ЗАДАНИЕНА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Наоснованиитехническихданных высоковольтноговоздушноговыключателя (U_ном=500 кВ,I_ном=2000 А,S_ном.о=20 ГВ^.А),выполнитьследующиеработы:

Ознакомитьсяс технико-экономическойхарактеристикойаппарата;

Спроектироватьи произвестирасчёт электрическойизоляции;

Произвестиповерочныйрасчёт токоведущегоконтура в нормальном режиме и режимекороткогозамыкания;

Рассчитатьгазодинамикуаппарата.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................стр.3

ГЛАВАI. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

ОБЗОР ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ...........................стр.5

ГЛАВАII. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ,

КОНСТРУКЦИЯИ РАБОТАВВМ-500.............................стр.7

ГЛАВАIII. РАСЧЁТ ОБЩЕЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ...................................стр.16

ГЛАВАIV. РАСЧЁТ ТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЫ

НОМИНАЛЬНОМРЕЖИМЕ И ПРИКЗ..............................стр.25

ГЛАВАV. РАСЧЁТ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВВ ДУ.............................................стр.33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................стр.41

ЛИТЕРАТУРА..................................................стр.42

ПРОГРАММНОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ...................................стр.42

ПРИЛОЖЕНИЕ..................................................стр.43

ВВЕДЕНИЕ

Выключателивысокого напряжения(ВК)предназначеныдля оперативныхи аварийнойкоммутацийв энергосистемах,для выполненияопераций включенияи отключенияотдельных цепейпри ручном илиавтоматическомуправлении.Во включенномположении ВКдолжен длительнопропускатьтоки нагрузкии кратковременно- аварийные.

Характеррежима работыВКнескольконеобычен: нормальнымдля них считаетсякак включенноеположение,когда по нимпроходит токнагрузки, таки отключенное,при которомони обеспечиваютнеобходимуюэлектрическуюизоляцию междуразомкнутымиучастками цепи.

Коммутацияцепи, осуществляемаяпри переключенииВКиз одного положенияв другое, производитсяне регулярно,время от времени,а выполнениеспецифическихтребованийпо включениюцепи при имеющемсяв ней короткомзамыкании (КЗ)либо по отключениюКЗвообще крайнередко.

Выключателидолжны надёжновыполнять своифункции, находясьв любом из указанныхположений, иодновременнобыть всегдаготовыми кмгновенномувыполнениюлюбых коммутационныхопераций, частопосле длительногопребыванияв неподвижномсостоянии.Наиболее тяжёлымрежимом дляВКявляется режимотключениятока КЗ.

Общиетребованияк конструкциями характеристикамвыключателейустанавливаетсястандартами:ГОСТ 687-78 «Выключателипеременноготока нагрузкина напряжениесвыше 1000 В.Общие техническиеусловия»; ГОСТ 12450-82 «Выключателипеременноготока высокогонапряжения.Отключениененагруженныхлиний». ГОСТ8024-84 «Допустимыетемпературынагрева токоведущихэлементов,контактныхсоединенийи контактоваппаратов иэлектротехническихустройствпеременноготока на напряжение свыше 1000 В;ГОСТ 1516.1-75 «Нормыиспытательныхнапряженийвнешней и внутреннейизоляцииэлектрическихаппаратов».

Практическоеиспользованиесжатого воздухадля гашенияэлектрическойдуги в ВКначалось в 20-хгодах двадцатоговека. В 1929 г. появилисьв опытнойэксплуатациипервые образцывоздушныхвыключателей(ВВ)на напряжение10-20 кВ,в которых гашениеэлектрическойдуги осуществлялосьсжатым воздухомпри давлении1 МПа.Основная изоляцияэтих ВВбыла выполненаиз фарфора.Конструкцияпервых ВВбыла во многомнесовершенна.Это обусловливалосьтем, что особенностигашения электрическойдуги в сжатомвоздухе былиещё недостаточнотщательноисследованы.Кроме того, ипневматическиесистемы ВВещё не былидостаточнохорошо отработаны.Требовалосьнекотороевремя, чтобыконструкторымогли преодолетьэти недостаткии сделать ВВконкурентоспособнымипо отношениюк масляным.

В РоссииинтенсивныеразработкиВВначались с 1945г., когда приступилик проведениюнаучно-исследовательскихи конструкторскихработ по созданиюсерии подстанционныхВВна напряжения35-220 кВ.

В настоящеевремя ВВполучилиисключительноширокое применениеи во многихслучаях вытеснилимасляные. ВВпозволилиперейти к классамнапряжения750 и 1150 кВ;возможен переходи к более высокимклассам напряжения,а также к токамотключения63-80 кАпри напряжениях110-750 кВи 160-240 кАпри напряжениях20-30 кВ.

ШирокоеприменениеВВобусловленоих способностьюудовлетворятьлюбому предъявляемомутребованию,в отношениикак техническихпараметров,так и эксплуатационныххарактеристик,за исключением,быть может -характеристикэкономических.

К основнымпреимуществамиспользованиясжатого воздухав ВКотносятся:

Отсутствиезагрязненияокружающейсреды;

Низкиеэксплуатационныерасходы, связанныес заполнениемВВдугогасящейсредой и еёзаменой;

Постоянствосвойств сжатоговоздуха в широкомдиапазонетемператур;

ПожаробезопасностьВВ.

Изнедостатковможно выделить:

ВысокуюстоимостькомпонентовВВ;

ПовышеннуючувствительностьВВк жёсткостирежима отключения (по скоростивосстанавливающегосянапряжения);

Отсутствиезависимостимежду отключающейспособностьюдугогасящейсреды при заданномдавлении сжатоговоздуха иотключаемымтоком (можетпривести кпреждевременномуобрыву токаранее егоестественногоперехода черезнуль).

Анализдостоинстви недостатковВВпоказывает,что последниемогут найтисебе применение,главным образом,в энергосистемахна повышенныеклассы напряжения,где необходимымалое времяотключенияи ограниченныйуровень коммутационныхперенапряжений.Кроме того, ВВмогут применятьсяв сетях с относительноневысокимнапряжением,но с большимноминальнымтоком и токомКЗ.

Цельюданного курсовогопроекта являетсяпроектированиеВВс параметрами:U_ном=500 кВ,I_ном=2000 А,S_ном.о=20 ГВ^.А.

В курсовомпроекте дантехнико-экономическийобзор существующихв настоящеевремя в миреВВ,приведены ихосновные техническиепараметры.

Основнаячасть состоитиз следующихрасчётов:

Расчётосновныхизоляционныхпромежутков,где был произведёнвыбор изоляционныхпромежутковВВ,определенадля каждогопромежуткавеличина расчётногоразрядногонапряжения,по которойрассчитывалосьминимальноедопустимоеизоляционноерасстояниепри импульсныхвоздействияхи воздействияхнапряжениипромышленнойчастоты;

Расчёттоковедущейсистемы, включающийв себя расчётосновных токовыххарактеристикВК,расчёт контактнойсистемы вноминальномрежиме и режимеКЗ,расчёт распределениятемпературывдоль поверхноститоковедущейтрубы ДУв номинальномрежиме;

Расчётгазодинамическихпроцессов,включающийв себя расчётхода и скоростидвижения подвижногоконтакта ДУпри операции«отключение»,расчёт минимальногообъёма резервуарасжатого воздуха,расчёт давленияпри наполненииДУсжатым воздухомпри операции«отключение»без учёта влияниядуги, расчётистечениявоздуха черезсопло при наличиив нём электрическойдуги.

I.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

ОБЗОРВОЗДУШНЫХВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Отличительнойчертой современныхмощных ВВявляется модульностьих конструктивногоисполнения,что даёт возможностьиспользоватьоднотипныеукрупнённыеэлементы (модули)для построенияВКданной сериина все классынапряжения,сохраняя параметрыкаждого из нихпо напряжениюпрактическинеизменными.Не менее важнаи возможностьоснащениякаждого из этихдугогасительныхмодулей шунтирующимирезисторами,предназначеннымикак для сниженияамплитуды искорости нарастаниявосстанавливающегосянапряжения,так и для ограниченияопасных перенапряженийпри включениилибо при отключенииВК.Поэтому принципмодульностиконструктивногопостроенияВВна высокиеклассы напряженийоказываетсявыгодным и сэкономическойточки зрения.

ХарактернойособенностьюконструированиясовременныхВВразличнымифирмами являетсядостижениетребуемыхсвойств и параметровпринципиальноодинаковымиметодами, чтопривело в последнеевремя к сближениюпринциповпостроенияконструктивныхсхем выключателей.Это позволяетсформулироватьтенденции вразвитии современныхВВ:

Модульныйпринцип построениясерий. Этотпринцип позволяетстроить ВВв весьма большомдиапазоненапряжений(от 35 до 1150 кВ)из одинаковыхмодулей, производитьпомодульныеиспытания ииметь максимальновыгодные условияпроизводства,эксплуатациии монтажа. Модульныйпринцип практическиоднозначноопределяетразмещениемодулей навысоком напряжениис опорной илиподвеснойизоляцией;

Размещениедугогасительныхустройств (ДУ)непосредственнов сжатом воздухе,что позволяетобеспечитьмаксимальнуюкоммутационную способность,быстродействие,изоляционнуюпрочностьмежконтактныхпромежуткови пропускнуюспособностьпо номинальномутоку;

Увеличениерабочего давленияили созданиеустройств,позволяющих повыситьдавление вмомент отключения.Наибольшееприменяемое в настоящеевремя давлениедостигает 6,08,5 МПа;

Применениесверхбыстродействующихсистем управленияс малым разбросомвремени оперирования;

ОграничениекоммутационныхперенапряженийВВ,рассчитанныхна высшие классынапряжений.Осуществляетсяв снабженииВКшунтирующимисопротивлениямиили в приданииим способностисинхронноговключения;

Повышениенадёжностии увеличениемежремонтныхсроков дляобеспеченияболее надёжнойработы существующихэнергосистеми упрощения эксплуатацииВВвопреки растущейих сложности.

Основныепоказателинаиболеераспространённыхтипов ВВв настоящеевремя в миреприведены втаблице 1.

