Короткозамыкатели типа кз

Назначение короткозамыкателя и отделителя

Кратко расскажем, для чего предназначен каждый из коммутационных аппаратов:

Основная задача отделителей – произвести оперативное отключение обесточенного проблемного сегмента сети. По сути, этот контактный аппарат является разъединителем со скоростью срабатывания 500-1000 мс. Конструкция может иметь заземление или быть изолированной от него.

Отделитель ОД-220

В сетях с классом напряжения до 110,0 кВ применяются трехполюсные аппараты, управляемые общим пусковым приводом. Для 220 кВ и выше используются однополюсные устройства (по одному на фазу). Отключаются отделители автоматически, а включаются вручную. Управление разъединителями осуществляется релейной защитой.

Короткозамыкателями называют быстродействующие приводы, используемые для создания искусственного замыкания в линии с целью вызвать ее защитное отключение. В такой операции возникает необходимость в случае возникновения нештатной ситуации или аварии, например, при повреждениях трансформаторов.

Короткозамыкатель КЗ-110

В зависимости от конструкции замыкание производится между фазами (в сетях до 35,0 кВ) или одной из фаз на «землю», для линий с классом напряжения от 110,0 кВ. Включается короткозамыкатель автоматически, при срабатывании релейной защиты, но если возникнет необходимость, процесс может быть запущен вручную. Что касается отключения, то для него автоматический режим не предусмотрен.

Основные сведения об отделителе

Такой прибор можно спутать с разъединителем, который имеет схожий принцип работы. Разница состоит в том, что на отделителе установлена пружина, и в работу эта установка запускается собственноручно.

Кроме того, у данных приборов может быть закреплена заземляющая опора с одной или двух сторон. Он включает в себя такие детали:

разъединитель с двумя колонками и подвижным ножом;
сами колонки;
пружинный привод.

Когда детали конструкции выявлены, можно поговорить о способе функционирования устройства.

Как было сказано выше, разъединитель отсоединяет трассу или магнитный электроток. Что касается электротока короткого замыкания, то такие приборы не могут его отключить.

Из-за этой особенности в самих конструкциях отделителя и короткозамыкателя есть блокирование.

Оно не позволяет разъединителю отключиться, в то время как через трансформатор пропускается электроток.Встретить такую установку можно в трансформаторных будках, они делают их работу стабильной.

Кроме того, чтобы разъединитель не смог отсоединиться, в схеме предусмотрена установка токового реле. Оно находится в короткозамыкателе и помещено в сам трансформатор.

Когда линия будет отключена, защитное реле закроет контакт и конденсатор, что заставит его включиться.Именно при помощи второго конденсатора произойдет отключение всего механизма.

Назначение и принцип действия.

В настоящее время начинают широко применяться высоковольтные подстанции без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители. Крроткозамыкатель — это быстродействующий контактный аппарат, с помощью которого по сигналу релейной защиты создается искусственное КЗ сети. Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5—1 с. В качестве примера применения короткозамыкателей и отделителей на рис. 9 приведена схема питания от одной линии двух трансформаторных групп 77 и Т2. В схему кроме быстродействующих короткозамыкателей QK1 и QK2, введены отделители Q1 и Q2, которые при нормальном режиме работы замкнуты. Допустим, вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное КЗ. Под действием тока КЗ срабатывает выключатель защиты QF1 и обе группы Т1 и Т2 обесточиваются.

Рис. 9. Схема коммутации с отделителями и короткозамыкателями

С помощью релейной защиты трансформатора 77 отключается также выключатель QF2, после чего с некоторой выдержкой отключается отделитель Q1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель QF1. Если до аварии выключатель QF4 был отключен, тс после включения выключателя QFJ он может быть включен. При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы.

