Лекции по "Экономике"

По способу гашения  дуги

Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);

Вакуумные выключатели;

Масляные  выключатели (баковые и маломасляные);

Воздушные выключатели;

Автогазовые выключатели;

Электромагнитные  выключатели;

Автопневматические  выключатели.

По назначению

Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания

Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000А) и тока отключения.

Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных  электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.

Выключатели нагрузки выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок - до нескольких мегавольт-ампер.

Реклоузеры подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабжённые защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП

Выключатели специального назначения.

По виду установки

Опорные, то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.

Подвесные, то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.

Настенные, то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.

Выкатные, то есть имеющие приспособления для выкатки из ячеек распредустройств.

Встраиваемые в комплектные распределительные устройства.

По категориям размещения и климатическому исполнению

пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции);

шесть климатических исполнений (У, ХЛ, ТВ, ТС, Т и О) в зависимости от географического места установки.

В воздушных выключателях (ВВ) энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакты, и как дугогасящая среда. Принцип действия дугогасительного устройства (ВВ) заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При прохождении тока через ноль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

ВВ конструктивно подразделяются на:

Выключатель с открытым отделителем

Выключатель с газонаполненным  отделителем

Выключатель с камерами в  баке со сжатым воздухом

Изолирующей и гасящей  средой выключателей служит гексафторид серы SF6 (элегаз). Выключатели представляют собой трехполюсный аппарат, полюсы которого имеют одну (общую) раму и управляются одним приводом, либо каждый из трех полюсов выключателей имеет собственную раму и управляется своим приводом (выключатель с пополюсным управлением).

Принцип работы аппаратов  основан на гашении электрической  дуги (возникающей между расходящимися  контактами при отключении тока) потоком  элегаза.

Источников возникновения  потока газа – два :

повышение давления в одной  из заполненных газом полостей дугогасительного устройства, обусловленное уменьшением ее замкнутого объема, возможность истечения газа из которой в зону расхождения дугогасительных контактов появляется непосредственно перед их размыканием;

повышение давления газа в  этой же полости вследствие его расширения под действием тепловой энергии  самой электрической дуги.

Первый источник превалирует  при отключении малых токов, а  второй – больших.

Дугогасительное устройство

Дугогасительное устройство предназначено обеспечивать быстрое гашение электрической дуги, образующейся между контактами выключателя при их размыкании. Разработка рациональной и надежной конструкции дугогасительного устройства представляет значительные трудности, так как процессы, происходящие при гашении электрической дуги, чрезвычайно сложны, недостаточно изучены и обусловливаются многими факторами, предусмотреть которые заранее не всегда представляется возможным. Поэтому окончательная разработка дугогасительного устройства может считаться завершенной лишь после его экспериментальной проверки.

Современные выключатели  оснащены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, которые демонстрируют свои расчетные преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит неподвижную  и подвижную контактные системы, в каждой из которых имеются главные  контакты и снабженные элементами из дугостойкого материала дугогасительные контакты. Главный контакт неподвижной системы и дугогасительный подвижной – розеточного типа, а главный контакт подвижной системы и дугогасительный неподвижной – штыревые.

Подвижная система содержит, кроме главного и дугогасительного контактов, связанную с токовым выводом ДУ неподвижную токоведущую гильзу; поршневое устройство, создающее при отключении повышенное давление в подпоршневой полости, и два фторопластовых сопла (большое и малое), которые направляют потоки газа из зоны повышенного давления в зону расхождения дугогасительных контактов. Большое сопло, кроме того, препятствует радиальному смещению контактов подвижной системы относительно контактов неподвижной, поскольку никогда не выходит из направляющей втулки главного неподвижного контакта.

Главный контакт подвижной  системы представляет собой ступенчатую  медную гильзу, узкая часть которой  адаптирована ко входу в розеточный главный контакт неподвижной системы, а широкая часть имеет два ручья, в которых размещены токосъемные (замкнутые проволочные) спирали, постоянно находящиеся в контакте с охватывающей их неподвижной токоведущей гильзой.

Газовая система

Газовая система аппаратов  включает в себя:

клапаны автономной герметизации (КАГ) и заправки колонн;

коллектор, обеспечивающий во время работы аппарата связь газовых  полостей колонн между собой и  с сигнализатором изменения плотности  элегаза;

сам сигнализатор, представляющий собой стрелочный электроконтактный манометр с устройством температурной компенсации, приводящим показания к величине давления при температуре 20ºС;

соединительные трубки с  ниппелями и уплотнениями.

Сигнализатор изменения  плотности элегаза (датчик плотности) имеет три пары контактов, одна из которых, замыкающаяся при значительном снижении плотности элегаза из-за его утечки, предназначена для подачи сигнала (например, светового) о необходимости дозаправки колонн, а две других, размыкающихся при недопустимом падении плотности элегаза, предназначены для блокирования управления выключателем или для автоматического отключения аппарата с одновременной блокировкой включения (что определяется проектом подстанции).

Привод

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении  и отключение. Вал привода соединяют  с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя  должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом  управлении — наименьшее потребление  электроэнергии.