Таблица1. Основныехарактеристикиотечественныхи зарубежныхВВ

Серия выключателя (тип)	Номинальный ток,А	Предельный сквознойток, кА(д.з.)	Предельный сквознойток, кА(а.з.)	Ток термической стойкости,кА	Номинальный ток отключения,кА	Время включения, сек	Время отключения,сек	Расход воздуха наоткл., л	Масса выключателя, кг
ВНСГ-15	12000	190	480	190	31,5	0,060	0,080	-	07500
ВВГ-20	20000	160	410	160	160	0,100	0,150	-	09150
ВВЭ-35	1250	-	041	16,0	16,0	0,280	0,080	01300	01200
ВВП-35	1250	16,0	041	16,0	16,0	0,280	0,080	-	01200
ВВ-35	1250	20,0	052	20,0	20,0	0,280	0,080	-	01300
ВВУ-35	3200	40,0	100	40,0	40,0	0,130	0,070	04000	07500
DLF-72,5	2000	-	-	-	50,0	-	0,033	-	-
ВВШ-110	2000	-	064	25,0	25,0	0,200	0,080	03700	09450
ВВЭ-110	1250	-	067	26,0	16,0	0,150	0,080	04500	07650
ВВП-110	1250	26,0	067	26,0	16,0	0,150	0,080	04500	07500
ВВУ-110	2000	40,0	102	40,0	40,0	0,200	0,080	08400	15600
ВВБМ-110	2000	35,0	090	35,0	31,5	0,150	0,070	04500	07500
DLF-123	3150	-	-	-	60,0	-	0,040	-	-
PK-138	2500	-	-	-	30,0	-	0,050	-	-
DLF-145	4000	-	-	-	70,0	-	0,040	-	-
ВВБ-150	2000	35,0	090	31,5	25,0	0,150	0,070	04500	09600
ВВШ-150	2000	25,0	064	25,0	25,0	0,250	0,080	18000	13200
PK-170	4000	-	-	-	40,0	-	0,050	-	-
ВВБ-220	3200	31,5	080	31,5	31,5	0,200	0,080	09000	15600
ВВД-220	2000	31,5	080	31,5	31,5	0,240	0,080	09000	16200
ВНВ-220	3200	40,0	102	40,0	40,0	0,100	0,040	14400	12000
PK-245	2500	-	-	-	50,0	-	0,050	-	-
DLF-300	3150	-	-	-	60,0	-	0,040	-	-
PK-300	2500	-	-	-	60,0	-	0,050	-	-
ВВ-330	2000	37,5	065	35,5	31,5	0,230	0,075	45000	-
ВВБ-330	2000	40,0	102	40,0	40,0	0,250	0,080	04200	26000
ВВД-330	2000	35,0	090	35,5	35,5	0,250	0,080	18000	36000
ВНВ-330	2000	40,0	102	40,0	40,0	0,250	0,040	08400	63000
DLF-420	2500	-	-	-	70,0	-	0,050	-	-
PK-420	2500	-	-	-	60,0	-	0,050	-	-
ВВ-500	2000	-	073	31,5	31,5	0,250	0,075	66000	-
ВВБ-500	2000	35,5	090	35,5	35,5	0,100	0,080	27000	30000
ВНВ-500	2000	63,0	-	63,0	63,0	0,100	0,060	12600	-
DLF-525	4000	-	-	-	70,0	-	0,040	-	-
PK-525	4000	-	-	-	80,0	-	0,050	-	-
ВВБ-750	3200	63,0	-	63,0	63,0	0,100	0,060	12600	90000
ВНВ-750	3200	40,0	102	40,0	40,0	-		32500	54000
DLF-765	4000	-	-	-	80,0	-	0,040	-	-
PK-765	4000	-	-	-	80,0	-	0,050	-	-
ВНВ-1150	4000	40,0	102	40,0	40,0	0,100	0,035	52500	137500

II. ОБЩИЕСВЕДЕНИЯ,

КОНСТРУКЦИЯИ РАБОТА ВВМ-500

2.1. Общиесведения

ВВтипа ВВМ-500с воздухонаполненнымотделителемпредназначеныдля оперативныхпереключений,отключениятоков КЗ,автоматическогоповторноговключения(АПВ),и применяютсяв электрическихсетях переменноготрёхфазноготока при номинальномнапряжении500 кВ.

ВКотносится ккатегориибыстродействующихи представляетсобой комплектиз трёх однополюсныхВВ,не имеющихмеханическойсвязи и соединённыхв один агрегатс помощью общихагрегатныхшкафов: пневматическогои электрическихцепей.

Пополюсноеи трёхполюсноедистанционноеуправлениеВКосуществляетсяэлектромагнитамиуправления(пополюсноеуправление– при получении электромагнитамиотдельныхполюсов независимыхимпульсов,трёхполюсное– - при полученииодновременногообщего (командного)импульса).

Нормальнаяработа ВВМ-500обеспечиваетсяпри высоте надуровнем моряне более 1000 ми температуреокружающейсреды от –55 до+35Сс кратковременнымпонижениемтемпературыдо -58Си повышениемдо +40С.

2.2. Структураусловногообозначения

ВВМ- 500 - 2000/20000, где

В- выключатель;В- воздушный; М– морозостойкоеисполнение; 500 - номинальноенапряжение,кВ;2000 - номинальныйток, А; 20000 - номинальнаямощность отключения,МВ^.А.

2.3.Техническиеданные

В работеи в эксплуатацииважным являетсязнание параметровВК,таких как номинальныйток, номинальноенапряжение,номинальныйток отключения,собственноевремя выключения,время горениядуги и т.д. В таблице2 приводятсяосновные техническиеданные ВВМ-500.

Таблица2. Основныетехническиеданные ВВМ-500

Наименованиепараметра	Норма
1.Номинальноенапряжение,кВ	500
2.Наибольшеерабочее напряжение,кВ	525
3.Номинальныйток, А	2000
4. Номинальнаямощностьотключениядля трёхфазноговыключателя,МВ^.А	20000
5. Токотключения,кА_эфф	29
6. Предельныйсквозной ток,кА: - амплитудноезначение - эффективноезначение	73 42
7. Токтермическойстойкости,кА_эфф: -односекундный -пятисекундный	42 29
8. Номинальноенапряжениеэлектромагнитовуправленияпостоянноготока, В	220

Таблица2. Основныетехническиеданные ВВМ-500(продолжение)

Наименованиепараметра	Норма
9. Допустимыепределы колебаниянапряженияна зажимахэлектромагнитовуправления,% от U_ном	65120
10.Номинальноедавление сжатоговоздуха, атм	20
11.Допустимыепределы изменениядавления, атм: - безАПВ -с АПВ	1621 1921
12. Ёмкостьрезервуароввыключателя,л	22400
13. Падениедавления (сброс)воздуха врезервуарахвыключателяза одну операциюотключения(при замеречерез 30 секпосле совершенияоперации), атм	3
14.Расход воздухана одно отключение,л	66000
15.Расход воздухана АПВ,л	99000
16.Расход воздухана вентиляцию,л/ч	1800 3600
17. Расходвоздуха наутечки (черезнеплотноститележки полюса и пневматическогоагрегатногошкафа), л/ч: - привключенном выключателе - приотключенномвыключателе	100 100
18.Падение давлениявоздуха врезервуарахВВпри АПВ,атм	4,5
19.Время включения, сек	0,26 0,02
20.Время отключения,сек	0,07 0,08
21.Собственноевремя отключенияне более, сек	0,06
22.Бесконтактнаяпауза при АПВ(время от размыканияпоследнегоразомкнувшегосяконтакта ДУдо первоговибрационногосмыкания контактовотделителяв цикле «О-В-О»)не более, сек	0,3
23.Бесконтактнаяпауза ДУ,сек	0,16 0,18
24. Разброспри включениитрёх полюсовне более, сек	0,04
25.Отключающаяспособностьконтактовэлектроконтактныхманометров,Вт	10
26. Мощностьподогревательныхустройств,Вт: - безучёта агрегатныхшкафов - сагрегатнымишкафами	3600 5200

Величинырасхода воздуха,указанные втаблице 2 приведенык атмосферномудавлению. Собственноевремя отключенияВВ,а также другиемеханическиепараметры ВКданы при номинальномдавлении сжатоговоздуха и приноминальномнапряжениина зажимахкатушек электромагнитов.

2.4.Конструкция

Воздушныевыключателитипа ВВМ-500(рис.1) представляютсобой комплектиз трёх однополюсныхвоздушныхвыключателей,не имеющихмеханическойсвязи и соединённыхв один агрегатс помощью общихагрегатныхшкафов (пневматическогои электрическихцепей). Основныеэлементы ВВМ-500:

Тележка1.Основаниемкаждого полюсавыключателяслужит тележка,основной частьюкоторой являетсясосуд для хранениясжатого воздуха,выполненныйв виде двухцилиндрическихрезервуаровдиаметром 720мм;

Резервуары.Резервуарысвязаны соединительнойтрубой. В средней части одногоиз резервуаров(правого) размещёншкаф управления полюса 5,в которомсмонтированыэлементы управлениявыключателей:клапаны включенияи отключенияпневматическойсхемы, электромагнитыуправления,блок-контактыс пневматическимприводом, щитс зажимами;

Шкафуправления5.В шкафу управлениякаждого полюсаимеются указателиположениявыключателя21:сигнальнаялампа с краснымсветофильтром«выключательвключен», сигнальнаялампа с зелёнымсветофильтром«выключательотключен» иэлектроконтактныйманометр 20,показывающийдавление сжатоговоздуха в отделителетолько приотключенномположении ВК.Кроме того, вшкафу управлениянаходятсясчётчик числасрабатыванийполюса ВКи нагревательныеустройства;

Опорныеколонки 6.Опорные колонкислужат изоляциейтоковедущего контура ВКотносительноземли и воздухопроводомдля питаниядугогасящихузлов ВКсжатым воздухомиз резервуаров1.Для повышения устойчивостиопорные колонкиусилены растяжками7из изоляторовтипа СП-110с пружиннымистяжками. Вверхней частиопорных колонок6установленыэкраны 19для выравниванияэлектрическогополя;

