Расчет трехфазного разъединителя

Задание

 

Рассчитать  трехфазный разъединитель для внутренней установки.

Основные  технические характеристики аппарата:

 

параметры	значения
Напряжение  U, кВ	10
Номинальный ток  I, А	400
Ток короткого замыкания  Iкз, кА	50
Расстояние  L1,  мм	280
Расстояние  L2,  мм	420
Расстояние  L3,  мм	300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

В данном курсовом проекте рассмотрена конструкция разъединителя РВЗ-10/400 II УХЛ 1 переменного тока внутренней установки с ручным приводом.

В работе приведены расчеты на нагрев при  длительном прохождении номинального тока, нагрев токами короткого замыкания токоведущего контура.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

Задание…………………………………………………..………………….……..2

Аннотация………………………………………………..………………….…….3

Введение…………………………………………………..……………..………..5

1.Устройство и принцип работы разъединителя………………………………11

2.Устройство контактной системы трехполюсного   разъединителя внутренней установки…………………………………………………………...13

2. Расчет сечения ножей и контактных стоек, выбор размеров сторон

    сечения………………………………………………………………..………..16

3. Расчет необходимого нажатие на контакты

    и определение общего активного сопротивления……..…………………....20

4. Расчет превышения температуры токоведущих частей

    (среднего) при номинальном токе / …………….……………..……….……21

5. Расчет термической стойкости (десятисекундной).

   Допустимая температура (средняя) для меди при коротком

   замыкании 300⁰ С……………………………….…………….……………….22

6. Электрический и механический расчет изолятора…………..……….…….24

Заключения……………………………..………………………………………..31

Библиографический список……………………………………………….……32

 

Таблица 1. Коэффициенты  теплоотдачи в  воздухе при естественной вентиляции

Таблица 2. Коэффициент поверхностного эффекта  K_R

Таблица 3.Основные размеры контактной системы  разъединителей

 

 

 

 

 

Введение

Разъединитель — коммутационный аппарат, предназначенный для включения  и отключения участков электрической сети свыше 1 кВ, находящихся   без  напряжения,  а также в допустимых   случаях    под напряжением переменного или постоянного тока, но без нагрузки и небольших токов нагрузки. Разъединители производятся на все классы напряжений высоковольтных сетей. Разъединители имеют ручное или дистанционное управление, количество полюсов, равное числу фаз электрической сети, с одновременным управлением всеми фазами.

В данной курсовом проекте пойдет речь о трехфазном разъединителе.

Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением. Это необходимо, например, при выводе оборудования в ремонт в целях  безопасного производства работ.

Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому предназначаются, главным образом, для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения.

При отсутствии в электрической  цепи выключателя в электроустановках 6 - 10 кВ допускается включение и отключение разъединителями небольших токов, значительно меньших номинальных токов аппаратов, о чем сказано ниже.

Требования, предъявляемые к разъединителям:

Требования, предъявляемые к разъединителям с точки зрения обслуживания их оперативным  персоналом, заключаются в следующем:

1) разъединители должны создавать  ясно видимый разрыв цепи, соответствующий  классу напряжения установки; 

2) приводы разъединителей должны  иметь устройства жесткой фиксации  ножей в каждом из двух оперативных  положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот ножей на угол, больший заданного;

3) разъединители должны включаться  и отключаться при любых наихудших  условиях окружающей среды (например, обледенении);

4) опорные изоляторы и изоляционные  тяги должны выдерживать механические  нагрузки, возникающие при выполнении  операций;

5) главные ножи разъединителей  должны иметь блокировку с  ножами заземляющего устройства, исключающую возможность одновременного  включения тех и других.

Отечественные и зарубежные аппаратостроительные заводы изготовляют разъединители  самых разнообразных конструкций, однако все они могут быть классифицированы по тому или иному признаку.

