Загрузка...Автоматические выключатели
Автоматические выключатели
В настоящее время для защиты сетей и электрических приемников от повреждений, вызываемых током, превышающим допустимую величину, все шире применяются автоматические выключатели. Они служат для проведения, включения и автоматического размыкания электрических цепей при аномальных явлениях, (например при токах перегрузки, КЗ, недопустимых снижения напряжения), а также для нечастого включения цепей вручную. Выключатели выпускаются с тепловыми, электромагнитными и комбинированными (тепловыми и электромагнитными) расцепителями с различным числом полюсов — одним, двумя и тремя. В однофазных цепях применяют одно- и двухполюсные, а в трехфазных — трехполюсные.
1. Автоматические выключатели
Автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями применяются для защиты сети и электрического приемника от повреждений, вызываемых током короткого замыкания, действующим даже кратковременно. Принципиальная схема такого выключателя изображена на рис 1,а.
Контакт главной цепи замыкается нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. При этом преодолевается усилие размыкающей пружины и контакт удерживается в замкнутом положении защелкой 3. Как только ток в защищаемой цепи превысит определенную величину, сердечник 6 втянется в катушку 5 и через рычаг 4 освободит защелку 5. Под действием пружины 1 контакт 2 разомкнётся. На схеме изображен один контакт главной цепи, а практически их может быть два или три, столько же может быть и катушек 5 с сердечниками 6. Всё сердечники при втягивании действуют на одну и ту же защелку 3. Увеличение тока в любом проводе (катушке) до величины, превышающей величину установки тока срабатывания, влечет за собой размыкание всех главных контактов.
Электромагнит с механизмом отключения называется электромагнитным расцепителем. Время отключения автоматических выключателей с электромагнитными расцепителями незначительное (доли секунды), поэтому они относятся к аппаратам максимальной защиты мгновенного действия.
Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями состоит в том, что они обладают многократностью действия. После срабатывания плавкого предохранителя требуется замена плавкой вставки. Автоматический же выключатель после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.
Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений и отключений их вручную при нормальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели.
2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями
Металлы имеют разные коэффициенты линейного расширения и поэтому при нагревании удлиняются неодинаково. Если две металлические пластины с различными коэффициентами расширения наложить одну на другую и прочно соединить вместе, получится биметаллическая пластина. При нагревании она деформируется выпуклостью в сторону активного слоя металла. Активным называется слой металла, обладающий большим коэффициентом расширения. Другой слой называют пассивным. Активный слой делают из стали, а пассивный — из инвара (сплав, состоящий из 64 % железа и 36% никеля). Коэффициент линейного расширения инвара в 12 раз меньше стали.
Если один конец биметаллической пластины закрепить, то другой при нагревании будет изгибаться в сторону пассивного слоя. Это свойство пластины используется для освобождения защелки автоматического выключателя. Степень деформации пластины зависит от температуры ее нагрева.
Применяются два способа нагревания пластины: непосредственный и косвенный. При первом ток проходит непосредственно через пластину. При этом количество теплоты, которое выделяется в ней, пропорционально квадрату величины тока, времени его прохождения и сопротивлению пластины. При втором способе ток проходит по нагревательному элементу (небольшой спирали), выполненному из нихрома или другого сплава. Спираль располагают рядом с пластиной или наматывают на нее. Выделяющаяся в этой спирали теплота и нагревает биметаллическую пластину. Перед намоткой спирали биметаллическая пластина покрывается электроизоляцией, например слюдой.
На рис.1,6 изображена схема автоматического выключателя с тепловым расцепителем. Контакт 2 главной цепи замыкают вручную кнопкой или рукояткой, g замкнутом положении он удерживается защелкой 3. При прохождении по сети тока, величина которого меньше определенного значения, биметаллическая пластина 7 нагревается незначительно, и ее изгиба вверх недостаточно для того, чтобы передать усилие на защелку 3. Если же по спирали 8 будет проходить ток, величина которого превысит это определенное значение, то через некоторое время правый конец пластины 7 изогнется вверх настолько, что через толкатель 4 поднимет рычаг защелки 3. Под действием пружины 1 разомкнётся контакт 2. Время, через которое произойдет размыкание контакта, зависит от степени перегрузки сети. Тепловые расцепители не могут срабатывать мгновенно, особенно при косвенном нагреве биметаллической пластины. Нагрев и деформация ее не происходят мгновенно даже при очень большом выделении теплоты в спирали.
Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями отключают сеть с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки. При больших перегрузках отключение происходит быстрее. На схеме изображен один контакт выключателя, а их может быть два или три.
3. Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем
В этих выключателях устанавливают как электромагнитные, так и тепловые расцепители. Обмотки электромагнитов и нагревательные элементы тепловых расцепителей включают последовательно электрическому приемнику. Электромагнитные расцепители мгновенно отключают электроприемник при токе короткого замыкания хотя бы в одном проводе сети. Тепловые же расцепители отключают электроприемник при незначительных, но длительных токах перегрузки. Последние превышают номинальный ток приемника, но значительно меньше токов короткого замыкания.
Автоматические выключатели с комбинированным расцепителем получили широкое применение в сетях с различными электроприемниками. В сетях с электродвигателями они незаменимы.
Величина тока электродвигателя зависит от нагрузки на его валу и колебания напряжения сети. Она увеличивается при обрыве провода в процессе работы трехфазного электродвигателя. Во время холостого хода дви гателя потребляемая им мощность и ток наименьшие. С возрастанием нагрузки на валу до номинальной величины Р2н ток I и подводимая мощность Р1 увеличиваются до номинальной величины.
Если нагрузка на валу выше номинальной, то потребляемая мощность и ток также превышают номинальную величину. В этом случае обмотки электродвигателя через некоторое время перегреваются, и изоляция начинает разрушаться и может даже воспламениться. Тепловые расцепители должны предотвратить это, несколько ранее отключив двигатель от сети. При кратковременных небольших перегрузках, которые неопасны для двигателя, тепловые расцепители не успевают срабатывать и отключить его.
Если нагрузка остается неизменной, но произошел обрыв одного провода, то по двум проводам будет проходить ток, значительно превышающий номинальную величину. При этом обмотки двигателя быстро перегреваются. Отключение двигателя в этом случае должны производить тепловые расцепители.
Уменьшение напряжения на двигателе также влечет за собой увеличение тока в его обмотках.
Для защиты двигателя от перегрева при пониженном напряжении кроме автоматических выключателей с тепловыми расцепителями применяются выключатели с расцепителями минимального напряжения. При значительном снижении или исчезновении напряжения якорь расцепителя минимального напряжения отпадает и, воздействуя на защелку, размыкает главные контакты автоматического выключателя. При нормальном напряжении якорь втянут, а контакты выключателя замкнуты.
Наряду с автоматическими выключателями серии АП50Б на предприятиях торговли и общественного питания применяются новые автоматические выключатели серии АЕ20, устройство и принцип действия которых те же, что и АП50Б. В этих автоматических выключателях буквы характеризуют условное обозначение серии, а первые две цифры (20) — порядковый номер разработки. Следующая цифра обозначает номинальный ток (цифра 3—25 А, 4—63 А и 5—100 А). Четвертая цифра обозначает число полюсов и максимальную токовую защиту; цифры 1, 2, 3 соответствуют электромагнитным расцепителям; 4, 5, 6 — комбинированным (электромагнитным у тепловым) расцепителям; 7, 8 , 9 — отсутствию расцепителей. При этом цифры 1, 4, 7 обозначают однополюсное исполнение, цифры 2, 5, 8 — двухполюсное и 3, 6, 9 — трехполюсное исполнение. Пятая цифра обозначает наличие или отсутствие контактов вспомогательной цепи. При этом цифра 1 показывает отсутствие контактов, цифра 2 — наличие одного замыкающего, 3 — одного размыкающего и 4 — одного замыкающего и одного размыкающего контактов.
Шестая цифра обозначает наличие или отсутствие дополнительных расцепителей. При этом цифра 0 показывает на отсутствие дополнительного расцепителя, Цифра 1 — на наличие расцепителя минимального напряжения, а 2 — независимого расцепителя.
Буквы, следующие за шестой цифрой, обозначают: К — наличие температурной компенсации; Р — наличие температурной компенсации и регулирования тока срабатывания тепловых расцепителей.
Условное обозначение автоматического выключателя ДЕ203610Р на 2,5 А расшифровывается: серия АЕ, Номер разработки — 20, номинальный ток выключателя 25 А (3) с тремя полюсами и комбинированными расцепителями (6), без контактов вспомогательной цепи без дополнительных расцепителей (0), с температурной компенсацией и регулированием тепловых расцепителей (Р), номинальный ток расцепителей 2,5 А. Регулировать тепловой расцепитель этого выключателя можно от 2,0 до 2,5 А.
Автоматический выключатель АЕ20 (на 25 А) выпускается на номинальные токи расцепителей 0,6; 0,8; 1,0 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20; 25,0 А.
