Аппаратура, устанавливаемая на электростанциях, подстанциях и в электрических сетях, делится на коммутационную, измерительную и защитную и состоит из отдельных элементов, выполняющих конкретные функции.
Шинами называют неизолированные проводники прямоугольного, круглого или трубчатого сечений и гибкие многожильные провода, укрепляемые на изоляторах. Шинами соединяют между собой как отдельные аппараты, так и отдельные элементы внутри аппаратов. Их изготовляют из меди, алюминия и стали и окрашивают: фазу А — в желтый, фазу В — в зеленый, фазу С — в красный и заземленную нейтраль — в черный цвет. В зависимости от материала шины допускают различную нагрузку. Например, шины прямоугольного сечения при ширине 25 и толщине 3 мм допускают ток: медные — 340 А, алюминиевые — 265 А, стальные — 80 А. При нагрузке 1000 А и выше шины выполняют в форме пакетов из нескольких полос или профильного сечения. Выбор шин производят по экономической плотности тока и проверяют на нагрев током длительного режима, электродинамическую и термическую стойкость при к. з. и на механический резонанс.
Изоляторы предназначены для крепления токоведущих частей и изоляции их между собой и по отношению к земле. Изготовляют их из фарфора и закаленного стекла, обладающих достаточной механической и электрической прочностью, высокой термической и химической стойкостью. Изоляторы делятся на: линейные, штыревые и подвесные для установки на воздушных ЛЭП; опорные и проходные для РУ подстанций; опорные и проходные различной формы, устанавливаемые в аппаратах.
Изоляторы обозначают следующим образом: О — опорный, П — проходной (подвесной), Ш — штыревой, Ф — фарфор, С — стекло, Н — наружной установки, Р — с ребристой наружной поверхностью, К — для установки в КРУ. Буквы А, Б, В, Г, Д, Е характеризуют механическую прочность изолятора. Опорные проходные и штыревые изоляторы показаны на рис. 69, 73, 75 и 83.
При выборе изоляторов учитывают номинальное напряжение, место установки и допускаемую механическую нагрузку, возникающую при ударном токе трехфазного к. з. Эта нагрузка не должна превышать 60% разрушающей нагрузки изолятора. Для проходных изоляторов дополнительно учитывают поминальный Ток установки.
Предохранители предназначены для защиты силовых трансформаторов мощностью до 1 МВ А, трансформаторов напряжения, конденсаторов и других аппаратов от воздействия т. к. з. и перегрузки.
Отличительная особенность предохранителей — их срабатывание наступает раньше, чем т. к. з. достигнет максимального значения. Основные серии предохранителей: для внутренних установок ПК и ПКТ; для наружных — ПКН и ПСН. Предохранители ПК (рис. 68), ПКТ и ПКН имеют плавкую вставку 3, установленную в патроне или намотанную на керамический сердечник 4. Вставка выполнена из константана, серебра или меди с напаянными на нее шариками из олова или свинца для ускоренного плавления и помещена в фарфоровый или стеклянный корпус /, засыпаемый кварцевым песком 5 для гашения дуги. Корпус закрыт крышками 2, а по краям надета контактные обоймы 7, которые вставляются в контакты электрической цепи. У предохранителей ПК в нижней части расположен указатель срабатывания 6, который при перегорании вставки выталкивается пружиной наружу.
У ПСН — предохранителей стреляющего типа наружной установки — гашение дуги происходит внутри газогенерирующей трубки, При расплавлении вставки дуга втягивается внутрь трубки, давление повышается до 10—12 МПа, возникает продольное дутье, дуга деионизируется и гаснет.
Рис. 68. Предохранители для защиты электроустановок напряжением выше 1000 В
Предохранители выбирают по напряжению, току, конструкции и предельному т. к. з.