Таким образом, в этой схеме удается не ставить выключатели на стороне 220 кВ трансформаторов Т1 и Т2. Однако для надежной работы необходима четкая последовательность в работе короткозамыкателей, выключателей и отделителей. Иначе возможны такие тяжелые аварийные случаи, как отключение тока КЗ отделителями и др. Эффективность такой схемы тем выше, чем больше номинальное напряжение сети. Указанный эффект достигается за счет отсутствия выключателей на стороне 35—220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Уменьшается площадь подстанции. Создается возможность приближения напряжения 35—220 кВ непосредственно к потребителям. Сокращаются сроки строительства. По справочным данным, применение отделителей и короткозамыкателей позволяет удешевить стоимость подстанции на 40—50 % и практически сохранить ту же надежность. б) Конструкция короткозамыкателей и отделителей. На рис. 10 представлен короткозамыкатель КЗ-110 на напряжение 110 кВ. На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Для создания необходимой прочности нож 4 имеет ребро жесткости 6. Основание 1 изолировано от земли и присоединяется к одному концу первичной обмотки трансформатора тока, второй конец которой заземлен (рис. 12). На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости вверх и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15—0,25 с. В основу конструкции отделителя ОД-110У на 110 кВ (рис. 11) положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заведены.

4.Назначение,конструкция и принцип действия разъединителей, отделителей, короткозамыкателей

Разъединители: общая характеристика. (Р)

Р – предназначены для создания видимого разрыва. Можно откл. и вкл. нагруженные тр-ры небольшой мощности, вкл. и откл. зарядный ток линии ограниченной длины. Можно производить оперативные переключения без разрыва эл. цепи.

Р1 – вкл., Р2 – откл. Присоединение на II системе шин.

Присоединение можно перевести на I систему шин включив Р2. Оперативное переключения разъединителем возможны при авариях.

Приводы Р-ей бывают ручные и электродвигательные.

Р-ли снабжаются заземлительными ножами (одни или двумя). Один нож предусмотрен на шинный Р. Заземл-й нож обращен в сторону выкл-я. Двумя ножами снабжаются линейные Р-ли.

Различают Р-ли одно- и трехполюсные наружной и внутренней установок.
Разъединители внутренней установки.

Различают Р-ли одно- и трехполюсные наружной и внутренней установок.

Для внутренней установки в основном используются Р-ли рубящего типа.

Такие Р-ли имеют механические и эл.магнитные замки. Для этого используются специальные подпружиненные пластины. В пластине наводятся токи.

Если рабочий ток превышает 4000А требуется дополнительное усилие на отключение.

Разъединители наружной установки.

Различают Р-ли одно- и трехполюсные наружной и внутренней установок.

3- главные ножи; 4- контактная система; 5- заземляющие ножи; 6- привод.

Замок выполняется эл.магнитным.

В настоящее время эксплуатируются Р-ли наружной установки след-х типов:

Достоинства: занимают небольшое пространство.

На сверхвысокие напряжения применяют Р-ли катящего типа с 2-мя разрывами на фазу.

Р рубящего типа:
Достоинство: не увеличивается территория.
На сверхвысокие напряжения распространения получили Р-ли подвесные.

Достоинства: минимальные габариты.
Недостатки: плохо ломает гололед.
Отделители и короткозамыкатели.

Отделитель (Отд) и короткозамыкатель (КЗ) обычно исполь-зуются в блоке. Отделители могут быть одностороннего и двухстороннего действия.

— отделитель — отделитель
одностороннего двухстороннего
действия действия

КЗ-тельпредназначен для создания искусствен-ного короткого замыкания. Выполняется 1 и 2х полюсные.

Отд и КЗ выполняются на базе разъединителя.

В сетях с незаземленнойнейтральюU=(10-35) кВ и выше короткозамыкатель устраивается 2х полюсный. В сетях U≥110 кВ – однополюсный короткозамыкатель.

Рассмотрим работу блока отделитель – короткозамыкатель.

Блок устанавливается на подстанциях без выключателя.

