Элегазовый генераторный выключатель 10 кВ, 63 кА, 8000 А (стр. 5 из 13)
Поскольку по техническим условиям ревизия и смена контактов должна осуществляться не чаще, чем один раз в три года, то ресурс контактов должен обеспечить не менее 365*2*3=2200 отключений до ревизии.
Для подтверждения этого требования было проведено 1000 отключений в однофазном режиме тока 16,3 кА при длительности горения дуги 0,65-0,75 периода. В процессе испытаний была установлена минимальная длительность горения дуги 0,2-0,35 периода.
Технические характеристики элегазовых генераторных выключателей, выпускаемых компанией АББ представлены в табл.1.4 и табл. 1.5. Конструкции выключателей и их основные размеры показаны на рис.1.17 – 1.19.
Рис 1.17. Генераторный выключатель типа HEK
1 – трансформатор тока, 2 – заземлитель, 3 – силовой выключатель, 4 – разъединитель, 5 – корпус выключателя.
Таблица 1.4.
Технические данные выключателя типа HEK/HEI.
| Параметры выключателя | HEK1 | HEI1 | HEK2 | HEI2 | HEK3 | HEK4 | HEK5 | HEK6 | |
| Номинальное напряжение | кВ | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 |
| Испытательное напряжение относительно земли 50Гц, 1 мин | кВ | 60 | 60 | 60 | 60 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Для промежутка разъединителя 1 | кВ | 70 | 70 | 70 | 70 | 88 | 88 | 88 | 88 |
| Испытательное напряжение грозового импульса 1,2/50 мкс | кВ | 125 | 125 | 125 | 125 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| Для промежутка разъединителя 1 | кВ | 145 | 145 | 145 | 145 | 165 | 165 | 165 | 165 |
| Номинальный ток2 3 при естественном охлаждении 50 Гц | А | 7000 | 8000 | 8500 | 10000 | 11000 | 13000 | 11500 | 13500 |
| Номинальный ток2 3 при естественном охлаждении 60 Гц | А | 7000 | 8000 | 8000 | 9500 | 11000 | 12500 | 11500 | 13000 |
| Номинальный ток2 3 при вынужденном охлаждении 50+60 Гц | А | - | - | - | - | 16500 | 20000 | 16500 | 20000 |
| Номинальный ток отключения | кА | 63 | 63 | 63 | 63 | 100 | 100 | 120 | 120 |
| Номинальный ток включения | кА | 190 | 190 | 190 | 190 | 300 | 300 | 360 | 360 |
1 только для варианта с разъединителем
2 номинальный ток соответствует окружающей температуре мах 40оС.
3 Температура для токоведущей части выключателя: для проводников 90 оС;
Рис 1.18. Генераторный выключатель типа НЕК с встраиваемым заземлителем и трансформатором тока в баковом исполнении.
1 – трансформатор тока, 2 – заземлитель, 3 – силовой выключатель, 4 – привод силового выключателя, 5 – разъединитель, 6 – бак высокого давления, 7 – компрессор, 8 – блок управления, 9 – окно для ремонта, 10 – предохранительные окна.
Таблица 1.5.
Монтажные параметры для генераторного выключателя типа НЕК, мм.
| Тип | A1 | B3 | C3 | D | F2 | G | H |
| HEK1HEK2 | 1200 | 396 | 4133 | 900 | 1600-2867 | 740 | 1320 |
| HEK3HEK4 | 1400 | 4020 | 4800 | 1124 | 1600-2867 | 872 | 1320 |
| HEK5HEK6 | 1400 | 4020 | 4800 | 1124 | 1700-2967 | 872 | 1320 |
1 Возможны другие размеры
2 После установки
3 Зависит от расстояния между фазами
Рис 1.19. Схема генераторного выключателя типа HG в баковом исполнении с встраиваемыми трансформатором тока и трансформатором напряжения.
1 – дугогасительная камера, 2 – привод, 3 – портал, 4 – камера (бак), 5 – блок управления, 6 – шина заземления, 7 – заземлительный выход для корпуса, 8 – подножник, 9 – механический указатель положения, 10 – основной токоподвод, 11 – трансформатор напряжения, 12 – трансформатор тока электромагнитный.
Таблица 1.6.
