Процес вимикання. Номінальний струм, номінальна потужність вимикання

Вступ

В пропонованих методичних вказівках розглянуто питання організації роботи в лабораторії і порядок виконання лабораторних робіт, описано типове обладнання і викладені вимоги до техніки безпеки при експлуатації електричних апаратів та електроприладів.

В лабораторії здійснюється один з важливих моментів навчального процесу ‑ зв’язок теорії з практикою, в результаті чого студент здобуває необхідні уміння та навички працювати з апаратурою, навички науково ‑ дослідної роботи, навички аналізу та узагальнення результатів дослідів. Студент використовує заняття в лабораторії для самостійної оцінки одержаних результатів, а також для засвоєння правил монтажу та експлуатації установок.

Для ефективного проведення лабораторних робіт студенти повинні самостійно, до початку лабораторної роботи, вивчити основні теоретичні відомості, які необхідні для її проведення. Також, до початку лабораторної роботи, студенти повинні підготувати ту частину лабораторного звіту, яка не зв’язана безпосередньо з обробкою результатів досліджень.

Лабораторний практикум № 2

Вивчення конструкції високовольтних масляних вимикачів

Ціль роботи: вивчити конструкції та принцип дії високовольтних масляних вимикачів.

Основні теоретичні положення

Призначення. Вимикач високої напруги призначається для комутації ланцюгів змінного струму з напругою 3 кВ і вище у всіх режимах, можливих в експлуатації; увімкнення і вимикання номінальних струмів, струмів короткого замикання (КЗ), струмів неробочого ходу силових трансформаторів та ємнісних струмів конденсаторних батарей і довгих ліній.

Основні параметри вимикачів. Номінальний струм І_н; номінальна напруга U_н; струм вимиканні І_вим; номінальна потужність вимикання S_н.в; номінальний струм термічної стійкості І_{н.т .}; номінальний струм електродинамічної стійкості І_н.е.; напруга повернення U_{п .}; відновна напруга на контактах полюсу U_{від .}; коефіцієнт перевищення амплітуди відновної напруги К_п; час дуги вимикача t_д; власний час вимикання вимикача І_в; час вимикання вимикача з приводом t ₁; час увімкнення вимикача з приводом t _2; безструмова пауза вимикача при автоматичному повторному вмиканні.

Найбільш важкими режимами роботи вимикачів є вимикання струмів короткого замикання та увімкнення вимикача на існуюче коротке замикання.

Процес вимикання. Номінальний струм, номінальна потужність вимикання

Цикл роботи. При вимкненні вимикача між його контактами загорається дуга. Струми КЗ в сучасних ланцюгах високої напруги досягають значень в сотні кілоампер. Процес гасіння дуги у вимикачах високої напруги пов'язаний із значними труднощами через велику відновну напругу промислової частоти та високу швидкість відновної напруги.

Одним з основних параметрів, які характеризують вимикач, є номінальний струм вимикання ‑ найбільший струм, який може надійно вимикати вимикач при відновній напрузі між фазами, яка дорівнює; номінальній напрузі мережі (при заданих умовах відновлення напруги на контактах вимикача).

З метою підвищення надійності енергопостачання застосовується автоматичне повторне вмикання (АПВ). В багатьох випадках причина, яка викликає КЗ, носить тимчасовий характер. Дуга, яка виникає, швидко розтягується електродинамічними силами. Після вимикання ланцюга виникає деіонізація дугового проміжку та відновлення його електричної міцності за рахунок охолодження стовпа дуги висхідними потоками повітря і переміщення дуги у просторі. Фарфорова ізоляція при цьому залишається непошкодженою, тому при новому вмиканні можна відновити подачу енергії споживачу. Цей процес називається автоматичним повторним вмиканням. Можливі випадки, коли до моменту повторного увімкнення КЗ в ланцюгу не зникає, тоді вимикач вмикається на існуюче КЗ, після чого знову проводиться вимикання КЗ.

При цьому умови гасіння дуги можуть бути значно важчими, ніж при першому вмиканні струмів КЗ внаслідок неповної деіонізації середовища між контактами. Тому номінальний струм вимикання залежить від циклу роботи вимикача (без АПВ, з одно‑ або дворазовим АПВ).

Контакти вимикача розходяться через проміжок часу t₁ після початку КЗ. Цей час визначається сумою:

t ₁₌ t ₃₊ t_в

де t₃ ‑ час дії релейного захисту;

t_В ‑ власний час вимикача (час з моменту подачі напруги на електромагніт вимикання до початку розходження контактів).

До моменту t₁ зменшується як періодична, так і аперіодична складові струму.

Згідно стандартів струм вимикання ‑ це діюче значення періодичної складової струму в момент розходження контактів апарату. Цей струм вказується на щитку апарату.

Номінальна потужність вимикання трифазного вимикача, мВА:

S= U _нI _{н. в .}10^-6.

Збереження обладнання, безперервне енергопостачання, динамічна стійкість електричних систем потребують, щоб тривалість увімкнення була якомога меншою і обмежувалась часом 0, 05... 0, 1 с. Для цього всі вимикачі комплектуються дугогасними пристроями, які забезпечують гасіння дуги в обмеженому об'ємі за соті частки секунди.

Час вимикання вимикача ‑ це час від моменту подачі команди на вимикання до моменту згасання дуги в усіх полюсах. Він складається з власного часу вимикання (привода і вимикача) та часу горіння дуги.

Власний час вимикання вимикача ‑ це інтервал часу з моменту подачі команди на вимикання до моменту припинення дотикання контакт-деталей полюсу, який вмикається останнім.