Если автоматические выключатели серий АП50Б ц АЕ20 в основном устанавливают в электрошкафах обору, дования, например холодильных прилавках, то в групповых и распределительных щитах цехов и предприятий устанавливают автоматические выключатели серии A3100. Они выпускаются одно-, двух- и трехполюсными с тепловыми, электромагнитными и комбинированными расцепите-лями. Автоматические выключатели A3161 (однополюсные), A3162 (двухполюсные) и A3163 (трехполюсные) на номинальный ток 50 А имеют тепловые разделители на 15, 20, 25, 30, 40, 50 А, которые срабатывают при токах, в 1,25. 1,35 раза превышающих номинальный ток расцепителей. Автоматические выключатели А3113, АЗП4, A3123, A3124 на ток 100 А выпускаются двух- и трехполюсными с электромагнитными и комбинированными разделителями на различные номинальные токи. Выключатели с последней цифрой 3 — двухполюсные, с цифрой 4 — трехполюсные. Первые два автоматических выключателя отличаются от двух других различным превышением тока срабатывания относительно номинального тока разделителя.
Одно- и двухполюсные автоматические выключатели применяются в однофазных цепях, трехполюсные — в трехфазных.
4. Выбор автоматических выключателей
Для всех видов электрических приемников номинальный ток расцепителя должен быть
где I и. р— номинальный ток расцепителя, A ; Imax — максимальный номинальный ток цепи (электроприемника), А.
Для сетей с осветительной нагрузкой и электротепловыми аппаратами, защищаемых от повреждений при токах короткого замыкания, рекомендуется применять автоматические выключатели с токами уставки расцепит елей, не превышающими 4,5 -кратного значения максимально допустимого значения тока провода. Этим требова ниям удовлетворяют автоматические выключатели с тепловыми или комбинированными расцепителями, а также выключатели с электромагнитными расцепителями, ток 5 уставки которых в 3 —4 раза превышает номинальный.
Поскольку пусковой ток электрических двигателей в 5 – 7 раз превышает номинальное значение, то выбор автоматического выключателя производится с учетом этих токов. Ток срабатывания электромагнитного расцепителя I э. р должен быть не менее 1,25 пускового тока двигателя
I э.р ≥ 1, 25 I пуск
Для защиты цепи двигателя от перегрузки, т. е. от повреждений, вызываемых длительным превышением вели чины тока, допустимой по нагреву, применяют тепловые расцепители. Для цепей с одиночным двигателем используют в основном автоматические выключатели с комбинированными расцепителями. Номинальный ток расцепителя определяется по формуле
где в — коэффициент, принимаемый равным 1,2. 1,25 при Гтяжелых условиях пуска и равным 1 при легких условиях пуска.
Для цепей с группой двигателей используют в основном автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями. При этом величина тока срабатывания расцепителей должна превышать максимальную величину кратковременного тока, который определяется суммой номинальных токов наибольшего количества включенных двигателей (приемников) при условии пуска двигателя с максимальным пусковым током:
I э. р ≥ I кр; I кр = K одн I раб + I пуск. max
где I кр — максимальный кратковременный ток, А; n — число всех электроприемников (двигателей); Кодн — коэффициент одновременной работы электрических приемников (двигателей).
При установке автоматических выключателей с тепловыми или комбинированными расцепителями в закрытом шкафу ток расцепителя должен быть
I н. р ≥ 1,15 Imax .
Промышленностью выпускаются различные серии автоматических выключателей. На предприятиях торговли и общественного питания наиболее широко применяются автоматические выключатели серий АБ25М, АП50Б, АЕ20, A3100. Кроме того, в последнее время стали поступать в эксплуатацию автоматические выключатели серий ВА14-26, ВА16-25, ВА51-25, ВА51-29, ВА51-31, ВА51-33. Масса выключателей новых серий меньше, чем старых.
Автоматический выключатель серии АП50Б предназначен для нечастых включений и отключений электрических приемников вручную. Если в нем установлены тепловые или электромагнитные расцепители либо те и другие, то будет происходить также автоматическое отключение приемников при превышении установленной величины тока.
В цепях электродвигателей широко применяются автоматические выключатели типа АП50БЗМТ с установленным в них комбинированным расцепителем (тремя электромагнитными и тремя тепловыми расцепителями). При срабатывании любого из них происходит размыкание всех контактов и полное отключение двигателя. При значительных превышениях тока цепи (токах короткого замыкания) срабатывают электромагнитные расцепители, а при небольших, но длительных токах перегрузки — тепловые.
Рябов В.И. Электрооборудование: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений. – 5-е изд., перераб. – М.: Экономика, 1990.
Синдеев Ю.Г., Грановский В.Г. Электротехника. Учебник для студентов педагогических и технических вузов. Ростов-на-Дону: «Феникс», 1999.
