Лаба. Лабораторная работа 5. Лабораторная работа 5 шинные конструкции 1 Цель работы
 Скачать 217.9 Kb.
|
|
Лабораторная работа №5 5. ШИННЫЕ КОНСТРУКЦИИ 5.1 Цель работы Изучить конструкции шинных линии и токопроводов. Освоить методику выбора изоляторов и шин. 5.2. Домашнее задание 1. Изучите основные требования к конструкциям шинных линий и токопроводов. 2. Письменно ответьте на следующие вопросы: а) Какие виды проводников получили наибольшее распространение в РУ? б) Какие формы поперечного сечения жестких шин получили наибольшее распространение? Зарисуйте их. в) Укажите недостатки многополосных шин. г) Какое назначение опорных и подвесных изоляторов. На какие две группы можно разделить опорные изоляторы? д) Какое назначение проходных изоляторов? Что называется линейными и аппаратными вводами? е) Что такое токопровод? Какие основные типы токопроводов используются в РУ? 3. Изучите методику выбора опорных изоляторов и шин по учебнику. Используя указания учебника, запишите условия выбора опорных изоляторов и шин. 5.3. Введение Шинной конструкцией называют систему неизолированных (голых) проводников, укрепленных с помощью изоляторов и предназначенных для электрической связи между элементами электроустановки. Различают конструкции с гибкими и жесткими шинами. Конструкции с жесткими шинами выполняются открытыми (с проводниками, не защищенными от прикосновения или попадания посторонних предметов) и закрытыми (с проводниками, смонтированными в сплошных кожухах-экранах). В РУ напряжением до 35 кВ применяются конструкции только с жесткими шинами. В РУ 35 кВ и выше чаще используются гибкие шины. 5.3.1. Стенд «Изоляторы и шины» Жесткие шины. В РУ применяются шины различных профилей (см. рис. на стенде), главным образом, из алюминия и его сплавов и весьма ограниченно из меди. В лаборатории представлены шины прямоугольного сечения, а также конструкции с двухполосными шинами, с составными шинами корытного профиля (на стенде) и с круглыми трубчатыми шинами (у экранированного токопровода и жесткой ошиновки ОРУ 110 кВ). Жесткие шины окрашивают эмалевыми красками для увеличения теплоотдачи излучением. Таким образом достигается увеличение допустимых рабочих токов почти на 15— 20%. Для маркировки фаз используются эмали трех цветов: желтого, зеленого и красного. В РУ 0,4 кВ в основном применяют шины прямоугольного сечения, так как рабочие токи и токи КЗ невелики. В РУ 6—35 кВ используются как шины прямоугольного сечения (в том числе многополосные), так и профильные шины. Расстояние между полосами пакета шин обычно равно толщине полосы. Достаточно широко применяют двух-, реже трех-, четырехполосные шины. Допустимый рабочий ток шин 1 доп ,растет непропорционально числу полос покета (см. рисунок на стенде), что объясняется резким проявлением поверхностного эффекта, эффекта близости, более низкой теплоотдачей с внутренних поверхностей полос пакета. Поэтому при больших рабочих токах целесообразно использование трубчатых шин или составных шин корытного профиля. В РУ 110 кВ и выше по условиям возникновения коронного разряда применяют только круглые трубчатые шины. Рис. 5.1. Конструкция жестких шин: а) - однополосные; б) – двухполосные; в) – трехполосные; г) – коробчатые. Контактные соединения шин (а также ответвления от шин) из одинаковых и разных материалов выполняются сваркой, опрессовкой (давлением) и при помощи болтов. Электрической и газовой сваркой можно соединить шины любых профилей. Сварные соединения надежны, обладают постоянным весьма незначительным сопротивлением, достаточно дешевы, могут выполняться как в заводских условиях, так и на монтажных площадках. Однако для сварки цветного металла требуется специальное оборудование. Кроме того, при сварке закаленных алюминиевых сплавов в результате отжига в зоне сварного шва предел прочности материала шин может снизиться на 10— 50%. Шины прямоугольного сечения можно соединять опрессовкой (давлением). Этот способ основан на свойстве металлов диффундировать друг в друга под действием большого давления. В