13)Аварийные и систематические перегрузки трансформаторов.

Ответ: Шестиградусное правило действует в диапазоне от 80 до 140°С. При изменении температуры на каждые 6°С срок службы изоляции изменяется в 2 раза. Нагрузочная способность трансформатора – это свойства трансформатора нести нагрузку сверх номинальной при условиях эксплуатации, определяемых предшествующей нагрузкой и температурой окружающей среды. Это совокупность допустимых нагрузок и перегрузок. Допустимая нагрузка – это длительная нагрузка, при которой расчетный износ изоляции обмоток от нагрева не превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы. Перегрузка трансформатора – это режим работы, при которой расчетный износ изоляции обмоток превосходит износ, соответствующий номинальному режиму работы. Такой режим соответствует нагрузке выше номинальной мощности трансформатора или температура охлаждающей среды при данной эксплуатации будет больше принятой расчетной. Различают систематические и аварийные перегрузки. Допустимые систематические перегрузки трансформатора могут возникать систематически за счет неравномерности нагрузки в течение суток и лимитируются износом изоляции. Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях. Например, при выходе из стоя одного из двух параллельно включенных трансформаторов. Допустимость аварийных перегрузок лимитируется не износом изоляции, а предельно допустимыми температурами для электрической обмотки и масла. Например, температура обмотки не должна превышать 140°С. Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ витковой изоляции. Различают 2 вида аварийных перегрузок: кратковременные и длительные, зависящие от предшествующей нагрузки. Значения допустимой аварийной перегрузки определяется в соответствии с государственным стандартом (ГОСТ). ГОСТ-14209-85, в зависимости от коэффициента начальной нагрузки и температуры охлаждающей среды во время возникновения перегрузки и длительности перегрузки. Максимальная аварийная перегрузка не должна превышать двукратного значения номинальной мощности трансформатора. Трансформатор с системой охлаждения М, Д, ДЦ при первоначальной нагрузке, составляющей не более 90% номинальной мощности, допускают перегрузку на 40% в течение 6 часов при температуре 20°С и допускают перегрузку на 30% в течение 4 часов при температуре 30°С.

14)Условия выбора выключателей.

Ответ: При выборе выключателя его номинальные параметры сравниваются с параметрами сети в месте его установки. Выключатель выбирается по наиболее тяжелому режиму работы, который возможен в эксплуатации. Номинальное напряжение выключателя   должно быть равно или больше номинального напряжения защищаемой сети. Номинальный длительный ток выключателя должен быть больше номинального тока установки. Номинальный ток отключения выключателя должен быть больше максимального расчетного тока короткого замыкания   к моменту расхождения контактов. При определении   необходимо рассмотреть все возможные варианты КЗ и выбрать наиболее тяжелый вероятный режим. Как правило, наиболее тяжелые режимы создаются при отключении трех- и однофазного КЗ на землю. Расчет апериодической слагающей ведется из условия, что КЗ произошло в момент, когда напряжение в одной из фаз равно нулю. Ток /вкл.ном должен быть не менее ударного тока КЗ, протекающего через выключатель. При выборе выключателя следует иметь в виду, что в момент размыкания контактов выключателя апериодическая составляющая тока КЗ не должна превышать апериодический ток, гарантированный заводом-изготовителем. Обычно этот ток выражается в процентах номинального тока отключения. Расчетное время размыкания берется равным минимально возможному.  Наряду с номинальным током отключения необходимо учитывать циклы (последовательность включений и отключений— ВО), при которых выключатель работает. Номинальный ток отключения выключателей без АПВ гарантируется при цикле О—180—ВО—380—ВО. Для выключателей, работающих в циклах многократного быстродействующего АПВ, возможно уменьшение номинального тока отключения, особенно при втором или третьем АПВ. Термическая стойкость проверяется из условия протекания через выключатель тока КЗ в течение максимального времени, обусловленного срабатыванием защиты. Номинальный ток электродинамической стойкости выключателя должен превышать максимально возможное значение ударного тока КЗ, которое может быть в установке. Обычно сравнивают мгновенные значения пика тока. Выпускаемые промышленностью выключатели испытываются при скоростях восстановления напряжения, которые являются типовыми. Однако в некоторых случаях необходимо проводить расчет скорости восстановления напряжения в проектируемых сетях и сравнивать с условиями, которые имели место при испытаниях аппарата. Особенно тяжелые условия с этой точки зрения имеют место при КЗ на зажимах мощных генераторов, трансформаторов и неудаленных КЗ. Иногда требуется установка специальных шунтирующих резисторов для снижения скорости восстановления напряжения. Для мощных системных выключателей, от работы которых зависит устойчивость параллельно работающих сетей, важным параметром является время отключения и время повторного включения. Иногда эти параметры диктуют выбор типа выключателя и его привода. При выборе типа выключателя следует учитывать следующие обстоятельства: 1. При номинальном напряжении 6—10 кВ и редких коммутациях целесообразно применение маломасляных выключателей. При частых коммутациях рекомендуется применять вакуумные и элегазовые, обладающие большим сроком службы. 2. При номинальном напряжении 35—110 кВ и номинальных токах отключения до 20 кА целесообразно применять маломасляные выключатели. При больших номинальных напряжениях и больших номинальных токах отключения применяются воздушные и элегазовые выключатели. При экономической оценке выбираемого типа выключателей следует учесть, что, несмотря на то, что вакуумные выключатели имеют большую стоимость, применение их более оправдано ввиду малых расходов на техническое обслуживание и большого срока службы ДУ (до 25 лет). 15)Многообъёмные и малообъёмные масляные выключатели. Основные типы, конструктивные элементы, способы гашения дуги.

