Меню

Измерительные аппараты высокого напряжения

Аппараты высокого напряжения — Классификация АВН

Содержание материала

  • Аппараты высокого напряжения
  • Введение
  • Классификация АВН
  • Расположение АВН в электроустановках
  • Параметры и требования, предъявляемые к АВН
  • Классы номинальных и испытательные напряжения
  • Выбор изоляционных расстояний в воздухе
  • Расчет изоляционных расстояний в элегазе
  • Выбор изоляционных расстояний в масле
  • Расчет бумажно-масляной и изоляции
  • Фарфоровые элементы АВН
  • Выключатели высокого напряжения
  • Требования по восстанавливающемуся напряжению
  • Надежность выключателей высокого напряжения
  • Сведения по испытанию выключателей
  • Компоновка воздушных выключателей
  • Термодинамическая закупорка сопла
  • Восстановление промежутка продольного дутья
  • Конструкция генераторных воздушных выключателей
  • Конструкция воздушных выключателей ВНВ
  • Свойства элегаза
  • Элементы расчета ДУ элегазового выключателя
  • Конструкция элегазовых выключателей
  • Перспективы развития газовых выключателей
  • Компоновка масляного выключателя
  • Дугогасящие устройства
  • Расчет давления в ДУ автогазового дутья
  • Работа ДУ в режиме АПВ
  • Механизмы выключателя
  • Приводы выключателей
  • Электромагнитные выключатели
  • Конструкция ДУ электромагнитных выключателей
  • Вакуумные выключатели
  • Развитие вакуумного ДУ
  • Стойкость ДУ вакуумного выключателя
  • Электрическая прочность вакуумных ДУ
  • Конструкции вакуумных выключателей
  • Вакуумные выключатели — заключение
  • Разъединители, отделители и короткозамыкатели
  • Конструкции разъединителей
  • Конструкции отделителей и короткозамыкателей
  • Выключатели нагрузки
  • Предохранители высокого напряжения
  • Конструкция предохранителей
  • Расчет и выбор предохранителей
  • Трансформаторы тока
  • Трансформаторы тока — компенсация погрешности
  • Конструкция трансформаторов тока
  • ОЭТТ
  • Выбор трансформаторов тока
  • Трансформаторы напряжения
  • Элементы электромагнитных TH
  • Конденсаторные TH
  • ТПН
  • Конструкция реакторов
  • Разрядники
  • Вентильные разрядники
  • Ограничители перенапряжений
  • КРУ
  • КРУЭ
  • Конструкция КРУЭ

В.1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВН

Коммутационные аппараты.

В эту группу входят высоковольтные выключатели, предохранители, выключатели нагрузки, разъединители, отделители и короткозамыкатели.

  1. Высоковольтный выключатель — важнейший из АВН. Он служит для включения и отключения токов любых режимов: номинальных, токов КЗ, токов холостого хода (XX) силовых трансформаторов, токов холостых линий и кабелей. Характерной особенностью этого аппарата является наличие дугогасительного устройства (ДУ), которое обеспечивает гашение дуги, возникающей в цепи высокого напряжения при ее размыкании.
  2. Разъединитель служит для включения и отключения цепей высокого напряжения при отсутствии тока. Эти аппараты необходимы для изменения электрических схем энергоустановки и создания безопасных условий при ремонте и ревизии АВН и силового оборудования (трансформаторов, генераторов и др.). Отличительной особенностью разъединителя является видимый разрыв между контактами в положении «отключено». Разъединитель не имеет ДУ. После снятия напряжения с оборудования необходимо заземлить токоведущие части. Для этого разъединители часто снабжаются заземляющими устройствами.
  3. Высоковольтный предохранитель — аппарат, производящий отключение защищаемой цепи при КЗ и недопустимой перегрузке путем плавления металлического проводника малого сечения и последующего гашения дуги высокого напряжения в ДУ.
  4. Выключатель нагрузки. Этот аппарат служит только для включения и отключения номинальных токов установки. Отключение токов КЗ и перегрузок производит высоковольтный предохранитель, включенный с выключателем нагрузки последовательно. В отличие от разъединителя выключатель нагрузки имеет ДУ, рассчитанное на коммутацию номинальных токов и токов XX трансформаторов и линий электропередачи.
  5. Отделители и короткозамыкатели. В связи с возрастанием мощности приемников напряжение 35—220 кВ подается непосредственно на территории заводов, фабрик, городов. Выключатели на это напряжение имеют значительные габаритные размеры и высокую стоимость. В связи с этим разработаны упрощенные схемы энергоснабжения, в которых выключатели на повышенное напряжение заменяются простыми и дешевыми аппаратами — отделителями и короткозамыкателями, не требующими большого помещения.

