ВВЕДЕНИЕ
Создание мощной энергетической базы в нашей стране необходимо для развития всех отраслей народного хозяйства. Характерной особенностью развития энергетики на современном этапе является увеличение мощности строящихся тепловых, атомных и гидроэлектрических станций.
В связи с ростом передаваемых мощностей, увеличением длины линий электропередачи наблюдается непрерывный рост номинального напряжения аппаратов высокого напряжения (АВН), которые служат для распределения мощных потоков электрической энергии и управления ими и обеспечивают надежную работу энергетических установок при аварийных режимах (рис. В.1). В настоящее время широко используется напряжение 735—750 кВ. В СССР разработаны АВН для систем напряжением 1150 кВ, и начинается их внедрение.
Возрастание номинальных токов АВН представлено на рис. В.2. Номинальный ток на сборных шинах систем высокого напряжения (Uном>110 кВ) достигает 8—12 кА, а на ответвлениях — примерно 4—5 кА. На шинах генераторного напряжения (Uном—16-27 кВ) номинальный ток в настоящее время достигает 7—50 кА в зависимости от мощности генераторов. Особенно велики номинальные токи в генераторах атомных электростанций (АЭС).
Наиболее ответственным режимом работы АВН является работа при аварийных режимах в сети — режимах короткого замыкания (КЗ). На рис. В.З показаны кривые роста тока КЗ в энергосистемах напряжением 123— 420 кВ. В 80-х годах наибольший ток КЗ, на который создавались АВН, достиг 63 кА. В дальнейшем ожидается возрастание токов КЗ в системах 420 кВ до 80 кА.
На шинах генераторного напряжения (Uном=16-27 кВ) ток КЗ достигает 180 кА. Ток КЗ, поступающий в систему генераторного напряжения через трансформаторы из сети высокого напряжения, может достигать 380 кА и более.
Рис. ВЛ. Развитие АВН по напряжению
Рис. В.2. Развитие АВН по номинальному току: 1 — сборные шины; 2 — ответвления
Рис. В.3. Изменение токов КЗ в сетях по годам
Ударный ток при этом может иметь значение до 1000 кА. Подробные сведения о современных АВН на генераторное напряжение рассмотрены в [В.1]. Следует отметить, что в последние годы начали широко развиваться системы передачи энергии на постоянном токе. Дело в том, что при большой длине линий электропередачи система на постоянном токе имеет большие технические и экономические преимущества. На рис. В.4 представлена принципиальная схема системы передачи энергии на постоянном токе. Источником энергии является генераторная установка 1, которая выдает мощность на переменном токе. С помощью тиристоров переменный ток высокого напряжения превращается в постоянный ток высокого напряжения, который подается на линию электропередачи 2. В конце линии электропередачи установлен преобразователь 3 постоянного тока в переменный, который подается приемнику 4. Системы передачи постоянным током особенно эффективны при длине линии более 500—800 км. В Советском Союзе уже созданы линии электропередачи постоянного тока напряжением 1500 кВ.
Рис. В.4. Принципиальная схема электропередачи на постоянном токе
Быстрый рост номинальных напряжений энергосистем, возрастание токов КЗ и номинальных токов ставят большие задачи по созданию АВН, удовлетворяющих этим требованиям.
Одним из перспективных направлений для выключателей напряжением 110 кВ и выше является развитие элегазовых выключателей. При напряжениях до 110 кВ преимущественное развитие получат вакуумные выключатели. Наряду с созданием выключателей на высокие параметры возникает необходимость в совершенствовании и других АВН (трансформаторов тока, напряжения, разъединителей, разрядников и др.). Следует отметить также, что в связи с возросшими токами КЗ ставится требование сокращения длительности КЗ, что повышает требования к трансформаторам тока с точки зрения уменьшения их погрешности в переходном режиме.
Весьма важным вопросом современной энергетики является увеличение мощности отдельных приемников. Это делает необходимым ввод высокого напряжения (110— 220 кВ) непосредственно к приемнику. Строительство открытых подстанций в городах на такое напряжение практически невозможно, так как они занимают большую площадь. В связи с этим особенно важным вопросом является создание герметизированных элегазовых распределительных устройств высокого напряжения. Применение элегаза как гасящей и изолирующей среды позволяет во многие десятки раз снизить площадь и объем помещения, необходимого для распределительного устройства, дает возможность размещать подстанцию в небольших помещениях и защищать высоковольтное оборудование от воздействия окружающей среды. Для таких распределительных устройств необходимо создать большой комплекс различных АВН, специально предназначенных для работы в элегазовых распределительных устройствах.