Технические данные для генераторных выключателей типа HG.
| Параметры | ||
| Номинальное напряжение | кВ | 17,5 |
| Испытательное напряжение относительно земли 50/60Гц, 1 мин | кВ | 50 |
| Испытательное напряжение грозового импульса 1,2/50 мкс | кВ | 110 |
| Номинальный ток 50/60 Гц1 для конструкции в корпусе при естественном охлаждении | А | 5000 |
| Номинальный ток отключения | кА | 50 |
| Номинальный ток включения (амплитуда) | кА | 138 |
1 Номинальный ток соответствует окружающей температуре мах 40оС.Температура для токоведущей части выключателя: для проводников 90 оС;
Для выявления областей больших токов и больших потерь, а также степени ограничения тока на разных частотах под влиянием поверхностного эффекта был проведен двумерный конечно-элементный анализ распределения тока в отдельных компонентах.
Для повышения точности модели итерационный процесс подкреплялся физической проверкой результатов, что позволило в конечном итоге найти оптимальное поперечное сечение проводника и идеальное распределение тепловых нагрузок в конструкции.
Ребра специальной конструкции, расположенные вокруг корпуса выключателя, увеличивают площадь его поверхности, способствуя тем самым максимальной теплоотдаче. Принудительное воздушное охлаждение, улучшающее конвективный теплообмен, позволяет повысить номинальный ток с 24 кА (при естественном охлаждении) до 38 кА.
Выводы
В данной главе рассмотрены особенности конструкции генераторных выключателей и преимущества установки их в генераторных цепях. При анализе отключаемых токов генераторных выключателей на различные классы напряжения при протекании токов к.з. от генератора и от системы выяснено, что современные генераторные включатели на напряжение 16-30 кВ способны отключить токи к.з. до 275кА . На основании этого были рассмотрены основные схемы включения ГВ на подстанциях. Приведены параметры и конструкции элегазовых генераторных выключателей ведущих зарубежных фирм. На основе чего можно говорить об актуальности проектирования элегазового генераторного выключателя 10кВ, 63кА, 8000А.
Глава 2. Взаимодействие выключателя с сетью
2.1 Анализ переходного восстанавливающего напряжения
При отключении короткого замыкания любого вида на контактах выключателя после погасания дуги восстанавливается переходное напряжение, обусловленное собственными параметрами сети в месте установки выключателя.
Формы ПВН в реальных сетях могут быть обобщены и заданы в виде огибающих, определяемых двумя параметрами: напряжением
, условным временем его достижения ПВН 
(рис.2.1) для выключателей с 
кВ. Из-за влияния емкости со стороны источника питания происходит запаздывание роста ПВН на нормированное время 
[1]. 
Рис. 2.1. Номинальные характеристики ПВН, определяемого двумя параметрами
1 – условная граничная линия ПВН; 2 – линия запаздывания ПВН (параллельная граничной линии)
Параметры ПВН определяются следующими соотношениями:
(2.1) 
, (2.2)для выключателей с
кВ: 
(2.3) 
(2.4)где
- полюсное возвращающее напряжение, 
- коэффициент первого гасящего полюса (при трехфазном коротком замыкании), 
- коэффициент превышения амплитуды.Для выключателей с
35 кВ =1,5.Значения
, составляющее от 1,4 до 1,54, приведены в ГОСТ Р 5265 – 2006.Номинальные характеристики ПВН для генераторных выключателей приведены в табл. 2.1
Таблица 2.1
Номинальные характеристики генераторных выключателей
 ,кВ |  ,кА |  ,кВ |  ,мкс |  ,мкс |  ,кВ/мкс |
| 6/7,2 | 80 | 13,3 | 3,8 | 1 | 3,5 |
| 10/12 | 50 | 22,0 | 6,2 | 1 | 3,5 |
| 10/12 | 63 | 22,0 | 5,5 | 1 | 4,0 |
| 15/17,5 | 100 | 32,2 | 7,2 | 1 | 4,5 |
| 20/24 | 100 | 44,2 | 9,9 | 1 | 4,5 |
| 20/24 | 125 | 44,2 | 8,8 | 1 | 5,0 |
| 20/24 | 160 | 44,2 | 8,8 | 1 | 5,0 |
| 24/26,5 | 160 | 48,8 | 8,9 | 1 | 5,5 |
| 24/26,5 | 200 | 48,8 | 8,9 | 1 | 5,5 |
- скорость ПВН.