|
|
Электрические станции и под- станции курсовая работа. КР. Контрольная работа содержит 17 страниц машинописного текста и список использованных источников из 3 наименований
  
E 30,3 0,299 (7)
0кр m1 r ,
0
где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m = 0.82);
r0 – радиус провода, см.
Напряженность электрического поля E около поверхности нерасщепленного провода определяется по выражению:
E 0,354U ,
r lg Dср (8)
0 r0
где U – линейное напряжение, кВ;
Dср – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см; при го- ризонтальном расположении фаз Dср = 1.26 D (D - расстояние между соседними фазами, см).
При горизонтальном расположении проводов напряженность на среднем проводе примерно на 7% больше величины, определенной по формуле. Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля Emax у поверхности лю- бого провода не более 0.9 E0кр,
то есть должно выполняться условие: Emax = 1,07 E < 0,9 E0кр .
Если условие не выполняется, то следует увеличить расстояние между фа- зами D или радиус провода r0.
Выбранные провода должны быть проверены по ветровым нагрузкам и нагрузкам по гололеду в соответствии с ПУЭ.
На термическое и электродинамическое действия токов короткого замыкания
(п)
проверяют гибкие шины РУ при Iпо(3) > 20 кA и провода ВЛ при iу > 50 кA /5/.
В качестве расчетного тока при этом принимают ток при двухфазном корот- ком замыкании:
I (2) 3 I (3), (9)
по 2 по
2. Высоковольтные предохранители. Назначение, конструктивные особенности, номинальные параметры предохранителей. Их преимущества и недостатки. Ограничители ударного тока.
Высоковольтные предохранители применяют для защиты электрических це- пей и трансформаторов напряжения от КЗ. В отличие от низковольтных предохра- нителей в связи с высоким значением восстанавливающего напряжения процесс га- шения дуги усложняется, что находит свое отражение в размерах и конструкции
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
9
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
 
высоковольтных предохранителей. Наибольшее распространение получили предо- хранители с мелкозернистым наполнителем серии ПК, ПКТ и стреляющего типа ПСН и ПВТ.
Плавкие предохранители серии ПК с мелкозернистым наполнителем выпол- няются на напряжение 6,10, 35 кВ. Кварцевые предохранители являются токоогра- ничивающими. Полное время отключения при токах короткого замыкания состав- ляет 0,005-0,007с.
а) с плавкими вставками на каркасе; б) со спиральными вставками.
Патрон предохранителя выполнен из фарфоровой трубки, армированной ла- тунными колпачками. Внутри патрона находятся медные или серебряные плавкие вставки. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкие вставки должны иметь значительную длину и небольшое сечение. Этого можно добиться путем применения нескольких параллельных вставок, намотанных на ребристый керамический каркас, или при больших токах (больше 7,5 А), нескольких спираль- ных вставок. После заполнения трубки кварцевым песком, торцевые отверстия за- крываются крышками и тщательно запаиваются. Для нормальной работы предо- хранителей особое значение приобретает герметизация. Нарушение герметично- сти, увлажнение песка могут привести к потере способности гасить дугу. Поэтому при установке предохранителей следует обращать внимание на герметичность. Ме- ста пайки и цементирующей замазки, крепящей колпачки, должны быть хорошо окрашены специальной эмалью. Перезарядка предохранителя в условиях эксплуа- тации практически исключена. Для уменьшения температуры плавления плавкой вставки использован металлургический эффект (оловянные шарики). Срабатыва- ние предохранителя определяется по указателю, который выбрасывается пружиной из трубки после перегорания стальной вставки (центральной), нормально удержи- вающей пружину в подтянутом состоянии. Стальная вставка перегорает в послед- нюю очередь после рабочих вставок, когда по ней проходит весь ток. Для защиты трансформаторов напряжения применяются предохранители серии ПКТ, имеющие в отличие от предохранителей серии ПК константановую вставку, намотанную на керамический каркас. Токоограничивающий эффект таких предохранителей особо велик. Если мощность отключения у предохранителей ПК при напряжении 10 кВ составляет 200 MBА, то у ПКТ - 1000 MBА. Предохранители серии ПК и ПКТ ра- ботают бесшумно, без выброса пламени и газов. Предохранители ПВТ применя- ются в комплектных трансформаторных подстанциях. Они защищают силовые трансформаторы от токов КЗ, но не защищают от других видов повреждений.