Лихачев В.Л. Электротехника. Справочник. Том 1./В.Л. Лихачев. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.
Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебник. – 4-е изд., испр. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.
Инструкция на ремонт автоматических выключателей 0,4кВ
ВВЕДЕНИЕ.
Назначение документа, классификация технологии.
1.1.1. Технологическая инструкция предназначается для использования в качестве основного документа при производстве технического обслуживания и ремонта автоматических воздушных выключателей типа АВМ, Электрон, А3700, А3790, АВ2М4, ВА50-41 всех модификаций, АВВК1600, Compact NS, Masterpact NW, БСЗ, (далее выключателей) на электроэнергетическом предприятии.
1.1.2. Технологическая инструкция на средний, текущий, техническое обслуживание и все виды проверок выключателей разработана с использованием чертежей и инструкций заводов изготовителей, с учетом противоаварийных циркуляров и инструкций, а также опыта эксплуатации, организации и проведения ремонта.
1.1.3 Технологическая инструкция охватывает типовой объем работ по среднему, текущему ремонту, техническому обслуживанию, всем видам проверок выключателей с электродвигательным ( АВМ, Э-16, Masterpact NW) или с электромагнитным (А-3700, А3790, АВ2М4, ВА50-41, Compact NS) приводами. Так как конструкция этих выключателей является наиболее общей и полной для всех модификаций выключателей этого типа. Вопросы, связанные с небольшими конструкционными особенностями (с ручным, рычажным приводом) выключателей, освещены в соответствующих разделах настоящей технологической инструкции.
1.1.4. Настоящая технологическая инструкция описывает отдельные операции и процесс технического обслуживания и ремонта выключателей в целом, с указанием возможных для применения при выполнении операций видов оборудования, технологической оснастки. Технологическая инструкция предназначена для ремонтного персонала электрического цеха электроэнергетического предприятия и подрядных организаций при организации и проведении ремонтов выключателей.
Перечень документов, на основании которых составлена технология.
Программа обеспечения качества технического обслуживания и ремонта систем и оборудования электроэнергетического предприятия. ПОКАС (рем).Основные положения. Книга 1. № 0-18-01ПОКАС (рем).
Программа обеспечения качества технического обслуживания и ремонта систем и оборудования электроэнергетического предприятия. ПОКАС (рем). Техническое обслуживание и ремонт систем и оборудования. Книга 2. № 0-18-02ПОКАС (рем).
Общие положения обеспечения безопасности атомных станций. ОПБ-88/97. ПНАЭ Г-01-011-97.
Инструкция по охране труда для электрослесаря по ремонту оборудования распределительных устройств. № 0-03-136ИОТ.
Инструкция по пожарной безопасности электрического цеха электроэнергетического предприятия. № 0-03-53ИП.
Руководящий документ. Правила организации технического обслуживания и ремонта систем и оборудования атомных станций. РДЭО 0069-97.
Стандарт организации. Основные правила обеспечения эксплуатации атомных станций (ОПЭ АС). СТО 1.1.1.01.0678-2007.
Выключатели АВМ 4; АВМ 10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБЕ.463.002.В10 ЭНЕРГОМАШ ЭКСПОРТ СССР МОСКВА.
Технологический процесс на ремонт автоматических выключателей типа АВМ 4 и АВМ 10. ЦКБЭНЕРГО Кишинев 1975г.
Методические указания по наладке и эксплуатации автоматических воздушных выключателей серии АВМ. 00001239В1.УДК621-316.57.СПО Союзэнерго. 1978.
Технологический процесс на капитальный ремонт автоматических выключателей типа АВМ 15 и АВМ 20. ЦКБЭНЕРГО Кишинев 1975.
Методические указания по наладке и эксплуатации автоматических выключателей серии А3700 на электростанциях и подстанциях. 1981
Методические указания по наладке и эксплуатации автоматических выключателей переменного тока серии Электрон на электростанциях и подстанциях. Служба передового опыта и информации. СОЮЗТЕХЭНЕРГО. Москва. 1981.
Выключатели серии Электрон. СССР МОСКВА. ОБЕ.463.014.
Выключатели автоматические А3710. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОЮУ.140.003.
Автоматические выключатели серии А3700. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБХ.463.194.
Выключатели автоматические типа А3710, A3720 и А3770 всех модификаций. Инструкция по сборке и регулировке. ОАК.410.006.
Выключатели автоматические типа А3730, A3740 всех модификаций. Инструкция по сборке и регулировке. ОАК.410.005.
А.С.Горобец И.Х.Евзеров. Автоматические выключатели серии А3700. Москва. Энергоатомиздат. 1984г.