Дутьевыеклапаны 4,16.Дутьевые клапаны4,16осуществляютподачу воздухав камеры ДУ8и отделители15из резервуаровВК.Дутьевые клапаны4,16связаны с ДУи отделителемопорными изоляторами6;

ДУ8.ДУпредназначенодля гашениядуги при отключенииВКи состоит издвух одинаковых,вертикальнорасположенныхколонок. Каждаяколонка камерысостоит изпяти элементов(для каждогополуполюса).Разрез элементаДУпоказан нарис.2. Каждыйэлемент состоитиз фарфоровойрубашки 5,внутри которойнаходятсянеподвижныйконтакт 2и механизмподвижногоконтакта 4,6,7,8,9.Контактноедавление междуподвижным 6и неподвижным2контактамиобеспечиваетсясильной пружиной9.Контакты гасительнойкамеры 2,6– полые. Внутренниеполости контактов2,6соединяютсяс атмосферойчерез выхлопныеклапаны. Выхлопныеклапаны находятсяна фланцах 1,которые соединяютмежду собой отдельныеэлементы камерДУ.Линейнымивыводами выключателяявляются головкиДУ,которые могутповорачиватьсяс фиксациейчерез 30.Параллельнокаждому разрывуДУподключенэлемент омическогосопротивления9.Величинасопротивленияэлемента 9,шунтирующегоодин разрыв,составляетпримерно 14000 Ом;

Отделитель(ОД)15(см. рис.1). ОД(рис.4) служитдля создания изоляционногопромежуткав отключенномположении ВКи для гашениятока, протекающегочерез шунт ДУ9(см. рис.1). Он состоиттакже из двуходинаковых,вертикальнорасположенныхколонок. Каждаяколонка ОДдля выключателяна 500 кВвключает четыреэлемента (длякаждого полуполюса).Каждый элемент(см. рис.4) заключёнв фарфоровую рубашку 8и имеет подвижный9и неподвижный(полый) 11контакты. Подвижныйконтакт 9имеет пневматическиймеханизм припомощи которогопроизводитсяразмыканиеконтактов иизоляция полостиОДот атмосферы.Элементы ОДсоединеныфланцами 2.Параллельноразрывам ОД подключеныэлементы ёмкостногоделителя напряжения18(см. рис.1), представляющегособой конденсаторытипа ДМН-80-0,0044 на 0,044 мФили конденсаторысвязи типаСМР-55-0,0044ёмкостью 0,0044 мФ;

Системавентиляции.Система вентиляцииВКпредназначенадля непрерывнойпродувки внутреннихполостей опорныхизоляторов,ДУи ОД(за исключениемвнутреннейполости отделителяи его опорныхколонок вотключенномположении ВК)сухим воздухомс небольшимизбыточнымдавлением(порядка десятыхдолей атмосферы).Для этой целипримененыспециальныетальковыередукторы ивыхлопныеклапаны, открываемыепри определённомизбыточномдавлении;

Пневматическийагрегатныйшкаф 13(см. рис.1). Сжатыйвоздух поступаетв резервуарытележек выключателяот пневматическогоагрегатногошкафа, присоединённогок ответвлениюот магистральноговоздухопроводачерез воздухопровод,соединяющийагрегатныйшкаф с каждымполюсом ВК.Впневматическомагрегатномшкафу 13расположеныдва запорныхвентиля, обратныйклапан, фильтр,щит с зажимами,устройстводля неоперативногоручного пневматическогоуправления,подогреватели;

Агрегатныйшкаф электрическихцепей 12(см. рис.1). ЭлектрическоеуправлениеВКосуществляетсячерез агрегатныйшкаф электрических цепей 12,в котором помещёнщит с зажимамидля цепей релейной защиты, сигнализациии блокировки,патрон с выключателемдля освещенияшкафа 12и трубчатоеподогревательноеустройство.

Путьпрохождениятока у ВВМ-500следующий (см.рис.3): линейныйвывод камерыДУ11(см. рис.1) одногополуполюса,колонка ДУ(сверху вниз),токоведущаяшина междукамерой ДУи ОДдругого полуполюса17 (см. рис.1), колонкаОД(снизу вверх),токоведущаяшина междуколонкамиотделителядвух подполюсов10(см. рис.1), втораяколонка ОД(сверху вниз),токоведущаяшина между ОДи ДУ,вторая колонкаДУ(снизу вверх)и линейныйвывод 11 (см. рис.1).

Электропневматическаясхема управленияполюсом ВВпоказана нарис.5. Положениеэлементов схемысоответствуетвключенномуположению ВК.

Вовключенномположении ВКв ДУи ОДотсутствуетсжатый воздух, контакты ихзамкнуты;
Вотключенномположении ВКконтакты ДУзамкнуты. ОДзаполнен сжатымвоздухом, которыйудерживаетего контактыв разомкнутомсостоянии исоздаёт необходимыйизоляционныйпромежуток.

Привключении ВКсжатый воздухвыпускаетсяиз ОДв атмосферу, и контактыОД,смыкаясь, производятзамыканиесиловой цепиВК.

2.5. Работа

2.5.1.Операция отключения

ОтключениеВВМ-500может бытьдистанционными неоперативнымручным. Придистанционномуправленииподаётся командныйимпульс накатушку отключения(КО)через блок-контактыи замыкаетсяследующая цепь (см. рис.5): положительныйполюс оперативногоисточника тока,ключ управления,блок-контакты,обмотка электромагнитаотключения, блок-контактыреле контролядавления РКД-1и отрицательныйполюс оперативногоисточника тока.Срабатываетэлектромагнитотключения,и аппаратотключается.Работа схемыуправлениязаключаетсяв следующем.

Сердечниккатушки КО,втягиваясь,своим бойкомударяет поштоку промежуточногоклапана – толкателя1,который, передвигаясь,открываетпусковой клапанотключения2.

Сжатыйвоздух воздействуетна поршеньсреднего клапанаотключения3и отодвигаеттарелку клапана,механическисвязанную споршнем. Затем аналогичноклапану 3последовательносрабатываютклапаны 4и 5. Благодаряэтому открываетсядоступ сжатомувоздуху из-подпоршня клапанов6через клапаны5в атмосферуи перемещаютсядифференциальныедутьевые клапаныкамеры 6.

Сжатыйвоздух устремляетсяиз резервуарав ДУ,и подвижныеконтакты камерыпри помощипоршневогомеханизмарасходятся.Сжатый воздухгасит возникшуюэлектрическуюдугу, отключаетток короткогозамыкания, протекающийчерез ВВ,и устремляетсячерез выхлопныеклапаны ватмосферу.Контакты ДУсмыкаются.

Одновременнос наполнениемДУсжатый воздухпроходит черезкозырьки 7,направляющиенеобходимоеколичествовоздуха всоединительныетрубки Т₂,и с запаздыванием(0,0025 0,05 сек),определяемымдлиной и сечениемэтих воздухопроводов,открываетобратные клапаны8и перемещаетпоршни дутьевыхклапанов ОД9.

Врезультатесжатый воздухустремляетсяиз резервуарав ОД,размыкает егоподвижныеконтакты игасит электрическуюдугу, ток которойограниченсопротивлениемделителя напряжения,шунтирующегоДУ.После размыканияконтактов ОДего внутренняяполость герметизируется,и контактыотделителя«залипают»в разомкнутомсостоянии.Сжатый воздух,находящийсямежду контактамиОД,удерживаетконтакты вотключенномположении иобеспечиваетнеобходимыйизоляционныйпромежутокв отключенномположении ВК.

Автоматическоеотключениепроисходиттаким же образом,но импульс накатушку отключенияКОподаётся отреле защиты(РЗ).

Принеоперативномручном пневматическомуправлениисжатый воздухподаётся спомощью клапанаручного пневматическогоотключения18по трубке Т₄в промежуточныйклапан – толкатель1,находящийсямежду катушкойотключенияКОи пусковымклапаном 2.Поршень промежуточногоклапана своимбойком открываетпусковой клапан2.Дальнейшийпроцесс отключениявыключателяпроисходиттак же, как ипри дистанционномуправлении.

2.5.2.Операция включения

Приотключенномположении ВКтарелки дутьевыхклапанов 9отодвинутытак, что сжимаютпружину клапанаи открываютсвободныйдоступ воздухуиз резервуара.

Включение,как и отключение,может бытьдистанционноеи неоперативноеручное с помощьюклапана ручногопневматическогоуправления,находящегосяв пневматическомагрегатномшкафу.

Придистанционномуправленииподаётся командныйимпульс накатушку включения(КВ)через блок-контактыи замыкаетсяследующая цепь: положительныйполюс оперативногоисточника тока,ключ управления, блок-контакты,нормальнозамкнутыеблок-контактыэлектромагнита отключения,контакты релеконтроля давленияРКД-1и отрицательныйполюс оперативногоисточника тока.

Электромагнитвключениясрабатывает,и аппарат включается.При этом сердечниккатушки КВвтягиваетсяи своим бойкомударяет поштоку промежуточногоклапана-толкателя12,который придвижении открывает пусковойклапан включения13.Сжатый воздухвоздействуетна поршеньсреднего клапанавключения 14и отодвигаеттарелку клапана,механическисвязанную сего поршнем.Затем аналогичносрабатываетбольшой клапанвключения 15.При этом поршнямидутьевых клапановОД9открывается доступ сжатоговоздуха изполостей междуобратнымиклапанами 8 в атмосферучерез клапан15.

КлапаныОД9срабатывают,как дифференциальныеклапаны, засчёт получающейсяразности давленияс обеих сторонпоршня и выпускаютсжатый воздухиз полости ОДв атмосферу.Являясь клапанамидвухстороннего действия,клапаны ОДодновременнозакрываютдоступ сжатоговоздуха изрезервуарав ОД.

Принеоперативномручном пневматическомуправлениисжатый воздух подаётся спомощью клапананеоперативногопневматическоговключения 17по трубке Т₅в промежуточныйклапан-толкатель12,находящийсямежду КВи пусковымклапаном 13.Поршень промежуточногоклапана своимбойком открываетпусковой клапан13.Дальнейшийпроцесс включенияВКпроисходиттак же, как придистанционномуправленииВК.

