Высоковольтный элегазовый баковый выключатель ВГБ-35

ЗАДАНИЕНА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

На основаниитехническихданных высоковольтногоэлегазовоговыключателя (U_ном= 35 кВ, I_ном= 630 А, I_ном.о= 12,5 кА), выполнитьследующиеработы :

Ознакомитьсяс технико-экономическойхарактеристикойаппарата.
Произвестирасчёт электрическойизоляции.
Произвестирасчёт токоведущегоконтура.
Рассчитатьпараметрыконтактногоузла.
Построитькинематическуюсхему и планыскоростейпривода.
Спроектироватьдугогасительнуюсистему.
Ознакомитьсяс правиламимонтажа иобслуживания.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..……………………............................................................................................................................................3

ГЛАВА ПЕРВАЯТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯХАРАКТЕРИСТИКАВГБ-35..........……....4

1.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕЭЛЕГАЗА ВВЫСОКОВОЛЬТНЫХВЫКЛЮЧАТЕЛЯХ.............................……….-

1.2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЭЛЕГАЗОВЫХВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ................................................…………...............6

1.2.1. ТЕХНИЧЕСКИЕДАННЫЕ.......................................................................................................…………………....-

1.2.2.ПРЕИМУЩЕСТВА....................................................................................................................……………………..-

1.2.3.НЕДОСТАТКИ............................................................................................................................……………………..-

1.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЭЛЕГАЗОВОГОБАКОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯСЕРИИ ВГБ-35..............……..8

1.4. СТРУКТУРАУСЛОВНОГООБОЗНАЧЕНИЯ.............................................................................………………..-

1.5. НАЗНАЧЕНИЕИ УСЛОВИЯЭКСПЛУАТАЦИИ........................................................................……………….-

1.6. ОСНОВНЫЕТЕХНИЧЕСКИЕДАННЫЕ....................................................................................………………...9

1.7. ВОЗМОЖНОСТИВЫКЛЮЧАТЕЛЯ...........................................................................................………………....10

1.8.УСТРОЙСТВО..............................................................................................................................……………………...11

1.9.РАБОТА........................................................................................................................................……………………….17

1.9.1. ОПЕРАЦИЯ"ВКЛЮЧЕНИЕ"...................................................................................................…………………..-

1.9.2. ОПЕРАЦИЯ"ОТКЛЮЧЕНИЕ".................................................................................................………………….-

ГЛАВА ВТОРАЯРАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙИЗОЛЯЦИИ......................................………….18

2.1. АЛГОРИТМРАСЧЁТА..................................................................................................................…………………...18

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕФОРМЫ ИЗОЛЯЦИОННЫХПРОМЕЖУТКОВ..............................................…………..19

2.3. РАСЧЁТ ПРОМЕЖУТКОВ,ПОДВЕРГАЮЩИХСЯГРОЗОВЫМИМПУЛЬСАМ......................……….20

2.4. РАСЧЁТ ПРОМЕЖУТКОВ,ПОДВЕРГАЕМЫХВОЗДЕЙСТВИЮРАЗРЯДНОГО НАПРЯЖЕНИЯПРОМЫШЛЕННОЙЧАСТОТЫ......................................................................……………....-

2.5. РАСЧЁТ ПРОМЕЖУТКОВ,ПОДВЕРГАЮЩИХСЯКОММУТАЦИОННЫМИМПУЛЬСАМ.……….21

2.6. РАСЧЁТ ПРОМЕЖУТКОВВНУТРЕННЕЙИЗОЛЯЦИИ...........................................................……………...-

2.7. ПРОВЕРКАИЗОЛЯЦИИ ПОДЛИНЕ ПУТИУТЕЧКИ...............................................................……………...22

2.8. ИТОГОВЫЕРЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЁТОВ......................................................................................………………..-

ГЛАВА ТРЕТЬЯРАСЧЁТ ТОКОВЕДУЩЕГОКОНТУРА............................................…………..23

3.1. РАСЧЁТ ТОКОВЫХХАРАКТЕРИСТИК.....................................................................................………………....-

3.2. ПРОВЕРКАТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЫ ПО ТОКУТЕРМИЧЕСКОЙСТОЙКОСТИ............………..24

3.3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕУСИЛИЯ В ТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЕ...................................………….-

3.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕПОТЕРЬ МОЩНОСТИВ СИСТЕМЕ ПОДВИЖНЫХКОНТАКТОВ..............……….25

3.5. РАСЧЁТ НАГРЕВАТОКОВЕДУЩИХЭЛЕМЕНТОВ ВЭЛЕГАЗЕ...............................................…………..26

3.6. ПОРЯДОК РАСЧЁТАТОКОВЕДУЩИХСИСТЕМ МЕТОДОМТЕПЛОВЫХСХЕМ.................………..27

3.7. ПОСТРОЕНИЕТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЫ......................................…………..-

3.8. ИСХОДНЫЕДАННЫЕ ДЛЯМАШИННОГОРАСЧЁТА.............................................................……………..28

3.9. РЕЗУЛЬТАТЫТЕПЛОВОГОРАСЧЁТА......................................................................................………………...-

ГЛАВА ЧЕТВЁРТАЯРАСЧЁТ КОНТАКТНОГОУЗЛА..............................................…………...29

4.1. ТИП КОНТАКТНОЙСИСТЕМЫВГБ-35....................................................................................………………....-

4.2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВКОНТАКТНОЙСИСТЕМЫ ПРИНОМИНАЛЬНОМТОКЕ...............………..-

4.2.1. ИСХОДНЫЕДАННЫЕ ДЛЯРАСЧЁТА КОНТАКТНОГОНАЖАТИЯ....................................…………...-

4.2.2. РАСЧЁТ КОНТАКТНОГОНАЖАТИЯ ПОЭЛЛИПТИЧЕСКОЙФОРМУЛЕ..........................………….29

4.2.3. РАСЧЁТ КОНТАКТНОГОНАЖАТИЯ ПОСФЕРИЧЕСКОЙФОРМУЛЕ...............................…………...30

4.2.4. РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНОГОСОПРОТИВЛЕНИЯКОНТАКТНОГОУЗЛА.................................………….-

4.2.5. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГОПОТОКА КОНТАКТНОЙСИСТЕМЫ.................................................……………-

4.3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВКОНТАКТНОЙСИСТЕМЫ ПРОГРАММОЙ"CONT"........................………...32

4.3.1. ИСХОДНЫЕДАННЫЕ...............................................................................................................…………………..-

4.3.2. РЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЁТА...........................................................................................................…………………..-

ГЛАВА ПЯТАЯКИНЕМАТИЧЕСКАЯСХЕМА И ПЛАНЫСКОРОСТЕЙ.....................………33

ГЛАВА ШЕСТАЯСИСТЕМА ДУГОГАШЕНИЯВГБ-35...............................................………….34

ГЛАВА СЕДЬМАЯПРАВИЛА МОНТАЖАИ ОБСЛУЖИВАНИЯ..............................………..36

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................................................……………………...37

ПРИЛОЖЕНИЕ...................................................................................................................................……………………...38

СПЕЦИФИКАЦИЯ.............................................................................................................................……………………...45

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК.................................................................................................…………………..47

ПРОГРАММНОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ.....................................................................................................………………….-

ВВЕДЕНИЕ

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

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

Коммутацияцепи, осуществляемаяпри переключенииВК из одногоположения вдругое, производитсяне регулярно,время от времени,а выполнениеспецифическихтребованийпо включениюцепи при имеющемсяв ней короткогозамыкания (КЗ)либо по отключениюКЗ вообще крайнередко.

Выключателидолжны надёжновыполнять своифункции, находясьв любом из указанныхположений, иодновременнобыть всегдаготовыми кмгновенномувыполнениюлюбых коммутационныхопераций, частопосле длительногопребыванияв неподвижномсостоянии.Наиболее тяжёлымрежимом дляВК являетсярежим отключениятока КЗ.

Общие требованияк конструкциями характеристикамвыключателейустанавливаетсястандартами:ГОСТ 687-78 «Выключателипеременноготока нагрузкина напряжениесвыше 1000 В. Общиетехническиеусловия»; ГОСТ18397--73 «Выключателипеременноготока на номинальноенапряжение6-220 кВ. Общие техническиеусловия»; ГОСТ12450-82 «Выключателипеременноготока высокогонапряжения.Отключениененагруженныхлиний». ГОСТ8024-84 «Допустимыетемпературынагрева токоведущихэлементов,контактныхсоединенийи контактоваппаратов иэлектротехническихустройствпеременноготока на напряжениесвыше 1000 В; ГОСТ1516.1-75 «Нормы испытательныхнапряженийвнешней и внутреннейизоляцииэлектрическихаппаратов».

В связи стем, что российскаяпромышленностьпоставляетвысоковольтныеэлектрическиеаппараты длярайонов с различнымиклиматическимиусловиями,объединениесетей и созданиеединой энергетическойсистемы связанос повышениемтехническихпараметрови ужесточениемтребований,предъявляемыхк электрическимаппаратамвысокого напряжения.Эти задачистановятсятрудноразрешимымипри использованиитрадиционныхметодов гашениядуги, изоляционныхи дугогасительныхсред. Широкоприменяемыев настоящеевремя масляныеи воздушныеВК имеют и своипреимущества,и свои недостатки.Они объясняютсясвойствамисред, используемыхв этих аппаратахдля изоляциии гашения дуги.Масло таитопасностьпожара и взрыва.Применениевоздушныхвыключателейсвязано снеобходимостьюпроизводства,кондиционированияи хранениясжатого воздуха.Затруднительнаэксплуатациявоздушных имасляных ВКпри низкихтемпературах.Естественнопоэтому, чтоисследователинепрерывноведут поискиновых принциповкоммутациицепей и новыхсред, которыесохраняли быпреимуществатрадиционныхсред, но не имелибы их недостатков.С основныххарактеристикподобной средыи начинаетсяпервая глава.

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯХАРАКТЕРИСТИКАВГБ-35

1.1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕЭЛЕГАЗА

В ВЫСОКОВОЛЬТНЫХВЫКЛЮЧАТЕЛЯХ

Наиболеераспространённымиизоляционными,дугогасительнымии охлаждающимисредами, которыеприменяютсяв электротехническомоборудовании,является минеральноемасло и воздух.Газы по сравнениюс маслом и твёрдымиизоляционнымиматериаламиимеют определённыепреимущества,главные изкоторых - ничтожнейшаяпроводимостьи практическоеотсутствиедиэлектрическихпотерь, независимостьв однородномполе электрическойпрочности отчастоты, неповреждённостьгазовой изоляциизаметным остаточнымизменениями малая загрязнённостьпод действиемдуги и короны.

Электрическаяпрочностьгазовой изоляциив однородныхили слабонеоднородныхполях увеличиваетсяс ростом давленияи при определённыхусловиях можетпревыситьэлектрическуюпрочностьтрансформаторногомасла, фарфораи высокоговакуума.

Для упрощенияконструкцийоборудованияс газовой изоляциейжелательно,чтобы необходимаяэлектрическаяпрочность былаобеспеченапри сравнительнонебольшомизбыточномдавлении.

Однако приприменениигаза в электротехническомоборудовании,помимо изоляционных,необходимоучитывать идругие свойствагазов, а именно:сам газ и продуктыего разложенияне должны бытьтоксичными;газ должен бытьхимическинейтрален поотношению кприменённымв устройствематериалам;газ должениметь низкуютемпературусжижения, чтобыего можно былоиспользоватьпри повышенныхдавлениях итребуемых поусловиям эксплуатациитемпературах;газ долженобладать хорошейтеплоотводящейспособностью;диссоциациягаза должнабыть незначительной;газ должен бытьпожаро- и взрывобезопасным;газ должен бытьлегкодоступными недорогим.

