площадь сечения горловины сопла;

 – площадь сопла подвижного контакта;

 – масса подвижной системы;

 – активное усилие привода;

 – длина камеры сжатия;

 – ход в контактах;

Рис. 3.2. Схема математической модели

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15