| |||||
МЕНЮ
| Высоковольтный элегазовый баковый выключатель ВГБ-35p> = (1,05(1,1).Uвнут/[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).10-3 м или (0,119(0,125) см. См. таблицу 2.1.2, {7, стр. 88;139, формулы (3-52);(3-54)}. 2.6.2. ПРОВЕРКА ПО ИМПУЛЬСНОМУ НАПРЯЖЕНИЮ 1. Для промежутка l4 минимальная длина в равномерном поле составляет:
l4* = Uрасч(/(89.p) = (1,05(1,1).Uвнут/(89.p) = = (1,05(1,1).Uвнут/[89.p.(1 + a/(p.r0)m)] = См. таблицу 2.1.2, {7, стр. 88;139, формулы (3-52);(3-54)}. =(1,05(1,1).Uвнут/[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- См. таблицу 2.1.2, {7, стр. 88;139, формулы (3-52);(3-54)}. Конструкция ВГБ-35 включает в себя шесть проходных изоляторов, у которых
конструктивная величина кратчайшего расстояния по поверхности от
металлических частей, находящихся под максимальным фазным напряжением 33 кВ {7, стр. 97, таблица 3-15}). Длина пути утечки изолятора
показана на рис. 2.7. Минимальное значение длины пути утечки Lут( = Проверка по длине пути утечки Рис. 2.7
Расчётной длиной изоляционного промежутка будет большее из значений,
полученных при определении её по напряжению промышленной частоты, по
грозовым и коммутационным импульсам. Таблица 2.8 ГЛАВА ТРЕТЬЯ РАСЧЁТ ТОКОВЕДУЩЕГО КОНТУРА 3.1. РАСЧЁТ ТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК В качестве исходных параметров для расчёта токовых характеристик ВГБ-35 взяты номинальный ток выключателя Iном = 630 А и номинальный ток отключения Iном.о = 12,5 кА. Расчёту подлежат: 1. Ток отключения Допустимое значение апериодической составляющей в токе, %,
характеризуется коэффициентом (ном, который определяется по кривой {9, стр. Iо = Iном.о.(1+2.(ном2=12,5.(1+2.0,302=13,578 кА. 2. Эффективное значение тока КЗ за один период промышленной частоты Iэфф (1) = m.Iном.о = 1,5.12,5 = 18,75 кА. 3. Ударный ток короткого замыкания iуд = kа.m.Iном.о = ((2.Iп + Iа)/((Iп2 + Iа2).Iэфф (1) = 1,73.1,5.12,5 = 4. Ток термической стойкости Подробный расчёт для основных токоведущих элементов выключателя ВГБ-35 рассматривается ниже в п. 3.2.
По ГОСТ 687-78 для высоковольтных выключателей между током электродинамической стойкости Iдин и током Iном.о обязательно соотношение Iдин ( 1,8.(2.Iном.о, т. е. Iдин ( 2,546.12,5 ( Iдин ( 31,820 кА {7, стр. 15, ф. (1-1)}. (Заявленное значение в {3}, см. таблицу 1.6 - 35 кВ). 6. Ток включения Для наибольшего гарантированного изготовителем значения тока КЗ, которое выключатель может включить без повреждений обязательно соотношение iвкл ( 2,55.Iном.о, т. е. iвкл (2,55.12,5 ( iвкл ( 31,875 кА. Проверка выполняется по формуле Iт = ((Ак - Ан).S2/tт, где Ак и Ан -
параметры конкретного материала, определяемые графическим путём {6, стр. 1. Медный ТЭ проходного изолятора с параметрами (н= 90(С {ГОСТ 8024-84}, (к = 250(С ( Ан = 1,65.1016 А.с/м2, Ак = 3,7.1016 2. Алюминиевый ТЭ, соединяющий проходной изолятор с неподвижным контактом и имеющий следующие параметры (н = 120(С {ГОСТ 8024-84}, (к = 200(С ( Ан = 0,8.1016 А.с/м2, S = 2,75.10-4 м2 {3}; tт = 3 с {3; таблица 1.6}, для которого Iт = 1. Медный ТЭ подвижного контакта с параметрами (н = 105(С {ГОСТ 8024-84}, (к = 250(С ( Ан= 1,77.1016 А.с/м2, Ак= 3,7.1016 S = 4,909.10-4 м2 {3}; tт = 3 с {3; таблица 1.6}, для
которого Iт = ((3,7.1016 - - 3.3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ УСИЛИЯ В ТОКОВЕДУЩЕЙ СИСТЕМЕ В аварийных режимах по ТЭ аппарата протекают большие токи, которые
вызывают значительные механические усилия между ТЭ одного полюса аппарата,
причём эти усилия могут быть ещё большими вследствие влияния других полюсов Воздействие Коэффициент ЭДУ на ТЭ контура ЭДУ [pic] Рис 3.3.1 Рис 3.3.2 3.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ На рис. 3.4 показана трёхфазная симметричная система токов (токи в фазах