результате оба металла сливаются в монолитную массу. Опрессовку шин производят при помощи специальных гидропрессов. Болтовые соединения наиболее просто выполняются при монтажных работах. Однако они не обладают достаточной надежностью поэтому не получили широкого распространения. Переходные сопротивления болтовых соединении с течением времени увеличиваются вследствие появления окисных токонепроводящих пленок, а также ослабления затяжек болтов, вызванных разными коэффициентами линейного расширения алюминиевых (медных) шин и стальных болтов, текучестью алюминия при больших механических напряжениях. В лаборатории представлены: соединение двух медных, а также двух алюминиевых шин сваркой; соединение двух медных и алюминиевых шин с помощью давления; болтовое соединение шин. Кроме того, показаны алюминиевые шины, плакированные (покрытые) медными пластинками, выполненные двумя разными способами: нижнее сделано с помощью гидропресса, а верхнее — на прокатном стане. Плакированные алюминиевые шины используются для уменьшения сопротивления контактов с медными шинами и медными контактными вводами аппаратов. Крепление шин на опорных изоляторах. Шины закрепляют на опорных изоляторах при помощи шинодержателей. Шинодержатели плоских и корытообразных шин состоят из двух планок. Нижнюю планку укрепляют на изоляторе, другую устанавливают над шинами ипритягивают к нижней планке с помощью шпилек и стяжных болтов. В целях уменьшения нагрева шинодержателей, обусловленного потерями на перемагничивание и вихревые токи, верхнюю планку изготовляют из немагнитного материала. В некоторых случаях из немагнитного материала изготовляют также шпильки или болты, стягивающие планки шинодержателей. На тех опорных изоляторах, на которых должно быть обеспечено свободное продольное перемещение шины при изменении температуры ее нагрева (узлы свободного крепления), между шиной и верхней планкой шинодержателя оставляют небольшой (1,5—2 мм) зазор. Это достигается при помощи распорных трубок, надетых на шпильки или болты шинодержателя. На стенде в лаборатории показано фиксированное крепление на изоляторах напряжением 10 кВ двухполосных шин прямоугольного сечения, установленных плашмя и на ребро, а также шин корытного сечения. Крепление плоских шин на ребро улучшает условия их охлаждения, но, вместе с тем, уменьшается электродинамическая стойкость ошиновки при КЗ по сравнению с креплением плашмя. Опорные и проходные изоляторы. Изоляторы служат для крепления токоведущих частей и изоляции их от земли и других частей установки, находящихся под иным потенциалом. Различают опорные, проходные и подвесные изоляторы. Опорные изоляторы по конструктивному исполнению можно разделить на опорно- штыревые и опорно-стержневые. На стенде представлен опорно-штыревой изолятор типа ШН-10 (Ш — штыревой; Н — наружной установки; 10 — номинальное напряжение, кВ). Разрушающая нагрузка на изгиб изолятора не менее 350 даН (деканьютон, 1 даН = 10Н). Изолятор имеет стеклянное тело (выпускаются также фарфоровые изоляторы). Далеко выступающие стеклянные реб- ра (крылья) обеспечивают защиту от дождя и увеличивают длину пути тока утечки по поверхности диэлектрика. Стеклянное тело укрепляется на основании с помощью чугунного штыря. Для укрепления токоведущих частей предусмотрен чугунный колпак с нарезанными отверстиями. Опорно-штыревые изоляторы выпускаются на напряжение 6— 35 кВ, а опорно-стержневые — на 10 — 110 кВ. На стенде представлена группа опорно-стержневых изоляторов для внутренних установок напряжением 10—35 кВ. Каждый изолятор состоит из фарфорового тела и чугунной арматуры для крапления изолятора на основании и крепления проводника на изоляторе. По способу соединения арматуры с фарфоровым телом можно выделить две основные группы: с внутренней и с внешней заделкой арматуры. Изоляторы с внутренней заделкой арматуры ОФ-10-750УЗ, ОФР-110-750УЗ, ОФ-35- 375УЗ: О — опорный; Ф —фарфоровый; р — с ребристой поверхностью фарфорового тела; 10, 35 —(номинальное напряжение, кВ; 375, 750 — минимальное разрушающее