Элегазовый генераторный выключатель 10 кВ, 63 кА, 8000 А (стр. 6 из 13)

2.2 Расчет переходного восстанавливающего напряжения

По данным табл. 2.1

=22 кВ, =5,5 мкс, =1 мкс и =4 кВ/мкс

Находим:

кВ

мкс

мкс

По полученным данным строим характеристику ПВН (рис. 2.2)

Рис. 2.2. Характеристика переходного восстанавливающего напряжения

1 – условная граничная линия ПВН; 2 – линия запаздывания ПВН; 3 - кривая реального ПВН

2.3 Анализ влияния малых индуктивных токов

При отключении малых токов, дуга, как правило, подвергающаяся интенсивному воздействию дугогасящего вещества, может погаснуть ранее момента перехода отключаемого тока через нулевое значение. Это явление, называемое обычно срезом тока, возникает чаще всего при отключении токов намагничивания холостых трансформаторов или реакторов, составляющих единицы-десятки ампер.

Физическая картина рассматриваемого явления может быть проанализирована в расчетной схеме рис.2.1,а.

В этой схеме

, - индуктивность и емкость источника ЭДС; - индуктивность соединительных шин; , и - параметры схемы замещения отключаемого электрооборудования (трансформатора или реактора).

Рис. 2.3. Стилизованные осциллограммы тока и напряжения (б) в схеме замещения (а)

Срез тока, как правило, происходящий на ниспадающей части отключаемого синусоидального тока (рис.2.3,б), обусловлен возбуждением высокочастотных колебаний в контуре

- - при интенсивной деионизации канала дуги и резком изменении падения напряжения на нем. При этом суммарный ток (высокочастотная составляющая, наложенная на составляющую промышленной частоты) проходит через нулевое значение и дуга гаснет. После обрыва тока в выключателе возникает колебательный процесс в контуре - , обусловленный энергией, в основном запасенной в магнитной цепи трансформатора или реактора - ( - ток в индуктивном элементе в момент обрыва тока в выключателе). В колебательном процессе обмена эта энергия оказывается запасенной в электростатическом поле емкости , что может привести к существенному повышению напряжения на ней. Максимальное напряжение на отключаемом оборудовании может быть определено, исходя из выражения для энергетического баланса (при пренебрежении потерями энергии во время переходного процесса, моделируемыми в виде потерь на сопротивлении ( рис. 2.3,а):

, (2.5)

где

- напряжение на емкости в момент обрыва тока в выключателе.

Из выражения (2.5) следует

(2.6)

где

- характеристическое сопротивление схемы замещения отключаемого элемента.

Стилизованные осциллограммы отключаемого тока и напряжений показаны на рис. 2.3,б.

Со стороны источника также возникает высокочастотный процесс

обмена энергии определяемый относительно небольшой энергией, запасенной в индуктивности источника , и, следовательно, характеризующийся малой амплитудой колебаний. Частота высокочастотных колебаний в схеме замещения отключаемого оборудования определяется как . Напряжение, восстанавливающееся на контактах выключателя, показано на рис. 2.3,б штриховкой. Первый пик этого напряжения называется пиком гашения, второй - восстановления напряжения, зависящим в основном от величины тока среза и параметров отключаемой цепи.

Повышение коммутационного ресурса комбинированных генераторных выключателей может быть достигнуто путем применения вакуумных дугогасительных камер, характеризующихся нестабильностью горения дуги при малых отключаемых токах. Ток среза в этих камерах колеблется в диапазоне 5…30 А. Согласно экспериментальным данным ток среза зависит не только от типа дугогасительного устройства, но и от величины емкости, шунтирующей выключатель

:

(2.6)

(

- в фарадах, - в амперах),

где

- экспериментальный коэффициент; =0,5 – для воздушных, маломасляных и элегазовых выключателей, =0,03 – для вакуумных выключателей.

Явление среза тока является актуальным не только для элегазовых выключателей. Одним из способов решения это проблемы является установка ограничителей перенапряжения, по обе стороны от выключателя.

2.4 Анализ влияния сквозных токов короткого замыкания

Стойкость аппарата при сквозных токах к.з. определяет его способность противостоять механическим и тепловым воздействиям, возникающим при прохождении этих токов через включенный аппарат. Стойкость аппарата характеризуется наибольшим пиком (электродинамическая стоимость)

, равные , начальным действующим значением периодической составляющей равным , среднеквадратическим значением тока за время его протекания (термическая стойкость) , которое обычно не менее , и временем протекания тока к.з. (временем к.з.).

Учитывая сказанное, параметр

выключателя может приниматься по току КЗ от генератора при условии обеспечения выключателем электродинамической и термической стойкости к сквозному току КЗ - току КЗ от системы.

В качестве примера в табл.2.2 приведены параметры выпускаемых в настоящее время в РФ и фирмами "ABB High voltage Technologies" и "GEC ALSTHOM" выключателей, которые выбраны отдельно с привязкой к токам КЗ от системы и к току КЗ от генератора, последние отмечены знаком *.