равны друг другу и сдвинуты на 120() при расположении сплошных круглых
токоведущих элементов (ТЭ) в вершинах равностороннего треугольника. Система подвижных контактов Исходными данными служат геометрические размеры ТЭ r = 0,0125 м; R = 0,1575 м; a = 2.R.Cos30( = 0,2728 м; l = 0,175 м. Удельное сопротивление меди при 0(С (0 = 1,62.10-8 Ом.м. Температурный коэффициент сопротивления меди (cu = 4,3.10-3 К-1. Максимально допустимая температура медных ТЭ в элегазе (номинальный режим) (доп = 105(С. Расчёту подлежат: Рис. 3.4 3.5. РАСЧЁТ НАГРЕВА ТОКОВЕДУЩИХ Для определения температуры поверхности системы подвижных контактов 4, расположенных на траверсе 8 (см. рис. 1.8.2, а; б), выполняем следующее: 1. Задаёмся начальной температурой ТЭ (ном = 57(С при токе Iном = 630 А. Gr = 9,81.(.(.x3/(2 = 9,81.0,00311.0,0253.17/(25,18-7)2=1,278.106. Gr.Pr = 1,278.106.0,75185 = 9,608.105. 11. Постоянная излучения ( = 0,25 {6, стр. 155, таблица 4-7}. Вт/(м2.К). 13. Суммарный коэффициент теплообмена kт.с = kт.к + kт.и = 10,565 + 1,887 = 12,452 Вт/(м2.К). 14. Площадь поверхности подвижных контактов, общей длиной S( = 3.l.2.(.r = = 3.0,175.2.(.0,0125 = 0,04123 м2 (см. данные из п. 3.4.). 15. Активное сопротивление ТЭ при (ном = 57(С (см. данные из п. 3.4.) 16. Суммарный тепловой поток, выделяющийся в трёх подвижных контактах при
номинальном токе Ф = 3.Iном2.R( = 3.6302.7,446.10-6 = 8,866 Вт (см. п. 17. Температура поверхности ТЭ Кроме нагрева подвижных контактов имеет место нагрев в контактных узлах 3.6. ПОРЯДОК ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА ТОКОВЕДУЩИХ СИСТЕМ 1. Разработка тепловой модели токоведущих систем (ТС) аппарата в виде
стержневой системы, в которой выделяются участки однородности. 3.7. ПОСТРОЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИ ТОКОВЕДУЩЕЙ СИСТЕМЫ Для теплового расчёта ТС ВГБ-35 программой {5}, необходимо упростить
исходную токоведущую систему до системы коаксиальных цилиндров, что в
принципе возможно, при замене корпуса бака выключателя эквивалентным
цилиндром того же объёма, имеющим ось симметрии, совпадающую с осью
симметрии одного из шести проходных изоляторов выключателя. (Рассматриваем
только одну фазу и в силу вертикальной симметрии конструкции бака с
проходными изоляторами, ограничиваемся следующей цепочкой: ввод проходного изолятора ( токопровод изолятора ( алюминиевая шина, соединяющая вывод
изолятора с неподвижным контактом ( контактный узел ( подвижный контакт
половинной длины ( элегаз). Алюминиевая шина прямоугольного сечения
заменяется эквивалентным стержнем, имеющим такое же сечение и длину. Где 1 - токопровод проходного изолятора; 2 - воздушный промежуток; 3 - фарфор; 4 - винипол; 5 - стеклоэпоксид; 6 - сталь колпака трансформатора тока; 7 - изоляция трансформатора тока; 8 - подвижный контакт половиной длины; 9 - алюминиевая шина; 10 - элегаз под давлением 0,45 МПа; 11 - стальной корпус бака; I..VIII - участки однородности токоведущей системы; КУ -контактный узел. 3.8. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ МАШИННОГО РАСЧЁТА Исходные данные для расчёта токоведущего контура пр-мой {5} приведены в таблице 3.3. Таблица 3.3 Где L - длина участка с однородной изоляцией, м; S - периметр
токоведущего стержня на участке однородности, 10-6 м, F - сечение
токопровода на участке однородности, 10-6 м2; (0 - удельное
сопротивление материала токопровода при 0(С, Ом.м.10-8; ( - коэффициент
теплопроводности материала токопровода на участке при 0(С, Вт/(м.(С); ( -