В элегазовых выключателя применяют два типа приводов:

Пружинный привод:

аккумулятором энергии является комплект винтовых цилиндрических пружин

управляющим органом является кинематическая система рычагов, кулачков и валов.

Пружинно-гидравлический привод:

аккумулятором энергии является комплект тарельчатых пружин

управляющим органом является гидросистема.

Вопрос № 17  Характеристики кабельных  линий напряжением до и выше 1 кВ. Способы прокладки ка- белей электрической сети.

Вопрос № 18  Источники реактивной мощности.

Потери реактивной мощностих. Основная часть потерь реактивной мощности приходится на потери в трансформаторах и воздушных линиях (ВЛ) электрической сети. Так, потери реактивной мощности в трансформаторе составляют 10—12 % передаваемой полной мощности. При передаче электроэнергии от электростанции до электроприемников происходит не менее четырех трансформаций, и поэтому эти потери могут достигать приблизительно 50 % полной мощности электроприемников. Потери реактивной мощности в ВЛ зависят от длины линии и протекающего по ней тока. Передаваемая по линии мощность может быть оценена по пропускной способности линии, которая, в свою очередь, может характеризоваться натуральной мощностью Рнат. При передаче по ВЛ натуральной мощности потери реактивной мощности равны реактивной мощности  C, генерируемой линией. Величина Рнат слабо зависит от сечения проводов, определяется волновым сопротивлением линии и в среднем равна: для ВЛ 110 кВ — 30 МВт, 220 кВ — 135 МВт, 500кВ—900МВт.  
Зарядная мощность линий. Емкостная проводимость ВЛ учитывается при напряжениях 110 кВ и выше. Зарядная мощность линии  C зависит от номинального напряжения и ее длины. Например, генерация реактивной мощности в линии длиной 100 км составляет: при напряжении 110 кВ — 3,5 Мвар, 220 кВ — 14 Мвар, 500 кВ — 90 Мвар. Для средних длин линий, характерных для каждого номинального напряжения, зарядная мощность составляет от 6 до 30 % натуральной мощности линии, повышаясь с увеличением напряжения ВЛ.  
Генераторы электростанций являются основными источниками реактивной мощности. Номинальный коэффициент мощности генераторов, равный отношению активной мощности генератора Рг к его полной мощности Sг(cos φг = Pг/Sг), составляет 0,85—0,9, и, значит, выработка реактивной мощности генераторами не может превышать 0,5—0,6 генерируемой ими активной мощности. Это означает, что генераторы электростанций не могут обеспечить всей потребности в реактивной мощности. Поэтому в ЭЭС широко применяются компенсирующие устройства. К ним относятся: конденсаторные батареи (КБ), применяемые в основном на напряжении 0,22—10 кВ. Будучи установленными в узлах нагрузки, они позволяют частично разгрузить электрические сети от передачи по ним реактивной мощности;  синхронные компенсаторы (СК) — синхронные машины, работающие без нагрузки на валу, т.е. в режиме холостого хода. Синхронные компенсаторы выпускаются сравнительно большой мощности (50—320 MB · А) и устанавливаются, как правило, на районных подстанциях, где график нагрузки меняется в широких пределах, в связи с чем существенно изменяется баланс реактивной мощности. Как правило, это подстанции напряжением 330—500 кВ и выше, где СК устанавливаются на шинах низшего напряжения (10—20 кВ). Синхронный компенсатор может быть снабжен устройством автоматического регулирования возбуждения, и при снижении напряжения он автоматически будет увеличивать выработку реактивной мощности, тем самым стабилизируя напряжение;  статические тиристорные компенсаторы (СТК) состоят из параллельно включенных управляемых реакторов и КБ, которые подключаются к сети высокого напряжения через трансформатор. Для регулирования реактивной мощности используются тиристоры. Такое сочетание реакторов и КБ позволяет использовать СТК как для генерации (при преобладании емкостного элемента), так и для потребления реактивной мощности (при преобладании индуктивного элемента). Статические тиристорные компенсаторы выпускаются большой номинальной мощности и устанавливаются на промежуточных и конечных подстанциях мощных электропередач, а также в крупных узлах нагрузки для стабилизации режима сети при резкопеременном характере нагрузки. Использование СТК в питающих сетях позволяет: стабилизировать напряжение в месте подключения СТК; уменьшить потери активной мощности в электропередаче; увеличить пропускную способность линии и тем самым устранить необходимость сооружения новой линии; улучшить условия регулирования напряжения; демпфировать колебания мощности и напряжения;  шунтирующие реакторы (ШР) используются для потребления излишней реактивной мощности в ЭЭС и ввода напряжений в допустимую область. Реакторы абсолютно необходимы при наличии в ЭЭС протяженных воздушных линий сверхвысокого напряжения, которые, как указывалось выше, генерируют реактивную мощность, вследствие чего возможно увеличение напряжений на элементах ЭЭС сверх допустимых значений. Устанавливаются реакторы на конечных и промежуточных подстанциях длинных линий электропередач, их включение и отключение производится дежурным персоналом по распоряжению диспетчера ЭЭС. Использование регулируемых ШР позволяет осуществить стабилизацию напряжения в точке подключения реактора.