2.6.Комплектность

В комплектпоставки ВВМ-500входят:

Триполюса ВК;
Дваагрегатныхшкафа (пневматическийи электрическихцепей);
Арматурадля присоединениявоздухопроводов(питающих иручного пневматическогоуправления)к полюсам ВКи пневматическому агрегатномушкафу;
Комплектзапасных частей,поставляемыхс каждым ВК;
Комплектзапасных частей,поставляемыхв один адресотгрузки, независимоот числа ВК;
Комплектспециальногоинструментаи приспособленийдля сборкиузлов выключателяи испытанияфарфоровыхизоляторовпоставляетсяв один адресотгрузки, независимоот числа ВК;
Техническаядокументация.

III. РАСЧЁТОБЩЕЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙИЗОЛЯЦИИ

Вконструкциивыключателядолжна бытьобеспеченанадёжная изоляция:

Междучастями, находящимисяпод напряжениеми заземлённымичастями;

Междунаходящимисяпод высокимнапряжениемчастями соседнихполюсов прилюбом коммутационномположении ВК;

Междуимеющими различныепотенциалычастями одногополюса при полностьюразомкнутыхконтактах.

Электрическаяпрочностьосновных изоляционныхпромежутковВКдолжна соответствоватьвиду и величинеперенапряжений,которые могутвозникнутьна зажимахаппарата приэксплуатацииего в установкена данный класс напряжения.В таблицах3,4,5 приведенынеобходимыедля расчётовданные об уровнеизоляции ВКна напряжениекласса 500 кВпо ГОСТ 1516.1-75.

Уровеньобщей изоляциивыключателяобеспечиваетсяпутём выборанеобходимыхизоляционныхпромежуткови определяющихосновных размеровизоляционныхэлементов.Выбор подлежащихрасчёту промежутковв конструктивнойсхеме выключателяпроизводитсяиз определениянаиболее вероятныхпутей развитияэлектрическогоразряда. Приэтом принятыво вниманиеособенностипроектируемоговыключателя,а также характерпротеканияпроцесса отключения.Напряжение,при которомвозникаетперекрытиеили пробой тогоили иного промежуткапри определённомхарактеревоздействиязависит отразмеров иформы рассматриваемыхпромежутков,а также от свойстви состоянияэлектроизоляционнойсреды илиизоляционногоматериала.

Таблица3. НормируемыеиспытательныенапряженияВК

снормальнойизоляцией приU_ном= 500 кВ

Испытательноенапряжение,кВ
Грозовойимпульс (максимальное значение)		Кратковременноепромышленной частоты(действующее)
Внутр. изоляция	Внешняя изоляция	Одноминутное внутреннейизоляции (междуконтактамиодного и тогоже полюса)	Приплавном подъёме, внешнейизоляции
Относительноземли, междуконтактами одногои того же полюса	Относительноземли, междуконтактами одногои того же полюса
			Относительно земли		Междуконтактами одногои того же полюса
			В сухом состоянии	Под дождём	В сухом состоянии	Под дождём
U_внут	U_имп	U_внут	U_сух	U_дож	U_сух	U_дож
1500	1600	1030	900	740	1225	1000

Таблица4. Нормируемыеиспытательные

коммутационныеимпульсы приU_ном= 500 кВ

ИспытательныйкоммутационныйимпульсU_ком (максимальноезначение), кВ
Длявнутренней изоляции		Длявнешней изоляции
Длявнутренней изоляции		В сухомсостоянии		Поддождём
Относительно земли	Междуконтактами одногои того же полюса	Относительно земли	Междуконтактами одногои того же полюса	Относительно земли	Междуконтактами одногои того же полюса
1300	1730	1300	1730	1300	1730

Таблица5. Нормируемыеиспытательныенапряженияизоляторов

снормальнойизоляцией,испытываемыхотдельно отВКпри U_ном= 500 кВ

Испытательноенапряжение,кВ
Грозовой импульс (максимальное значение)	Кратковременноепромышленнойчастоты (действующее)
Для внешней изоляции	Одноминутное внутренней изоляции	Приплавном подъёме, внешнейизоляции
		В сухом состоянии	Под дождём
U_имп	U_внут	U_сух	U_дож
1600	760	900	740

Распределениенапряжения,приложенногок колонке опорныхизоляторов(см. рис.6), по еёвысоте неравномерно.Наиболее нагруженнымоказываетсяверхний изолятор,а наименеенагруженным– нижний. Разрядноенапряжениетакой колонкиниже, чем у одногоизолятора,имеющего высотуколонки, т.к.значительноенапряжениебудет приложенок верхнемуизоляторуколонки. Приэтом можетоказаться, чтонапряжение,приходящеесяна верхнийизолятор, будетбольше егонапряженияперекрытияи, следовательно, сначала произойдётперекрытиеэтого изолятора,а затем и всейколонки.

Длявыравниванияраспределениянапряженияпо отдельнымизоляторам, составляющимколонку, применяетсяэкран, которыйустанавливаетсяна верхнемизолятореколонки. В ВВМ-500примененычетыре экрана,установленныена верхнихизоляторахкаждой из четырёхколонок полюса.Т.о. при расчетахизоляции опорныхколонок коэффициентомнеоднородностиполя можнопренебречь,считая, чтоэкран устраняетнеоднородностьполя.

Нарис.6 показаныосновные, подлежащиерасчёту изоляционныепромежутки.

Рис.6.Основные изоляционныепромежуткиполюса ВВМ-500

3.1.Определениетипа основныхизоляционныхпромежутков

Изоляционныепромежуткиподразделяютсяна промежуткивнешней и внутреннейизоляции. Внешняяизоляция –изоляция,подвергающаясявлиянию атмосферныхи других внешнихвоздействий(к ней относятсявоздушные промежуткии поверхноститвёрдой изоляции,находящиесяв атмосферномвоздухе). Внутренняяизоляция –изоляция, неподвергающаясянепосредственномувлиянию атмосферныхи других внешнихвоздействий(загрязнению,увлажнению,воздействиюнасекомых).Кроме этого,при проектировании изоляцииразличаетсяформа электродовмежду которымипроисходитразряд, т.к.разрядноенапряжениесильно зависитне только оттого, к внутреннейили внешнейизоляции относитсяпромежуток,но и от тогокакой вид и полярностьон имеет: «игла-игла»,«игла-плоскость»,«стержень-плоскость» и т.д. На рис.6показаны следующиепромежутки:

l₁- промежутоквнешней изоляциитипа «игла-плоскость»,находящийсяв атмосферномвоздухе (кратчайшеерасстояниепо колонкеопорных изоляторов);

l₂-промежутоквнешней изоляциитипа «игла-игла»,находящийсяв атмосферномвоздухе (кратчайшеерасстояниемежду фланцамипо наружнойповерхностиопорного изолятора);

l₃– промежутоквнешней изоляциитипа «игла-игла»,находящийсяв атмосферномвоздухе (кратчайшеерасстояниемежду фланцамиотдельногоразрыва ДУпо наружнойповерхностифарфоровогоизолятора);

l₅- промежутоквнешней изоляциитипа «игла-игла»,находящийсяв атмосферномвоздухе (кратчайшеерасстояниемежду фланцамиотделителяи ДУполуполюса);

l₄- промежутоквнешней изоляциитипа «игла-игла»,находящийсяв атмосферномвоздухе (кратчайшеерасстояниемежду фланцамиотделителяпо наружнойповерхностиизолятора);

l₆- промежутоквнутреннейизоляции типа«игла-игла»,находящийсяв сжатом воздухе(кратчайшеерасстояниемежду контактамиДУв разомкнутомсостоянии);

l₇- промежутоквнутреннейизоляции типа«игла-игла»,находящийсяв сжатом воздухе(кратчайшеерасстояниемежду разомкнутымиконтактамиотделителя).

Приустановке ВКна высоте надуровнем морядо 1000 мрасчетныенапряженияпромышленнойчастоты длявнешней изоляциив сухом состоянииU_расчи под дождёмU_расч.д;для внутреннейизоляции U_расч’и расчётныенапряжениягрозовых U_{расч.гр}и коммутационныхимпульсовU_{расч.ком}выбираютсяидентично:

U_расч= (1,05 1,1)^.U_сух;U_расч.д= (1,05 1,1)^.U_дож;

U_расч’= (1,05 1,1)^.U_внут;U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп;

U_{расч.ком}= (1,05 1,1)^.U_ком;U_{расч.пр}= (1,05 1,1)^.U_сух^.K_пр,

гдеU_сух,U_дож,U_внут,U_имп– нормируемыепо ГОСТ 1516.1-75 испытательные напряжения(см. таблицы3,4,5); K_пр1,6 {5,стр. 89}.

3.2. Расчётпромежутковвнешней изоляции,подвергаемых

воздействиюразрядногонапряженияпромышленнойчастоты

Принапряжениичастоты 50 Гцминимальнаядлина изоляционногопромежуткаl^*,смопределяетсяпо соответствующимзначениямU_расч,кВ;U_расч.д,кВ

В сухомсостоянии {5,стр.88; стр.122, ф.(3-14),ф.(3-15)},таблица 3

- Дляпромежуткаl₁минимальнаядлина составляет:

l₁^*= 0,285^.U_расч- 2,85 = 0,285^.(1,051,1)^.U_сух- 2,85,

l₁^*= 0,285^.(1,051,1)^.900- 2,85 = 266,5 279,3 см;

- Дляпромежуткаl₂минимальнаядлина составляет:

l₂^*= 0,27^.U_расч- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7,

l₂^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1225/4- 2,7,

l₂^*= 84,1 88,3 см;

- Дляпромежуткаl₃минимальнаядлина составляет:

l₃^*= 0,27^.U_расч- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7,

l₃^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1225/10- 2,7,

l₃^*= 32,0 33,7 см;

- Дляпромежуткаl₄минимальнаядлина составляет:

l₄^*= 0,27^.U_расч- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7,

l₄^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1225/8- 2,7,

l₄^*= 40,7 42,8 см;

- Дляпромежуткаl₅минимальнаядлина составляет:

l₅^*= 0,27^.U_расч- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож- 2,7,

l₅^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1225- 2,7,

l₅^*= 344,6 361,1 см.