усилие, даН; У — климатическое исполнение для умеренной зоны (в отличие от ХЛ — холодной, Т — тропической); 3 — номер категории размещения, указывающий на работу в закрытых помещениях. Чугунная арматура этих изоляторов заделана внутри фарфора при помощи цементно-песчаной связки. Механическая прочность изоляторов определяется диаметром фарфорового тела и прочностью заделки арматуры. Изоляторы серии ОФР имеют ребристую поверхность для увеличения длины пути утечки тока и предназначены для работы в условиях повышенной влажности окружающей среды. Изоляторы с внешним креплением арматуры рассчитаны на большую механическую нагрузку. В лаборатории представлено два изолятора: для внутренних установок — типа ОФ-10-1250 кв УЗ (кв—квадратный фланец), и для наружных установок — ОНС-110- 2000 (О — опорный; Н — наружной установки; С — стержневой; 110 — номинальное напряжение; 2000 — минимальное разрушающее усилие при изгибе, даН). Изоляторы состоят из полого фарфорового тела и арматуры. Представленные в лаборатории изоляторы имеют снизу квадратные фланцы с отверстиями для болтов. Изолятор напряжением 110 кВ имеет наверху такой же фланец. Изолятор 10 кВ — металлическую головку с нарезанными отверстиями для крепления проводника. Элементы арматуры охватывают тело изолятора и соединены с фарфором цементно- песчаной связкой. Изолятор наружной установки ОНС-110-20О0 имеет развитые ребра, благодаря которым увеличивается разрядное напряжение под дождем. Для крепления жесткой (а иногда гибкой) ошиновки в РУ напряжением 220 кВ и выше используют составные шинные опоры. Например, в РУ 500 кВ шинная опора (см. фото на стенде) представляет трехгранную пирамиду, собранную из опорно-стержневых изоляторов 110 кВ и имеющую промежуточные металлические ребра жесткости. Проходные изоляторы предназначены для проведения проводников сквозь стены и перекрытия, а также сквозь заземленные кожухи трансформаторов и аппаратов. Проход- ные изоляторы напряжением 110 кВ и выше получили название вводов (линейных или аппаратных). В лаборатории представлены два проходных изолятора напряжением 10 кВ для внутренних и наружно-внутренних установок, а также трансформаторный ввод 110 кВ, Проходной изолятор для работы во внутренних установках типа ИПК-10/1000-750УЗ (И — изолятор; П — проходной; К — для КРУ; 10 — номинальное напряжение, кВ; 1000—номинальный ток, А; 750 — разрушающая нагрузка, даН) имеет полый фарфоровый тонкостенный корпус. Для увеличения разрядного напряжения корпус имеет ребристую поверхность. Для крепления изолятора к перегородке КРУ предусмотрен квадратный алюминиевый фланец. Внутри корпуса укреплены алюминиевые пластины с прорезями под шины. Проходной изолятор ИП-10/630-750У1 предназначен для наружно-внутренних установок. Часть фарфорового корпуса изолятора, обращенная наружу, имеет развитые ребра. Для крепленая изолятора к стене имеется овальный фланец из селумина (специального немагнитного сплава чугуна), а для крепления плоской шины — металлические колпачки. Трансформаторный ввод с твердой изоляцией типа ГТБТ110/800-У1 (Г — герметический; ТБ — твердая изоляция; Т — для трансформаторов) рассчитан на напряжение 110 кВ и номинальный так 800 А. Ввод состоит из следующих основных частей: токоведущего медного стержня, изоляционного остова из твердой изоляции, фланца для крепления к кожуху трансформатора и фарфоровой покрышки. На токоведущий стержень наложены слои кабельной бумаги, оклеенные смолой. На бумагу нанесена проводящая краска, что обеспечивает практически равномерное распределение потенциала как вдоль оси ввода, так и в радиальном направлении. На верхнюю, часть ввода одета фарфоровая покрышка, защищающая изоляцию от атмосферной влаги. Пространство между бумажной и фарфо- ровой изоляцией залито трансформаторным маслом. Часть ввода ниже фланца не имеет фарфоровой покрышки, так как она находится в баке трансформатора, заполненном маслом. 