Выкл-ль установлен на головной подстанции. Допустим, произошло витковое замыкание в тр-ре. Срабо- тает газовая защита тр-ра. При этом подается импульс на включение короткоз-ля. Создается искусств-оекор. зам-е. От устройств РЗ на питающей подстанции произ-сяотклвыкл-я питающей подст. В безтоковую паузу сработает отделитель, затем откл-сявыкл-ли со стороны низшегоU.

«+» простота конструкции, экономичность. «-» большое время срабатывания (tср=0,4-0,5 сек).

Элегазовые разъединители и заземлители.

Устанавливаются в ячейках ЭГ. В настоящее время эксплуа-тируются элегазовые ячейки КРУЭ на U=(110, 220, 330, 500)кВ.Элегазовые разъединители выполняются на U=(110-500)кВ. Имеют металлический корпус, в котором располагается контактная система. Разъединители на U=(110, 220)кВ и на U=(330, 500)кВ различаются контактной системой. Разъединитель имеет электродвигательный привод.

1-корпус; 2-розеточный контакт для присоединения разъ-ля к КРУ; 3-подвижный контакт; 4-неподвижный контакт.

Разъ-ли 110, 220 кВ имеют розеточный контакты с 2х сторон.

1-корпус металлический; 2-изоляторы; 3-неподвиж.контакт; 4-подвиж.контакт; 5-вал, соединяется с электродвигателем.

Подвижный контакт 4передв-ся с помощью подвижной рейки. Корпус заполнен элегазом.

В изоляторах выполнены розеточные контакты для соединения с частями эл.установки. Собственное время включения элегазовыхразъ-й 5 сек. Собств. время отключения 2-3 сек.

В КРУЭ конструкция заземлителя отличается. Зазем-ли имеют металлич. Корпус, заполненный элегазом. Сх. имеет вид:

Заз-ль имеет электромагнитный замок, эл-маг привод. Обеспечены индикаторами для контроля напряжения. Такой заземлитель имеет розеточные контакты.

Отделители и короткозамыкатели. Назначение, принцип работы.

Сегодня на высоковольтных подстанциях зачастую используются типовые схемы без установки выключателей на питающей линии. Благодаря такой конструктивной особенности удаётся настроить полнофункциональное оборудование, которое отличается простотой исполнения и дешевизной при неизменно высокой надёжности. Чтобы заменить выключатели на стороне высокого напряжения применяются отделители и короткозамыкатели. Короткозамыкатели служат для того чтобы создавать искусственное сети по сигналу релейной защиты. Отличаются высоким быстродействием.

Отделитель — это разъединитель, способный быстро отключить обесточенную сеть, когда подаётся команда на его привод. Отделители срабатывают значительно медленней обычных разъединителей (в течение 0,5-1,0 секунд). Посредством отделителя отсоединяются повреждённые участки сети после того, как выполнено отключение защитного выключателя. В свою очередь выключатель срабатывает по причине короткого замыкания, которое создаётся короткозамыкателем.

Короткозамыкатели создают искусственное в случаях повреждения трансформатора. В результате этого под влиянием защиты происходит отключение выключателей, которые установлены на питающих выводах линий. Короткозамыкатели управляются посредством привода ШПК, а включение короткозамыкателя происходит в автоматическом режиме под влиянием пружинного механизма в результате срабатывания привода по сигналу релейной защиты. В случае необходимости короткозамыкатель можно также включить вручную. Отключить же его можно исключительно при ручном оперировании.

Отделитель на подстанции.

Особенности короткозамыкателей и отделителей

Разъединители бывают одно- и трёхполюсными, предназначены для внутренней и наружной установки. Для осуществления отключения и включения разъединителей используются пневматические, электродвигательные и ручные приводы.

Отделители, короткозамыкатели открытой конструкции не очень надёжно функционируют во время неблагоприятных погодных условий (гололёд, мороз). Немало зафиксировано случаев отказа в работе. Чтобы повысить стабильность работы таких изделий, была разработана конструкция с контактной системой, помещаемой в закрытую камеру, наполненную элегазом. Для того чтобы скомпенсировать утечки элегаза, имеется связанный через фильтр баллон с внутренней полостью камеры контакта.