Конструктивное различие между  отдельными типами разъединителей состоит, прежде всего, в характере движения подвижного контакта (ножа). По этому признаку различают разъединители:

вертикально-поворотного (врубного) типа с вращением ножа в плоскости, параллельной осям поддерживающих изоляторов данного полюса;

 горизонтально-поворотного  (поворотного) типа, с вращением ножа в плоскости, перпендикулярной осям поддерживающих изоляторов данного полюса;

качающегося типа с вращением ножа совместно с поддерживающим его изолятором в плоскости, параллельной осям поддерживающих изоляторов данного полюса;

катящегося типа с прямолинейным движением (качением на роликах) опорного изолятора совместно с закрепленным на нем подвижным контактом в направлении неподвижного контакта;

с прямолинейным движением ножа в плоскости, параллельной осям поддерживающих изоляторов данного полюса, вдоль размыкаемого промежутка , либо поперек;

со  складывающимся ножом, со сложным движением (поворот и складывание) ножа в плоскости, параллельной осям поддерживающих изоляторов;

подвесного  типа с перемещением ножа вместе с поддерживающими изоляторами в плоскости, параллельной осям неподвижных подвесных изоляторов.

Кроме того, разъединители классифицируются по следующим признакам:

по роду установки (разъединители внутренней или наружной установки; каждое из этих исполнений классифицируется еще несколькими категориями размещения, обусловленными климатическими факторами, см. ГОСТ 15543—70);

по числу полюсов (разъединители однополюсные, двухполюсные и трехполюсные; полюсы двух и трехполюсных разъединителей могут размещаться на одной общей раме или каждый полюс — на отдельной раме);

по способу управления (разъединители  с ручным приводом — оперативной штанге, рычажным или штурвальным — и с двигательным приводом — электрическим, пневматическим или гидравлическим);

по  наличию или отсутствию заземляющих  ножей;

по  способу установки: (разъединители, устанавливаемые на горизонтальной плоскости, либо на вертикальной плоскости; разъединители, устанавливаемые как на горизонтальной, так и на вертикальной, а также на наклонной плоскости).

Расстояние между разомкнутыми контактами одного и того же полюса разъединителя должно быть несколько  большим, чем расстояние между выступающими частями соседних полюсов, находящимися под напряжением, а также между частями разъединителя, находящимися под напряжением, и заземленными частями. Лишь в этом случае при возникновении перенапряжений разряд будет происходить между частями, находящимися под напряжением, и заземленными частями, а не между разомкнутыми контактами данного полюса. Это необходимо для обеспечения безопасности людей, работающих на линии, но не всегда выполнимо.

Для разъединителей с управлением посредством механического привода, согласно требований Межотраслевых правил по охране труда при работах в электроустановках (ПОТ Р М-016-2001) , необходимо наличие запирающего устройства, препятствующего самопроизвольному или ошибочному включению коммутационного аппарата.

Различие в конструкциях разъединителей наружной и внутренней установки объясняется разными условиями их работы. Разъединители наружной установки должны надежно работать в любых атмосферных условиях, а также при гололеде, когда контакты покрываются слоем льда, препятствующего их включению и отключению, и поэтому должны иметь, в частности, приспособления, разрушающие корку льда или защищающие от него кожухи на контактах.

Разъединители наружной установки  должны допускать оперирование (включение и отключение) в условиях гололеда при толщине корки льда до 10 мм и скорости ветра до 15 м/с. В отсутствие гололеда разъединители должны допускать оперирование при скорости ветра 30 м/с.

Как уже упоминалось, трехполюсные разъединители могут выполняться на общей раме (или же на отдельных рамах для каждого полюса В последнем случае одновременное включение или отключение всех полюсов достигается путем соединения между собой их валов. Трехполюсные разъединители на общей раме выполняются для напряжений до 35 кВ, так как при более высоких напряжениях междуполюсные расстояния достигают нескольких метров и рама получается очень громоздкой.