При использованиигаза в коммутационныхаппаратахнеобходимо,кроме того,чтобы газ обладалхорошей дугогасительнойспособностью.С точки зрениядоступностивоздух имеетнеоспоримоепреимуществопо сравнениюсо всеми другимигазами, однакопо совокупноститребованийон не всегдаприемлем. некоторыегазы и парыобладают значительноболее высокойэлектрическойпрочностью,чем воздух.Однако лишьнекоторые изних удовлетворяюттребованиям,предъявляемымк электрическойизоляции. Так,многие веществав обычных условияхнаходятся вжидком состоянии,как, например,CCl₄,имеющее вгазообразномсостоянииэлектрическуюпрочность, в6,3 раза большую,чем воздух.Многим веществам,кроме того,свойственноболее или менееинтенсивноеразложениев условияхэлектрическогоразряда. Наконец,некоторыевещества приразложениивыделяют свободныйуглерод, который,оседая на поверхноститвёрдых изоляционныхэлементовконструкции,делает ихпроводящими.

Единственнымгазом, наиболееполно удовлетворяющимпоставленнымтребованиям,является элегаз.Чистый газообразныйэлегаз совершеннобезвреден,химически неактивен, поэтомув обычныхэксплуатационныхусловиях онне действуетни на какиематериалы,применяемыев аппаратостроении,обладает повышеннойтеплоотводящейспособностьюи являетсяочень хорошейдугогасительнойсредой, позволяющейпроизводитьотключениеочень большихтоков при большихскоростяхвосстановлениянапряжения.В однородномполе электрическаяпрочностьэлегаза в 2,3-2,5раза выше прочностивоздуха.

Низкиетемпературысжижения исублимациидают возможностьпри обычныхусловияхэксплуатироватьэлегазовыеаппараты безспециальногоподогрева.Элегаз не горити не поддерживаетгорения, следовательно,элегазовыеаппараты являютсявзрыво- ипожаробезопасными.

Стоимостьэлегаза существеннозависит отобъёма егопроизводства.При большомего потреблениистоимостьединицы объёмаэлегаза, имеющеготакую плотность,при которойдостигаетсяравная с масломэлектрическаяпрочность,незначительнобудет отличатьсяот стоимостиединицы объёмамасла. Но приправильнойэксплуатацииэлегаз не стареети не требуетпоэтому такоготщательногоухода за собой,как масло.

Элегазпредставляетсобой соединение,имеющее химическуюформулу SF₆.При нормальныхусловиях этобесцветный,не имеющийзапаха газ,плотностькоторого 6,52 кг/м³при нормальноматмосферномдавлении итемпературе0C.Он приблизительнов пять раз тяжелеевоздуха. Молекулярнаямасса элегаза146,06. В нём содержится21,95% серы и 78,05% фтора.

Одним изнеобходимыхусловий возможностииспользованиятого или иногосоединенияв электрическихаппаратахявляется егохимическаяинертность.Оно не должновступать вреакцию ни скаким материалом,применяемымв электроаппаратостроении.Чистый элегазпри обычныхусловияхудовлетворяетэтому требованию,несмотря нато, что в составего молекулывходит фтор,являющийсяодним из наиболееактивных химическихэлементов. Похимическойинертностичистый элегазпри нормальныхусловиях сравнимс азотом илидаже инертнымигазами. Строениемолекулы и еёэнергетическоесостояниеопределяютвысокую стабильностьэлегаза.

Молекулаэлегаза содержитшесть атомовфтора, расположенныхв вершинахправильногооктаэдра, иатом серы, которыйнаходится вцентре молекулына равных расстоянияхот атомов фтора.При такомгеометрическомрасположенииатомов в молекулеобеспечиваетсямаксимальноеперекрытиеэлектронногооблака серыи фтора и понижаетсяобщая энергиямолекулы. Вслучае недеформированныхэлектронныхоболочек атомовфтора радиусмолекулы элегазаравен 3,07^.10^-10м. Радиус атомасеры лишь на20% больше радиусаатома фтора.При этом соотношениирадиусов атомыфтора плотнооблегают центральныйатом серы,обеспечиваяидеальную егозащиту от внешнихвоздействий.В возбуждённомсостоянии атомсеры можетобразовыватьшесть ковалентныхсвязей. Приатмосферномдавлении элегаз,как и углекислыйгаз, может находитьсятолько в газообразномсостоянии. При p_аб= 10⁵Па температураперехода изтвёрдого состоянияв газообразное(температуравозгонки) равна- 63,8C.При давлениисвыше р_аб= 2,28^.10⁵Па элегаз взависимостиот температурыможет находитьсяво всех трёхагрегатныхсостояниях.При этом давлениитемпературатройной точкиравна -50,8C.

1.2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЭЛЕГАЗОВЫХВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

1.2.1. ТЕХНИЧЕСКИЕДАННЫЕ

Современныеразработкиконструкцийвыключателейс элегазовымидугогасителямив настоящеевремя ведутсяв различныхнаправлениях,и прежде всегов тех, которыедают наиболееэффективноетехнико-экономическоеиспользованиеспецифическихсвойств этойдугогасящейи изоляционнойсреды. Такиминаправлениямиявляются следующие.

1. Модульныесерии выключателейна высокиеклассы напряжения(100 кВ и выше),предназначенныедля отключенияпредельнобольших токовКЗ при наиболеенеблагоприятныхусловиях КЗ.

2. Выключателина номинальноенапряжение10-35 кВ в компактномисполнениидля электрифицированногоподвижногосостава и другихэлектрическихустановокспециальногоназначения.

3. Выключателинагрузки наноминальныенапряжения15-100 кВ и выше,предназначенныедля отключенияиндуктивныхтоков ненагруженныхтрансформаторови ёмкостныхтоков.

В настоящеевремя опытныеи промышленныеобразцы и серииэлегазовыхвыключателейпеременноготока высокогонапряженияпроизводятсяразличнымифирмами во всёммире, характеристикиэтих аппаратовприведены втаблице1.2.1.

1.2.2. ПРЕИМУЩЕСТВА

 Взрыво-и пожаробезопасность;

 Быстродействиеи пригодностьдля работы влюбом циклеАПВ;

 Возможностьосуществлениясинхронногоразмыканияконтактовнепосредственноперед переходомтока черезнуль;

 Высокаяотключающаяспособностьпри особо тяжёлыхусловиях отключения(отключениенеудалённыхкоротких замыканийи др.);

 Надёжноеотключениеёмкостных токовхолостых линий;

 Малый износдугогасительныхконтактов;

 Лёгкийдоступ к дугогасителями простота ихревизии;

 Относительномалый вес (сбаковыми маслянымивыключателями);

 Возможностьсоздания сериис унификациейкрупных узлов;

 Пригодностьдля наружнойи внутреннейустановки.

1.2.3. НЕДОСТАТКИ

 Необходимостьв наличии устройствдля наполнения,перекачиванияи очисткишестифтористойсеры (SF₆);

 Относительнаясложностьконструкцииряда деталейи узлов, а такженеобходимостьприменениявысоконадёжныхуплотнений;

 Относительновысокая стоимостьдугогасящейсреды и выключателяв целом.

Таблица1.2.1

Техническиеданные элегазовыхвыключателей

Изготовитель (разработчик)	Тип	U_ном, кВ	I_ном, А	I_ном.о, кА	t_откл,с	t_д, с	Способ Дугогашения	Примечание
«Вестингауз» (США)		69			0,06		Предварительное Сжатие	Отключение конденсаторных батарей
«Вестингауз» (США)	1150- SF-1000	115	400	5,5	0,08		Тепловое Расширение	Отключение конденсаторных батарей
«Вестингауз» (США)	VLB	138	600	до 0,6			Автопневматический	Выключатель нагрузки
«Мицубиси» (Япония)	70-SF-500	72	1200	40,2		0,015	Предварительное Сжатие	Серия выключателей
«Мицубиси» (Япония)	70-SF-500	84	4000	34,4		0,015	Предварительное Сжатие	Серия выключателей
«Мицубиси» (Япония)	250-SF-2500	300	4000	48,1		0,015	Предварительное Сжатие	Серия выключателей
«Денрёку» (Япония)		84	1200	34,4	0,05		Предварительное Сжатие	
«Делль» (Франция)	FRUL 6S6	23	400			0,015	Автопневматический	Для КРУ
«Делль» (Франция)		24	1000	14,5			Автопневматический	Генераторный выключатель нагрузки
«Делль» (Франция)	FRUL	25	400		0,04		Автопневматический	Однофазный
«Сименс» (Германия)	H-904	220	2000			0,015	Предварительное сжатие	Серия выключателей
«Магрини» (Италия)		80,5	1000			0,015	Предварительное сжатие	Серия выключателей
ВЭИ Россия		27,5	1000	14,8	0,08	0,02	Автопневматический	Однофазный
ВАЗ Россия		110	600	0,6	0,15		Электромагнитное Гашение	Выключатель нагрузки

1.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЭЛЕГАЗОВОГО

БАКОВОГОВЫКЛЮЧАТЕЛЯСЕРИИ ВГБ-35

Выключательпредназначендля коммутацииэлектрическихцепей при нормальныхи аварийныхрежимах, в сетяхтрехфазногопеременноготока частоты50Гц с номинальнымнапряжением35 кВ. Выключательпредставляетсобой комплексныйаппарат, состоящийиз собственновыключателя,встроенныхтрансформаторовтока и привода.

1.4. СТРУКТУРАУСЛОВНОГООБОЗНАЧЕНИЯ

ВГБ Х - 35 II*- 12,5/630 Х I, где

В - выключатель;Г - элегазовый;Б - условноеобозначениеконструктивногоисполнения(баковый); Х -условное обозначениеэлектромагнитногопривода (Э -электромагнитныйпостоянноготока; ЭП - электромагнитныйпеременноготока); 35 - номинальноенапряжение,кВ; II*- категория подлине путиутечки внешнейизоляции всоответствии с ГОСТ 9920-75;12,5 - номинальныйток отключения,кА; 630 - номинальныйток, А; Х - климатическоеисполнениепо ГОСТ 15150-69 и ГОСТ15543-70 (УХЛ или Т); I- категорияразмещенияпо ГОСТ 15150-69.

1.5. НАЗНАЧЕНИЕИ УСЛОВИЯЭКСПЛУАТАЦИИ

Выключательизготовленв климатическомисполненииУХЛ либо Т категорииразмещения1 по ГОСТ15150 и предназначендля наружнойустановки врайонах с умеренными холодным(тропическим)климатом прислед. условиях:

• Окружающаясреда невзрывоопасная,не содержащаяпыли в концентрациях,снижающихпараметрыизделия внедопустимыхпределах. Поусловиям загрязненияокружающаясреда должнасоответствоватьатмосфере поГОСТ15150.

• Верхнеерабочее значениетемпературыокружающеговоздуха дляисполненияУХЛ1 - -плюс40°С, дляисполненияТ1 -плюс55°С.

• Нижнеерабочее значениетемпературыокружающеговоздуха дляисполненияУХЛ1 - -минус60°С, дляисполненияТ1 - минус10°С.

• Натяжениепроводов вгоризонтальномнаправлениив плоскости,перпендикулярной продольнойоси выключателя,не более500 Н.