В установках напряжением 35 кВ используются два полюса короткозамыкателя, которые когда срабатывают, создают искусственное двухфазное короткое замыкание. В более мощных установках (110 кВ и выше) с заземлённой нейтралью используется только один полюс короткозамыкателя.

Типичные короткозамыкатели имеют скорость включения порядка 0,4-0,5 секунд. Если такого времени срабатывания недостаточно, используются короткозамыкатели на основе порохового заряда, под действием взрыва которого происходит движение ножа.

В целях автоматизации подстанций отделители применяются не только для обесточивания электрических цепей, но также и для перевода подстанций на резервные источники питания.

При контроле состояние короткозамыкателей и отделителей в первую очередь необходимо обращать внимание на состояние изоляции изделий и контактных соединений

Устройство короткозамыкателя и отделителя

Кратко расскажем о конструкции электромеханических аппаратов, изображенных выше, это будет полезно при объяснении их принципа работы. Начнем с отделителя, его упрощенный чертеж представлен ниже (рис.3 1).

Рисунок 3. 1) конструкция отделителя; 2)конструкция короткозамыкателя

Обозначения (часть 1 конструкция отделителя):

А1 – стойки изоляторы.
B1 – поворотные штанги с установленными контактами ножами.
С1 – пружинный механизм, приводящий в движение поворотные штанги.
D1 – платформа.
E1 – шкаф с электромагнитным «спусковым» механизмом, освобождающим пружинный привод, разводящий контактные части.

Как сами устройства, так и механика их работы не отличаются сложностью. Мы уже упоминали, что применение отделителя производится при снятом напряжении с сети, то есть, когда включаются выключатели на питающей магистрали. Следовательно, на разъединители можно не устанавливать специальные вакуумные дугогасительные контактные камеры.

Теперь рассмотрим основные элементы конструкции короткозамыкателя (рис.3 2):

A2 – основная (опорная) штанга-изолятор.
В2 – неподвижная штанга с контактными ножами.
С2 – пружинный привод.
D2 – платформа, на которой установлен короткозамыкатель.
E2 – шкаф для электромагнитного привода и трансформатора тока.
F2 – подвижная заземленная штанга, замыкающая полюса короткозамыкателя.

Конструктивно короткозамыкатель КЗ-35, а также другие модели, создающие искусственное межфазное КЗ, имеют несколько отличий от представленного на рисунке устройства. Поскольку имитируется линейное замыкание, то подвижная не соединена с «землей», она подключается к другой фазе. Соответственно, конструкция снабжена еще одним изолятором-стойкой.

1.4. Блокировка разъединителей и выключателей

Отключение разъединителя при прохождении через него номинального тока ведет к тяжелой аварии, возможно поражение людей. Образующаяся дуга очень подвижна, быстро удлиняется, что ведет к перемыканию полюсов и возникновению КЗ. Во избежание таких последствий разъединители блокируются с выключателями с помощью механических, механических замковых и электромагнитных замковых блокировок.В первом случае рычаг привода разъединителя оказывается свободным только при отключенном положении механизма выключателя. При такой блокировке очень трудно связать механизм выключателя со многими приводами разъединителей. В каждом отдельном случае приходится конструировать свой блокирующий механизм применительно к конструкции распредустройства. В силу этого подобная блокировка применяется редко.При механической замковой блокировке на выключателе и связанном с ним разъединителе установлены специальные замки, которые могут быть открыты специальным ключом. Ключ находится в замке, установленном на выключателе. Его можно вынуть из замка только при отключенном состоянии выключателя. Разъединитель может включаться и выключаться только в том случае, когда ключ находится в его замке. Операции с другими разъединителями при этом невозможны, так как отсутствует связь приводов выключателя и разъединителей. Более совершенна электромагнитная замковая блокировка, рис. 1.10. Для операции с разъединителем ключ в виде электромагнита (рис. 1.10.а) должен быть вставлен в замок (рис. 1.10.6). Концы катушки 2 электромагнита выведены на штыревые контакты 3. Если выключатель, связанный с данным разъединителем, отключен, то через его размыкающие
блок-контакты и гнезда 4 подается напряжение на катушку 2. При нажатии на кольцо 1 якорь 5 опускается и под действием электромагнитной силы сцепляется с запирающим плунжером 6.
В результате деталь 8 привода разъединителя будет освобождена, а штифты 7 войдут в паз А ключа, не допуская его снятия с замка. Для блокировки всех разъединителей достаточно одного ключа на все распределительное устройство.