Поддождём {5,стр.88; стр.122, ф.(3-14),ф.(3-15)},таблица 3

- Дляпромежуткаl₁минимальнаядлина составляет:

l₁^*= 0,285^.U_расч.д- 2,85 = 0,285^.(1,051,1)^.U_дож- 2,85,

l₁^*= 0,285^.(1,051,1)^.740- 2,85 = 218,6 229,1 см;

- Дляпромежуткаl₂минимальнаядлина составляет:

l₂^*= 0,27^.U_расч.д- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7,

l₂^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1000/4- 2,7,

l₂^*= 68,2 71,6 см;

- Дляпромежуткаl₃минимальнаядлина составляет:

l₃^*= 0,27^.U_расч.д- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7,

l₃^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1000/10- 2,7,

l₃^*= 25,7 27,0 см;

- Дляпромежуткаl₄минимальнаядлина составляет:

l₄^*= 0,27^.U_расч.д- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7,

l₄^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож/n- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1000/8- 2,7,

l₄^*= 32,7 34,4 см;

- Дляпромежуткаl₅минимальнаядлина составляет:

l₅^*= 0,27^.U_расч.д- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.U_дож- 2,7,

l₅^*= 0,27^.(1,051,1)^.U_дож- 2,7 = 0,27^.(1,051,1)^.1000- 2,7,

l₅^*= 280,8 294,3 см.

3.3. Расчётпромежутковвнешней изоляции,

подвергаемыхвоздействиюгрозовых импульсов

Приполных грозовыхимпульсахположительной(+) и отрицательной(-) полярностиполного импульса1,5/40 мксекминимальнаядлина изоляционногопромежуткаl^*,смопределяетсяпо U_{расч.гр},кВ.

Приимпульсахположительной(+) полярности{5,стр.124, рис.3-15}

- Дляпромежуткаl₂минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/4= 420 440 кВ,

l₂^*= 65,0 70,0 см;

- Дляпромежуткаl₃минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/10= 168 176 кВ,

l₃^*= 19,0 21,0 см;

- Дляпромежуткаl₄минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/8= 210 220 кВ,

l₄^*= 65,0 70,0 см;

Приимпульсахотрицательной(-) полярности

- Дляпромежуткаl₂минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/4= 420 440 кВ,

l₂^*= 55,0 60,0 см;

- Дляпромежуткаl₃минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/10= 168 176 кВ,

l₃^*= 17,0 19,0 см;

- Дляпромежуткаl₄минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/8= 210 220 кВ,

l₄^*= 21,0 22,0 см.

Дляпромежутковl₁и l₅значенияU_{расч.гр}лежат далекоза пределами графическойзависимостиU_{расч.гр}= f(l){5,стр.124, рис.3-15},но судя по тенденциирасчётов, значенияl₁^*и l₅^*будут нижесоответствующихзначений припроверке изоляционныхпромежутковl₁и l₅на воздействиеразрядного напряженияпромышленнойчастоты, а т.к.из расчётныхзначенийl^*в конечномитоге выбираетсянаибольшее,то точную проверкуl₁и l₅на грозовоевоздействиеможно не делать.

3.4. Расчётпромежутковвнешней изоляции,

подвергаемыхвоздействиюгрозовых импульсов

Приимпульсахположительной(+) полярности{5,стр.124, рис.3-15}

- Дляпромежуткаl₂минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/4= 420 440 кВ,

l₂^*= 65,0 70,0 см;

- Дляпромежуткаl₃минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/10= 168 176 кВ,

l₃^*= 19,0 21,0 см;

- Дляпромежуткаl₄минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/8= 210 220 кВ,

l₄^*= 65,0 70,0 см;

Приимпульсахотрицательной(-) полярности

- Дляпромежуткаl₂минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/4= 420 440 кВ,

l₂^*= 55,0 60,0 см;

- Дляпромежуткаl₃минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/10= 168 176 кВ,

l₃^*= 17,0 19,0 см;

- Дляпромежуткаl₄минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,05 1,1)^.U_имп/n= (1,05 1,1)^.1600/8= 210 220 кВ,

l₄^*= 21,0 22,0 см.

3.5. Расчётпромежутковвнутреннейизоляции

Кпромежуткамвнутреннейизоляции относятсяl₆и l₇.Проверка производитсяпо формуле

l= U_р^._нп/(E_м.доп^.k_имп),где

U_р– расчётноезначение разрядногонапряжения(U_расч’,U_{расч.гр}’,U_{расч.ком}’);

_нп– коэффициентнеоднородностиполя, в данномслучае _нп= 1,4;

E_м.доп-

IV. РАСЧЁТТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЫ

ВНОМИНАЛЬНОМРЕЖИМЕ И ПРИКЗ

4.1. Расчёттоковых характеристикВК

4.1.1.Номинальныйток

Номинальныйток ВК– наибольшийдопустимыйпо условиямнагрева частейВКток нагрузкив продолжительномрежиме, на которыйрассчитан ВК

I_ном= 2000 А.

4.1.2.Номинальныйток отключения

Номинальныйток отключенияВК– наибольшийток (действующеезначениепериодическойсоставляющей)в момент размыканияконтактов, наотключениекоторого рассчитанВКпри нормированныхусловиях егокоммутационнойспособности

I_ном.о= 31,5 кА.

4.1.3.Апериодическаясоставляющая

Нормированноепроцентноесодержаниеапериодическойсоставляющей– наибольшеедопустимоепо коммутационнойспособностиВК отношениеапериодическойсоставляющейк амплитудепериодическойсоставляющейноминальноготока отключенияВКв момент размыканияконтактов

_н= 47.

4.1.4.Сквозные токиКЗ

ВКво включенномположениидолжен выдерживатьбез повреждений,могущих препятствоватьего исправнойработе, электродинамическоеи термическоевоздействиесквозных иударных токовКЗ

- Предельныйсквозной токКЗ

i_пс= 1,8^.2^.I_ном.о= 1,8^.2^.31,5= 80,186 кА;

- Эффективноезначение предельногосквозного токаКЗ

I_пс= i_пс/3= 80,186/3= 46,295 кА;

- Предельныйток термическойстойкости

I_пс= I_ном.о= 31,5 кА;

- Времяпротеканияпредельноготока термическойстойкости

T _пт= 2 c.

4.1.5. Ударныетоки КЗ

- Ударныйток КЗ:

i_уд= i_пс= 80,186 кА;

- Эффективноезначение ударноготока КЗ:

I_уд= i_уд/3= 80,186/3= 46,295 кА.

4.2. Расчёткратковремённогонагрева токоведущихчастей токамиКЗ

Условиетермическойстойкоститоковедущихчастей: _к_доп.Используякривые адиабатическогонагрева проводников= f(A){6,стр.83},можно найтитемпературутоковедущихчастей в концеКЗ_ки сравнить еёс предельнодопустимойтемпературойнагрева _доп.

ЗначениекоэффициентаАпри температуре_копределяетсяпо формуле:

А_к= А_н+ (I_т/F)^2.t_т,где

А_н– значениекоэффициентаАпри температурепроводникаперед началомКЗ_н,равной наибольшейдопустимойтемпературенагрева придлительнойработе приноминальномтоке;

А_к- значениекоэффициентаАпри температурепроводника_н;

I_т- ток КЗ(термическойстойкости),протекающийза времяt_т= 2 сек.

Проверкеподлежат

Медныйламельныйконтакт ДУ

_н= 90С{ГОСТ 8024-84}, _доп= 300С,А_н= 1,60^.10¹⁶А^.сек/м²

 А_к= 1,6^.10¹⁶+ (31500/0,00257)^2.21,65^.10¹⁶А^.сек/м²

_к= 120С_доп.

Латуннаятоковедущаятруба ДУ

_н= 60С{ГОСТ 8024-84}, _доп= 250С,А_н= 0,40^.10¹⁶А^.сек/м²4

 А_к= 0,40^.10¹⁶+ (31500/0,003890)^2.20,50^.10¹⁶А^.сек/м²

_к= 145С_доп.

Рис7. Тепловая модельДУВВМ-500

4.3. Исходныеданные длярасчёта

нажатияв скользящемламельномконтакте

Исходныеданные взятыиз литературы{4},{5},{6},таблицы2.

- Номинальныйток выключателяI_ном= 2000 А;

- Максимальнаятемператураконтактов измеди и

медныхсплавов_доп= 120C;

- Превышениетемпературыконтакта надтемпературой

удалённыхточек= 5 К;

- Количестволамелейm= 15;

- Количествоточек касаниядля линейногоконтактаn= 2;

- Удельноесопротивлениемеди при 0C₀=1,62^.10^-8Ом^.м;

- Температурныйкоэффициентэлектрического

сопротивлениямеди при 0C= 0,00433 K^-1;

-Теплопроводностьмеди при 0C₀= 388 Вт/(м^.К);

- Микротвёрдостьмеди при 0CH= 730 МПа;

- Температураплавлениямеди₀= 1083С;

- Температурныйкоэффициентэлектрического

сопротивлениямеди при 0C= 0,00433 K^-1;

- Коэффициентшероховатостиповерхности_м= 1;

- Коэффициентнеравномерностипо точкам касанияk_н=1,1 1,3.

Предварительныерасчёты:

 =₀^.(1+_cu^._доп)= 1,62^.10^-8.(1+ 0,00433^.105)= 2,357^.10^-8Ом^.м;

 = ₀^.(1- _т^._доп)= 388^.(1- 1,8^.10^-4.120)= 379,619 Вт/(м^.К);

_н= 273 + _доп= 273 + 120 = 393 К; _пл= 273 + _пл= 273 + 1083 = 1356 К;

H=H^.[1-(_н/_пл)^2/3]/[1-(273/_пл)^2/3]=730^.[1-(393/1356)^2/3]/[1-(273/1356)^2/3];H= 622,5 МПа.