Эксплуатационный циркуляр о повышении надежности работы автоматических выключателей А3700. Москва. 4.11.1988.№Ц-08.-88.
Выключатели автоматические типа А3790. Технические условия. ТУ 16-522.147-80.ОКП342265.
Выключатели автоматические серии А3790. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБЕ.140.010 ТО.
Выключатели автоматические АВ2М4, АВ2М10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. БЕИВ.641887.001 ТО.
Выключатели автоматические серии ВА50-41. Техническое описание. ВИАК.641700.003ТО.
Выключатели автоматические серии ВА50-41. Инструкция по эксплуатации. ВИАК.641700.002ИЭ.
Приводы электромагнитные всех модификаций к выключателям автоматическим А3700. Инструкция по сборке и регулировке. ОАК.410.007.
Выключатели автоматические А3790, A3730Ф. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОБЕ.140.010.ТО.
Автоматические выключатели и выключатели нагрузки низкого напряжения «Compact Merlin Gerin 80-1250 А». Scheider Electric.
Автоматические выключатели и выключатели нагрузки низкого напряжения на токи 800-6300А. Masterpact NW08-63. Руководство по эксплуатации.
Руководство пользователя для автоматического выключателя Masterpact NT.
Выключатели автоматические ВА52-41, ВВА53-41, ВА55-41, ВА56-41. Инструкция по эксплуатации. ВИАК.641700.002 ИЭ.
Инструкция по установке/техобслуживанию низковольтных рубильников энергетической цепи. типа АВВК 225-2000А. стационарные и выкатные.
Блоки силовые заменяющие для установки в КРУ – 0,4 , КТП СН – 0,4, и КТП СНВ – 0,4. Руководство по эксплуатации. Э861.00.00.00РЭ.
Объем и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.300-97.
Правила безопасности при работе с инструментом и приспособлениями. РД 34.03.204-93.
Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТ РМ-016-2001. РД-153-34.0-03.150-00.
Нормы периодичности планово-предупредительного ремонта силового электрооборудования электроцеха электроэнергетического предприятия.
Классификация компонентов и деятельности по категориям качества. Руководство. № 0-48-54ИП.
Технологический регламент эксплуатации 1 энергоблока электроэнергетического предприятия с реактором ВВЭР-440(В-230) № 1-17-24ИЭ.
Технологический регламент эксплуатации 2 энергоблока электроэнергетического предприятия с реактором ВВЭР-440(В-230) № 2-17-25ИЭ.
Технологический регламент эксплуатации 3 энергоблока электроэнергетического предприятия с реактором ВВЭР-440(В-213) № 3-48-08ИЭ.
Технологический регламент эксплуатации 4 энергоблока электроэнергетического предприятия с реактором ВВЭР-440(В-213) № 4-48-09ИЭ.
Инструкция по входному контролю оборудования, основных материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий поступающих на электроэнергетическое предприятие. №0-18-02ИП.
Область применения технологии
1.3.1. Настоящая технологическая инструкция распространяет свое действие на ремонт автоматических воздушных выключателей типа АВМ, Электрон, А3700, на техническое обслуживание А3790, АВ2М4, ВА50-41,АВВК1600, Compac NS, Masterpact NW, БСЗ и описывает ремонтные операции, необходимые и достаточные для поддержания выключателей в работоспособном состоянии. Выше указанные выключатели применяются на электроэнергетическом предприятии в КРУ – 0,4 кВ и на щитах постоянного тока:
1.3.2. Назначение выключателей.
Выключатели автоматические предназначены для установки в цепях постоянного и переменного тока, для защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий, а также для нечастых коммутаций (до 5 раз в сутки оперативных переключений) электрических цепей при номинальных режимах работы, в том числе асинхронных электродвигателей, если их пусковые характеристики согласованы с защитными характеристиками выключателей.
1.3.3. Основные технические данные.
1.3.3.1. Выключатели устанавливаются:
— в среде не взрывоопасной , не содержащей значительного количества агрессивных газов и паров в концентрациях разрушающих металлы и изоляцию , не насыщенной токопроводящей пылью и водяными парами, с температурой окружающего воздуха от -40 С до +40 С;
— в вертикальном рабочем положении;
— при условии защищенности места установки от попадания воды, масла, эмульсии и т. п., непосредственного воздействия солнечной радиации, резких толчков, вибрации мест крепления выключателей выше 25 Гц при ускорении не более 0,7g .
1.3.3.2. Выключатели различаются:
а) по роду тока главной цепи: постоянного или переменного. б) по виду привода. в) по способу установки. г) по значению номинального тока главной цепи д) по значению номинального тока расцепителя е) по выполнению максимальной токовой защиты. ж) по наличию добавочных расцепителей з) по габаритам.