При напряжении выше 3 кВ и частоте 50 Гц применяются высоковольтные предохранители. Процесс нагрева плавкой вставки в высоковольтных предохрани- телях протекает так же, как и в предохранителях низкого напряжения.
В отношении времени плавления к высоковольтным предохранителям предъ- является следующее общее требование: длительность плавления вставки должна быть менее 2 ч при токе перегрузки, равном 2Iном, и более 1 ч при токе перегрузки, равном 3Iном.
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
10
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Рисунок 2. Предохранитель типа ПК
Рисунок 3. Патрон стреляющего предохранителя типа ПСН-35
Перспективы дальнейшего развития предохранителей на напряжение выше 35 кВ осложняются технологическими трудностями изготовления и ростом их га- баритов.
Стреляющие предохранители. Для работы на открытом воздухе при напря- жении 10 и 35 кВ и отключаемом токе до 15 кА применяются так называемые стре- ляющие предохранители типов ПСН-10 и ПСН-35. На рисунке 3 показан патрон предохранителя ПСН-35. В корпусе 1 установлены две винипластовые трубки 2 и 3, соединенные стальным патрубком 4. Плавкая вставка 5 присоединяется к токо- ведущему стержню 6 и гибкому проводнику 7, соединенному с наконечником 8. Патрон, установленный на изоляторах, показан на рисунке 4. Изоляторы 1 крепятся к стальному цоколю 2. Цепь присоединяется к выводам 3 и 4. Вращающийся кон- такт 5 действует на наконечник 8 и с помощью своей пружины стремится вытащить гибкий проводник 7 из трубки 3. При перегорании плавкой вставки образуется дуга, которая, соприкасаясь со стенками трубки, разлагает их, и образующийся газ поднимает давление в трубке. При вытягивании наконечника из трубки длина дуги увеличивается, давление возрастает. При больших токах мембрана 9 в патрубке 4 разрывается, и дуга гасится поперечным дутьем. Если ток невелик, то дуга гасится продольным потоком газа, который вырывается из трубки после выброса гибкого
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
11
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
контакта 7 из трубки. Длительность горения падает при увеличении тока. При боль- ших токах дуга гаснет за 0,04 с. При малых токах (800—1000 А) время горения возрастает до 0,3 с.
Процесс отключения сопровождается сильным выбросом пламени, газов и стреляющим звуковым эффектом. Поэтому стреляющие предохранители соседних фаз должны быть на значительном удалении друг от друга.
В процессе гашения дуга сначала имеет небольшую длину, а затем длина ее увеличивается по мере выброса гибкого проводника. Это ограничивает скорость роста сопротивления дугового промежутка и устраняет перенапряжения.
Рисунок 4. Предохранитель типа ПСН-35
Плавкие элементы быстродействующих предохранителей обычно изготовля- ются из листовых материалов толщиной 0,05-0,2 мм в виде лент, в которых с помо- щью отверстий той или иной формы при штамповке образуются места ослаблен- ного поперечного сечения - перешейки. Концы плавкого элемента соединяются с контактными выводами плавкой вставки обычно точечной сваркой.
В процессе срабатывания предохранителей перешейки расплавляются раньше широких частей, между их концами возникает электрическая дуга. Чем больше перешейков, тем интенсивнее происходит гашение дуги, так как суммарное падение напряжения на плавкой вставке в этот период пропорционально числу по- следовательно включенных дуг и тем больше на каждой дуге, чем меньше в ней ток, Т.е. больше параллельно включенных перешейков.
Например, плавкий элемент предохранителя серии ППS9 на 400 А, 660 В со- стоит из шести лент, в каждой - четыре последовательных ряда перешейков по 6 шт. перешейков в каждом ряду, ширина одного перешейка 0,18 мм при толщине ленты 0,1 мм, перешейки образованы отверстиями диаметром 2 мм. Такие размеры (с несущественными отклонениями) и форма перешейков используются сейчас во многих конструкциях плавких элементов. Число последовательных рядов перешей- ков в предохранителе ограничивается перенапряжением, которое возникает при срабатывании предохранителя, а число параллельных перешейков - технологиче- скими возможностями.