• Выключательнормальноработает вусловиях гололедапри толщинекорки льда до20мм и ветре скоростьюдо 15м/с, а при отсутствиигололеда- при ветрескоростью до40 м/с.

• Высотаустановки надуровнем мояне более1000 м.

ВыключателисоответствуюттребованиямГОСТ687 "Выключателипеременноготока на напряжениесвыше1000 В. Общиетехническиеусловия".

1.6. ОСНОВНЫЕТЕХНИЧЕСКИЕДАННЫЕ

Основныетехническиеданные выключателяпредставленыв таблице1.6.

Техническиеданные ВГБ-35Таблица1.6

Наименованиепараметра	Установленнаянорма
1. НоминальноенапряжениеU_ном,кВ	35
2. Наибольшеерабочее напряжениеU_н.р,кВ	40,5
3. Номинальныйток I_ном,А	630
4. Номинальныйток отключенияI_ном.о,кА	12,5
5. Номинальноеотносительноесодержаниеапериодическойсоставляющей,%	не более 32
6. Cos тока нагрузки	0,91
Параметрысквозноготока короткогозамыкания: - наибольшийпик (ток электродинамическойстойкости),кА - нач. действующеезначениепериодическойсоставляющей,кА - ток термическойстойкости,кА - время протеканиятока термическойстойкости, с	35 12,5 12,5 3
Параметрытока включения,кА: - наибольшийпик - начальноедействующеезначениепериодическойсоставляющей	35 12,5
9. Отключаемыйёмкостнойток одиночнойконденсаторнойбатареи, А	не более 600
10. Отключаемыйток намагничиванияненагруженныхтрансформаторов,А	0,24..6,5
11. Собственноевремя отключенияt_откл,с	0,04+0,005
12. Полное времяотключенияt_откл+ t_д,с	0,065+0,01
13. Минимальнаябестоковаяпауза при АПВ,с	0,03
14. Собственноевремя включения,с	не более 0,12
15. Разновремённостьзамыкания иразмыканияконтактовполюсов привключении иотключении,с	не более 0,01
16. Избыточноедавлениезаполненияэлегазом при20С,МПа	0,45+0,02
17. Избыточноедавлениепредварительнойсигнализацииоб утечке элегазапри 20С,МПа	0,33
18. Избыточноедавлениеавтоматическойподачи командына блокировкуили отключениевыключателя(минимальнодопустимоезначение) при 20С,МПа	0,3
19. Длина путиутечки вводов,см (по ГОСТ 9920 -II категориизагрязнения)	105
Номинальноенапряжениеэлектромагнитовуправления: - при питаниипостояннымтоком, В - при питаниипеременнымтоком, В	110 или 220 220
21. Диапазонрабочих напряженийэлектромагнитовуправления, в % от номинальногозначения: - включающего электромагнитапри питаниипостояннымтоком - включающего электромагнитапри питаниипеременнымтоком - отключающегоэлектромагнитапри питаниипостояннымтоком - отключающегоэлектромагнитапри питаниипеременнымтоком	85..110 90..110 70..110 65..120
22. Потребляемыйток (установившеесязначение)электромагнитов,А, не более: - включающего при V=220В (при V=110В) - отключающегопри V=220В (при V=110В)	50 (100) 2,5 (5)
23. Ном. напряжениеподогревательныхустройств,В	220
24. Масса выключателяс приводом,кг	80015
25. Масса элегаза,кг	4

1.7. ВОЗМОЖНОСТИВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Выключательвыполняетследующиеоперации ициклы операций:

• Отключение(О)

• Включение(В)

• Включение-отключение(ВО)

• Отключение-включение(ОВ)

(при любойбестоковойпаузе (1бт) междуоперациями,начиная с мин.значения)

• Коммутационныйцикл1 (О- 1бт- ВО- 180с- ВО)

• Коммутационныйцикл1а (О– 1бт - ВО- 20с- ВО)

• Коммутационныйцикл2 (О-180с-ВО – 180с-ВО)

Допускаемоедля каждогополюса выключателябез осмотраи ремонтадугогасительныхустройств,контактов изамены элегазачисло операцийотключения(ресурс покоммутационнойстойкости)составляетне менее однойиз величин:

• при токахв диапазонесвыше60 до100% ном. токаотключения -33операции;

• при токахв диапазонеот 30до 60%номинальноготока отключения- 70 операций;

• при номинальномтоке нагрузки- 2000операций (в томчисле операцийотключенияемкостных токовдо 600А одиночныхконденсаторныхбатарей).

Допустимоедополнительноечисло операцийвключениясоставляет50% от указанныхчисла операцийотключения(при номинальном токе нагрузки- 100%).

Выключательимеет следующиепоказателинадежностии долговечности:

• ресурс помеханическойстойкости докапитальногоремонта- 5000 циклов "включение-произвольнаяпауза- отключение";

• срок службыдо капитальногоремонта- 15 лет смомента выпускавыключателязаводом-изготовителем(если до этогосрока не исчерпаныресурс помеханическойстойкости илиресурс покоммутационнойстойкости);

• срок службыдо списания- 25 лет. Токнагрузки выключателяпри температурахокружающеговоздуха в течениесуток, не превышающих20°С,0°С, и минус20°С, можетбыть увеличенсоответственнона 10, 20и 30%.

1.8. УСТРОЙСТВО

Выключателисерии ВГБ-35относятся кэлектрическимкоммутационнымаппаратамвысокого напряжения,в которых гасящейсредой являетсяэлегаз.

Общий видвыключателяВГБ-35 приведенна рис.1.8.1.Выключательсостоит изтрех полюсов,размещенныхв одном баке3,и управляетсяэлектромагнитнымприводом7постоянногоили переменноготока.Имеется вариантустановкивыключателяна удлиненнойсвае с установкойпривода наудлиненнойдистанционнойтрубе (на500 мм посравнению сбазовым вариантом)и дополнительнымкреплениемпривода к свае.Включениевыключателяпроисходитза счет энергиивключающегоэлектромагнитапривода7,отключение- за счетотключающихпружин выключателя,взведениекоторых происходитв процессевключения. Бак3,вмещающий всебя трехполюсноеконтактно-механическоеустройство(КМУ), укомплектованшестью вводами1со встроеннымитрансформаторамитока2типа ТВЭ-35, клапаном9,подогревательнымустройством6,сигнализаторомдавления8 и клеммнойкоробкой5.

Общий видвыключателяВГБ-35

Рис. 1.8.1

1-ввод;2-трасформатортока; 3-бак;4-фланец;5-клемнаякоробка; 6-устройствоподогревательное;7-шкафс приводом;8-сигнализатордавления; 9-клапан;10-крышка; 11-механизм;12,13,14-кольцауплотнительные.

Бак 3заполняетсяна заводе-изготовителеэлегазом,соответствующимТУ 6-02-1249.Давление заполнения,приведенноек 20°С,указано в техническихданных. Внутри,на дне бака,закреплентканевый мешокс адсорбентом,который поглощаеткак возможнуювлагу, так игазообразныепродукты разложения,образующиесяпри горениидуги.

Контактно-механическоеустройствоизображенов отключенномположениина рис.1.8.2, а; рис. 1.8.2, б.Оно содержитизоляционныедиски3,жестко закрепленныес помощью болтов12и стойки18на корпусе17.Корпус17закрепленболтами10на фланце5бака выключателя.На дисках3размещены шестьдугогасительныхкатушек2и неподвижныеконтакты1(по две дугогасительныхкатушки и дванеподвижныхконтакта накаждый полюс).Неподвижныеконтакты1состоят изоснования, накотором закрепленыподпружиненныеламели 13и14,причем ламели14снабжены дугостойкимиметаллокерамическиминапайками.Неподвижныеконтакты1шинами7соединены снижними концамивводов16.На главном валу6 закрепленаизоляционнаятраверса8,несущая насвоих концах,расположенныхпод 120°,подвижныеконтакты4трех полюсов.

Контактно-механическоеустройство

Рис. 1.8.2, а

1-неподвижныйконтакт; 2-дугогасительнаякатушка; 3-диск;4-подвижныйконтакт; 5-фланец;6-главныйвал; 7-шины;8-траверса;9-главныйрычаг; 10-болт;11-коробкамеханизма;12-болты;13,14-ламели;15-пружина; 16-ввод;17-корпус;18-стойка.

Контактно-механическоеустройство

Рис. 1.8.2, б

Узел крепленияи уплотненияглавного валаустановленна фланце5.Наружнаячасть вала, сзакрепленнымна ней главнымрычагом9,соединена смеханизмом,расположеннымв коробке11.

Включенноеположениеподвижногоконтакта1 (4 нарис. 1.8.2) инеподвижногоконтакта2(1 нарис. 1.8.2) показанона рис.1.8.3, а.Подвижныеконтакты1снабженынаконечникамииз дугостойкойметаллокерамики.Взаимное расположениеподвижныхконтактов1и дугогасительныхкатушек6(2 нарис. 1.8.2) вотключенномположениивыключателя показано на рис. 1.8.3, б.

ВключенноеположениеОтключенноеположение

Рис.1.8.3, аРис.1.8.3, б

1-подвижныйконтакт; 2-неподвижныйконтакт; 3-пружина;4,5-ламели;

6-дугогасительнаякатушка; 7-диск.

Подогревательноеустройствовыключателясодержит дватрубчатыхнагревателятипа ТЭН-71А изакрепленопод днищем бакав специальномкорпусе.Концы проводовнагревателейзакрыты бусами,забандажированыстеклотканьюи выведенычерез трубубака в клеммнуюкоробку. Нагревателина напряжение220 В соединяютсяпараллельно,а на напряжение127 В -последовательно.Электроконтактныйсигнализатордавления соединен с полостьюбака черезклапан автономнойгерметизации.Сигнализаторснабжен устройствомтемпературнойкомпенсации,автоматическиприводящейпоказаниядавления ктемпературеплюс20° С, чтофактическиобеспечиваетконтроль уровняплотностиэлегаза.

Сигнализаторимеет шкалусо стрелкойи две парыразмыкающихконтактов, чтопозволяет вестикак визуальныйконтроль давления(плотности)элегаза ввыключателе,так и даватьпредупредительныесигналы о снижениидавления до0,33 МПаи о достиженииминимальнодопустимогодавления- 0,3 МПа.Предупредительнаясигнализациясрабатываеттолько тогда,когда падениедавления вызваноутечкой элегаза(понижениемего плотности).Для заполнениябака элегазоми его опорожненияслужит клапан9(см. рис.1.8.1).

Главныйвал

Узел крепленияи уплотненияглавного валапоказан на рис.1.8.4.

Вал1установленв корпусе2на подшипникахкачения3и уплотненчетырьмя манжетами4.

Кроме того,для усиленияуплотненияв корпусе имеетсяполость А,заполненнаяжидкостьюполиметилсилоксановойПМС-200.

Полостьзакрываетсяпробкой5.

Рис.1.8.4

1-вал;2-корпус;3-подшипникикачения; 4-манжета;5-пробка;6-крышка.

Механизм

еханизм(см. рис.1.8.5) состоитиз главногорычага5,закрепленногона главном валу4,тяги8,вспомогательногорычага3,буферной пружины6, отключающихпружин9и упоров1и 11.Вспомогательныйрычаг3тягой2связан с электромагнитнымприводом. Механизмизображен вотключенномположениивыключателя.Включенноеположениеизображеноштриховымилиниями.

На оси12вспомогательногорычага закрепленуказательположениявыключателя(на рисунке неизображен),который виденчерез стеклокрышки, закрывающейкоробку механизма.