Техническое описание автоматических выключателей — Устройство и принцип действия
Выключатели выпускаются в пластмассовых корпусах. На основании каждого корпуса монтируется коммутирующее устройство, состоящее из неподвижных и подвижных контактов, заключённых в дугогасительную камеру, расцепители максимального тока и механизм управления.
Дугогасительные камеры обеспечивают гашение дуги.
Подвижные контакты укреплены на изолированной траверсе и через механизм свободного расцепления с рукояткой (или кнопкой) выключателя. Во включенном положении подвижная система удерживается защелкой, связанной с расцепителем.
Механизм свободного расцепления обеспечивает мгновенное замыкание и размыкание контактов с постоянной скоростью, независимой от движения рукоятки или кнопки.
Расцепитель максимального тока встраивается в каждый полюс выключателя последовательно.
Тепловой расцепитель при перегрузках срабатывает с обратнозависимой от тока, выдержкой времени, т.е. чем больше ток перегрузки, тем быстрее произойдет отключение.
Комбинированный расцепитель состоит из теплового и электромагнитного, поэтому отключение может произойти при действии любого из них.
Электромагнитные расцепители монтируются на передней стороне корпуса, а тепловые – на задней и закрываются пластмассовой пластинкой. Выключатель, кроме основных, может иметь 1 и 2 замыкающих вспомогательных контактов.
Если в автомате установлены только тепловые расцепители, то последовательно с ним должны быть включены предохранители, забщищающие установку от токов короткого замыкания.
Силовые контакты могут быть снабжены искрогасительными (дугогасительными) номерами с решетками.
В электрических силовых установках промышленных предприятий широко распространены автоматические воздушные выключатели серии А. Описание выключателя AI5-T, приводимое ниже, может дать необходимое представление о конструкции и способах ремонта большинства современных автоматических выключателей, применяемых в электроустановках промышленных предприятий в качестве аппаратов защиты и управления.
Автоматический воздушный выключатель А15-Т (рисунок 1, а) смонтирован на термостойкой и механически прочной изоляционной плите 1. Основными частями выключателя являются контакты (на рисунке они не видны, поскольку закрыты дугогасительными камерами 17), механизм свободного расцепления 2, электромеханический привод 5, максимальные 6 и дополнительные 10 расцепители, панель 11 зажимов и коммутатор 15.
В выключателе использована трехступенчатая система контактов. Каждый полюс выключателя имеет три пары контактов: главные, промежуточные (переходные) и дугогасительные (разрывные).
Главные контакты выполнены из металлокерамики, а промежуточные и разрывные — из меди. Контактная система каждого полюса выключателя расположена в дугогасительной камере 17, обеспечивающей эффективное гашение дуги и исключающей возможность переброса дуги на соседние фазы или другие токопроводящие части автомата.
Подвижные контакты автоматического выключателя укреплены на изолированном главном валу 13. Автоматический выключатель отключается с помощью валика 12 от воздействия максимальных расцепителей 6 при недопустимом увеличении тока в защищаемой цепи, а также при воздействии на валик 12 дополнительных расцепителей 10. Воздействие при токе короткого замыкания максимальных расцепителей 6 на селективный валик 14 приводит также к отклонению выключателя, но через определенный промежуток времени. Выдержка времени осуществляется механическим замедлителем 4, расположенным на правой щеке механизма свободного расцепления 2. Подвижная контактная система связана с пружиной 16, служащей для отключения выключателя. Электромеханический привод 5 связан с механизмом свободного расцепления 2. В схеме его защиты и управления имеются трубчатый резистор, плавкий предохранитель 8 и реле управления 9.
Для присоединения автоматического выключателя к сети заземления служит болт 3. Наличие огнестойкой асбесто-шиферной перегородки 18 предотвращает возможность переброса дуги. Дистанционное включение автоматического выключателя осуществляют электромеханическим приводом 5, а отключение — дополнительным расцепителем 10. 
Рисунок 1 – Автоматический воздушный выключатель А15-Т на 600 А переменного тока:
а — общий вид, б, в — контактная система во включенном и отключенном положениях автоматического выключателя; 1 — плита, 2 — механизм свободного расцепления, 3 — болт заземления, 4 — механический замедлитель расцепления, 5 — электромеханический привод, 6, 10 — максимальные и дополнительный расцепители, 7 — резистор, 8 — предохранитель, 9 — реле управления, 11 — панель зажимов, 12, 14 — отключающий и селективный валики, 13 — главный вал, 15 — коммутатор, 16, SO — пружины, 17 — дугогасительная камера, 18 — огнестойкая перегородка, 19, 28, 29 — нижняя, верхняя и регулировочная гайки, 20 — держатель, 21, 23 — промежуточный и главный контакты, 22 — дугогасительные контакты, 24 — фасонный винт, 25 — стакан динамометра, 26 — шкала динамометра с указателем, 27 — штифт. Стрелками указано направление усилий при определении растворов и провалов контактов.
