Стартовая >> Статьи >> Основы конструирования ГРУ с элегазовым заполнением

Конструкция выключателя высокого напряжения - Основы конструирования ГРУ с элегазовым заполнением

Оглавление
Основы конструирования ГРУ с элегазовым заполнением
Состав Выбор изолирующих промежутков в ГРУ
Состав ГРУ
Конструкция выключателя высокого напряжения
Компоновка ГРУ

Рассмотрим в качестве примера выключатель ГРУ СВН (разработка ВЭИ имени В. И. Ленина), выполненный из трех последовательно соединенных модулей (рис. 5) по два дугогасительных устройства в каждом. Все элементы высокого напряжения каждого модуля расположены внутри заземленной цилиндрической оболочки 1. На опорном изоляторе 3 укреплен металлический корпус 5 с рычажной системой привода, дугогасительные устройства, шунтирующие конденсаторы и все остальные токоведущие элементы аппарата. Дугогасительные устройства автокомпрессионного типа размещены в стеклопластиковых трубах 6, являющихся одновременно несущим элементом конструкции и препятствующих выносу продуктов разложения элегаза во внутренние полости аппарата.

Выключатель ГРУ СВН
Рис. 5 Выключатель ГРУ СВН:
1 — герметичный корпус: 2 — патрубки, обеспечивающие поворот токоведущего контура на 90°: 3 — изолирующая опорная колонна: 4 — механизм привода: 5 — металлический корпус с механизмом перемещения подвижных контактов; 6 — изолирующий цилиндр, ограничивающий область распространения продуктов разложения элегаза; 7 — керамический конденсатор, выравнивающий распределение напряжения по разрывам выключателя

Каждый модуль снабжен автономной системой привода с расположением силовой установки на потенциале земли. Механическое усилие от привода передается к высокопотенциальным элементам с помощью прочной изолирующей тяги, выполненной из стеклопластика и расположенной внутри опорного стекло- пластикового изолятора 3. Шунтирующие конденсаторы 7 служат для выравнивания распределения напряжения по разрывам выключателя.
Разъединитель ГРУ 110 кВ
Рис. 6 Разъединитель ГРУ класса 110 кВ:
1 — подвижный электрод: 2 — герметичная оболочка: 3 — твердый изолятор: 4 — экран неподвижного электрода; 5 — неподвижный электрод; 6 — изолирующая тяга; 7 — вал привода: 8 — рычаг
Соединение токоведущих контуров модулей выполняется с помощью розеточных контактов.
Выключатель подсоединяется к схеме ГРУ двумя поворотными отсеками, позволяющими развернуть цепь тока на 90° каждый, что позволяет монтировать его без перемещения соседних узлов ГРУ. Сварные швы оболочек поворотных элементов в месте разворота на 90° цилиндрической стенки и в месте сцепления цилиндра с днищем закрыты трубчатыми экранами. Полость выключателя герметизирована двумя изоляторами, расположенными во входных горловинах поворотных элементов.
Разъединитель ГРУ класса 110 кВ (рис. 6) предназначен для создания надежного изолирующего промежутка между элементами ГРУ и внешней цепью. Верхний и левый контакты служат для присоединения разъединителя к цепи главного тока, правый — для присоединения заземлителя.
Разъединитель ГРУ СВН (рис. 7) представляет собой одноразрывный аппарат, выполненный в общем корпусе с заземлителем.
Внутри несущей герметичной оболочки 1 размещены токоведущие элементы 3, в том числе подвижный нож разъединителя, система преобразования вращательного движения вала привода 4 в поступательное, электростатический экран цилиндрической формы и другие. Крепление высоковольтных элементов к корпусу осуществляется с помощью герметичного изолятора 2. Аналогичный изолятор в торце цилиндрической оболочки удерживает экраны с розеточными контактами, служащими для замыкания цепи главного тока разъединителя и для его стыковки со схемой ГРУ.