Рис.1.8.5

1,11-упоры;2,8-тяги;3-рычаг;4-главныйвал; 5-главныйрычаг; 6-буфернаяпружина; 7-ролик;9-отключающиепружины; 10-колодка;12-ось.

"МЗК"-моментзамыканияконтактов;"В"-включенное,"О"-отключенноеположение.

Вводы (см.рис. 1.8.6)служат дляподсоединениявыключателяк шинам распределительногоустройства.Ввод состоитиз литой эпоксиднойвтулки8с контактнымстержнем, фарфоровойпокрышки7и помещенныхв колпак9трансформаторовтока10.В зоне расположениятрансформаторовтока10цилиндрическаяповерхностьэпоксиднойвтулки8имеет металлическоепокрытие, наверхней частикоторого установленэкран 13.Покрытие иэкран имеютпотенциалземли. Пространствомежду втулкой8и фарфоровойпокрышкой7заполненовиниполом 14и с помощьюпрокладок16,17,наконечника4загерметизированоот окружающейсреды. Трансформаторытока10расклиненыклиньямис резиновымипрокладками.Фланцевойчастью втулкиввод крепитсяк баку с помощьюболтов11.

Конструкцияввода

Рис. 1.8.6

1-гайка;2,3-стопорныйвинт; 4-наконечник;5-крышка;6-фланец;7-фарфоровая покрышка;8-литаяэпоксиднаявтулка; 9-колпак;10-трансформатортока встроенный; 11-болтыМ1070;12,15-уплотнительныекольца; 13-экран;14-винипол;16,17-прокладки.

строенныйтрансформатортока типа ТВЭ-Зсостоит измагнито-проводаи двух обмоток:защитной (ОР)и измерительной(И).По два проводаот каждоготрансформаторатока выведеныв клеммнуюкоробку.При отгрузкевыключателяпровода трансформаторатока присоединенык отводам600/5. Принеобходимостипереключенияна другие отводыследует пользоватьсяэлектрическойсхемой.

К нижнейчасти коробкимеханизма черездистанционнуютрубу присоединеншкаф с приводом7 (см. рис.1.8.1). Приводдля управлениявыключателемимеет три исполнения.

ВыключателиВГБЭ-35-12,5/630УХЛ1(Т1)комплектуютсяприводами ПЭМ-1или ПЭМ-11, авыключателиВГБЭП-35-12,5/630УХЛ1(Г1) -приводом ПЭМ-ТТТ.

Бак и шкафпривода снабженыболтами заземления.

1.9. РАБОТА

ОперированиевыключателемВГБ-35 производитсяследующимобразом:

1.9.1. ОПЕРАЦИЯ"ВКЛЮЧЕНИЕ"

После подачикоманды навключениевыходной рычагэлектромагнитногопривода черезтягу2(см. рис.1.8.5) выводитрычаг3с тягой8из "мертвогоположения"и, вращая главныйрычаг5по часовойстрелке, переводитего и главныйвал 4во включенноеположение.Ролик сжимаетотключающиепружины9,установленныена колодке10,а вспомогательныйрычаг 3,остановленныйупором1,фиксируетсяв положении,определенномзазором, равным2-3 мм. Приэтом в контактно-механическомустройстве(см. рис.1.8.2) главныйвал вращаетсясоответственнопротив часовойстрелки, поворачиваятраверсу8.Подвижныеконтакты4замыкают ламелинеподвижныхконтактов1,расположенныхна левом и правомизоляционныхдисках 3.Происходит замыканиесиловой цепивыключателя.В приводе механизмсадится назащелку и удерживаетвыключательво включенномположении.

1.9.2. ОПЕРАЦИЯ"ОТКЛЮЧЕНИЕ"

После подачикоманды наотключениев приводеосвобождаетсязащелка, удерживающаявыключательво включенномположении, иотключающиепружины9(см. рис.1.8.5) поворачиваютглавный вал4вместе с закрепленнымина нем траверсами8(см. рис.1.8.2,а; см. рис.1.8.2,б;),выводя подвижныеконтакты4из неподвижных1.Возникающаяпри этом дугаперекидываетсяс ламелей13неподвижныхконтактов1на корпус катушки2 и гаситсяпри вращениимежду наконечникомподвижногоконтакта иторцом катушкипод действиеммагнитногополя, создаваемогоотключаемымтоком при протеканииего через этукатушку.

Ролик7при отключениисжимает буфернуюпружину6.Вспомогательныйрычаг3 с тягой8заходит за"мертвоеположение"на расстояние5 мм и фиксируетсяна упоре.

ГЛАВА ВТОРАЯ

РАСЧЁТЭЛЕКТРИЧЕСКОЙИЗОЛЯЦИИ

2.1. АЛГОРИТМРАСЧЁТА

1. Выбор основных,подлежащихрасчёту изоляционныхпромежутков,а также выборформ электродов,образующихэти проводники.Расчёту подлежат:

 Промежуткимежду токоведущимии заземлённымичастями;

 Промежуткимежду частямиодного и тогоже полюса, имеющиеразличныепотенциалыпри размыканииконтактов;

 Междутоковедущимичастями соседнихполюсов, находящиесяпод напряжением.

2. Определениеисходных расчётныхзначений разрядныхнапряженийдля каждогопромежуткав соответствиис ГОСТ 1516.1-75 (см.таблицы2.1.1; 2.1.2).

3. Определениеминимальныхразмеров основныхизоляционныхпромежутковв различныхизоляционныхсредах в зависимостиот разрядногонапряжения.

4. Проверкапромежутковпо импульсномувлагоразрядномунапряжениюи по длине путиутечки.

5. Конструктивноеуточнениеразмеров промежутковв результатеприменениястандартныхизоляторов.

Импульсныеиспытательныенапряжения

для выключателейс изоляциейкласса 35 кВ

Таблица2.1.1

Испытательное	Испытательноенапряжениевнешней изоляции,кВ
		напряжениевнутрен-			меж	ду
нейизоляции, кВ			относительно	контактами	Изоляторов,
		(относительно;				земли	одногои	Испытываемых
междуконтактами)					тогоже				полюса	Отдельно
		полная	Срезанная	полная	срезанная	полная	срезанная	Полная
волна	Волна	волна	волна	волна	волна	Волна
185	230	185	230	185	230		195

Испытательныенапряженияпромышленнойчастоты (50 Гц)

для выключателейс нормальнойизоляциейкласса 35 кВ

Таблица2.1.2

Испытательное

Выдерживаемоенапряжение(при плавномподъёме)

Одоминутное

длявнешней изоляции,кВ

напряжение,кВ

в сухом

поддождём

относительно

земли

Между

Контактами одного

Полюса

по отношению к корпусу

(заземлённой части)

между контактами

одного полюса

в разомкнутом

состоянии

(относительноземли;

между контактами

одногополюса)

105

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕФОРМЫ ИЗОЛЯЦИОННЫХПРОМЕЖУТКОВ

ОсновныеизоляционныепромежуткиВГБ-35, подлежащиерасчёту приведены на рис.2.2.1, рис. 2.2.2.

ИзоляционныепромежуткиВГБ-35

l₁- промежутоквида «игла-плоскость»,находящийсяв атмосферномвоздухе

(кратчайшеерасстояниеот фазы дозаземленногобака);

l₂- промежутоквида «игла-игла»,находящийсяв атмосферномвоздухе

(кратчайшеерасстояниемежду контактамиодной фазы);

l₃- промежутоквида «игла-игла»,находящийсяв атмосферномвоздухе

(кратчайшеерасстояниемежду контактамидвух фаз);

l₄- промежуток вида «игла-плоскость»,находящийсяв элегазе

(кратчайшеерасстояниеот экрана фазыдо заземленногобака);

l₅- промежутоквида «игла-плоскость»,находящийсяв элегазе

(кратчайшеерасстояниемежду подвижнымконтактом фазыи катушкой ДУ).

2.3. РАСЧЁТПРОМЕЖУТКОВ,ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ

ГРОЗОВЫМИМПУЛЬСАМ

При полныхгрозовых импульсахположительной(+) и отрицательной(-) полярностиполного импульса1,5/40 мкс частоты50 Гц длина изоляционногопромежуткаl,см определяетсяпо соответствующимзначениямU_{расч.гр},кВ:

Импульсыположительной(+) полярности

1. Для промежуткаl₁минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,051,1)^.U_имп= (1,051,1)^.185= 194,25203,5кВ l₁^*= 3134см. См. таблицу2.1.1, {7,стр. 88; стр. 124, рис.3-15}.

2. ПосколькуимпульсноеиспытательноенапряжениеU_импмежду контактамиодного полюсапо ГОСТ 1516.1-75 длявыключателейкласса 35 кВ имееттоже значение,что и U_импотносительноземли, то минимальнаядлина для промежутковl₂,l₃составляет l₂^*= l₃^*= l₁^*= 3134см.

Импульсыотрицательной(-) полярности

3. Для промежуткаl₁минимальнаядлина составляет:

U_{расч.гр}= (1,051,1)^.U_имп= (1,051,1)^.185= 194,25203,5кВ l₁^*= 1213см. См. таблицу2.1.1, {7,стр. 88; стр. 124, рис.3-15}.

4. ПосколькуимпульсноеиспытательноенапряжениеU_импмежду контактамиодного полюсапо ГОСТ 1516.1-75 длявыключателейкласса 35 кВ имееттоже значение,что и U_импотносительноземли, то минимальнаядлина для промежутковl₂,l₃составляет l₂^*= l₃^*= l₁^*= 1213см.

2.4. РАСЧЁТПРОМЕЖУТКОВ,ПОДВЕРГАЕМЫХВОЗДЕЙСТВИЮ

РАЗРЯДНОГОНАПРЯЖЕНИЯПРОМЫШЛЕННОЙЧАСТОТЫ

При напряжениичастоты 50 Гцдлина изоляционногопромежуткаl,см определяетсяпо соответствующимзначениямU_расч,кВ;U_расч.д,кВ:

Сухое состояние

1. Для промежуткаl₁длина минимальногоизоляционногопромежутка:

l₁^*= 0,285^.U_расч- 2,85 = 0,285^.(1,051,1)^.U_сух- 2,85 = 0,285^.(1,051,1)^.105- 2,85 = 28,630,1см.

См. таблицу2.1.2, {7,стр. 88; стр. 122, формула(3-13)}.

2. Для промежуткаl₂длина минимальногоизоляционногопромежутка:

l₂^*=0,27^.U_расч- 2,7=0,27^.(1,051,1)^.U_сух- 2,7=0,27^.(1,051,1)^.105- 2,7=27,128,5см.

См. таблицу2.1.2, {7,стр. 88; стр. 122, формула(3-14)}.

3. Для промежуткаl₃длина минимальногоизоляционногопромежуткаl₃^*= l₂^*.

Под дождём

4. Для промежуткаl₁минимальнаядлина составляет:

l₁^*= 0,285^.U_расч.д- 2,85 = 0,285^.(1,051,1)^.U_дож- 2,85 = 0,285^.(1,051,1)^.85- 2,85 = 22,623,8см.

См. таблицу2.1.2, {7,стр. 88; стр. 122, формула(3-13)}.

5. Для промежуткаl₂минимальнаядлина составляет:

l₂^*=0,27^.U_расч.д-2,7=0,27^.(1,051,1)^.U_дож- 2,7=0,27^.(1,051,1)^.85- 2,7=21,422,5см.

См.таблицу2.1.2, {7,стр. 88; стр. 122, формула(3-14)}.