Контактная система автоматического выключателя (рисунок 1, б, в) состоит из трех параллельно включаемых групп контактов: главных 23, промежуточных 21 и дугогасительных 22. При включении выключателя замыкаются вначале дугогасительные, затем промежуточные и, наконец, главные контакты. Размыкание контактов при отключении выключателя происходит в обратном порядке.
Автоматы АП-50, получившие наибольшее распространение в сельском хозяйстве, могут быть построены для работы с электродвигателями мощностью до 20 кВт при напряжении 220 В.
Если трехфазный автомат снабжен только тепловыми расцепителями, то он имеет обозначение АП-50-3Т, если только электромагнитным – АП-3М, если же и тем и другим – АП-50-3 шт.
В автомате АП-50 могут быть установлены тепловые расцепители на номинальные токи ( с регулированием установки в пределах от 63 до 100% их значений): 16, 25, 4, 10, 40, 50 А. гарантийный срок службы составляет 20000 включений при номинальных значениях тока и напряжения.
Высоковольтный воздушный выключатель ВВМ-500
На основании технических данных высоковольтного воздушного выключателя ( U ном = 500 кВ , I ном = 2000 А , S ном.о = 20 ГВ . А ), выполнить следующие работы:
Ознакомиться с технико-экономической характеристикой аппарата;
Спроектировать и произвести расчёт электрической изоляции;
Произвести поверочный расчёт токоведущего контура в нормальном режиме и режиме короткого замыкания;
Рассчитать газодинамику аппарата.
ГЛАВА I. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
ОБЗОР ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ . стр.5
ГЛАВА II. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ,
КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА ВВМ-500 . стр.7
ГЛАВА III. РАСЧЁТ ОБЩЕЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ . стр.16
ГЛАВА IV. РАСЧЁТ ТОКОВЕДУЩЕЙ СИСТЕМЫ
НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ И ПРИ КЗ . стр.25
ГЛАВА V. РАСЧЁТ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ В ДУ . стр.33
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ . стр.42
Выключатели высокого напряжения ( ВК ) предназначены для оперативных и аварийной коммутаций в энергосистемах, для выполнения операций включения и отключения отдельных цепей при ручном или автоматическом управлении. Во включенном положении ВК должен длительно пропускать токи нагрузки и кратковременно — аварийные.
Характер режима работы ВК несколько необычен: нормальным для них считается как включенное положение, когда по ним проходит ток нагрузки, так и отключенное, при котором они обеспечивают необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи.
Коммутация цепи, осуществляемая при переключении ВК из одного положения в другое, производится не регулярно, время от времени, а выполнение специфических требований по включению цепи при имеющемся в ней коротком замыкании ( КЗ ) либо по отключению КЗ вообще крайне редко.
Выключатели должны надёжно выполнять свои функции, находясь в любом из указанных положений, и одновременно быть всегда готовыми к мгновенному выполнению любых коммутационных операций, часто после длительного пребывания в неподвижном состоянии. Наиболее тяжёлым режимом для ВК является режим отключения тока КЗ .
Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами: ГОСТ 687-78 «Выключатели переменного тока нагрузки на напряжение свыше 1000 В . Общие технические условия»; ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий». ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В ; ГОСТ 1516.1-75 «Нормы испытательных напряжений внешней и внутренней изоляции электрических аппаратов».
Практическое использование сжатого воздуха для гашения электрической дуги в ВК началось в 20-х годах двадцатого века. В 1929 г. появились в опытной эксплуатации первые образцы воздушных выключателей ( ВВ ) на напряжение 10-20 кВ , в которых гашение электрической дуги осуществлялось сжатым воздухом при давлении 1 МПа . Основная изоляция этих ВВ была выполнена из фарфора. Конструкция первых ВВ была во многом несовершенна. Это обусловливалось тем, что особенности гашения электрической дуги в сжатом воздухе были ещё недостаточно тщательно исследованы. Кроме того, и пневматические системы ВВ ещё не были достаточно хорошо отработаны. Требовалось некоторое время, чтобы конструкторы могли преодолеть эти недостатки и сделать ВВ конкурентоспособными по отношению к масляным.
В России интенсивные разработки ВВ начались с 1945 г., когда приступили к проведению научно-исследовательских и конструкторских работ по созданию серии подстанционных ВВ на напряжения 35-220 кВ .