5.3.2. Шинные конструкции Гибкая ошиновка. В ОРУ напряжением 35 кВ и выше широкое распространение получили гибкие шины, изготовленные из многопроволочных сталеалюминевых проводов (см. рисунок и фото на стенде). Шины с помощью подвесных изоляторов крепятся наметаллических или железобетонных опорах. В ряде случаев шины крепятся на опорных изолятоpax, установленных на бетонных стойках. Жесткая ошиновка ОРУ. В последние годы в ОРУ напряжением 110 кВ и выше все шире используется жесткая ошиновка. На стенде приведена фотография ошиновки ОРУ напряжением 500 кВ, а в лаборатории представлен участок ошиновки 110 кВ, смонтированной па изоляторе ОНС -110-2000. Жесткие шипы ОРУ 110 кВи выше изготовлены из круглых труб прочных алюминиевых сплавов. Как правило, шины в ОРУ не окрашивают, так как условия охлаждения здесь лучше, чем в помещении. Шинодержатели шин ОРУ 110 кВ (см. образец) выполнены из литых алюминиевых деталей. Плита шинодержателя крепится к головке изолятора с помощью четырех болтов. К плите крепится болтами корпус, а к корпусу две крышки. В ОРУ 110 кВ монтажная длина шины обычно равна длине пролета, между изоляторами. Поэтому отрезки шин смежных пролетов соединяются гибкими приводами, которые могут выполнять функции компенсаторов тепловых расширений шин. Провода крепятся к литым заглушкам, установленным на торцах шин. Заглушки препятствуют проникновению влаги, а также птиц в шины ОРУ. В заглушках предусмотрены отверстия для крепления внутри шины отрезков проводов — гасителей вибраций. Вибрации шин возникают при ветре. В результате колебаний с большими амплитудами (так называемом «ветровом резонансе») возможны повреждения шинной конструкции. Шинопроводы. В промышленных электроустановках, а также в системах собственных нужд электрических станций напряжением до 1 кВ широко используются закрытые шинные конструкции заводского изготовления, называемые шинопроводами. На стенде представлена поворотная (угловая) секция распределительного шинопровода типа ШРА-73. Токопровод изготовляется в виде секций (прямых и поворотных). Секции выполнены в виде короба из двух половин, в которых на пластмассовых изоляторах закреплены три фазовых и одна нулевая шина. Шины изготовлены из алюминия и плакированы медью. В токопроводе через каждые 1000 мм предусмотрены окна с автоматически закрывающимися «шторками» (на стенде «шторки» демонтированы). Токопроводы ШРА-73 выпускаются на поминальные токи 250, 400 и 630 А. Номинальный ток указан при температуре окружающей среды 40 °С. Зависимость допустимого рабочего тока шинопровода от окружающей температуры приведена на рисунке, представленном на стенде. Закрытые конструкции шинопроводов обеспечивают повышенную безопасность для обслуживающего персонала, а также защиту шинопровода от попадания внутрь твердых предметов, пыли, влаги. Экранированные токопроводы. На блочных электрических станциях с мощными генераторами для соединения генераторов с трансформаторами применяют пофазно- экранированные (закрытые) токопроводы, в которых шины полностью отделяются металлическими кожухами-экранами. Экраны обеспечивают безопасность персонала, а также защищают токоведущие шины от посторонних предметов и влаги. Кроме того, благодаря сильному экранирующему действию ослабляется магнитный ноток внутри экрана и значительно снижаются электродинамические силы. Вместе с тем в закрытых токопроводах ухудшается охлаждение шин. 5.4. Контрольные вопросы 1. Какое значение имеет окраска шин? 2. Какие шины — трехполосные или составные шины корытного сечения — при одинаковой затрате металла будут обладать большей нагрузочной способностью и почему? 3. Как устроены шинодержатели и какиев них приняты меры для уменьшения потерь на перемагничивание и вихревые токи? 4. Назовите основные виды выполнения контактных соединений жестких шин и сравните их между собой. 5. Укажите внешние признаки, по которым можно судить о номинальном напряжении и механической прочности изоляторов для внутренней установки. 6. Какие преимущества и недостатки закрытых токопроводов? 5.5. Указания по оформлению отчета Отчет должен содержать выполненное домашнее задание а также ответы на вопросы. |