Вопрос № 19  Источники реактивной мощности.

Нормы качества электрической  энергии и область их применения в системах электроснабжения

Увеличение числа источников электромагнитного поля многократно  повышает его интенсивность относительно естественного магнитного поля Земли (в 10 тыс. раз по сравнению со времени  Максвелла). Это негативно влияет на здоровье людей и обостряет  проблему электромагнитной совместимости  электрооборудования и электрических  сетей, под которой понимается способность  потребителей электрической энергии  нормально функционировать и  не вносить в электрическую сеть недопустимых искажений, затрудняющих работу других потребителей.

Если говорить об электрической  совместимости в самом широком  смысле, то следует учитывать все  материальные проявления и идеальные  последствия, связанные с заряженными  частицами и электромагнитными  полями. Но обычно под электромагнитной совместимостью понимают совокупность электрических, магнитных и электромагнитных полей, которые генерируют электрообъекты, созданные человеком, и воздействуют на мертвую (физическую) и живую (биологическую) природу, на техническую, информационную, социальную реальности. Последняя, в частности, включает биоэлектромагнитную совместимость, заключающуюся в появлении зон повышенной опасности по условиям электростатического и электромагнитного влияния. Для технических устройств ухудшение электромагнитной обстановки может обостриться настолько, что возможно нарушение их функционирования, ухудшения качества электроэнергии, повреждения устройств релейной защиты и автоматики.

Важной составной частью многогранной проблемы совместимости  становится подсистема качества электроэнергии ПКЭ, которая в электрической  сети характеризуется показателями качества электроэнергии. Перечень и  нормативные (допустимые) значения ПКЭ  установлены ГОСТ 13109—97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения», введенного с 01.01.1999 взамен существующего ГОСТ 13109—87.

Снижение качества электроэнергии обусловливает:

— увеличение потерь во всех элементах электрической сети;

— перегрев вращающихся машин, ускоренное старение изоляции, сокращение срока службы (в некоторых случаях  выход из строя) электрооборудования;

— рост потребления электроэнергии и требуемой мощности электрооборудования;

— нарушение работы и ложные срабатывания устройств релейной защиты и автоматики;

— сбои в работе электронных  систем управления, вычислительной техники  и специфического оборудования;

— вероятность возникновения  однофазных коротких замыканий из-за ускоренного старения изоляции машин  и кабелей с последующим переходом  однофазных замыканий в многофазные;

— появление опасных уровней  наведенных напряжений на проводах и  тросах отключенных или строящихся высоковольтных линий электропередач, находящихся вблизи действующих;

— помехи в теле- и радиоаппаратуре, ошибочную работу рентгеновского оборудования;

— неправильную работу счетчиков  электрической энергии.

Часть ПКЭ характеризует  помехи, вносимые установившимся режимом  работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей, т. е. вызванные особенностями технологического процесса производства, передачи, распределения потребления электроэнергии. К ним относятся отклонения напряжения и частоты, искажения синусоидальности формы кривой напряжения, несимметрия и колебания напряжения. Для их нормирования установлены допустимые значения ПКЭ.

Другая часть характеризует  кратковременные помехи, возникающие  в электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых и  атмосферных явлений, работы средств  защиты и автоматики и послеаварийных режимов. К ним относятся провалы  и импульсы напряжения, кратковременные  перерывы электроснабжения. Для этих ПКЭ допустимые численные значения ГОСТом не установлены. Однако такие параметры, как амплитуда, длительность, частота и другие, должны измеряться и составлять статистические массивы данных, характеризующие конкретную электрическую сеть в отношении вероятности появления кратковременных помех.

ГОСТ 13109—97 устанавливает  показатели и нормы в электрических  сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного  и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся  в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники  электрической энергии (точки общего присоединения). Нормы применяют  при проектировании и эксплуатации электрических сетей, а также  при установлении уровней помехоустойчивости электроприемников и уровней кондуктивных электромагнитных помех, вносимых этими приемниками. Установлено два вида норм: нормально допустимые и предельно допустимые. Оценка соответствия нормам проводится в течение расчетного периода, равного 24 часам.

Качество электроэнергии характеризуется параметрами (частоты  и напряжения) в узлах присоединений  уровней системы электроснабжения.

Частота — общесистемный  параметр определяется балансом активной мощности в системе. При возникновении  дефицита активной мощности в системе  происходит снижение частоты до такого значения, при котором устанавливается  новый баланс вырабатываемой и потребляемой электроэнергии. При этом снижение частоты связано с уменьшением скорости вращения электрических машин и уменьшением их кинетической энергии. Освобождающаяся при этом кинетическая энергия используется для поддержания частоты. Поэтому частота в системе меняется сравнительно медленно. Однако при дефиците активной мощности (более 30 %) частота меняется быстро и возникает эффект «мгновенного» изменения частоты — «лавина частоты». Изменение частоты со скоростью более 0,2 Гц в секунду принято называть колебаниями частоты.