Отделитель — это коммутационный аппарат, который служит для отключения обесточенной цепи высокого напряжения за малое время. По своей конструкции отделитель похож на разъединитель, но имеет быстродействующий привод, который отключает его за относительно малое время (не более 0,1 с).
Короткозамыкатель — это коммутационный аппарат, который служит для создания КЗ в цепи высокого напряжения. По своей конструкции он напоминает заземляющее устройство разъединителя. Включение и отключение короткозамыкателя производится также с помощью быстродействующего привода. Время включения с момента подачи управляющего сигнала до момента замыкания контактов не превышает 0,1 с. Согласованная работа отделителя и замыкателя производится от специальной схемы автоматики.

Читайте также:  Ибс стенокардия напряжения биохимический анализ крови

Ограничивающие аппараты.

1) Токоограничивающий реактор — катушка индуктивности, которая служит для ограничения тока КЗ и поддержания необходимого напряжения на сборных шинах распредустройства. Реакторы позволяют применить высоковольтные выключатели и другие АВН облегченного типа, а также повысить надежность работы электроустановки.

Наряду с токоограничивающими реакторами в установках высокого напряжения нашли применение реакторы иного назначения: шунтирующие, нагрузочные, дугогасящие и др.
2) Разрядники — аппараты, ограничивающие напряжение в электроустановке при коммутационных и атмосферных перенапряжениях. Они позволяют снизить требования к прочности электрической изоляции аппаратов и оборудования, уменьшить габаритные размеры электроустановки и значительно удешевить ее.

Измерительные аппараты.

В эту группу входят высоковольтные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (TH). Они изолируют силовые цепи высокого напряжения от токовых цепей и цепей напряжения измерительных приборов и релейной защиты. Кроме того, они позволяют различные номинальные токи и номинальные напряжения силовых цепей высокого напряжения привести к стандартным значениям тока (1 и 5 А) и напряжения (100 В).

Комплектные распределительные устройства (КРУ) представляют собой совокупность АВН (выключатель, разъединители, ТТ, TH, реактор и др.), которая позволяет осуществлять управление потоком энергии и защиту от аварийных режимов. КРУ изготовляются на аппаратном заводе и поставляется на подстанцию в готовом виде. Определенный набор ячеек КРУ позволяет на месте монтажа создать распределительное устройство высокого напряжения по одной из типовых схем. КРУ позволяет резко сократить время монтажа распределительного устройства, повысить надежность работы электроустановки, уменьшить затрату активных материалов и трудоемкость.

Источник



Измерение больших токов и высоких напряжений

Измерение больших токов и высоких напряженийИзмерение постоянных токов до 6000 А обычно производится при помощи приборов магнитоэлектрической системы с шунтами.

Шунты на большие токи становятся громоздкими, тяжелыми и дорогими, так, например, шунт типа 75ШС 6000 А весит 24 кг. Кроме того, применение шунтов на большие токи не обеспечивает достаточной точности и мощность потерь в них велика, например, в упомянутом шунте при номинальном напряжении 75 мВ мощность потерь 6 000 А х 0,075 В = 450 Вт. Поэтому для измерения больших постоянных токов применяются трансформаторы постоянного тока, которые изготавливаются на номинальные первичные токи от 7,5 до 70 кА при вторичном токе 5 А.

Шунт B6 - номинальный ток 1A - 15кA - падение напряжения 100мВ

Как и в цепях переменного тока, первичная обмотка включается в цепь измеряемого тока (в рассечку проводника), вторичные же обмотки подключаются к источнику синусоидального напряжения последовательно с нагрузкой. В них наводится ЭДС, значение которой зависит от первичного тока. Ток вторичной цепи пропорционален первичному току, если сопротивление нагрузки намного меньше индуктивного сопротивления обмоток.