Опорные изоляторы разъединителей могут подвергаться воздействию значительных механических нагрузок: усилия (момента), передаваемого от привода, и электродинамической силы, передаваемой на изоляторы токоведущими частями при коротких замыканиях. Изоляторы разъединителей наружной установки, помимо вышеуказанных механических нагрузок, воспринимают усилия от воздействия ветра и от тяжения проводов, подведенных к разъединителю. Механическая прочность изолятора определяется разрушающим усилием на изгиб, плавно приложенным к его верхнему торцу. Запас механической прочности изоляторов разъединителей внутренней установки и разъединителей наружной установки до 35 кВ, согласно ГОСТ 689—69, должен быть не менее 1,5, а изоляторов (колонок) разъединителей наружной установки на напряжение 35 кВ и выше —не менее 2,5. Под указанным запасом механической прочности понимается отношение статической разрушающей нагрузки изолятора (колонки) к расчетной наибольшей сумме следующих нагрузок (с учетом возможной одновременности их действия):

а)  электродинамических усилий (при наибольшем амплитудном значении тока в условиях двухполюсного короткого замыкания) ;

б)  усилий, передаваемых от привода;

в) тяжения провода (считая тяжение, направленным вдоль полюса, перпендикулярно оси изолятора) для разъединителей наружной установки;

г)   давления ветра наиболее неблагоприятного направления для  разъединителей наружной установки.

Контроль за положением ножей разъединителей осуществляется посредством контактов вспомогательной цепи, которые обычно встраиваются в привод или визуально. В однополюсных разъединителях, управление управления которых осуществляется посредством оперативной штанги, контакты вспомогательной цепи устанавливаются на раме разъединителя и соединяются с ножом изоляционной тягой. Отставание ножей отдельных полюсов друг от друга разъединителях до 35 кВ с полюсами, размещенными на общей раме, при включении не должно превышать 3 мм. Для других конструкциях разъединителей отставание подвижных контактов при включении не нормируется.

На раме (цоколе) разъединителя  должен быть отдельный болт заземления диаметром не менее 8 мм для разъединители внутренней установки и не менее 10 мм — наружной. Болт изготавливается из металла, не подверженного коррозии, или из стали, но с покрытием металлом, защищающим ее от коррозии. Вокруг болта предусматривается ровная площадка, размеры которой достаточны для присоединения шины шириной не менее 25 мм. Эта площадка обрабатывается либо защищается и предохраняется от коррозии во время транспортировки. Возле площадки наносится надпись «Земля» или знак заземления.

Винтовые (болтовые) соединения, расположенные  на подвижных частях разъединителя, а также ответственные соединения на неподвижных частях должны быть предохранены от самоотвинчивания.

В трущихся частях разъединителя, требующих  систематической смазки, должны быть предусмотрены приспособления для смазки, в том числе и незамерзающей.

Все части разъединителя, выполненные  из черных металлов, должны быть защищены от коррозии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Устройство и принцип работы разъединителя

Рис. 2 Разъединитель РВЗ-10/400 II УХЛ2, вид сверху.

Рис. 2-1 Разъединитель РВЗ-10/400 II УХЛ2, вид сверху.

 

На рис. 2 изображен общий вид разъединителя наружной установки, поясняющиий его работу.

Трехполюсные разъединители РВЗ-10/400 II УХЛ2 представляют собой три токопровода, установленных на одной раме с основным (общим) валом и приводным рычагом. При вращении вала разъединителя с помощью привода происходит одновременное включение или отключение трех контактных ножей. Токопровод состоит из двух неподвижных контактов 8 и подвижных контактных ножей 9. Неподвижный контакт 8 представляет собой медную шину согнутую под прямым углом. Подвижный контакт 9 состоит из двух медных полос, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Для жесткости пластинам ножа придана коробчатая форма. Одна сторона неподвижного контакта 8 используется для крепления контакта к колпачку опорного изолятора 6, а также для крепления подводящей шины, а другая при включении ножа входит в зазор между его пластинами. Пластины контактного ножа 9 прижимаются к боковым поверхностям неподвижного контакта 8 посредством пружин 10. Контактный нож может поворачиваться вокруг оси, закрепленной на неподвижном контакте 8. Втулка 11 ограничивает сближение пластин контактного ножа при отключенном положении разъединителя. При каждом повороте контактного ножа сила трения, возникающая между его пластинами и неподвижным контактом 8, способствует удалению окислов с их контактных поверхностей.