Разъединители предназначены для включения и отключения электрических цепей без нагрузки. Дугогасительных устройств разъединители не имеют. На подстанциях их используют для переключения цепей на сборных шинах и для коммутационных переключений в установках с малыми токами. Разъединителями разрешается отключать емкостные токи воздушных и кабельных ЛЭП, а также трансформаторы мощностью до 630 кВ·А на холостом ходу.
Разъединители выпускают одно- и трехполюсные, для внутренних и наружных установок, с вертикальным или горизонтальным расположением ножей, рубящего, поворотного или штепсельного типа, без заземляющих ножей и с заземляющими ножами. Для ручного управления используют рычажные и червячные приводы, для дистанционного — моторные приводы.
Рис. 69. Разъединитель наружной установки с комбинированным движением ножа
Разъединитель наружной установки с комбинированным движением показан на рис. 69. На раме 1 укреплены два неподвижных изолятора 2 и поворотный изолятор 10, установленный на подшипнике, Б верхней части изолятора 10 укреплен рычаг, шарнирно соединенный с механизмом перемещения 3, который служит для замыкания и размыкания цепи между подвижным контактом 4 и неподвижным контактом 5, Для гашения малых токов контакты разъединителя снабжены рогами 6. Разъединитель имеет заземляющий нож 8, который при повороте оси 9 соединяет разъединитель через заземляющий контакт 7 с землей. Этим достигается безопасность осмотра и ремонта разъединителя при его отключенном положении. Такие разъединители выпускают на напряжение до 600 кВ и токи до 2000 А.
При выборе разъединителей учитывают номинальное напряжение, номинальный ток установки, конструктивное исполнение и место установки.
Выключатели нагрузки предназначены для коммутации электрических цепей при токах до 400 А, напряжении до 10 кВ и мощности отключения до 4 МВ.А; выпускаются двух типов: ВН-16 и ВН-17.
Выключатель ВН-16 (рис. 70) состоит из неподвижных главных 2 и дугогасительных 12 контактов и подвижных главных 9 и дугогасительных 7 контактов. Дугогасительная камера 3 с неподвижными контактами прикреплена к опорным изоляторам 5, размещенным на общей раме 4. При включении ручного или электромагнитного привода усилие передается на приводной вал 6, связанный с подвижными контактами изоляционными тягами 8.
Рис. 70. Выключатель нагрузки ВН-16: а — общий вид: 6 — устройство контактной системы
Для отключения разъединителя служат пружины 1. Первыми отключаются контакты 9, а затем контакты 7, помешенные внутри дугогасительной камеры 13, выполненной из двух пластмассовых щек. Внутри камеры имеется полость 10, в которую заложены вкладыши 11 из органического стекла. При размыкании цепи образуется электрическая дуга 14, которая вызывает интенсивное выделение газов из стенок вкладышей. Внутреннее давление возрастает, что способствует гашению дуги за сотые доли секунды. Выключатели с заземляющими ножами обозначаются ВНЗ-16, а при установке последовательно с выключателем предохранителей ПК—ВНП-16.
Рис. 71: Вентильный разрядник РВП
Отделители и короткозамыкатели по конструкции подобны разъединителям. Первые предназначены для быстрого отключения отдельных участков цепи при возникших повреждениях, а вторые — для создания искусственного к. з. при повреждениях в силовых трансформаторах, чтобы вызвать срабатывание силового выключателя.
Разрядники предназначены для защиты изоляции электроустановок от опасных атмосферных перенапряжений (грозовых). Выпускаются РВ — вентильного и РТ — трубчатого типа. На электростанциях применяют разрядники РВС, на подстанциях — РВП. Для защиты электрооборудования в сетях напряжением 110 кВ и выше применяют магнитовентильные разрядники серии РВМГ. Трубчатые в фибробакелитовой трубке сохраняют обозначение РТ, а в винипластовой трубке — РТВ.