Рис. 1.10. Электромагнитная блокировка с ключом

Вопрос 51. Режимы работы тт индуктивного типа.

Сначала общие сведения, все равно будите рассказывать, поэтому лучше быть в курсе.

Первичная обмотка трансформатора тока последовательно включается в силовую цепь. К вторичной обмотке последовательно подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, варметров, счетчиков активной и реактивной энергии, токовые цепи релейной защиты и автоматики.

Трансформатор тока является источником тока, следовательно, вторичная обмотка выполняется с большим внутренним сопротивлением. Сопротивление приборов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора тока должно быть небольшое. Если сопротивление подсоединенных приборов больше допустимой величины, то оно значительно повлияет на величину вторичного тока. ТТ не будет работать в заданном классе точности. (На рисунке заземление, если начнет спрашивать дотошно, то вторичную обмотку заземляют из условий техники безопасности)

Теперь сам вопрос.

Протекающий по первичной обмотке ток I1 создает в сердечнике магнитный поток Ф1. Наводимая во вторичной обмотке электродвижущая сила (ЭДС) взаимоиндукции вызывает ток I2, который создает свой магнитный поток Ф2, направленный встречно потоку Ф1. Величина сопротивления вторичной нагрузки небольшая, поэтому пот ери энергии во вторичной нагрузке незначительны. Следовательно, поток Ф2 немного меньше потока Ф1, а результирующий магнитный поток Ф0 = Ф1 – Ф2 составляет всего несколько процентов от магнитного потока Ф1. Для такого магнитного потока не требуется магнитопровод большого сечения. Кроме того, в этом случае трансформатор тока обладает незначительным индуктивным сопротивлением, то есть не влияет на величину тока, протекающего в силовой цепи. При размыкании вторичной обмотки исчезает ток I2, а следовательно, и поток Ф2.Результирующий поток Ф0 в соответствии с выражением возрастает до первичного потока Ф1. Из-за небольшого сечения магнитопровода, выбранного по потоку Ф0, происходит насыщение магнитопровода. Форма магнитного потока из синусоидальной Ф0 становится трапецеидальной Ф0ХХ.

Напряжение на выводах вторичной обмотки пропорционально скорости

изменения магнитного потока ФО (ФОХХ):

Отсюда при размыкании вторичной обмотки форма напряжения на ее выводах становится пикообразной. Значение напряжения на разомкнутой вторичной обмотке при большом рабочем токе может достигать нескольких киловольт. Запрещается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока под нагрузкой. Высокое напряжение опасно для персонала и, кроме того, может привести к повреждению изоляции ТТ. Из-за насыщения сердечника большим магнитным потоком происходит его перегрев. Повреждение ТТ может вызвать замыкание первичной цепи. При необходимости произвести переключения в схеме под током предварительно закорачивают вторичную обмотку ТТ.

Вопрос 52. Пояснить показания фазных вольтметров включенных в разомкнутый треугольник при однофазном КЗ на землю в сети 10 кВ.