Расчётконтактногонажатия посферическойформуле:

F_к.сфр= [n^.(I_ном/(n^.m)^.k_н)^2.k_л^.^._м^.H_б]/[16^.^2.(аrccos(T_к/T_м))²];

F_к.сфр= [2^.(2000/(2^.15)^.1,2)^2.2,35710^-8.3,14159^.3,7^.10⁸]/

/[16^.379,619^2.(аrccos(388/393))²];

F_к.сфр= 7,826 H.

Расчётконтактногонажатия поэллиптическойформуле:

F_к.элп= [n^.(I_ном/(n^.m)^.k_н)^2.^.^._см]/[32^.^.(T_к- T_м)];

F_к.элп= [2^.(2000/(2^.15)^.1,2)^2.2,357^.10^-8.3,14159^.3,7^.10⁸]

/[32^.379,619^.(388- 393)];

F_к.элп= 7,972 H.

4.4. Расчётпараметровскользящего

ламельногоконтакта ДУпрограммой{4}

- Исходныеданные:

Исходныеданные длярасчёта взятыиз {3},{4},{5}.

Материал контактнойпары латунь/медь;

Номинальныйток2000 А;

Номинальныйток отключения31500А;

Допустимаятемпературав номинальномрежиме120+273=393 К;

Допустимаятемпературапри КЗ 300+273=573 К;

Температураплавления1083+273=1356К;

Твердость поБринелю при0С5^.10⁸Н/м²;

Теплопроводность388Вт/(м^.К);

Длина ламели0,051м;

Внутреннийдиаметр ламели0,082м;

Внешний диаметрламели0,116 м;

Сечение ламели0,001785м²;

Число ламелей15;

Число точеккасания2.

- Результатырасчёта:

В номинальномрежиме силаконтактнойпружины7,953 Н;

В режиме короткогозамыканиямаксимальная

температураточки касания1247К;

Электродинамическаясила притяжения,

действующаяна одну ламель13,083Н;

Электродинамическаясила отталкивания,

действующаяна одну ламель6,830Н;

Фактическоенажатие10,230 Н;

Переходноесопротивлениеконтакта7,559^.10^-6Ом;

Тепловые потерив контакте30,236Вт.

4.5. Расчётраспределениятемпературыметодом тепловыхсхем

Расчётраспределениятемпературыпо длине стержневойсистемы, состоящейиз несколькихучастков (стержней),каждый из которыхимеет постоянноесечение, основанна использованииметода тепловыхсхем. В практикутепловых расчётоввводится понятие«тепловойчетырёхполюсник».Рассматриваетсястержневаясистема, состоящаяиз nучастков. Вэтой системевыделяетсяj-йучасток конечнойдлины, имеющийравномернораспределённыйобъёмный источникэнергии ивзаимодействующийс участкамиi(i= j- 1) и k(k= j+ 1). Пусть в установившемсярежиме теплообменаданный участокjвоспринимаетот участка iкакое-то количествотепла (Q₁),передаёт участкуk,количествотепла (Q₂),а с его боковойповерхностив окружающуюсреду уходиттепловой потокQ₂.Избыточныетемпературына концах участкаравны _ij_jk.

Рассмотренныйслучай взаимодействияj-гоучастка с соседнимиучастками ис окружающейсредой можетбыть представленв виде симметричной Т-образнойтепловой схемы– тепловогочетырёхполюсника,параметрыкоторого (R_j’,R_j’’,_yj)таковы, что призаданных значениях_ijи _jkтепловые потокиQ₁,Q₂и Q₃сохраняют своизначения. Заменакаждого участкастержневойсистемы подобнойтепловой схемойи их соответствующеесоединениедаёт тепловуюсхему всейстержневойсистемы, приэтом условиясопряженияна стыках соседнихучастков выполняютсяавтоматически.

Полученнуютепловую схемустержневойсистемы рассчитываюти находят избыточныетемпературына концах каждогоучастка.

Далееустанавливаетсявзаимосвязьмежду температурамина концах j-гоучастка (_ijи _jk)с распределениемтемпературыпо его длине,а также взаимосвязьмежду геометрическимии тепловымипараметрамиj-гоучастка с элементамитепловой схемы.Для этого находитсяраспределениетемпературыпо длине j-гоучастка, причёмизвестны и независят оттемпературыдлина стержняL,избыточныетемпературына его концах_ijи _jk,коэффициентытеплопроводностии теплоотдачиk_экв,периметр S,сечение Fи удельнаямощность равномернораспределённогообъёмногоисточникаэнергии W.

Этотслучай описываетсядифференциальнымуравнением

d²/dx²– b^2.= - W/,b²= k_экв^.S/^.F,

решениеего при граничныхусловиях _j(0)= _ijи _j(L)= _jkимеет вид:

_j(x)= (1/sh(b^.L))^.[(_ij- _yj)^.ch(L– x)^.b+ (_jk- _yj)^.sh(b^.x)]+ _yj

Издифференциальногоуравнениянаходятсятепловые потокиQ₁и Q₂

Q₁= - ^.F^.(d/dx)_x₌₀= (^.F^.b)/(sh(b^.L))^.[(_ij- _yj)^.ch(b^.L)- (_jk- _yj)];

Q₂= - ^.F^.(d/dx)_x_=L= (^.F^.b)/(sh(b^.L))^.[(_ij- _yj)- ch(b^.L)^.(_jk- _yj)].

Установившаясятемпература,которую имелбы участок приотсутствиивзаимодействияс другими участками

_yj= a²/b²,а²= j^2./+ k_экв^.S^.₀/^.F;

_yj= (j^2.^.F+ k_экв^.S^.₀)/(k_экв^.S).

Длятепловой схемыс использованиемзаконов Кирхгофа

Q₁– Q₂– Q₃= 0;

- _ij+ Q₁^.R_j’+ Q₃^.R_j’’+ _yj= 0;

- _ij+ Q₃^.R_j’’+ Q₂^.R_j’+ _ik= 0.

Решаясистему уравненийотносительноR_j’и R_j’’,можно получитьвыражения длятепловыхсопротивленийучастков конечнойдлины

R_j’= (ch(b^.L)– 1)/(^.F^.b^.sh(b^.L));R_j’’= 1/(^.F^.b^.sh(b^.L)).

РасчёттепловыхсопротивленийR_j’и R_j’’,установившихся температур_yjучастков системысведём в таблицу6.

Влияниеконтакта учитываетсядополнительнымподводом тепла

P_к= I_ном^2.R_к,

гдеR_к– переходноесопротивлениеконтакта.

P_к= 2000^2.7,559^.10^-6= 30,236 Вт;

Тепловаясхема замещениятоковедущейсистемы представленав приложении.Для расчётараспределениятемпературыпо длине токопроводаметодом тепловыхсхем используетсяпрограммныйпакет, разработанныйна кафедре ТВН.

Таблица6. Исходные данныедля программноготепловогорасчёта

Параметры	I- VIII	II- VII	III- VI	IV- V
L,м	0,060	0,060	0,140/ 0,400	0,050/ 0,060
S,м	1,130	0,314	0,314	0,188
F,м^2.10^-2	10,0/ 17,0	7,540	7,540	5,720
,Вт/(м^.°С)	040	160	160	100
j,А/м^2.10⁶	0,020	0,265	0,265	0,140
R_т,(м^.°С)/Вт	-	0,623	0,128	0,200
k_экв,Вт/(м^2.°С)	-	4,683	16,390	20,050
b	-	0,350	0,653	0,813
R_j’,Ом	0,003	0,373	0,116/ 0,274	0,078
R_j’’,Ом	0,760	14,140	1,710/ 0,610	4,600
_yj,°С	40,0	61,5	47,2	57,0

L- длина участкас однороднойизоляцией;

S- периметртоковедущегостержня научастке однородности;

F- сечение токопроводана участкеоднородности;

 -коэффициенттеплопроводностиматериалатокопроводана участке;

j– плотностьтока;

 -коэффициенттеплопроводностиматериалатокопроводана участке.

V. РАСЧЁТГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВВ ДУ

ВВпредставляетсобой сложныйпневматическийаппарат автоматическогодействия, вкотором всеосновные операции,связанные сего работой: гашение дуги,перемещениеразмыкающихсяконтактов иряд других -осуществляютсяпосредствомсжатого воздуха.Из этого следует,что с тем илииным цикломработы такоговыключателясвязана совокупностьгазодинамическихпроцессов,протекающихв отдельныхэлементах илиодновременно,или в определённойпоследовательности.

Основнымигазодинамическимипроцессамив ВВявляются:

Истечениесжатого воздухаиз резервуаров,камер;
Наполнениесжатым воздухомвоздухопроводов,камер гашениядуги;
Движениевоздуха в трубах,отверстияхи насадках.

Ходомэтих процессовнепосредственноопределяютсянаиболее важныеэксплуатационныехарактеристикиВК(время отключения,время включения,дугогасящаяспособность,сброс давленияв резервуареи др.).

Прирассмотрениигазодинамическихпроцессов вбольшом числеслучаев задачуможно упростить,сделав следующиепредположения:

Истечениегаза происходитадиабатически;
Процессистеченияимеет установившийсяхарактер;
Потерина трение вбольшинствеслучаев отсутствуют.

5.1. Расчётдинамикипневматическогомеханизма ДУВВ

Вовключенномсостоянии ВВ,давление вколонке ДУравно атмосферному,т.е. p₀= p_а= 0,1 МПа.При подачекоманды управленияна отключениеВВв течение менее0,06 сек{3}контакты ДУдолжны разойтисьпод воздействиемдавления сжатоговоздуха, наполняющегов это времяколонку камерДУ.В момент, когдадавление сжатоговоздуха сравняетсяс давлениемсопротивлениясо стороныпоршневогомеханизмаподвижногоконтакта ДУ,подвижныйконтакт придётв движение.

Силасопротивлениясжатому воздухуQ_c

Q_c= Q_п+ P_пч+ Q_тр= 1765,197 + 112,776 + 50 = 1927,937 Н,где

Q_п-сила номинальногоконтактногонажатия, Q_п= 180^.9,807= 1765,197 Н;

P_пч-весподвижныхчастей (буфера,поршневогокольца, пружины поршневогомеханизма иподвижногоконтакта),P_пч= 112,776 Н;{3}

Q_тр-сила тренияв скользящемконтакте, принимаемQ_тр= 50 Н.