6. Для промежуткаl₃минимальнаядлина составляет:l₃^*= l₂^*.

2.5. РАСЧЁТПРОМЕЖУТКОВ,ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ

КОММУТАЦИОННЫМИМПУЛЬСАМ

Определениедлины воздушногопромежуткапо импульсамкоммутационныхперенапряженийпроизводитсядля аппаратовна номинальныенапряжения330 кВ и выше, т. к.значенияиспытательныхнапряженийпри коммутационныхимпульсах (КИ)выше испытательныхнапряженийпромышленнойчастоты, электрическаяпрочностьвоздушныхпромежутковпри воздействииКИ приближаетсяк электрическойпрочностипромежутков,подвергаемыхвоздействиюразрядногонапряженияпромышленнойчастоты. {2,стр. 16}.

2.6. РАСЧЁТПРОМЕЖУТКОВВНУТРЕННЕЙИЗОЛЯЦИИ

В равномерномэлектрическомполе разрядноенапряжениеэлегаза определяетсяуравнениемU_расч= n^.89^.p^.l,В; где n- числоразрывов; p- абсолютноедавление элегаза,Па; l- расстояниемежду электродами,м. {7,стр. 139}.

2.6.1. ПРОВЕРКАПО ОДНОМИНУТНОМУНАПРЯЖЕНИЮ

1. Для промежуткаl₄минимальнаядлина в равномерномполе составляет:

l₄^*= U_расч/(89^.p)= (1,051,1)^.U_внут/(89^.p)= (1,051,1)^.95^.10³/(89^.0,45^.10⁶)= (2,492,61)^.10^-3м или (0,2490,261)см. Поуточняющейформуле: l₄^*= U_расч/[89^.p^.(1+ a/(p^.r₀)^m)]= =(1,051,1)^.U_внут/[89^.p^.(1+ a/(p^.r₀)^m)]= (1,051,1)^.95^.10³/[89^.0,45^.10⁶^.(1+ 9,4/(0,45^.10⁶^.25^.10^-3)^0,54)]== (2,3482,46)^.10^-3м или (0,2350,246)см.

См. таблицу2.1.2, {7,стр. 88;139, формулы(3-52);(3-54)}.

2. Для промежуткаl₅минимальнаядлина в равномерномполе составляет:

l₅^*= U_расч/(89^.p)= (1,051,1)^.U_внут/(n^.89^.p)= (1,051,1)^.95^.10³/(2^.89^.0,45^.10⁶)= (1,2451,305)^.10^-3м или (0,1250,131)см. По уточняющейформуле: l₅^*= U_расч/[89^.p^.(1+ a/(p^.r₀)^m)]= = (1,051,1)^.U_внут/[n^.89^.p^.(1+ a/(p^.r₀)^m)]=(1,051,1)^.95^.10³/[2^.89^.0,45^.10⁶^.(1+ 9,5/(0,45^.10⁶^.30^.10^-3)^0,56)]==(1,1901,247)^.10^-3м или (0,1190,125)см.

См. таблицу2.1.2, {7,стр. 88;139, формулы(3-52);(3-54)}.

2.6.2. ПРОВЕРКАПО ИМПУЛЬСНОМУНАПРЯЖЕНИЮ

1. Для промежуткаl₄минимальнаядлина в равномерномполе составляет:

l₄^*= U_расч/(89^.p)= (1,051,1)^.U_внут/(89^.p)= (1,051,1)^.185^.10³/(89^.0,45^.10⁶)= (4,8495,080)^.10^-3м или (0,4850,508)см. Поуточняющейформуле: l₄^*= U_расч/[89^.p^.(1+ a/(p^.r₀)^m)]= = (1,051,1)^.U_внут/[89^.p^.(1+ a/(p^.r₀)^m)]= (1,051,1)^.185^.10³/[89^.0,45^.10⁶^.(1+ 9,4/(0,45^.10⁶^.25^.10^-3)^0,54)]= = (4,5724,790)^.10^-3м или (0,4570,479)см.

См. таблицу2.1.2, {7,стр. 88;139, формулы(3-52);(3-54)}.

2. Для промежуткаl₅минимальнаядлина в равномерномполе составляет:

l₅^*= U_расч/(89^.p)= (1,051,1)^.U_внут/(n^.89^.p)=(1,051,1)^.185^.10³/(2^.89^.0,45^.10⁶)= (2,4242,540)^.10^-3м или (0,2420,254)см. По уточняющейформуле: l₅^*= U_расч/[89^.p^.(1+ a/(p^.r₀)^m)]= =(1,051,1)^.U_внут/[n^.89^.p^.(1+a/(p^.r₀)^m)]=(1,051,1)^.185^.10³/[2^.89^.0,45^.10⁶^.(1+ 9,5/(0,45^.10⁶^.30^.10^-3)^0,56)]==(2,3172,428)^.10^-3м или (0,2320,243)см.

См. таблицу2.1.2, {7,стр. 88;139, формулы(3-52);(3-54)}.

2.7. ПРОВЕРКАИЗОЛЯЦИИ ПОДЛИНЕ ПУТИУТЕЧКИ

КонструкцияВГБ-35 включаетв себя шестьпроходныхизоляторов,у которыхконструктивнаявеличина кратчайшегорасстоянияпо поверхностиот металлическихчастей, находящихсяпод максимальнымфазным напряжением33 кВ (U_н.р^.2/3=40,5^.2/3= 33,068 кВ) до заземлённыхчастей, составляетL_ут= 80+10+15 = 105 см (приопределенииL_утиспользовалисьданные чертежапроходногоизолятора {3}и таблицызначений {7,стр. 97, таблица3-15}).Длинапути утечкиизоляторапоказана нарис. 2.7.Минимальноезначениедлиныпути утечкиL_ут= 33,068^.2,6= 85,977см, где 33,068 кВ -максимальноезначение напряжениямежду фазойи заземлённойчастью; 2,6 см/кВ- удельная длинаутечки по ГОСТдля изоляциикатегории II(усиленноеисполнение)с изолированнойнейтралью{ГОСТ9920-80}. L_ут> L_ут(105>85,977) -соотношениевыдерживается.

Проверкапо длине путиутечки

Рис.2.7

.8.ИТОГОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЁТОВ

Расчётнойдлиной изоляционногопромежуткабудет большееиз значений,полученныхпри определенииеё по напряжениюпромышленнойчастоты, погрозовым икоммутационнымимпульсам.

Конструктивныевеличины изоляционныхпромежутков,как видно изтаблицы2.8, имеютнесколькобольшие значения,чем рассчитанныевыше величины,т. е. в реальнойконструкцииВГБ-35 изоляционныепромежуткивзяты с небольшимзапасом.

Таблица2.8

Промежуток

l₁

l₂

l₃

l₄

l₅

Расчётная

величина,см

31,0-34,0

0,46-0,48

0,23-0,24

Конструктивная

величина,см

47,5

(L_ут> 105)

55,0

98,0

6,0

3,0

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

РАСЧЁТТОКОВЕДУЩЕГОКОНТУРА

3.1.РАСЧЁТ ТОКОВЫХХАРАКТЕРИСТИК

В качествеисходных параметровдля расчётатоковых характеристикВГБ-35 взяты номинальныйток выключателяI_ном= 630 А и номинальныйток отключенияI_ном.о= 12,5 кА. Расчётуподлежат:

1. Ток отключения

Допустимоезначениеапериодическойсоставляющейв токе, %, характеризуетсякоэффициентом_ном,который определяетсяпо кривой {9,стр. 43, рис. 2.2}для времени,равного собственномувремени отключенияt_соб.о= 0,04 + 0,005 выключателя(см. таблицу1.6) сдобавлением0,01 с (время защиты).Т. о. _ном= 30 %. Ток отключения I_о= I_ном.о^.1+2^._ном²=12,5^.1+2^.0,30²=13,578кА.

2. Эффективноезначение токаКЗ за один периодпромышленнойчастоты

I_эфф(1) = m^.I_ном.о= 1,5^.12,5= 18,75 кА.

3. Ударныйток короткогозамыкания

i_уд= k_а^.m^.I_ном.о= (2^.I_п+ I_а)/(I_п²+ I_а²)^.I_эфф(1) = 1,73^.1,5^.12,5= 2,55^.12,5=31,875 кА.

4. Ток термическойстойкости

Подробныйрасчёт дляосновных токоведущихэлементоввыключателяВГБ-35 рассматриваетсяниже в п. 3.2.

5. Ток электродинамическойстойкости

По ГОСТ 687-78для высоковольтныхвыключателеймежду токомэлектродинамическойстойкости I_дини токомI_ном.ообязательносоотношение

I_дин1,8^.2^.I_ном.о,т. е.I_дин2,546^.12,5I_дин31,820кА {7,стр. 15,ф. (1-1)}.

(Заявленноезначение в {3},см. таблицу1.6 - 35 кВ).

6. Ток включения

Для наибольшегогарантированногоизготовителемзначения токаКЗ, котороевыключательможет включитьбез поврежденийобязательносоотношение

i_вкл2,55^.I_ном.о,т. е. i_вкл2,55^.12,5i_вкл31,875 кА.

3.2.ПРОВЕРКА ТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЫ

ПО ТОКУТЕРМИЧЕСКОЙСТОЙКОСТИ

Проверкавыполняетсяпо формуле I_т= (А_к- А_н)^.S²/t_т,где А_ки А_н- параметрыконкретногоматериала,определяемыеграфическимпутём {6,стр. 202, рис. 5-5}и зависящиеот начальной_ни конечной _ктемпературытоковедущегоэлемента (ТЭ),А^.с/м²;S- площадь поперечногосечения ТЭ, м²;t_т- допустимаядлительностьтока КЗ, с; I_т- действующеезначение токаКЗ, А. Расчётуподлежат:

1. Медный ТЭпроходногоизолятора спараметрами_н=90С{ГОСТ8024-84}, _к= 250СА_н= 1,65^.10¹⁶А^.с/м²,А_к= 3,7^.10¹⁶А^.с/м²{6,стр. 202, рис. 5-5}; S= 4,909^.10^-4м²{3};t_т= 3 с {3;таблица 1.6},для которогоI_т= (3,7^.10¹⁶- -1,65^.10¹⁶)^.(4,909^.10^-4)²/3=40,580кА. (Заявленноезначение 12,5 кА,см. п.1.6; {3}).

2. АлюминиевыйТЭ, соединяющийпроходнойизолятор снеподвижнымконтактом иимеющий следующиепараметры _н= 120С{ГОСТ8024-84}, _к= 200СА_н= 0,8^.10¹⁶А^.с/м²,А_к= 1,45^.10¹⁶А^.с/м²{6,стр. 202, рис. 5-5}; S= 2,75^.10^-4м²{3};t_т= 3 с {3;таблица 1.6},для которогоI_т= (1,45^.10¹⁶- -0,8^.10¹⁶)^.(2,75^.10^-4)²/3= 12,801 кА. (Заявленноезначение 12,5 кА,см. п.1.6; {3}).

1. Медный ТЭподвижногоконтакта спараметрами_н= 105С{ГОСТ8024-84}, _к= 250СА_н=1,77^.10¹⁶А^.с/м²,А_к=3,7^.10¹⁶А^.с/м²{6,стр. 202, рис. 5-5}; S= 4,909^.10^-4м²{3};t_т= 3 с {3;таблица 1.6},для которогоI_т= (3,7^.10¹⁶- -1,77^.10¹⁶)^.(4,909^.10^-4)²/3=39,374кА. (Заявленноезначение 12,5 кА,см. п.1.6; {3}).