температурный коэффициент сопротивления материала токопровода, 10-3 К-1; P 3.9. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА Результаты расчёта приведены в приложении. ГЛАВА ЧЕТВЁРТАЯ РАСЧЁТ КОНТАКТНОГО УЗЛА Расчёт параметров контактной системы при номинальном токе сводится к определению необходимого контактного нажатия при заданном значении тока и максимальной температуре площадки контактирования применительно к разрабатываемой конструкции коммутационного аппарата. 4.1. ТИП КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ ВГБ-35 Контакты ВГБ-35 относятся к ламельным (пальцевым) контактам без гибких
связей (см. рис. 4.1, а; 4.1, б), в которых подвижная контакт-деталь (ПК),
выполненная в виде стержня входит в неподвижную контакт-деталь (НК). Контактный узел ВГБ-35 Рис. 4.1, а Рис. 4.1, б ПК-подвижный контакт; НК-неподвижный контакт; П-пружина; Л-ламель. 4.2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ 4.2.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА ( Номинальный ток выключателя Iном = 630 А; ( Максимальная температура контактов из меди и медных сплавов с покрытием серебром в элегазе {6} (доп = 105(C; ( Превышение температуры контакта над температурой удалённых точек (( = 5 К; ( Количество ламелей m = 4; ( Количество точек касания для линейного контакта n = 2; ( Удельное сопротивление меди при 0(C {6} (0=1,62.10-8 Ом.м; ( Температурный коэффициент электрического сопротивления меди при 0(C {6} (=0,00433 K-1; ( Теплопроводность меди при 0(C {6} (0=388 Вт/(м.К); ( Микротвёрдость меди при 0(C {6} H=730 МПа; ( Температура плавления меди {6} (0 = 1083 (С; ( Температурный коэффициент электрического сопротивления меди при 0(C {6} ( = 0,00433 K-1; ( Коэффициент шероховатости поверхности (м =1; ( Коэффициент неравномерности по точкам касания kн = 1,1(1,3. Расчёту подлежат: ( = (0.(1+(cu.(доп) = 1,62.10-8.(1 + 0,00433.105) = 2,357.10-8 Ом.м; ( = (0.(1 - (т.(доп) = 388.(1 - 1,8.10-4.105) = 381 Вт/(м.К); К; H(=H.[1-((н/(пл)2/3]/[1-(273/(пл)2/3]=730.[1-(378/1356)2/3]/[1- (273/1356)2/3]=638 МПа;
Fк(= n.[Iном.kн/(n.m)]2.(.(.H(/(32.(.(() = 2.[630.1,2/(2.4)]2.2,357.10- 4.2.3. РАСЧЁТ КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ
Fк.сфр = [n.(Iном/(n.m).kн)2.(.(.(см]/[32.(.(Tк - Tм)] = Усреднённое значение силы контактного нажатия, см. п. 4.2.2 - 4.2.4: Fк = (Fк( + Fк.элл + Fк.сфр)/3 = (13,841 + 7,228 + 7,636)/3 = 9,568 Н.
Производится по формуле из {6, стр. 264}: Rпер = (/(0,102.Fк)m, где Rпер - переходное сопротивление контактного соединения (КД); ( -
коэффициент, учитывающий физические свойства металла КД, состояние рабочей
поверхности (степень её окисления) и вид контакта; Fк - контактное нажатие, Для ВГБ-35 переходное сопротивление КД составляет: Rпер = (/(0,102.Fк)m = 0,14.10-3/(0,102.9,568)0,7 = 1,424.10-4 Ом. 4.2.6. РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ Тепловой поток, приходящийся на весь контактный узел определяем по формуле Qк = Rпер.n.m.[Iном.kн/(n.m)]2 = 1,424.10-4.2.4.[630.1,2/(2.4)2] = 10,173 Вт. Значение теплового потока КУ используется в программе {5}. Т. к. в конструкции ВГБ-35 предусмотрено шесть контактных узлов, то общий
тепловой поток, выделяющийся в бак, заполненный элегазом, при протекании
номинального тока (включенное положение) составляет 6.10,173 = 61,038 Вт. С
учётом тепловых потерь в подвижных контактах, тепловой
поток, выделяющийся в бак составляет 61,038 + 10,343 = = 71,381 4.2.7. РАСЧЁТ МАКСИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ H((=H.[1-((н/(пл)2/3]/[1-(273/(пл)2/3]=730.[1-(1000/1356)2/3]/[1- Tм=То/[cos((Iэфф(1)/(m.n).kн.((.A.H(()/(4.(.(Fк))]=378/[cos((18,75.103/(4.2) 4.2.8. РАСЧЁТ СВАРИВАЮЩЕГО ТОКА Iпл = mсв.(0,102.n.m.Fк)nсв.103 = 2,0.(0,102.2.4.7.432)0,5.103 = 13,931