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
12
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
При работе плавкого предохранителя в режиме циклических нагрузок, харак- теристик, например, для преобразователей установок электропривода, перешейки плавкого элемента испытывают большие знакопеременные механические воздей- ствия (удлинение и укорочение). Для повышения срока службы предохранителя его плавкие элементы выполняют с изгибами, принимающими на себя температурные деформации.
В качестве материала плавкого элемента обычно используется технически чистое серебро, которое более стойко против коррозии под воздействием темпера- туры и имеет лучшую электропроводность, чем, например, медь. Соединение се- ребряного плавкого элемента контактной электросваркой с медными выводами не вызывает технологических затруднений и поддается автоматизации. Ведутся ра- боты по исследованию возможностей применения для плавких элементов других материалов.
Наиболее перспективным в этом отношении является стойкий против корро- зии алюминий: образующаяся на его поверхности очень тонкая и плотная окисная пленка защищает основной металл от развития коррозии.
Алюминий без дополнительной обработки сваривается контактной сваркой с алюминием и его сплавами. Относительно небольшая по сравнению с серебром его электропроводность легко компенсируется в плавком элементе соответствующим увеличением толщины материала.
Выбор предохранителей.
При определении номинального тока вставки необходимо исходить из усло- вия максимальной длительной перегрузки.
Очень часто обмотка высшего напряжения трансформатора присоединяется через предохранитель. При подаче напряжения на трансформатор возникают пики намагничивающего тока, среднее значение амплитуды которых достигает 10 Iном, а длительность прохождения примерно равна 0,1 с. Выбранный по номинальному току предохранитель должен быть проверен на прохождение в течение 0,1 с началь- ного намагничивающего тока.
В заключение необходимо проверить селективность работы предохранителя с выключателями, установленными на стороне высокого и низкого напряжения.
При КЗ в самом трансформаторе время отключения предохранителя должно быть меньше, чем выдержка времени выключателя, установленного на стороне вы- сокого напряжения и ближайшего к предохранителю. При КЗ на стороне низкого напряжения предохранитель должен иметь время плавления больше, чем уставка защиты выключателей на стороне низкого напряжения. При выборе предохрани- теля необходимо соблюсти также соотношение Uном, пред=Uном, уст; Iотк, пред
Выбор по условиям длительной эксплуатации и пуска.
В процессе длительной эксплуатации температура нагрева предохранителя не должна превосходить допустимых значений. В этом случае обеспечивается ста- бильность времятоковых характеристик предохранителя. Для выполнения этого
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
13
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
требования необходимо, чтобы патрон и плавкая вставка выбирались на номиналь- ный ток, равный или несколько больший номинального тока защищаемой уста- новки.
Выбор предохранителя по условию селективности.
Между источником энергии и потребителем обычно устанавливать не- сколько предохранителей, которые должны отключать поврежденные участки по возможности селективно.
Выбор высоковольтного предохранителя.
При определении номинального тока вставки необходимо исходить из усло- вия максимальной длительной перегрузки. Выбранный по номинальному току предохранителей должен быть проверен на прохождение в течении 0,1 с началь- ного намагничивающего тока. В заключение необходимо проверить селективности работы предохранителя с выключателями, установленными на стороне высокого и низкого напряжения.
По соответствию изоляции предохранителей напряжению сети,в точке его установки(по напряжению главной цепи):
U предохр. доп. ≥ U н.сети.
По допустимому нагреву предохранителй в длительном режиме рабоы: I предохр. доп. ≥ I продолж.расчетный.
По несрабатыванию пердохранителей в случае возникновения расчетной кратковременной перегрузки(например,пуска двигателя)
I предохр. откл. ≥ I перегрузки.ожидаемый.
По соответствию время-токовой характеристики предохранителей расчет- ным условиям защищаемой цепи.