Разъединитель ГРУ СВН
Рис. 7 Разъединитель ГРУ СВН:
1 — герметичный корпус: 2 — полимерные изоляторы: 3 — подвижный контакт; 4 — изолирующий вал привода: 5 — заземлитель
Сварные швы оболочки, элементы основания изолирующего вала и все высоковольтные элементы закрыты экранами. Заземлитель 5 обеспечивает надежное заземление цепи главного тока.
Главные и заземляющие ножи имеют электрическую блокировку, препятствующую выполнению неправильных или запрещенных операций. Схемой управления разъединителя предусмотрена возможность завершения начавшейся операции включения или отключения независимо от давления элегаза.
Следует отметить, что в разъединителе СВН электрическое поле в главных изолирующих промежутках между контактами и относительно заземленной оболочки организовано тщательнее, чем в разъединителе класса 110 кВ. Например, экраны контактов на рис. 7 выполнены не полутороидальными, как на рис. 6 для ГРУ класса 110 кВ, а имеющими различные радиусы округления на внешней и внутренней кромках торцевой части. В работе указано, что оптимальное соотношение этих радиусов равно 5 — 6 при оптимальном соотношении радиуса оболочки и цилиндрической части экрана 1,5 — 2,7. В конструкции на рис. 7 для экранирования изолирующего вала привода использованы экраны, аналогичные экранам контактов. Расчеты электрического поля с учетом искажений, вносимых материалом и изолирующим валом, показывают, что оптимальная форма экранов в данном случае ближе к полутороидальной, причем достигаемое снижение напряженности составляет 10 — 15%.
В герметичных аппаратах СВН используется специальное экранирование сварных швов оболочки. Расчеты показывают, что для создания необходимого запаса по напряженности радиус экрана на сварном шве в месте подсоединения перпендикулярного патрубка должен составлять 0,04 — 0,05 радиуса оболочки. Эта величина зависит от конструкции и технологии изготовления экрана (из сплошной металлической заготовки, из отдельных элементов типа чешуек и т.д.). При выборе расстояний между контактами разъединителя следует учитывать рекомендацию, заключающуюся в том, что увеличение межконтактного расстояния свыше 0,75 длины изолирующего промежутка между экраном и оболочкой нецелесообразно.
Трансформатор тока служит для измерения тока в главной цепи ячейки ГРУ. Первичной обмоткой трансформатора служит цилиндрический отрезок токоведущей шины, включаемый в цепь тока с помощью розеточных контактов. Вторичная обмотка намотана на заземленный магнитопровод, уложенный вдоль цилиндрической поверхности оболочки. При напряжениях 110- 220 кВ магнитопровод и вторичные обмотки располагают, как правило, внутри оболочки в атмосфере элегаза, при более высоких напряжениях — снаружи.
Трансформаторы напряжения предназначены для питания электроизмерительных приборов, цепей защиты и сигнализации и отличаются от аналогичных трансформаторов только размещением в атмосфере элегаза.
Сборные шины выполняют в ГРУ те же функции, что и в обычных распределительных устройствах. В мировой практике известны варианты однофазного и трехфазного исполнения сборных шин. Математический анализ электрического поля в изолирующих промежутках, образованных как одной, так и тремя цилиндрическими шинами в общей оболочке, выполняется на основании известного метода отражения в круге (цилиндре) и позволяет получить компактные формулы для вычисления собственных и взаимных потенциальных коэффициентов. Результаты вычислений хорошо совпадают с точными значениями, определенными с помощью ЭВМ при разбиении поверхностей цилиндров на большое число участков.
При размещении трех фаз токопровода в общей цилиндрической оболочке напряжение пробоя снижается по сравнению с однофазным токопроводом приблизительно вдвое. Если обозначить Umax — потенциал высоковольтной шины, Eдоп — напряженность при оптимальном соотношении параметров и R — радиус цилиндрической оболочки, то для однофазного токопровода справедливо выражение:

При размещении трех фаз в общей оболочке

Сопоставление указанных значений (0,36/0,192 = 1,87) позволяет сделать важный вывод о том, что для получения одинаковой электрической прочности радиус оболочки трехфазного токопровода должен быть в 1,87 раза больше радиуса однофазного токопровода.
характеристики трехфазного токопровода
Рис. 8 Оптимальные характеристики трехфазного токопровода:
Сплошными и штриховыми линиями указаны границы изменения параметров, соответствующих указанным отклонениям от l/max при соответствующих системах приложенного напряжения
При равной толщине оболочки расход материала на три однофазных токопровода составит 3, а на один трехфазный — 1,87 условной единицы. Это позволяет получить значительный экономический эффект.
На рис. 8 указаны границы отклонения d/R и R/r от оптимального значения, соответствующие снижению электрической прочности на 2,5; 5; 10; 15 и 20 %. При возникновении перенапряжений на одной из фаз оценить изменение оптимальных значений d/R и R/r можно, приняв в качестве расчетной систему потенциалов трех фаз l/max, 0, 0. Этому случаю соответствует рис. 8 (штриховые линии), причем l/max = = Eдоп/4>47, d/R =0,418, R/r = 5,358.
Аналогичные границы оптимальных размеров можно указать для шинопроводов, служащих для соединения ГРУ с другими РУ и ВЛ.



 
« Основные трудности но пути создания высоконадежных дугогасительных камер для вакуумных выключателей   Особенности процесса горения и гашения дуги в вакуумных дугогасительных камерах »
электрические сети