Давление,при которомпоршневоекольцо камерыДУначнёт перемещаться

p_тр= p₀+ Q_c/S= 0,1^.10⁶+ 1927,937/(5,027^.10^-3)= 0,483 МПа,где

S-активная площадьпоршневогокольца камеры,

S= (/4)^.(d_н²– d_в²)= (3,142/4)^.(0,116²– 0,084²)=5,027^.10^-3м²,где

d_ниd_в– соответственно,наружный ивнутреннийдиаметры поршня{3}.

Давлениесжатого воздухав ДУв первом приближенииможно принять

p_t= p_тр+ b^.t,где

b- постояннаянарастаниядавления наполненияДУ,b= 600 сек^-1;

t– время протеканияпроцесса.

Ходподвижныхконтактов

h(t)=S/(6^.10^-5.m_пч)^.b^.t³= 5,027^.10^-3/(6^.10^-5.11,5)^.600^.t³= 4,371^.10^3.t³,где

m_пч–масса подвижныхчастей (буфера,поршневогокольца, пружины поршневогомеханизма иподвижногоконтакта), m_пч11,5 кг{3}.

Максимальноезначение, накоторое расходятсяконтакты ДУпри отключенииВВh_макс= 0,040 м{3}.Время, за котороеконтакты разойдутсяна эту величинуможно определитьиз последнейзависимости

t_дв= ³(6^.10^-5.11,5^.0,040)/(5,027^.10^-3.600)= 2,092^.10^-2сек(20,920 мсек).

Скоростьдвижения подвижногоконтакта описываетсявыражением

V(t)=S/(2^.10^-5.m_пч)^.b^.t²=5,027^.10^-3/(2^.10^-5.11,5)^.600^.t²,V(t)=1,311^.10^4.t²,м/с

ГрафическиезависимостиV(t)и h(t)представленына рис.8.

5.2. Выборнеобходимогообъёма резервуара

Расчётведётся поформуле:

V_мин= (0,57^.S^.с₀^.t)/ln(P_н/P_к)^1/^k,где

S– площадь сечениявыхлопныхотверстий. Наодин полуполюсВВприходитсячетыре цилиндрическихсопла диаметромd₁= 0,055 м и двадцатьконическихотверстийдиаметром d₂= 0,015 м.Отсюда:

S= (/4)^.(₁^.4^.d₁²+ ₂^.20^.d₂²),где

_1,2-коэффициентысужения струиотверстий: ₁= 0,5, ₂= 0,7;

S= (3,142/4)^.(0,5^.4^.0,055²+ 0,7^.20^.0,015²)= 8,414^.10^-3м²;

с₀- скорость звукав воздухе приначальныхусловиях, с₀= 356 м/сек;

t– время, в течениекоторого контактыразомкнутыи происходитсвободноеистечениевоздуха из ДУ,t= t_бп= 0,3 сек;{3}

P_н– начальноедавление врезервуареP_н= 2,1 МПа;{3}

– давлениев резервуарепосле отключения,P_к= 1,9 МПа;{3}

k - показательадиабаты, k= 1,4.

V_мин= (0,57^.8,414^.10^-3.356^.0,3)/ln(2,1/1,9)^1/1,4= 2,651 м³.

Поконструктивнымсоображениямобъём резервуараполуполюсаV= 3,6м³.

5.3.Расчёт процессанаполнениякамер ДУ сжатымвоздухом

5.3.1.Исходные данныедля расчёта

Исходныеданные длярасчёта взятыиз {3}и непосредственнос конструкторскихчертежей:

- Внутреннийдиаметр камерыДУd_кв= 0,208 м;

- Внутреннийдиаметр опорнойколонки d_ив= 0,160 м;

- Высотаколонки камерДУполуполюсаh_к= 3,6 м;

- Высотаопорной колонкиh_и= 4,1 м;

- Диаметротверстияглавного дутьевогоклапана d_дк= 0,170 м;

- Начальноедавление воздухав резервуареp₀= 2,0 МПа;

- Объёмрезервуараполовины полюса3,6 м³;

- Среднийдиаметрконтактно-поршневогомеханизма d_м= 0,130 м.

Эффективноесечение отверстияглавного дутьевогоклапана

S₁= (/4)^.^.d_дк²= (3,142/4)^.0,45^.0,170²= 1,024^.10^-2м²,где

 -коэффициентсужения струидутьевогоклапана, принимаем= 0,45.

Суммарноеэффективноесечение отверстийконтактныхсопел

S₂= 8,414^.10^-3 м²,см. выше.

5.3.2. РасчётнаполненияДУ при закрытыхсоплах в надкритическомрежиме

Расчётнаясхема дана нарис.10. Объём,заполняемыйсжатым воздухом

V₂= (/4)^.(d_ив^2.h_и+ [d_кв²- d_м²]^.h_к),

V₂= (/4)^.[0,160^2.4,1+ (0,208^.2- 0,130²)^.3,6]= 0,157 м³.

Расчётведётся согласноуравнению {4,стр.288-289, ф.(10-7),(10-10)}

p_t= p_н^.(1- ₁^.(₀/_н^k)^.t)^k,где

p_н= 0,1 МПа;T_н= 273 + 40 = 313K;R= 293,7;c₀= 355,6 м/сек.

_н= p_н/(R^.T_н)= 0,1^.10⁶/(293,7^.313)= 1,088 кг/м³;

₀= p₀/(R^.T₀)= 2,1^.10⁶/(293,7^.313)= 22,844 кг/м³.

₁= (0,57^.S₁^.c₀)/V₂= (0,57^.1,024^.10^-2.355,6)/0,157= 13,220 сек^-1.

Приэтом расчётнаяформула принимаетвид

p_t= (10^-1)^.(1+ 268,363^.t)^1,4,МПа

Поэтой формулерассчитанаи построенаначальная частькривой рис.9.Надкритическийрежим заканчиваетсяпри p_t= 0,523^.p₀= 1,098 МПа.Этому соответствует время t₁= 16,907^.10^-3сек.

Рис.10. К расчёту первойстадииРис.11. К расчёту второйстадии

наполнения камеры выключателянаполнения камеры выключателя

5.3.3. Расчётнаполненияпри закрытыхсоплах в подкритическом режиме

Расчётнаясхема дана нарис.10. Давлениерассчитываетсяпо уравнению

= _t



t_п= ₂^.(d_t/[_t^.(_t)],где (_t)= [2/(1- k)^.(1- ⁽^k^{– 1)/}^k)],



= 0,53

1/₂= k^.S₁^.c₀/V₂ = 1,4^.1,024^.10^-2.355,6/0,157= 32,470 сек^-1.

Расчётведётся графическиминтегрированием{4,стр.290, рис.10-5}.Участок кривойтакже построенна рис.9. Длительностьрежима t₂мала.

5.3.4. Расчётвторой стадиинаполнения

Поистечениивремени t₂происходитоткрытие контактныхсопел ДУи начинаетсявторая стадиянаполнения.Расчётная схемадана на рис.11.В ходе этойстадии существеннуюроль играетимеющеесясужение воздушноготракта в местеперехода издутьевой трубыв камеру. Учитываяэто, следует считать заобъём V₂объём тольковнутреннейполости камерыV₂’, за сечениеS₁– сечение входногоотверстия изтрубы в камеруS₁’.

В нашемслучае

V₂’= (/4)^.3,6^.(0,208²- 0,130²)= 0,075 м³;

S₁’= ^.(/4)^.d_ив²= 0,45^.(3,142/4)^.0,16²= 9,048^.10^-3м²;

S₂/S₁’= 9,048^.10^-3/1,021^.10^-2= 0,886 0,9.

Расчётведётся наоснованииуравнения {4,стр.292, ф.(10-23)}

= _t



t_п= V₂’/(k^.S₁’^.c₀)^.(d_t/[_t^.()– 0,57^.(S₂/S₁’)^.⁽^k^{– 1)/}^k]



= _н

Численноезначение входящегомножителя

V₂’/(k^.S₁’^.c₀)= 0,075/(1,4^.9,048^.10^-3.355,6)= 1,665^.10^-2сек^-1.

Воспользовавшисьграфическойзависимостью{4,стр.301, рис.10-12}

()= ^.()– 0,57^.(S₂/S₁’)^.⁽^k^{– 1)/}^k,

покоторой построенаподынтегральнаяфункция уравнения,представленноговыше 1/()= f(){4,стр.301, рис.10-13},при начальномзначении _н= 1 - p_тр/p₀= (2,1 - 0,483)/2,1 = 0,770 найденазависимость _t= f₁(t)p_t= _t^.p₀= _t^.2,1^.10⁶= f₂(t).

Нарис.9 построенрассчитанныйтаким образомучасток кривой,соответствующийвторой стадиинаполнения.

Этойстадии соответствуетотрезок времениt₃.Процесс заканчиваетсяв момент времениt₄= t₁+ t₂+ t₃,когда происходитзакрытие дутьевого клапана. Вданном случаеt₄сек,что соответствуетзаявленномузначению (см.таблицу 2) собственноговремени отключения.

5.4.Расчёт истечениявоздуха черезсопло

при наличии в нём электрической дуги

Прирешении даннойзадачи принимаютсяследующиеупрощения:

Параметрынеподвижноговоздуха в камерене меняются;

Тепловаяэнергия, выделяемаярассматриваемымучастком стволадуги, непрерывнопоступает вгазовый потоки равномернораспределяетсяпо всему потоку;

Рассматриваетсяистечение газабез трения.

Длягазового потокасправедливзакон сохраненияэнергии, уравнение состояния,уравнениепостоянствамассовогорасхода. Изэтих соотношенийможно получитьформулу длярасчёта скоростигазового потока

с₁= 8600^.P₀^.S₂/N₀,{4,стр.155, ф.(5-80)},где

P₀– давление вкамере к моментузажигания дуги1,6 МПа;

S₂- суммарноеэффективноесечение отверстийсопел S₂= 8,414^.10^-3м²;

N₀– мощностьдуги, равнаяколичествутепла, подводимогок единице массыгаза в единицувремени

N₀= u_д^.i_д,где

u_д– напряжениена рассматриваемойчасти стволадуги, u_д1000 В;

i_д– ток дуги, вкачестве расчётногоберётся амплитуданоминальноготока отключения

i_д= 2^.I_ном.о= 2^.31,5= 44,548 кА.