В настоящее время ВВ получили исключительно широкое применение и во многих случаях вытеснили масляные. ВВ позволили перейти к классам напряжения 750 и 1150 кВ ; возможен переход и к более высоким классам напряжения, а также к токам отключения 63-80 кА при напряжениях 110-750 кВ и 160-240 кА при напряжениях 20-30 кВ .
Широкое применение ВВ обусловлено их способностью удовлетворять любому предъявляемому требованию, в отношении как технических параметров, так и эксплуатационных характеристик, за исключением, быть может — характеристик экономических.
К основным преимуществам использования сжатого воздуха в ВК относятся:
Отсутствие загрязнения окружающей среды;
Низкие эксплуатационные расходы, связанные с заполнением ВВ дугогасящей средой и её заменой;
Постоянство свойств сжатого воздуха в широком диапазоне температур;
Из недостатков можно выделить:
Высокую стоимость компонентов ВВ ;
Повышенную чувствительность ВВ к жёсткости режима отключения (по скорости восстанавливающегося напряжения);
Отсутствие зависимости между отключающей способностью дугогасящей среды при заданном давлении сжатого воздуха и отключаемым током (может привести к преждевременному обрыву тока ранее его естественного перехода через нуль).
Анализ достоинств и недостатков ВВ показывает, что последние могут найти себе применение, главным образом, в энергосистемах на повышенные классы напряжения, где необходимы малое время отключения и ограниченный уровень коммутационных перенапряжений. Кроме того, ВВ могут применяться в сетях с относительно невысоким напряжением, но с большим номинальным током и током КЗ .
Целью данного курсового проекта является проектирование ВВ с параметрами: U ном = 500 кВ , I ном = 2000 А , S ном.о = 20 ГВ . А .
В курсовом проекте дан технико-экономический обзор существующих в настоящее время в мире ВВ , приведены их основные технические параметры.
Основная часть состоит из следующих расчётов:
Расчёт основных изоляционных промежутков, где был произведён выбор изоляционных промежутков ВВ , определена для каждого промежутка величина расчётного разрядного напряжения, по которой рассчитывалось минимальное допустимое изоляционное расстояние при импульсных воздействиях и воздействиях напряжении промышленной частоты;
Расчёт токоведущей системы, включающий в себя расчёт основных токовых характеристик ВК , расчёт контактной системы в номинальном режиме и режиме КЗ , расчёт распределения температуры вдоль поверхности токоведущей трубы ДУ в номинальном режиме;
Расчёт газодинамических процессов, включающий в себя расчёт хода и скорости движения подвижного контакта ДУ при операции «отключение», расчёт минимального объёма резервуара сжатого воздуха, расчёт давления при наполнении ДУ сжатым воздухом при операции «отключение» без учёта влияния дуги, расчёт истечения воздуха через сопло при наличии в нём электрической дуги.
ОБЗОР ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Отличительной чертой современных мощных ВВ является модульность их конструктивного исполнения, что даёт возможность использовать однотипные укрупнённые элементы (модули) для построения ВК данной серии на все классы напряжения, сохраняя параметры каждого из них по напряжению практически неизменными. Не менее важна и возможность оснащения каждого из этих дугогасительных модулей шунтирующими резисторами, предназначенными как для снижения амплитуды и скорости нарастания восстанавливающегося напряжения, так и для ограничения опасных перенапряжений при включении либо при отключении ВК . Поэтому принцип модульности конструктивного построения ВВ на высокие классы напряжений оказывается выгодным и с экономической точки зрения.
Характерной особенностью конструирования современных ВВ различными фирмами является достижение требуемых свойств и параметров принципиально одинаковыми методами, что привело в последнее время к сближению принципов построения конструктивных схем выключателей. Это позволяет сформулировать тенденции в развитии современных ВВ :
Модульный принцип построения серий. Этот принцип позволяет строить ВВ в весьма большом диапазоне напряжений (от 35 до 1150 кВ ) из одинаковых модулей, производить помодульные испытания и иметь максимально выгодные условия производства, эксплуатации и монтажа. Модульный принцип практически однозначно определяет размещение модулей на высоком напряжении с опорной или подвесной изоляцией;
Размещение дугогасительных устройств ( ДУ ) непосредственно в сжатом воздухе, что позволяет обеспечить максимальную коммутационную способность, быстродействие, изоляционную прочность межконтактных промежутков и пропускную способность по номинальному току;
Увеличение рабочего давления или создание устройств, позволяющих повысить давление в момент отключения. Наибольшее применяемое в настоящее время давление достигает 6,0 8,5 МПа ;