кА. Параметры mсв и mсв взяты из {6, таблица 7-7}. 4.3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ 4.3.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Исходные данные для расчёта взяты из {1, таблица П.7.}, {3}. ( Материал контактной пары медь/медь; ( Номинальный ток 630 А; ( Номинальный ток отключения 12500 А; ( Допустимая температура в номинальном режиме 105+273=378 К; ( Допустимая температура при КЗ 250+273=523 К; ( Температура плавления 1083+273=1356 К; ( Твердость по Бринелю при 0(С 5.108 Н/м2; ( Теплопроводность 388 Вт/(м.К); ( Длина ламели 0,08 м; ( Внутренний диаметр ламели 0,023 м; ( Внешний диаметр ламели 0,044 м; ( Сечение ламели 0,000289 м2; ( Число ламелей 4; ( Число точек касания 2. 4.3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТА ( В номинальном режиме сила контактной пружины 10,887 Н; ( В режиме короткого замыкания максимальная температура точки касания 1125 К; ( Электродинамическая сила притяжения, действующая на одну ламель 55,331 Н; ( Электродинамическая сила отталкивания, действующая на одну ламель 10,582 Н; ( Фактическое нажатие 50,193 Н; ( Переходное сопротивление контакта 2.31.10-5 Ом; ( Тепловые потери в контакте 9.173 Вт. Результаты расчёта данной программы несколько отличаются от расчётов, выполненных в п. 4.2. Это объясняется тем, что данная программа в первую очередь предназначена для расчёта контактов розеточного типа, которые имеют радиальную геометрию контактной системы, отсутствующую в ВГБ-35. ГЛАВА ПЯТАЯ КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА И ПЛАН СКОРОСТЕЙ ГЛАВА ШЕСТАЯ СИСТЕМА ДУГОГАШЕНИЯ ВГБ-35 Одним из быстроразвивающихся направлений создания новых выключателей
переменного тока высокого и сверхвысокого напряжения, отличающихся меньшими
габаритами и отвечающих требованиям современной энергетики по
коммутационной способности и надёжности, являются выключатели с
дугогасящей средой, более эффективной по сравнению со сжатым воздухом и
маслом. Использование элегаза для этих целей обусловлено его высокими
изоляционными и дугогасящими свойствами. Один из способов - охлаждение электрической дуги элегазом при перетоке газа из резервуара высокого давления (около 2 МПа) в резервуар низкого давления (0,3 МПа), т.е. используется тот же принцип, что и в воздушном выключателе. Однако, основное отличие состоит в том, что в элегазовых ДУ при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объём камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. Гашение мощной дуги в аппаратах высокого напряжения возможно лишь при интенсивном теплоотводе, который в высоковольтных выключателях обеспечивается интенсивным дутьём. Для того чтобы избежать перехода элегаза в жидкость при отрицательной температуре (-40(C), бак высокого давления необходимо подогревать до температуры 12(C, т. к. при переходе элегаза в жидкое состояние уменьшается плотность газовой фазы и ухудшается его дугогасящая способность. Для подогрева газа служит автоматическая система, которая сильно усложняет конструкцию выключателя. Другой способ применяется в автокомпрессионных выключателях, в которых бак заполнен элегазом при давлении 0,3-0,4 МПа. При этом обеспечивается высокая электрическая прочность газа и возможность работы без подогрева при температуре до -40(C. В таких выключателях перепад давления, необходимый для гашения дуги, создаётся специальным компрессионным устройством, механически связанным с подвижным контактом аппарата. В процессе гашения получается перепад (p=0,6(0,8 МПа. При этом обеспечиваются условия для получения критической скорости истечения и эффективного гашения дуги. Существует и третий способ гашения дуги, который и имеет место в
конструкции ВГБ-35. Это способ гашения дуги, перемещающейся под действием
магнитного поля в неподвижном элегазе.