3.3.ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕУСИЛИЯ В ТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЕ

В аварийныхрежимах по ТЭаппарата протекаютбольшие токи,которые вызываютзначительныемеханическиеусилия междуТЭ одного полюсааппарата, причёмэти усилиямогут быть ещёбольшими вследствиевлияния другихполюсов (см.рис. 3.3.1; рис.3.3.2). Произведёмрасчёт ЭДУ длясистемы подвижныхконтактов 4,расположенных на траверсе8 (см. рис. 1.8.2, а;б).

Воздействие

s₁= s₂= a= 0,273м; l= 0,175 м;

d₁= d₂=l² + a² = 0,324 м;

k_г=(2^.0,324-2^.0,273)/0,273=0,376.

1.Номинальныйрежим:

F_ЭДУ= 0,866^.₀/(4^.)^.I_ном^2.k_г= = 0,866^.10^-7.630^2.0,376= 0,013 Н.

2. Режим отключения:

F_ЭДУ= 0,866^.₀/(4^.)^.I_ном.о^2.k_г= =0,866^.10^-7.12500^2.0,376=5,089Н. 3. Аварийныйрежим: F_ЭДУ= 0,866^.₀/(4^.)^.I_пик^2.k_г= = 0,866^.10^-7.35000^2.k_г= 39,899 Н.

Коэффициент

ЭДУ на ТЭконтураЭДУ

i_B

Рис 3.3.1Рис3.3.2

3.4.ОПРЕДЕЛЕНИЕПОТЕРЬ МОЩНОСТИ

В СИСТЕМЕПОДВИЖНЫХКОНТАКТОВ

На рис.3.4показана трёхфазнаясимметричнаясистема токов(токи в фазахравны другдругу и сдвинутына 120)при расположениисплошных круглых токоведущихэлементов (ТЭ)в вершинахравностороннеготреугольника.Используяпримеры подобных расчётов в {6,стр.117}, определим потери в ТЭ.

Системаподвижныхконтактов

Исходнымиданными служатгеометрическиеразмеры ТЭ r=0,0125 м; R=0,1575 м; a=2^.R^.Cos30= 0,2728 м;l = 0,175 м. Удельноесопротивлениемеди при 0С₀= 1,62^.10^-8Ом^.м. Температурныйкоэффициентсопротивлениямеди _cu=4,3^.10^-3К^-1.Максимальнодопустимаятемпературамедных ТЭ вэлегазе (номинальныйрежим) _доп= 105С.Расчёту подлежат:

Рис.3.4

1. Площадьпоперечногосечения ТЭ S= ^.r²= ^.0,0125²= 4,909^.10^-4м².

2. Сопротивлениепостоянномутоку R₌= ₀^.(1+ _cu^._доп)^.l/S= 1,62^.10^-8.(1+4,3  10^-3.105)^.0,175/4,909^.10^-4=8,401^.10^-6Ом.

3. Параметр= 0,5^.r^.(₀/R₀)= 0,5^.0,0125^.(2^.^.50^.4^.^.10^-7/8,401^.10^-6)= 0,809.

4. Параметрg() = 0,167 {6,стр. 369,таблица П-3}.

5. Параметрh₁()= 0,00327 {6,стр. 369,таблица П-3}.

6. Параметрh₂()= - 0,00008 {6,стр. 369,таблица П-3}.

7. Параметрh₃()= 0,00007 {6,стр. 369,таблица П-3}.

8. Параметрh₄()= 0,00003 {6,стр. 369,таблица П-3}.

9. ПараметрT= ²^.g()= 0,092²^.0,167= 1,403^.10^-3{6, стр.118}.

10. ПараметрB= 0,5^.(1- T)= 0,5^.(1- 1,403^.10^-3)= 0,499{6, стр.115}.

11. ПараметрE= ⁴^.h₁()- ⁴^.(1- ²)^.h₂()+ ^8.h₃()+ ^10.h₄()/(2^.B)= 0,092⁴^.0,00327- - 0,092⁴^.(1- 0,092²)^.(-0,00008)+ 0,092^8.0,00007+0,092^10.0,00003/(2^.0,499)= 2,362^.10^-7.

12. ПараметрF= B+ B²+ E=0,499+ 0,499²+ 2,362^.10^-7= 0,9993.

13. ПараметрQ= 1 + 0,25^.T- (5/24)^.T²- 0,375^.T⁸= 1 + 0,25^.1,403^.10^-3 - (5/24)  (1,403^.10^-3)²- 0,375^.(1,403^.10^-3)⁸= 1,00035 {6,стр. 118}.

14. Коэффициентэффекта близостиk_б= Q/F= 1,00035/0,9993 = 1,001052.

15. Коэффициентповерхностногоэффектаk_п.э()= 1,033 {6,стр. 369,таблица П-3}.

16. Коэффициентдобавочныхпотерь k_д.п= k_п.э^.k_т.и= 1,033^.1,001052= 1,034.

17. АктивноесопротивлениеТЭ R_= R₌^.k_д.п= 8,401^.10^-6.1,034= 8,687^.10^-6Ом.

18. Потеримощности водном ТЭ P₁= I_ном²R_= 630^2.8,687^.10^-6= 3,448 Вт.

19. Потеримощности водном ТЭ приоткл. P₂= I_ном.о²^.R_=12500^2.8,687^.10^-6= 1357 Вт.

20. Потеримощности в трёхТЭ P₃= 3^.I_ном²R_= 3^.630^2.8,687^.10^-6= 10,343 Вт.

21. Потеримощности в трёхТЭ при откл. P₄= 3^.I_ном.о²^.R_=3^.12500^2.8,687^.10^-6=4071Вт.

3.5. РАСЧЁТНАГРЕВА ТОКОВЕДУЩИХ

ЭЛЕМЕНТОВВ ЭЛЕГАЗЕ

Для определениятемпературыповерхностисистемы подвижныхконтактов 4,расположенныхна траверсе8 (см.рис. 1.8.2, а;б), выполняемследующее:

1. ЗадаёмсяначальнойтемпературойТЭ _ном= 57Спри токе I_ном= 630 А.

2. Определяющаятемператураэлегаза _опр= 0,5^.(_ном+₀)= 0,5^.(57+40)= 48,5С.

3. КритерийПрандтля при_опр= 48,5С Pr =0,75185 {6,стр. 138,таблица 4-2}.

4. Определяющийразмер ТЭ x= 2^.r= 2^.0,0125= 0,025 м (см. п. 3.4.).

5. Коэффициентобъёмногорасширения элегаза = 1/(_опр+ 273) = 0,00311.

6. ПревышениетемпературыТЭ над температуройэлегаза = 57 - 40 = 17С.

7. Кинематическаявязкость элегазапри _опр= 48,5Ссоставляет= 25,18^.10^-7м²/с.

КритерийГрасгофа

Gr= 9,81^.^.^.x³/²=9,81^.0,00311^.0,025^3.17/(25,18^-7)²=1,278^.10⁶.

9. ПроизведениекритериевГрасгофа иПрандтля

Gr^.Pr= 1,278^.10^6.0,75185= 9,608^.10⁵.

10. Режим теплообменапри Gr^.Pr= 9,608^.10⁵отвечает расчётнойформуле :

k_т.к= A₂^.(/x)¹^/4= 2,069^.(17/0,025)^1/4= 10,565 Вт/(м^2.К){6, стр.146, таблица 4-5}.

11. Постояннаяизлучения = 0,25 {6,стр. 155,таблица 4-7}.

12. Коэффициенттеплообменаизлучением

k_т.и= 5,673^.10^-8.^.(_ном⁴-₀⁴)/= 5,673^.10^-8.0,25^.(330⁴-313⁴)/17= 1,887 Вт/(м^2.К).

13. Суммарныйкоэффициенттеплообмена

k_т.с= k_т.к+ k_т.и= 10,565 + 1,887 = 12,452 Вт/(м^2.К).

(Значениеиспользуетсяв программномрасчёте токоведущегоконтура дляГ2).

14. Площадьповерхностиподвижныхконтактов,общей длинойS= 3^.l^.2^.^.r= =3^.0,175^.2^.^.0,0125= 0,04123м²(см. данныеиз п. 3.4.).

15. АктивноесопротивлениеТЭ при _ном= 57С(см. данные изп. 3.4.)

R_=k_д.п^.₀^.(1+_cu^._ном)^.l/S=1,034^.1,62^.10^-8.(1+4,33^.10^-3.57)^.0,175/4,909^.10^-4=7,446^.10^-6Ом.

16. Суммарныйтепловой поток,выделяющийсяв трёх подвижныхконтактах приноминальномтоке Ф= 3^.I_ном²^.R_= 3^.630^2.7,446^.10^-6= 8,866 Вт (см. п. 3.4.).

17.ТемператураповерхностиТЭ

_ном= Ф/(k_т.с^.S)+ ₀= 8,886/(12,452^.0,04123)+ 40 = 57,3 С.

Кроме нагреваподвижныхконтактов имеетместо нагревв контактныхузлах (самыйзначительныйпо сути!), неподвижныхконтактах,алюм. шинах,соединяющихвыводы проходныхизоляторовс неподвижнымиконтактами.Всё это рассматриваетсяи учитываетсяв программномрасчёте токоведущейсистемы высоковольтных выключателей{5}.

3.6. ПОРЯДОКТЕПЛОВОГОРАСЧЁТА ТОКОВЕДУЩИХСИСТЕМ

МЕТОДОМТЕПЛОВЫХ СХЕМ

1. Разработкатепловой моделитоковедущихсистем (ТС) аппаратав виде стержневойсистемы, в которойвыделяютсяучастки однородности.

2. По тепловоймодели строитсятепловая схема.Несовершенствотеплового иэлектрическогоконтакта настыке стержнейучитываетсяв тепловойсхеме источникамитепловогопотока и тепловогосопротивления.

3. Расчётвсех сопротивленийи источников,входящих втепловую схему.

4. Тепловаясхема рассчитываетсяпо методам,применяем вэлектротехнике,и находятсятемпературына границахкаждого участка.

5. По уравнениямсвязи для каждогоучастка определяютсяпараметры,необходимыев дальнейшемдля построенияграфика распределениятепловогопотока вдольтоковедущейсистемы.

3.7. ПОСТРОЕНИЕТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИТОКОВЕДУЩЕЙСИСТЕМЫ

Для тепловогорасчёта ТСВГБ-35 программой{5},необходимоупроститьисходную токоведущуюсистему досистемы коаксиальныхцилиндров,что в принципевозможно, призамене корпусабака выключателяэквивалентнымцилиндром тогоже объёма, имеющимось симметрии,совпадающуюс осью симметрииодного из шестипроходныхизолятороввыключателя.(Рассматриваемтолько однуфазу и в силувертикальнойсимметрииконструкциибака с проходнымиизоляторами,ограничиваемся следующейцепочкой: вводпроходного изолятора  токопроводизолятора  алюминиеваяшина, соединяющаявывод изоляторас неподвижнымконтактомконтактныйузел подвижныйконтакт половиннойдлины элегаз). Алюминиеваяшина прямоугольногосечения заменяетсяэквивалентнымстержнем, имеющимтакое же сечениеи длину.

Графикраспределениятепловогопотока данноймодели (см.приложение)необходимозеркальноотразить погоризонталииз-за причин,обрисованныхвыше. Схематепловой модели показанана рис.3.7.