Вентильный разрядник РВП (рис. 71) состоит из фарфорового корпуса 1, герметизированного озоностойкой резиной 6. Внутри корпуса находится рабочее сопротивление 4, набранное из вилитовых дисков, основной частью которых является карбид кремния, и искровой промежуток 3, выполненный из латунных электродов, разделенных слюдяными, миканитовыми или фарфоровыми прокладками. Сжатие прокладок осуществляет пружина 2. Для крепления разрядника служит хомут 5 с двумя отверстиями под болты. Разрядник присоединяют к токоведущему проводу пластиной 8, а к земле — при помощи шпильки 7.
При номинальном напряжении в линии сопротивление вилита очень велико и ток через разрядник не проходит. При грозовом разряде, напряжение достигает огромных значений, сопротивление вилита падает, и волна грозового перенапряжения проходит в землю, после спада волны перенапряжения сопротивление вилита вновь восстанавливается.
Рис. 72, Измерительный трансформатор тока ТПЛ-10.
Трубчатые разрядники присоединяют к проводам воздушных ЛЭП через внешний искровой промежуток, минимально допустимая величина которого должна быть не менее 10 мм при 6 кВ, 15 мм при 10 кВ, 100 мм — при 35 кВ.
Вентильные разрядники выбирают по напряжению линии, уровню электрической прочности его изоляции и наибольшей возможной величине напряжения между проводом и землей в месте присоединения разрядника к сети. Трубчатые разрядники выбирают по напряжению установки и предельным значениям Т. к. з. в данной точке сети.
Измерительные трансформаторы (трансформаторы тока и трансформаторы напряжения) предназначены для питания катушек релейной защиты и измерительных приборов, средств автоматики и сигнализации, а также для изоляции вторичных цепей От сети высшего напряжения.
К номинальным параметрам трансформаторов тока относятся: напряжение — от 6 до 750 кВ; первичный ток — от 1 до 40000 А; вторичный ток — 0,3; 0,5; 1; 2; 2,5; 5 и 10 А; номинальная нагрузка — от 2,5 до 100 В-А; номинальный класс точности — 0,2; 0,5; 1; 3 и 10. Выводы первичной обмотки маркируют Л1, Л2, вторичной — И1, И2. По конструктивному исполнению трансформаторы тока различают: опорные и проходные; одно и многовитковые; шинные и катушечные, с медной и алюминиевой (первичной) обмоткой; с литой изоляцией на основе эпоксидных смол и с масляным наполнителем; для внутренней и наружной установки. На рис. 72 показан трансформатор тока ТПЛ-10 — проходной, с литой изоляцией, на напряжение 10 кВ.
Выбор трансформаторов тока производят по номинальным параметрам, приведенным выше, и конструктивному исполнению. Выбранные трансформаторы проверяют на термическую и электродинамическую стойкость при возникающих к. з.
Рис. 73. Измерительные трансформаторы напряжения:
а — НОМ-6: б — НТМИ-6; в — 3HOM-35: г — НКФ-220; 1 — выводы ВН; 2 — основные выводы НН; 3 — дополнительные выводы НН; 4 — фарфоровый проходной изолятор; 5 — бак дм масла; 6 — заземляющий болт; 7 — пробка для «дыхания»; 6 — указатель уровня масла; 9 — пробка дня спуска масла; 10 — маслорасширитель нижнего блока; 11 — нулевой вывод ВН или НН
К номинальным параметрам трансформаторов напряжения относятся: первичное напряжение от 6 до 750 кВ; вторичное напряжение — 100, 100/v3, 100/3; мощность в классах точности 0,5, 1 и 3 от 50 до 1000 В·А; максимальная мощность от 400 до 2000 В-А. Трансформаторы напряжения выпускают сухие и масляные; одно- и трехфазные; каскадные; для сетей с изолированной и заземленной нейтралью; для внутренних и наружных установок. Выбирают их по указанным номинальным параметрам и месту установки. Внешний вид некоторых трансформаторов напряжения показан на рис. 73.
