Распределительное устройство высокого напряжения
Энергосистема работает с напряжением выше 36 кВ, называется распределительным устройством высокого напряжения . Поскольку уровень напряжения высок, искрение, возникающее во время операции переключения, также очень велико. Поэтому особое внимание следует уделить проектированию высоковольтных распределительных устройств . Высоковольтный автоматический выключатель является основным компонентом высоковольтного распределительного устройства , следовательно, высоковольтный автоматический выключатель ( CB) должны иметь специальные функции для безопасной и надежной работы. Неправильное отключение и коммутация высоковольтной цепи случаются очень редко. В большинстве случаев эти автоматические выключатели остаются во включенном состоянии и могут работать после длительного периода времени. Таким образом, CB должны быть достаточно надежными, чтобы обеспечить безопасную работу, когда это необходимо. Технология высоковольтных автоматических выключателей радикально изменилась за последние 15 лет. Минимальный масляный автоматический выключатель ( MOCB ), воздушный выключатель и автоматический выключатель SF 6 в основном используются для распределительных устройств высокого напряжения http://gaspra.net.
Вакуумный автоматический выключатель редко используется для этой цели, поскольку до настоящего времени вакуумная технология не подходила для прерывания тока короткого замыкания очень высокого напряжения. Существует два типа автоматических выключателей SF 6 : элегазовые выключатели с одним давлением и элегазовые выключатели с двумя давлениями . Система одинарного давления в настоящее время является современным оборудованием для распределительных устройств высокого напряжения . В настоящее время элегаз SF 6 в качестве среды гашения дуги стал наиболее популярным для энергосистем высокого и сверхвысокого напряжения . Хотя элегаз SF 6способствует парниковому эффекту. Он оказывает в 23 раза более сильное влияние на парниковый эффект, чем CO 2 . Следовательно, необходимо предотвратить утечку элегаза 6 в течение срока службы выключателя. Чтобы свести к минимуму выброс газа SF 6 , смесь газов N 2 – SF 6 и CF 4 – SF 6 может использоваться в автоматических выключателях в будущем вместо чистого SF 6 . Необходимо всегда следить за тем, чтобы газ SF 6 не выходил в атмосферу во время обслуживания выключателя.
С другой стороны, основное преимущество элегазового выключателя SF 6 состоит в том, что он требует минимального обслуживания.
Распределительные устройства высокого напряжения подразделяются на:
- Внутренний тип с газовой изоляцией ( ГИС ),
- Наружный тип с воздушной изоляцией.
Опять же, автоматические выключатели с воздушной изоляцией наружного типа классифицируются как:
- Автоматический выключатель бакового типа
- Автоматический выключатель бакового типа под напряжением
В глухом баке типа CB коммутационное устройство (сборка прерывателей) размещается с подходящими изолирующими опорами внутри металлического(их) сосуда(ов) с потенциалом земли, заполненного изолирующей средой. В баковом выключателе коммутационное устройство (коммутатор прерывателей) расположено на изолированных вводах, на потенциале системы. Баковые автоматические выключатели дешевле и требуют меньше места для монтажа.
Как мы уже говорили ранее, в основном используются три типа автоматических выключателей , используемых в системе распределительных устройств высокого напряжения , т. е. автоматический выключатель с воздушным дутьем , элегазовый выключатель , масляный автоматический выключатель и вакуумный автоматический выключатель редко используются.
Содержание
ToggleВоздушный выключатель
В этой конструкции струя сжатого воздуха высокого давления используется для гашения дуги между двумя размыкающими контактами, когда ионизация столба дуги минимальна при нулевых токах.
Масляный выключатель
Кроме того, он классифицируется как автоматический выключатель с большим объемом масла (BOCB) и автоматический выключатель с минимальным количеством масла (MOCB). В BOCB отключающий блок размещается внутри масляного бака с потенциалом земли. Здесь масло используется как изолирующая, так и прерывающая среда. С другой стороны, в MOCB потребность в изоляционном масле может быть сведена к минимуму путем размещения прерывающих устройств в изолирующей камере с потенциалом под напряжением на изоляционной колонне.
Автоматический выключатель SF 6
Газ SF 6 сегодня широко используется в качестве дугогасительной среды в высоковольтных установках. Газообразный гексафторид серы представляет собой газ с высокой электроотрицательностью, обладающий превосходными диэлектрическими и дугогасящими свойствами. Высокие диэлектрические и изоляционные свойства SF 6 позволяют создать высоковольтный выключатель с меньшими габаритными размерами, меньшим зазором между контактами. Отличные изоляционные свойства позволяют проектировать и конструировать распределительные устройства закрытого типа в системах высокого напряжения.