Где 1- токопроводпроходногоизолятора; 2- воздушныйпромежуток;3 -фарфор; 4- винипол; 5- стеклоэпоксид;6 -сталь колпакатрансформаторатока; 7- изоляция трансформаторатока; 8- подвижныйконтакт половинойдлины; 9- алюминиеваяшина; 10- элегаз под давлением 0,45МПа; 11- стальной корпусбака; I..VIII- участки однородноститоковедущейсистемы; КУ-контактныйузел.

3.8. ИСХОДНЫЕДАННЫЕ ДЛЯМАШИННОГОРАСЧЁТА

Исходныеданные длярасчёта токоведущегоконтура пр-мой{5}приведены втаблице3.3.

Таблица3.3

	Параметры	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
	L, м	0,075	0,425	0,010	0,180	0,040	0,180	0,190	0,090
	*S, м10-6**	78,540	78,540	78,540	78,540	78,540	78,540	58,786	78,540
	*F, м.кв.10-6**	490,874	490,874	490,874	490,874	490,874	490,874	275,0	490,874
	_,Ом*м10-8**	1,62	1,62	1,62	1,62	1,62	1,62	3,30	1,62
	,Вт/(м°С)	390	390	390	390	390	390	160	390
	*,1/°С10-3**	4,33	4,33	4,33	4,33	4,33	4,33	4,2	4,33
1	r2/r1	0,050/ 0,0125	0,030/ 0,0125	0,040/ 0,0125	0,040/ 0,0125	0,100/ 0,0125	0,040/ 0,0125	0,230/ 0,009	0,230/ 0,025
	P, МПа	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,45	0,45
2	r3/r2	0,070/ 0,050	0,050/ 0,030	0,115/ 0,040	0,080/ 0,040	0,115/ 0,100	0,230/ 0,040	0,250/ 0,230	0,250/ 0,230
	P, МПа		0,1		0,1	0,1	0,45
3	r4/r3		0,090/ 0,050		0,100/ 0,080	0,125/ 0,115	0,250/ 0,230
	P, МПа				0,1
4	r5/r4				0,110/ 0,100
	P, МПа

Где L- длинаучастка с однороднойизоляцией, м;S- периметртоковедущегостержня научастке однородности,10^-6м, F- сечениетокопроводана участкеоднородности,10^-6м²; ₀- удельноесопротивлениематериалатокопроводапри 0С,Ом^.м^.10^-8;- коэффициенттеплопроводностиматериалатокопроводана участке при0С,Вт/(м^.С);- температурныйкоэффициентсопротивленияматериалатокопровода,10^-3К^-1;P-абсолютноедавление слоёвизоляции, МПа;1..4 - слой однороднойизоляции научастке; r2/r1..r5/r4- внешний/внутреннийдиаметры слоёвизоляции.I..VIII- участки однородноститоковедущейсистемы.

3.9. РЕЗУЛЬТАТЫТЕПЛОВОГОРАСЧЁТА

Результатырасчёта приведеныв приложении.

ГЛАВА ЧЕТВЁРТАЯ

РАСЧЁТКОНТАКТНОГОУЗЛА

Расчёт параметровконтактнойсистемы приноминальномтоке сводитсяк определениюнеобходимогоконтактногонажатия призаданном значениитока и максимальнойтемпературеплощадкиконтактированияприменительнок разрабатываемойконструкциикоммутационногоаппарата.

4.1. ТИПКОНТАКТНОЙСИСТЕМЫ ВГБ-35

КонтактыВГБ-35 относятсяк ламельным(пальцевым)контактам безгибких связей(см. рис.4.1,а; 4.1,б), в которыхподвижнаяконтакт-деталь(ПК),выполненнаяв виде стержнявходит в неподвижнуюконтакт-деталь(НК).Контактноенажатие создаётсядвумя пружинами(П).Общее количестволамелей (Л),расположенныхна НК- четыре (двесверху, двеснизу), причёмодна пара (верхняяи нижняя Л)имеет большийгоризонтальныйразмер, чемдругая. Эта жепара снабженадугостойкимиметаллокерамическиминапайками. ПКсоответственнотоже снабженынаконечникамииз дугостоикойметаллокерамики.

Контактныйузел ВГБ-35

Рис.4.1, аРис.4.1, б

ПК-подвижныйконтакт; НК-неподвижныйконтакт; П-пружина;Л-ламель.

4.2. РАСЧЁТПАРАМЕТРОВКОНТАКТНОЙСИСТЕМЫ

ПРИ НОМИНАЛЬНОМТОКЕ

4.2.1. ИСХОДНЫЕДАННЫЕ ДЛЯРАСЧЁТА

КОНТАКТНОГОНАЖАТИЯ

Номинальныйток выключателяI_ном= 630 А;

Максимальнаятемператураконтактов измеди и

медныхсплавов с покрытиемсеребром вэлегазе {6}_доп= 105C;

Превышениетемпературыконтактанад температурой

удалённыхточек= 5 К;

Количестволамелейm= 4;

Количествоточек касаниядля линейногоконтактаn= 2;

Удельноесопротивлениемеди при0C{6}₀=1,62^.10^-8Ом^.м;

Температурныйкоэффициентэлектрического

сопротивлениямеди при0C{6}=0,00433K^-1;

Теплопроводностьмеди при0C{6}₀=388Вт/(м^.К);

Микротвёрдостьмеди при 0C{6}H=730МПа;

Температураплавления меди{6}₀= 1083 С;

Температурныйкоэффициентэлектрического

сопротивлениямеди при0C{6}= 0,00433K^-1;

Коэффициентшероховатостиповерхности_м=1;

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

Расчётуподлежат:

 = 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^-4.105)= 381 Вт/(м^.К);

_н= 273 + _доп= 273 + 105 = 378 К; _пл= 273 + _пл= 273 + 1083 = 1356 К;

H=H^.[1-(_н/_пл)^2/3]/[1-(273/_пл)^2/3]=730^.[1-(378/1356)^2/3]/[1-(273/1356)^2/3]=638МПа;

4.2.2. РАСЧЁТКОНТАКТНОГОНАЖАТИЯ

F_к^=n^.[I_ном^.k_н/(n^.m)]²^.^.^.H/(32^.^.)=2^.[630^.1,2/(2^.4)]²^.2,357^.10^-8.^.638^.10⁶/(32^.381^.5)= = 13,841 Н{6,стр. 267, формула(7-13а)}.

4.2.3. РАСЧЁТКОНТАКТНОГОНАЖАТИЯ

ПО ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙФОРМУЛЕ

F_к.элл= [n^.(I_ном/(n^.m)^.k_н)^2.k_л^.^._м^.H_б]/[16^.²^.(аrccos(T_к/T_м))²]= [2^.(630/(2^.4)^.1,2)^2.2,357 10^-8^.3,14159^.3,7^.10⁸]/[16^.381²^.(аrccos(378/383))²]= 7,228 H.

4.2.4. РАСЧЁТКОНТАКТНОГОНАЖАТИЯ

ПО СФЕРИЧЕСКОЙФОРМУЛЕ

F_к.сфр= [n^.(I_ном/(n^.m)^.k_н)^2.^.^._см]/[32^.^.(T_к- T_м)] = [2^.(630/(2^.4)^.1,2)^2.2,357^.10^-8.3,1415 3,7^.10⁸]/[32^.381^.(387- 383)]= 7,636 H.

Усреднённоезначение силыконтактногонажатия, см. п.4.2.2 - 4.2.4:

F_к= (F_к^+ F_к.элл+ F_к.сфр)/3= (13,841 + 7,228 + 7,636)/3 = 9,568 Н.

4.2.5. РАСЧЁТПЕРЕХОДНОГОСОПРОТИВЛЕНИЯ

КОНТАКТНОГОУЗЛА

Производитсяпо формуле из{6,стр. 264}:

R_пер= /(0,102^.F_к)^m,где

R_пер- переходноесопротивлениеконтактногосоединения(КД); - коэффициент,учитывающийфизическиесвойства металлаКД, состояниерабочей поверхности(степень еёокисления) ивид контакта;F_к- контактноенажатие, Н; m- коэффициент,полученныйопытным путёмдля контактовразного вида.

Для ВГБ-35переходноесопротивлениеКД составляет:

R_пер= /(0,102^.F_к)^m=0,14^.10^-3/(0,102^.9,568)^0,7= 1,424^.10^-4Ом.

4.2.6. РАСЧЁТТЕПЛОВОГОПОТОКА КОНТАКТНОЙСИСТЕМЫ

Тепловойпоток, приходящийсяна весь контактныйузел

определяемпо формуле

Q_к=R_пер^.n^.m^.[I_ном^.k_н/(n^.m)]²=1,424^.10^-4.2^.4^.[630^.1,2/(2^.4)²]= 10,173Вт.

Значениетепловогопотока КУиспользуетсяв программе{5}.

Т. к. в конструкцииВГБ-35 предусмотреношесть контактныхузлов, то общийтепловой поток,выделяющийсяв бак, заполненныйэлегазом, припротеканииноминальноготока (включенноеположение)составляет6^.10,173= 61,038 Вт. С учётомтепловых потерь вподвижныхконтактах,тепловой поток,выделяющийсяв бак составляет61,038 + 10,343 = = 71,381 Вт (см.п. 3.4.).

4.2.7. РАСЧЁТМАКСИМАЛЬНОЙТЕМПЕРАТУРЫТОЧКИ

КАСАНИЯКОНТАКТОВ

H=H^.[1-(_н/_пл)^2/3]/[1-(273/_пл)^2/3]=730^.[1-(1000/1356)^2/3]/[1-(273/1356)^2/3]=204МПа;

T_м=Т_о/[cos((I_эфф(1)/(m^.n)^.k_н^.^.A^.H)/(4^.^.F_к))]=378/[cos((18,75^.10³/(4^.2)^.1,2^.3,14^.2,310^-8.204^.10⁶)//(4^.381^.9,568))]=???

4.2.8. РАСЧЁТСВАРИВАЮЩЕГОТОКА

I_пл= m_св^.(0,102^.n^.m^.F_к)^nсв.10³=2,0^.(0,102^.2^.4^.7.432)^0,5.10³= 13,931 кА.

См.{6, стр.289}.

Параметрыm_сви m_сввзяты из {6,таблица7-7}.

4.3. РАСЧЁТПАРАМЕТРОВКОНТАКТНОЙСИСТЕМЫ

ПРОГРАММОЙ"CONT"{6}

4.3.1. ИСХОДНЫЕДАННЫЕ

Исходныеданные длярасчёта взятыиз {1,таблицаП.7.},{3}.

Материал контактнойпарымедь/медь;

Номинальныйток630 А;

Номинальныйток отключения12500А;

Допустимаятемпературав номинальномрежиме105+273=378 К;

Допустимаятемпературапри КЗ 250+273=523 К;

Температураплавления1083+273=1356К;

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

Теплопроводность388Вт/(м^.К);

Длина ламели0,08м;

Внутреннийдиаметр ламели0,023м;

Внешний диаметрламели0,044 м;

Сечение ламели0,000289м²;

Число ламелей4;

Число точеккасания2.

4.3.2. РЕЗУЛЬТАТЫРАСЧЁТА

В номинальномрежиме силаконтактнойпружины10,887 Н;

В режиме короткогозамыканиямаксимальная

температураточки касания1125К;

Электродинамическаясила притяжения,

действующаяна одну ламель55,331Н;

Электродинамическаясила отталкивания,

действующаяна одну ламель10,582Н;

Фактическоенажатие50,193 Н;

Переходноесопротивлениеконтакта2.31^.10^-5Ом;

Тепловые потерив контакте9.173Вт.