Достоинства и недостатки предохранителя. Достоинства:
при возникновении тока короткого замыкания перегорают быстро и явля- ются в этом случае простой и дешевой защитой
в большинстве плавких вставок предусмотрена возможность замены под напряжением
малогабаритность
способность отключать большие токи к.з. с существенным ограничением их максимального значения
Недостатки:
однократность действия и необходимость замены после каждого срабаты- вания;
ограничения по току нагрузки, рабочему напряжению и отключающей мощ- ности;
сложность проверки соответствия заданной уставке;
возникновение неполнофазного режима питания нагрузки при перегорании одного или двух предохранителей.
при возникновении незначительного тока перегрузки, долго не срабатывают
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
14
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Изменение характеристики предохранителя в зависимости от температуры окружающей среды можно отнести как к недостаткам, так и к достоинствам. До- стоинство - характеристика изменяется по тем же законам, что и характеристика допустимого тока защищаемого элемента, недостаток – трудность учета этого фак- тора в расчетах.
Токоограничивающие коммутационные аппараты ограничивают ток КЗ в те- чение первого полупериода его появления и далее незамедлительно отключают КЗ. К токоограничивающим коммутационным аппаратам относятся токоограничиваю- щие предохранители различных типов, ограничители ударного тока взрывного дей- ствия, сверхпроводниковые ограничители резистивного типа.
При возникновении КЗ электронное устройство (блок управления БУ) реаги- рует на скорость изменения тока, затем разрядное устройство через разделитель- ный трансформатор воздействует на капсюль-детонатор, происходит взрыв пиро- патрона, и основная цепь оказывается разомкнутой за 0,1 мс. После этого ток про- ходит по вспомогательной шунтирующей цепи через предохранитель, который обеспечивает окончательные разрыв цепи.
Ограничители ударного тока могут быть использованы сегодня в сетях с напряжением 6-35 кВ и номинальным током 1000-4000 А.
В любой электрической цепи, где отсутствуют стабилизирующие и защитные схемы, может возникнуть нежелательное увеличение тока. Это бывает следствием природных явлений (разряд молнии возле линии электропередач) или результатом короткого замыкания (КЗ) или пусковых токов. Во избежание всех этих случаев правильным решением будет установка в сеть или локальную цепь устройства ограничения. Основной принцип, заложенный в схемы ограничения тока, лежит в том, чтобы погасить лишний ток на таком элементе, который может преобразовать его энергию в другой вид, например, тепловой.
Другой способ защиты, который тоже часто используется, заключается в от- секании нагрузки от линии, в которой произошел бросок электричества. Такого рода выключатели могут быть автоматическими, с возможностью самовосстанов- ления после исчезновения угрозы, или требующими замены реагирующего защит- ного элемента, как в случае с плавким предохранителем.
Наиболее совершенными считаются электронные схемы ограничителей, ра- ботающие по принципу закрытия канала прохождения электричества при его уве- личении. Используют в этом случае специальные проходные элементы (например, транзисторы), управление которыми осуществляется за счет датчиков.
Современные комбинированные системы объединяют в себе функцию огра- ничителей тока при определенных перегрузках и защитную опцию с выключением нагрузки при токах короткого замыкания. Обычно такие системы работают в высо- ковольтных сетях.
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
15
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Заключение
В данной контрольной работе рассмотрены следующие вопросы: Измерительные трансформаторы тока. Шинные конструкции. Классификация, назначение, конструктивные особенности, область применения. Выбор сечения шин. Механический расчет однополосных шин. Высоковольтные предохранители. Назначение, конструктивные особенности, номинальные параметры предохранителей. Их преимущества и недостатки. Ограничители ударного тока.
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
16
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
|
Список использованных источников
Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. [Электронный ресурс] 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1987г.
Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: учеб- ник для вузов. [Электронный ресурс] 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиз- дат, 1986г.
Крючков И. П., Кувшинский Н. Н., Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. [Электронный ресурс] 3-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1989г.
| |
|
|
|
|
|
КФОГУ 13.03.02.40 21.867ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
17
| |
Изм.
|
Лист
|
№ докум.
|
Подпись
|
Дата
| |
|
|
Скачать 61.88 Kb.