Распространенным способом выполнения сигнализации замыканий на землю является использование специальной (третьей) обмотки трансформатора напряжения, соединенной по схеме, называемой разомкнутым треугольником, которая является фильтром напряжения нулевой последовательности 3U0 . В нормальном режиме сети 110 кВ при симметричных напряжениях фаз А, В и С на выводах этой обмотки напряжение практически отсутствует (имеется только напряжение небаланса, значение которого обычно не превышает 1 В; наличие этого напряжения свидетельствует об исправности ТН, отсутствии обрывов и замыканий в его вторичных цепях). При однофазном металлическом замыкании на землю, например, провода фазы А напряжение этой фазы относительно земли становится равным нулю, напряжения неповрежденных фаз В и С увеличиваются в 1,73 раза, а их геометрическая сумма становится равной утроенному значению фазного напряжения . Под воздействием напряжения нулевой последовательности 3U0, которое при металлическом замыкании достигает 100 В, максимальное реле напряжения срабатывает на сигнал или на отключение. Последнее выполняется на подстанциях, откуда питаются линии, отключаемые при замыканиях на землю по условиям техники безопасности

Устройство и принцип действия короткозамыкателя.

Рисунок 1. Конструкция

Рисунок 2. Буфер

Конструктивно короткозамыкатель (рис.1) состоит из основания 3, изоляционной колонки 2, на которой закреплен неподвижный контакт 1, заземляющего ножа 8. Основание 3 короткозамыкателя унифицировано и представляет собой сварную конструкцию, предназначенную для установки изоляционной колонки с неподвижным контактом. В стенках основания короткозамыкателя располагаются подшипники, в которых вращается вал с приваренными рычагами, два из которых соединяются с пружинами, а один рычаг взаимодействует с масляным буфером, служащим для гашения энергии подвижных частей короткозамыкателя в конце включения. Каждая из двух пружин, при помощи пружинодержателя, соединяется одним концом с рычагом вала, а другим – с основанием. Расположение пружин в основании обеспечивает защиту от осадков и гололеда. Неподвижный контакт состоит из контактодержателя и контакта. Контактодержатель выполнен в виде лотка, который служит для крепления неподвижного контакта к изоляционной колонке. Масляный буфер (рис. 2) состоит из стакана 6, внутри которого располагается поршень 3 и шток 4. Возвращение поршня в исходное положение после срабатывания буфера обеспечивается пружиной 1. Стакан буфера заполняется маслом (АМГ-10 ГОСТ 6794-75). Уровень масла контролируется щупом через отверстие под болт 5, и должен быть на 30 – 50 мм выше поршня выше поршня, находящегося в верхнем крайнем положении. При включении короткозамыкателя рычаг ударяет по штоку 4 буфера и перемещает поршень 3 вниз, вследствие чего масло перетекает в верхнюю полость через щель между отверстием в поршне 3 и винтом 22. Конец винта, входящего в отверстие поршня, выполнен конусом, вследствие чего сечение кольцевой щели при движении поршня вниз быстро уменьшается, что обеспечивает эффективность торможения. В верхней части буфера для предотвращения ударов рычага вала по фланцу имеются резиновые шайбы с наложенной на них стальной шайбой, которые крепятся к корпусу фланца двумя болтами 5. Регулировка демпфирующей способности буфера обеспечивается винтом 2. Нож короткозамыкателя выполнен из трубы алюминиевого сплава, усиленной ребром жесткости. В паз трубы вваривается шина, к которой с помощью четырех болтов крепится съемная контактная пластина. Нижним концом нож закрепляется в держателе двумя болтами. Между ножом и держателем установлена изоляционная прокладка, которая обеспечивает изоляцию токоведущего контура от основания короткозамыкателя. Контактный вывод для подсоединения шины заземления закреплен на изоляционной прокладке выполненной из стеклотекстолита. В цепи заземляющей шины короткозамыкателя установлен трансформатор тока типа ТШЛ-0,5, для обеспечения совместной работы с отделителем. После включения короткозамыкателя ток течет по следующей цепи: подводящая шина – неподвижный контакт – ном заземления – гибкая связь – шина заземления, пропущенная через окно трансформатора тока – земля.

Вперед