нитное поле создаётся самим отключаемым током при прохождении его по одной
катушке (рис. 6, а) или по двум встречно включенным катушкам (рис. 6, б). Система дугогашения Рис. 6, а 1 - путь тока при включенном положении аппарата, 2 - путь тока в процессе отключения, 3 - главные контакты, 4 - дугогасительные контакты, 5 - катушка. Рис. 6, б ГЛАВА СЕДЬМАЯ ПРАВИЛА МОНТАЖА И ОБСЛУЖИВАНИЯ 7.1. Перед вскрытием упаковки выключателя необходимо убедиться в её
исправности. При вскрытии упаковки принять меры предосторожности, чтобы не
повредить изоляционную часть вводов и стекло сигнализатора давления. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В качестве заключения мне бы хотелось отметить основные достоинства выключателей серии ВГБ-35, такие как: • Полная заводская готовность, обеспечивающая простой и быстрый монтаж БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Буткевич Г. В., Дегтярь В. Г., Сливинская А. Г. Задачник по электрическим аппаратам. - М.: Высшая школа, 1987. - 232 с.; Энергия, 1972. - 336 с.; Уралэлектротяжмаш, 1993. - 19 с. В. В. Афанасьева. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 544 с.; Энергоатомиздат, 1985. - 432 с.; ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 1. Графический пакет Photoshop 4.0. Copyright( by Adobe(, 1996. Copyright( by MathSoft (, 1997. Copyright( by Microsoft ( Corporation, 1995. Copyright( by Microsoft ( Corporation, 1995. Copyright( by Slepuhina I. A. & Luzgin V. I., 1995. Copyright( by Slepuhina I. A. & Luzgin V. I., 1996. Copyright( by Microsoft ( Corporation, 1995. Copyright( by Microsoft ( Corporation, 1995. ПРИЛОЖЕНИЕ ----------------------- 1 14 13 9 8 2 3 4 5 6 7 10 11 12 [pic] 3 2 1 8 12 18 17 11 10 9 6 4 3 5 [pic] 5 7 16 4 2 1 7 8 6 7 3 [pic] 1 4 5 2 6 7 [pic] 2 1 3 4 5 [pic] 2 3 4 5 6 12 11 10 1 9 8 "В" "МЗК" "О" 7 [pic] 5 3 6 4 3 1 2 А [pic] 9 7 8 6 5 4 12 13 14 15 16 17 11 11 3 1 2 10 l4 l1 l1 l1 l1 l1 l23 l33 l33 l4 l4 l5 l5 Рис. 2.2.1 l4 l5 Элегаз Промежутки внутренней изоляции Рис. 2.2.2 [pic] Заземлённая часть Заземлённая часть Длина пути утечки Lут 33 кВ s1 = s2 = a = 0,273 м; l = 0,175 м; d1 = d2= (l 2 + a 2 = 0,324 м; kг=(2.0,324-2.0,273)/0,273=0,376. 1. Номинальный режим: FЭДУ = 0,866.(0/(4.().Iном2.kг = = 0,866.10- 7.6302.0,376 = 0,013 Н. 2. Режим отключения: = = 0,866.10-7.350002.kг = 39,899 Н. s2 d2 d1 a s1 1 2 iB FB FA iC iА l aL FС iB iC iA l a r R S V VIII III КУ VII VI Тепловая модель ВГБ-35 IV II I 3 4 3 5 6 2 1 8 10 11 5 7 9 2 Рис. 3.7 [pic] НК ПК П Л Л [pic] ПК Л Л НК П B6 B5 B4 B3 B2 D6 D5 D4 D3 D2 E6 E5 E4 E3 E2 E1 F6 F5 F4 F3 F2 F1 D1 C6 C4 C5 C3 D C1 O N B1 A6 A5 A4 A3 A2 103 70 75( 40 640 100 63 65( 70 120 155 30( 30( 155 A1 M C2 Рис 5.1 Из точки О строим вектор VD длиной(VD( = (VE(( DN1/EN1 = = 4,92.100/70=7,03 см. Из точки D строим вектор VFD ( к F1D1. Из
точки О строим вектор VF ( к F1O. На ( линий VFD и VF находится точка F. ( C Построение плана скоростей Из точки O откладываем вектор VA произвольной длины (2 см) в направлении (
к радиусу A1M. Из точки О строим вектор VB той же длины, что и VA (A1M= 1 - положение «выключено»; 2..4 - промежуточные положения; 5 - положение касания контактов; 6 - положение «включено». F A - подвижный контакт; M - ось главного вала; O - вал двигателя. B Масштаб 1:2,5 O Амортизирующая пружина Амортизирующая пружина Ламельный неподвижный контакт Кинематическая схема для шести положений VFD VEC Рис 5.2 VF VD VB VE VC VA A План скоростей для выключенного положения (1) E F 2 3 3 1 1 2 1 2 3 4 5 5 5 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|