Схема трансформатора постоянного тока дана на рис. 2.

Трансформатор постоянного тока состоит из двух одинаковых замкнутых сердечников, на каждый из которых наложено по две обмотки. Сердечники изготовлены из пермаллоя.

Измеряемый постоянный ток проходит по первичным обмоткам, соединенным последовательно. Две вторичные обмотки, соединенные между собой последовательно (или параллельно), через выпрямитель присоединяются к источнику питания с переменным напряжением.

Читайте также:  Как практически определить резонанс напряжений

Вторичные обмотки соединены так, что в течение первого полупериода переменного тока i 2 вторичная н. с. i2w2 в первом сердечнике имеет встречное направление по отношению к первичной н. с. i 1w2 1 а во втором сердечнике направления первичной и вторичной н. с. совпадают. В течение второго полупериода, наоборот, в первом сердечнике направления н. с. совпадают, а во втором они будут иметь встречные направления.

Схема измерительного трансформатора постоянного тока

Рис. 2. Схема измерительного трансформатора постоянного тока

При наличии постоянного измеряемого тока в первичной цепи трансформатора тока во вторичной цепи будет проходить переменный ток с прямоугольной формой кривой, а в диагонали мостовой выпрямительной схемы, в которую включен измерительный механизм, будет проходить постоянный ток. Изменение величины измеряемого тока вызовет изменение первичной н. с. F= i1 wl.

Измеряя вторичный ток и умножая его на действительный к оэффициент трансформации, получим действительное значение первичного тока.

Характеристики трансформатора тока

Рис. 3. Характеристики трансформатора тока: а — кривая намагничивания; б — кривая тока во вторичной цепи; в — кривая тока в измерителе.

Измерение больших переменных токов, как правило, производится амперметрами электромагнитной, ферро-динамической, электродинамической систем, включаемых через измерительные трансформаторы тока, которые изготавливаются на номинальные первичные токи до 25 кА.

Применяющееся в некоторых случаях включение амперметров непосредственно в рассечку проводов или шин (без трансформаторов тока) при напряжениях в цепи выше 500 В должно быть выполнено так, чтобы обеспечивались безопасность обслуживания и удобство наблюдения за показаниями прибора. Амперметры в таких случаях часто изолируются от земли путем установки их на изоляторах.

В цепях высокого напряжения независимо от рода тока и частоты надо стремиться включать амперметр в участок цепи с потенциалом, равным или близким к потенциалу земли, потому что в противном случае создается опасность для экспериментатора и обслуживающего персонала, могут возникать дополнительные погрешности от электрического поля, создаются неблагоприятные условия для работы изоляции прибора, которая в этом случае должна находиться в соответствии с рабочим напряжением измеряемой цепи.

В высоковольтных цепях постоянного тока напряжение можно измерять:

1) вольтметрами магнитоэлектрической системы, которые изготавливаются на номинальные напряжения до 6 кВ,

2) вольтметрами электростатической системы, которые изготавливаются на номинальные напряжения до 100 кВ,

3) применяя измерительные трансформаторы напряжения постоянного тока.

На рис. 4 дана схема измерительного трансформатора постоянного напряжения. Первичные обмотки трансформатора, соединенные последовательно с добавочным сопротивлением, подключены к измеряемому напряжению. Вторичные обмотки, соединенные параллельно, через выпрямитель присоединяются к источнику питания с переменным напряжением. В диагонали выпрямительной схемы включен измерительный механизм.

Схема измерительного трансформатора постоянного напряжения

Рис. 4. Схема измерительного трансформатора постоянного напряжения

Электростатический киловольтметр

Рис. 5. Электростатический киловольтметр

В цепях высокого напряжения переменного тока измерение напряжения, как правило, производится вольтметрами с номинальным напряжением 100 В, включаемыми через измерительные трансформаторы напряжения. В этом случае, с одной стороны, отпадают трудности изготовления приборов непосредственно на высокое напряжение, с другой — устраняется опасность для обслуживающего персонала при работе с измерительными приборами, присоединенными непосредственно к проводам высокого напряжения.

В высоковольтной технике для измерения высоких напряжений часто пользуются специальными электростатическими вольтметрами, шаровыми разрядниками, электронными осциллографами. Два последних из указанных приборов применяются преимущественно для измерения импульсов напряжения.