Скоростьистечения навнешнем срезесопла будетравна скоростизвука c₀= 20,1^.T₀= 20,1^.(273+ 40) = 20,1^.313= 355,6 м/сек{4, стр.288}.

с₁= 8600^.1,6^.10^6.8,414^.10^-3/(1000^.44,548^.10³)= 25,989 м/сек.

Приотсутствиидуги и расхожденииконтактов всопле устанавливаетсякритическаяскорость истечениявоздуха, равная355,6 м/сек.При наличиидуги происходитбыстрый нагреввоздуха в соплеи подъём давления. В результатескорость истечениявоздуха падает;причём чембольше ток, темсильнее торможениевоздушногопотока. Приопределённомзначении токапроисходиттермодинамическаязакупоркасопла, когдаскорость воздуха падает до нуля.При закупоркесопла дуга негаснет, т.к.отсутствует необходимыйотвод теплотыот неё.

Экспериментальноустановлено,что для успешногогашения дугинеобходимо,чтобы скоростьвоздуха неопускаласьниже 7-10 м/секпри амплитудномзначении тока,что и имеетместо в данномслучае.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводяитог своегокурсовогопроекта, в ходекоторого былпроизведёнобзор ВВ,рассмотреныосновные сериисуществующихв настоящиймомент ВВ,описана конструкцияи работа ВВМ-500,произведенапроверка изоляциидля этого ВК,выполненытоковые расчётыи описаны некоторыевопросы газодинамикиВВМ-500,хочу ещё развыделить, намой взгляд,основные причиныотказов ВВ,которые и внастоящее времяявляются«проблемными»:

Утечкасжатого воздухачерез концевыеи центральныедутьевые соплаДУиз-за поврежденийрезиновыхуплотнений;

Самопроизвольноеотключениеполюсов ВКиз-за дефектовклапанов отключения;

Самопроизвольныевключения;

Разрушенияпружин концевыхсопел ДУ;

Самопроизвольныепонижениядавления сжатоговоздуха в системе с последующимсамопроизвольнымвосстановлением.

Несмотряна значительныйпрогресс, достигнутыйза последниегоды в развитииэлегазовыхи совершенствованиималомасляныхи вакуумных ВК,область примененияВВпока ещё достаточнообширна. Следующиеобстоятельствабудут, по-видимому,способствоватьдаже расширениюэтой областив ближайшиегоды:

Вближайшие годывряд ли можноожидать, чтотоки отключенияэлегазовыхи маломасляныхВКбудут превышать80-100 кА,особенно принапряженияхсвыше 35 кВ,в то время какуже сейчасшироко применяются генераторныеВВс током отключениядо 250 кАи требуютсявыключателина напряжениесвыше 750 кВс током отключениядо 100 кА;

Из-занеобходимостисжатия элегазав процессеотключенияи вследствиеотносительнонизкой скоростиистеченияэкономическинецелесообразносоздавать этиВКс временемотключения,меньшим, чемдва периода,тогда как времяотключенияВВуже теперьтехническидоступнымисредствамиможет бытьдоведено доодного периода;

Проблемыподогреваэлегаза иподдержаниявысокой герметичности уплотненийпри минусовыхтемпературахопределяютпреимуществаВВв районах схолодным климатом;

Отключениетоков КЗвблизи мощныхисточниковэнергии с высокимсодержаниемапериодическойсоставляющейтакже можетбыть покаосуществленотолько ВВ.

Крометого, даже безучёта этихобстоятельствпри напряженияхсвыше 420 кВВВпока экономическиболее выгодны,чем ВКдругих типов.

ЛИТЕРАТУРА

АфанасьевВ. В. Конструкциивыключающихаппаратов. Л.: Энергия,Ленинградскоеотделение,1969. – 640 с;

АфанасьевВ. В., ВишневскийЮ. И.Воздушныевыключатели. Л.: Энергия,Ленинградскоеотделение,1981. – 384 с;

Инструкциявоздушныхвыключателейс воздухонаполненнымотделителемсерии ВВ-330,ВВ-500и ВВМ-500- Е.: Уралэлектротяжмаш,1985;

КукековГ. А.Выключателипеременноготока высокогонапряжения. Л.: Энергия,Ленинградскоеотделение,1972. – 336 с;

Справочникпо электрическимаппаратамвысокого напряжения / Под редакциейВ.В. Афанасьева.- Л.: Энергия, 1987.- 544 с;

ЧунихинА. А., ЖаворонковМ. А.Аппараты высокогонапряжения. М.: Энергоатомиздат,1985. - 432 с;

Электрическиеаппараты высокогонапряжения/ Под редакцией Г.Н. Александрова.- Л.: Энергоатомиздат,1989. - 344 с.

ПРОГРАММНОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ

Математическийпакет MathCAD7.0.Copyright^by MathSoft^,1997;

Операционнаясистема DOS7.0.Copyright^by Microsoft^,1995;

Операционнаясистема Windows’95.Copyright^by Microsoft^1995;

Программарасчёта контактныхузлов CONT.Copyright^by TVN,1996;

ТабличныйпроцессорExcel7.0.Copyright^by Microsoft^1997;

Текстовыйредактор Word7.0.Copyright^by Microsoft^1997.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Overview

Надкритический Режим
Пневматика

Sheet 1: Надкритический Режим

t, мсек

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

26.0

28.0

30.0

32.0

34.0

36.0

38.0

40.0

42.0

44.0

46.0

48.0

50.0

52.0

54.0

56.0

58.0

P(t), МПа

0.1

0.16

0.23

0.31

0.39

0.47

0.57

0.66

0.76

0.87

0.97

1.09

1.2

1.32

1.44

1.56

1.69

1.82

1.95

2.09

2.22

2.36

2.51

2.65

2.8

2.95

3.1

3.25

3.41

3.56

Sheet 2: Пневматика

t, мсек

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

20.9

V(t), м/с

0.05

0.21

0.47

0.84

1.31

1.89

2.57

3.36

4.25

5.24

5.73

h(t), мм

0.0

0.3

0.9

2.2

4.4

7.6

12.0

17.9

25.5

35.0

39.9


*t, мсек*	0	2	4	6.0	8.0	10.0	12.0	14.0	16.0	17.0	19.0	22.0	24	26	28	30	32	34	36	38	40	42	44	46	48	50	52	54	56	58.97	60
*V(t), м/с*	0.1	0.18	0.28	0.38	0.5	0.62	0.75	0.89	1.03	1.2	1.34	1.4	1.43	1.44	1.55	1.57	1.6	1.71	1.72	1.74	1.77	1.8	1.81	1.84	1.86	1.88	1.9	1.91	1.92	1.93	1.94

Фор.

Зона

Поз.

Обозначение

Наименование

Кол.

Приме-

чание

_{Документация}

_А1

_{18.02342311 004 СБ}

_{Сборочныйчертёж}

₁

_{Сборочныеединицы}

₁

_{Головка}

₁

₂

_{Изолятор}

₅

₃

_{Клапанвыхлопной}

₁₂

₄

_{Кожухкамеры}

₂₀

₅

_{Контактнеподвижный}

₅

₆

_{Механизмкамеры}

₅

₇

_{Фланецверхний}

₁

₈

_{Фланецнижний}

₁

₉

_{Фланецсредний}

₄

_Детали

₁₀

_{Болтспециальный}

₁₂

₁₁

_Втулка

₅

₁₂

_{Гайкаспециальная}

₁

₁₃

_{Гайкаспециальная}

₁

₁₄

_Кольцо

₁₂

₁₅

_{Переходник}

₁₂

₁₆

_{Кольцорезиновое}

₂₀

₁₇

_{Уплотнение}

₁₂

₁₈

_{Уплотнение}

₁₂

₁₉

_{Уплотнение}

₁₂

₂₀

_{Уплотнение}

₁

_{18.02342311 004 СБ}

_Изм

_Лист

_N⁰_{документа}

_{Подпись}

_Дата

_{Студент}

_{Голубев}

_01,00

Камера

гасительная

_Лит.

_Лист

_Листов

_{Руковод.}

_{Гайсинский}

₁

₂

_{УГТУ-УПИ}

_{КафедраТВН}

_{Э– 5522}

_{Н.контр.}

_{Зав.каф.}

_{Шипицын}

Фор.

Зона

Поз.

Обозначение

Наименование

Кол.

Приме-

чание

_{Стандартныеизделия}

₂₁

_{ВинтМ 6 х 12}

₈₀

_{ГОСТ1476 – 84}

_Гайки

_{ГОСТ15521 – 70}

₂₂

_М10

_190шт.

₂₃

_М16

₅₀

_Шайбы

_{ГОСТ6402 – 70}

₂₄

_{6,5/ 14 х 1,5}

₈₀

₂₅

_{6Н – 65 Г}

₈₀

₂₆

_{16Н – 65 Г}

₅₀

₂₇

_{10Н – 65 Г}

_190шт.

_{Шпильки}

_{ГОСТ22034 – 76}

₂₈

_{М10 х 90 40 / 40}

₃₂

₂₉

_{М10 х 100}

₂₀

₃₀

_{М10 х 105}

_120шт.

₃₁

_{М16 х 85 50 / 25}

₁₂

₃₂

_{М16 х 110 60 / 25}

₅₀

_{18.02342311 004 СБ}

_Лист

₂

_Изм

_Лист

_N⁰_{документа}

_{Подпись}

_Дата


*t, мсек*	0	2.5	5.0	7.5	10.0	12.5	15.0	17.5	20.0	22.5	25.0
*V(t), м/с*	7	7	7.5	8	8.5	10	11.5	14	12.5	10.5	10
h(t), мм	70	67.5	66.0	65.5	65.0	64.5	63.0	62.5	61.5	60.0	59
	77	75	74	74	74	75	75	77	74	71	69

Высоковольтный воздушный выключатель ВВМ-500

ВВ-35

Overview

Sheet 1: Надкритический Режим

Sheet 2: Пневматика