Вакуумный выключатель
В вакууме после нулевого тока между двумя разделенными токопроводящими контактами не происходит дальнейшей ионизации. Первоначальная дуга вызвана тем, что она погаснет, как только произойдет следующее пересечение нуля, но, поскольку нет возможности дальнейшей ионизации после того, как ток пересечет свой первый нуль, гашение дуги завершено. Хотя метод гашения дуги в VCB работает очень быстро , но пока он не подходит для высоковольтных распределительных устройств, так как VCB, изготовленный для очень высокого уровня напряжения, совершенно неэкономичен.
Основные характеристики высоковольтного автоматического выключателя
Основные функции, которые должны быть обеспечены в высоковольтном автоматическом выключателе, чтобы обеспечить безопасную и надежную работу, выключатели, используемые в высоковольтном распределительном устройстве, должны быть способны безопасно эксплуатироваться для,
- Неисправности терминала.
- Неисправности короткой линии.
- Трансформатор или реакторы намагничивающего тока.
- Включение длинной линии электропередачи .
- Батарея зарядных конденсаторов .
- Переключение противофазной последовательности.
Ошибка терминала
Как правило, нагрузка, подключенная к энергосистеме, носит индуктивный характер. Из-за этой индуктивности , когда ток короткого замыкания просто прерывается автоматическим выключателем, существует вероятность высокого напряжения повторного включения высокочастотных колебаний порядка нескольких сотен Гц. Это напряжение состоит из двух частей
- Переходное восстанавливающееся напряжение с высокочастотными колебаниями сразу после гашения дуги.
- После затухания этого высокочастотного колебания на контактах выключателя появляется напряжение восстановления промышленной частоты.
Переходное восстанавливающееся напряжение
Сразу после гашения дуги на контактах выключателя возникает переходное восстанавливающееся напряжение с высокой частотой. Это переходное восстанавливающееся напряжение в конечном итоге приближается к напряжению холостого хода. Это восстанавливающееся напряжение может быть представлено как
Частота колебаний определяется параметрами цепи L и C. Сопротивление, присутствующее в силовой цепи, гасит это переходное напряжение. Переходное восстанавливающееся напряжение имеет не одну частоту, а комбинацию множества различных частот из-за сложности энергосети.
Напряжение восстановления частоты сети
Это не что иное, как напряжение холостого хода, возникающее на контактах выключателя сразу после того, как переходное восстанавливающееся напряжение затухает. В трехфазной системе восстанавливающееся напряжение промышленной частоты отличается в разных фазах. Он наиболее высок в первой фазе. Если нейтраль сети не заземлена, напряжение на первом отключаемом полюсе составляет 1,5U, где U — фазное напряжение. В системе с заземленной нейтралью это будет 1,3U. Используя демпфирующий резистор , можно ограничить величину и скорость нарастания переходного восстанавливающегося напряжения. Диэлектрическое восстановление среды гашения дуги и скорость нарастания переходного восстанавливающегося напряжения имеют большое влияние на характеристики автоматического выключателя, используемого в системе распределительного устройства высокого напряжения . Вавтоматический выключатель воздушной струи , когда ионизированный воздух деионизируется очень медленно, поэтому для восстановления диэлектрической прочности воздуху требуется много времени. Вот почему это предпочтительно очень медленно, так как воздуху требуется много времени для восстановления диэлектрической прочности. Поэтому предпочтительнее использовать маломощный прерывающий резистор, чтобы замедлить скорость нарастания восстанавливающегося напряжения. С другой стороны, АВСВ менее чувствителен к начальному восстанавливающемуся напряжению из-за высокого напряжения дуги в элегазовом выключателе, отключающая среда (SF 6 ) имеет более высокую скорость восстановления диэлектрической прочности, чем воздух. Более низкое дуговое напряжение делает SF 6 CB более чувствительным к начальному восстанавливающемуся напряжению. Автоматический выключатель в масле
, во время дуги газообразный водород под давлением (вырабатываемый при рекомбинации масла из-за температуры дуги) обеспечивает быстрое восстановление диэлектрической прочности сразу после нулевого тока. Следовательно, OCB более чувствителен к скорости нарастания восстанавливающегося напряжения. Он также более чувствителен к начальному переходному восстанавливающемуся напряжению.
Ошибка короткой линии
Короткое замыкание линии в сети передачи определяется как короткое замыкание, произошедшее в пределах 5 км от длины линии. Двойная частота, подаваемая на автоматический выключатель, и разность переходного восстанавливающегося напряжения на стороне источника и линии, оба напряжения начинаются с мгновенных значений при противодействии автоматических выключателей до отключения. Со стороны питания напряжение будет колебаться с частотой сети и в конечном итоге приближается к напряжению холостого хода. На стороне линии, после прерывания, захваченные заряды начальных бегущих волн через линию передачи , поскольку на стороне возбуждения нет управляющего напряжения, напряжение в конечном итоге становится равным нулю из-за потерь в линии.