Читайте также:  Время установления прямого напряжения

Источник

Высоковольтные электрические аппараты

Высоковольтные аппараты – это электротехнические агрегаты, основное предназначение которых – комплексное распределение электрического напряжения и управление как электрическими, так и неэлектрическими приборами и устройствами, а также обеспечение защиты этой аппаратуре в режиме работы от перенапряжения.

Как правило, высоковольтные электрические аппараты для промышленного сектора изготовляются с пропускной способностью напряжения свыше 1 кВ.

Потому в свою очередь они делятся на:

  • аппараты ручного способа управления;
  • с дистанционным управлением;
  • защитную аппаратуру;
  • датчики различных категорий и назначения.

На сегодняшний день таких аппаратов выпускается в большом количестве. Ниже рассмотрим основную классификацию.

Назначения и типизация высоковольтных электрических установок

Благодаря большому перечню функций, которые могут выполнять современные высоковольтные аппараты, провести строгую типизацию по конкретному и определенному признаку весьма сложно.

Потому высоковольтные электрические агрегаты делят по ряду выполняемых ими задач, потому мы рассмотрим следующие категории:

  1. Высоковольтные коммутационные аппараты. Они служат для включений и выключений самого различного рода. К ним относятся рубильники, включатели и переключатели, а также выключатели силового типа.
  2. Электромагнитные. Их работа отталкивается от электромагнитных условий, которые возникают во время эксплуатации аппарата.
  3. Индукционные. Их работа основывается на взаимодействии магнитного поля и тока.
  4. Ограничивающие. Их основное назначение – ограничивать потоки тока короткого замыкания от возможного перенапряжения. Такие аппараты называются реакторами или разрядниками.
  5. Высоковольтные аппараты защиты обеспечивают надлежащую работу электрической цепи, предохраняя ее от сбоев режимов, которые отклоняются от нормы. Например, от перегрузок, перенапряжения, замыкания и обрывов фаз.
  6. Пускорегулирующие аппараты регулируют управление различными электроприводами. К ним относятся реостаты, контакторы и пускатели.
  7. Аппараты, контролирующие исполнение заданных значений и параметров.
  8. Приборы, регулирующие заданные системе параметры и значения.
  9. Высоковольтные аппараты для испытания кабелей создают в подвергаемой опытам изоляции силовых кабелей повышенное напряжение электрического поля, что позволит обнаружить дефекты или слабые места.
  10. По типу тока: аппараты постоянного или переменного тока.
  11. По ряду других признаков, например, эффективность и быстродействие.

То есть все высоковольтные электрические аппараты различаются и типизируются в зависимости от характера их работы и целей, ради которых их устанавливают на предприятии.

Испытания для высоковольтных аппаратов

На сегодняшний день комплексные высоковольтные испытания необходимы для избегания дальнейших повреждений механического типа, перенапряжений и перегрузок, но качество проводимых опытов может сказаться на сроке службы оборудования и стабильности.

Все испытания высоковольтных аппаратов проводятся в лабораториях. Основные типы опытов для высоковольтного оборудования:

  • пробы трансформаторных масел на предмет пробоя;
  • на изменения в работе электродвигателя;
  • опыты для высоковольтных приводов и выключателей масляного, элегазового и вакуумного типа;
  • комплексные испытания для высоковольтных коммутаторов, КРУ и ряда других деталей для этой аппаратуры;
  • опыты для предохранителей, разъединителей и короткозамыкателей секций;
  • опыты для трансформаторов силового типа, что необходимы для проверки надежности обмоток с повышенным уровнем напряжения, определения, насколько проходит увлажнение изоляции, проверки всех значений и изменений тока.

Также лабораториями используются высоковольтные аппараты для испытания кабелей и их изоляции. Для этого источник повышенного выпрямленного напряжения присоединяется к каждой жиле кабеля в поочередном режиме.

Во время таких опытов другие жилы и сама оболочка должны заземляться. Эти исследования необходимы для определения прочности кабеля и для дальнейшего усовершенствования его долговечности.

Современные высоковольтные электрические аппараты демонстрируются на ежегодной выставке «Электро».

Источник