Результатырасчёта даннойпрограммынесколькоотличаютсяот расчётов,выполненныхв п. 4.2. Это объясняетсятем, что даннаяпрограмма впервую очередьпредназначенадля расчётаконтактоврозеточноготипа, которыеимеют радиальнуюгеометриюконтактнойсистемы, отсутствующуюв ВГБ-35.

ГЛАВА ПЯТАЯ

ИНЕМАТИЧЕСКАЯСХЕМА И ПЛАНСКОРОСТЕЙ

ГЛАВА ШЕСТАЯ

СИСТЕМАДУГОГАШЕНИЯВГБ-35

Одним избыстроразвивающихсянаправленийсоздания новыхвыключателейпеременноготока высокогои сверхвысокогонапряжения,отличающихсяменьшими габаритамии отвечающихтребованиямсовременнойэнергетикипо коммутационнойспособности и надёжности,являются выключателис дугогасящейсредой, болееэффективнойпо сравнениюсо сжатым воздухоми маслом. Использованиеэлегаза дляэтих целейобусловленоего высокимиизоляционнымии дугогасящимисвойствами.

В дугогасительныхустройствах(ДУ)элегазовыхвыключателейприменяютсяразличныеспособы гашениядуги в зависимостиот номинальногонапряжения,номинальноготока отключенияи условиявосстановлениянапряжения.

Один из способов- охлаждениеэлектрическойдуги элегазомпри перетокегаза из резервуаравысокого давления(около 2 МПа) врезервуарнизкого давления(0,3 МПа), т.е. используетсятот же принцип,что и в воздушномвыключателе.Однако, основноеотличие состоитв том, что вэлегазовыхДУ при гашениидуги истечениегаза черезсопло происходитне в атмосферу,а в замкнутыйобъём камеры,заполненныйэлегазом приотносительнонебольшомизбыточномдавлении. Гашениемощной дугив аппаратахвысокого напряжениявозможно лишьпри интенсивномтеплоотводе,который ввысоковольтныхвыключателяхобеспечиваетсяинтенсивнымдутьём. Длятого чтобыизбежать переходаэлегаза в жидкостьпри отрицательнойтемпературе(-40C),бак высокогодавления необходимоподогреватьдо температуры12C,т. к. при переходеэлегаза в жидкоесостояниеуменьшаетсяплотностьгазовой фазыи ухудшаетсяего дугогасящаяспособность.Для подогревагаза служитавтоматическаясистема, котораясильно усложняетконструкциювыключателя.

Другой способприменяетсяв автокомпрессионныхвыключателях,в которых бакзаполнен элегазомпри давлении0,3-0,4 МПа. При этомобеспечиваетсявысокая электрическаяпрочность газаи возможностьработы безподогрева притемпературедо -40C.В таких выключателяхперепад давления,необходимыйдля гашениядуги, создаётсяспециальнымкомпрессионнымустройством,механическисвязанным сподвижнымконтактомаппарата. Впроцессе гашенияполучаетсяперепад p=0,60,8МПа. При этомобеспечиваютсяусловия дляполучениякритическойскорости истеченияи эффективногогашения дуги.

Существуети третий способгашения дуги,который и имеетместо в конструкцииВГБ-35. Это способгашения дуги,перемещающейсяпод действиеммагнитногополя в неподвижномэлегазе.

Теплоотводот дуги существенновозрастаетпри быстромеё перемещениисилами магнитногополя в неподвижномгазе. Электромагнитноедутьё в воздухешироко используетсяв аппаратахнизкого напряжения.При заменевоздуха элегазомэлектромагнитныйспособ гашениядуги оказаласьвозможнымраспространитьи на областьвысоких напряжений.

Принципиальныесхемы дугогасительныхустройств сэлектромагнитнымгашением дугив элегазе показанына рисунке. Вних на каждуюединицу длиныдуги действуетсила F₁,возникающаяпри взаимодействиитока дуги снормальнойк её стволусоставляющейнапряжённостимагнитногополя. Под действиемэтой силы дугаперемещаетсяпо электродамсо скоростью,зависящей отразличныхпараметров,и в частностиконструктивных.Маг

нитное полесоздаётся самимотключаемымтоком при прохожденииего по однойкатушке (рис.6, а) или подвум встречновключеннымкатушкам (рис.6, б). Во включенномсостоянииаппарата катушкишунтированыглавными контактами,которые приотключенииразмыкаютсяпервыми.

Возникающаямежду подвижнымии неподвижнымиконтактамидуга начинаетдвигаться несразу, а лишьпосле того, как сила F₁достигнетнекоторогозначения, ибо,чтобы сдвинутьдугу с местапервоначальногоеё образования, необходимоприложитьвполне определённуюсилу F_мин,которую можновычислить (вньютонах) поформуле F_мин=I^.H^.10^-6,где I-токдуги, H-напряжённостьмагнитногополя катушки.

Системадугогашения

Рис. 6, а

1 - путьтока при включенномположенииаппарата, 2- путь тока впроцессе отключения,3 -главные контакты,4 -дугогасительныеконтакты, 5- катушка.

Рис. 6, б

ГЛАВА СЕДЬМАЯ

ПРАВИЛАМОНТАЖА ИОБСЛУЖИВАНИЯ

7.1. Перед вскрытиемупаковки выключателянеобходимоубедиться веё исправности.При вскрытииупаковки принятьмеры предосторожности,чтобы не повредитьизоляционнуючасть вводови стекло сигнализаторадавления.

7.2. После вскрытияупаковки произвестивнешний осмотрвыключателя.На выключателене должно бытьповрежденийи следов коррозии.Проверитькомплектностьсогласно паспорту.По результатамвнешнего осмотравыключателяи проверкикомплектностисоставить акт.

7.3. Собственновыключательпри монтажеподнимать запластины, находящиесямежду вводамивыключателя.Привод подниматьза скобы, приваренныек крышке шкафа.

7.4. Маркировочныйномер шкафапривода долженсовпадать сномером выключателя,указанным натабличке техническихданных.

7.5. Рабочеенапряжение,токовая нагрузкаи токи короткогозамыканиявыключателейне должны превышатьпаспортныхзначений.

7.6. На предприятии-изготовителевыключательотвакуумировани заполненэлегазом доизбыточногодавления всоответствиис документацией.Перед вводомв эксплуатацию,необходимоснять показанияиндикаторадавления. Еслиизбыточноедавление ниже0,4 МПа, выключательв эксплуатациюне вводить,вызвать представителяпредприятия-изготовителя.

7.7. Перед разборкойвыключателя,необходимовыпустить избака элегазв соответствиис указаниямиприведённымив техническойдокументации.

7.8. Рекомендуетсядля проведенияработ по ревизииили ремонтувыключателявызыватьпредставителяпредприятия-изготовителя.

7.9. Ревизияили ремонтвыключателя,связанные свскрытием бака,должны проводитьсяв специальныхпомещениях.Все эти помещениядолжны бытьизолированыот улицы и другихпомещений (втом числе идруг от друга).Они должны бытьособо чистыми.Должны бытьприняты меры,исключающиепопадания пыли.Стены и потолокдолжны бытьокрашеныпыленеобразующейкраской. Уборкапомещенийдолжна производитьсявакуумнымспособом. Должнобыть обеспеченнохорошее естественноелибо электрическоеосвещение.

Должно бытьпредусмотреноналичие переносныхламп на напряжение12 В с мощностьюне ниже 40 Вт.

7.10. В частитребованийбезопасностиэксплуатациявыключателядолжна осуществлятьсяв соответствиис требованиямиГОСТ 12.2.007.3-75, "Правиламитехническойэксплуатацииэлектроустановокпотребителей","Правиламитехники безопасностипри эксплуатацииэлектроустановокпотребителей".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В качествезаключениямне бы хотелосьотметить основныедостоинствавыключателейсерии ВГБ-35, такиекак:

• Полнаязаводскаяготовность,обеспечивающаяпростой и быстрыймонтаж (выключательприходит заказчикуполностьюотрегулированным,заполненнымэлегазом дорабочего давленияи не требуетпри монтажеи наладке дозаправкиэлегазом);

• Небольшиемасса и габариты,отсутствиедополнительныхдинамическихнагрузок нафундамент прикоммутациитоков короткогозамыкания(возможна установкана одной опорес облегчённымфундаментом);

• Экологическаячистота эксплуатации;

• Способностьотключатьёмкостные токидо 630 А без повторныхпробоев;

• Минимумобслуживания,т. к. большиемеханическийи коммутационныйресурсы обеспечиваютработу безремонта с вскрытиембака в течениевсего срокаслужбы выключателя;

• Высокаянадёжность(даже при паденииизбыточногодавления элегазадо нуля, выключательвыдерживаетнапряжение1,5 U_фи отключаетток нагрузкидо 630 А), обеспечиваетсяэксплуатациявыключателябез включенияподогрева дотемпературыминус 45C;

• Трансформаторытока имеюттолько одноисполнение,рассчитанноена весь диапазонпервичных токовот 50 до 600 А (вместо3-х исполненийу масляныхвыключателейС-35), переключениеотводов дляизменениякоэффициентатрансформациипроизводитсябез разборкивыключателя;

• Увеличенноеколичествои улучшенныехарактеристикивстроенныхтрансформаторовтока позволяютв большинствеслучаев отказатьсяот применениявыносныхтрансформаторовтока наружнойустановки;

• Возможностьработы выключателябез аккумуляторнойбатареи, дополнительныхвыпрямительныхустройств,блоков питанияиндуктивныхнакопителейэнергии;

• Взрыво ипожаробезопасность.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК

БуткевичГ. В., ДегтярьВ. Г., СливинскаяА. Г. Задачникпо электрическимаппаратам. -М.: Высшая школа,1987. - 232 с.;
КукековГ. А. Выключателипеременноготока высокогонапряжения.- Л.: Энергия,1972. - 336 с.;
Листок-каталог.Выключательэлегазовыйсерии ВГБ-35. Е.: Уралэлектротяжмаш,1993. - 19 с.
Полтев А.И. Конструкциии расчёт элегазовыхаппаратоввысокого напряжения.- Л.: Энергия, 1979.-239 с.;
Проектированиеэлектрическихаппаратов/ Подредакцией Г.Н. Александрова. - Л.: Энергоатомиздат,1985. - 448 с.;
Справочникпо расчёту иконструированиюконтактныхчастей сильноточныхэлектрическихаппаратов/ Подредакцией В.В. Афанасьева.- Л.: Энергоатомиздат,1988. - 384 с.;
Справочникпо электрическимаппаратамвысокого напряжения/Под редакцией В.В. Афанасьева.- Л.: Энергоатомиздат,1987. - 544 с.;
Таев И. С.Электрическиеаппараты управленияМ.: Высшая школа,1984. -247 с.;
ЧунихинА. А., ЖаворонковМ. А. Аппаратывысокого напряжения.- М.: Энергоатомиздат,1985. - 432 с.;
Электрическиеаппараты высокогонапряжения/Под редакциейГ. Н. Александрова.- - Л.:Энергоатомиздат,1989. - 344 с.;

ПРОГРАММНОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ

1. Графическийпакет Photoshop4.0.

2. Математическийпакет MathCAD7.0.

3. Операционнаясистема DOS7.0.

4. Операционнаясистема Windows’95.

5. Программатепловогорасчёта токоведущейсистемы высоковоль-хвыключателейTRTS.

6. Программарасчёта контактнойсистемы розеточногоконтакта вноминальномрежиме и режимекороткогозамыкания CONT.

7. Табличныйпроцессор Excel7.0.

8. Текстовыйредактор Word7.0.

ПРИЛОЖЕНИЕ