Ответ: Многообъемные (баковые) масляные выключатели первоначально до середины 30-х годов были единственным видом отключающих аппаратов в сетях высокого напряжения. В выключателях этого вида на каждую фазу предусмотрен отдельный стальной заземленный бак, заполненный трансформаторным маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества при гашении электрической дуги в процессе отключения, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Выключатели используются в электроустановках напряжением 35, 110 и 220 кВ. Выключатель МКП-35 (масляный, камерный, подстанционный, на напряжение 35 кВ показан на рис. 1. Он состоит из трех баков 1 овальной формы (рис. 1, а), закрепленных на сварной раме 2. Управление выключателем осуществляется с помощью привода в шкафу 3. Для опускания и подъема баков используется лебедка 4. Рис. 1: а — выключатель типа МКП-35; б — разрез полюса выключателя На рис. 1, б приведен разрез одного полюса выключателя, на   котором показаны: бак 3 и дугогасительная камера 1, имеющие изолирующие экраны 2. На крышке бака расположены высоковольтные вводы 5. Подвижные контакты 7 закреплены на траверсе которая штангой б связана с приводным механизмом в верхней части бака. На токоведущем стержне каждого ввода крепится дугогасительная камера (рис. 2) с помощью двух болтов держателя 4. Камера закрыта изоляционным экраном 1. Верхняя часть камеры — металлическая (сталь, латунь), нижняя — собирается из изолирующих пластин 9, имеющих специальные профильные вырезы. В собранном виде пластины стягиваются текстолитовыми шпильками и образуют Камеру, имеющую центральный вертикальный канал с горловиной 8. для прохода подвижного контакта и два горизонтальных канала поперечного дуться с выходом в масляный бак. а — дугогасительная камера выключателя MKП-35; б — процесс гашения дуги в камере Контакты выключателя торцевого типа. Их замыкание происходит в верхней части камер, имеющей металлический корпус 6, в котором находится неподвижный контакт 7. Пружина 3 служит для смягчения ударов, предупреждения вибраций при включении и создания контактного нажатия во включенном положении. Гибкая связь 2 обеспечивает хороший контакт между подвижной и неподвижной частью верхней контактной системы (неподвижного контакта). В правой верхней части камеры имеется отсек 5, в котором при заполнении бака маслом остается воздух, образующий буферную газовую подушку. При размыкании контактов 3 и 4 (рис. 2, б) в верхней части камеры возникает дуга, которая растягивается вслед за подвижным контактом 4, разлагает и испаряет масло. Давление в основной камере резко повышается, так как выход из камеры перекрыт стержнем подвижного контакта. Давление передается в отсек 2, где происходит сжатие воздуха газовой подушки. Подвижный контакт по мере движения вниз поочередно открывает горизонтальные каналы 6 поперечного дутья, в которые под большим давлением устремляются масло и газы их верхней части камеры. При этом дуга зигзагообразно растягивается в каналах, интенсивно деионизируется и гаснет. Гашение происходит в двух дугогасительных камерах одновременно (рис. 1, б), то есть на каждую фазу создается два разрыва электрической дуги, благодаря чему процесс отключения значительно ускоряется (tотклв = 0,08 с). Выключатель МКП-35 относится к числу быстродействующих. Интенсивная деионизация дуги и ее быстрое гашение происходят благодаря следующим факторам: наличие водорода в газовом пузыре, возникающем при разложении масла; высокое давление в газовом пузыре; растяжение дуги в продольном и поперечном направлениях; два разрыва токовой цепи на одну фазу; прохождение переменного тока через нуль. Рис. 3: а — разрез полюса выключателя типа С-35; б — разрез его дугогасительной камеры Важнейшую роль в работе выключателя играет буферное пространство, расположенное в верхней части бака над маслом и заполненное воздухом. Оно позволяет маслу расширяться вверх, из-за чего уменьшается давление на стенки и дно бака. Если это пространство недостаточно (высокий уровень масла), то возможен взрыв бака. При низком уровне масла в баке водород, входящий в состав выделяющихся газов и имеющий высокую температуру, поднимаясь вверх, не успевает охладиться, и соединяясь с кислородом воздуха в буферном пространстве, может вызвать взрыв. Следовательно, взрыв выключателя может произойти как при повышении, так и при понижении уровня масла. В процессе эксплуатации ведется контроль за уровнем масла, для этой цели баки имеют маслоуказатели. Выключатель С-35 на 35 кВ был разработан в городе Свердловске (Екатеринбурге). Он выпускается на номинальный ток 630 А и используется в сетях, где не требуется мощный выключатель МКП-35. Их основной отличительной особенностью являются дугогасительные камеры и процессы гашения дуги в них. Выключатель состоит из трех баков, разрез одного из них представлен на рис. 3, а. Бак 14 имеет форму эллиптического конуса выполнен из листовой стали, внутри обшит изоляцией 11 из электрокартона и снабжен маслоспускным краном 13. Бак крепится с помощью четырех стяжных шпилек 17 к стальной крышке 1, на которой расположены два ввода. Основной частью ввода является токоведущий стержень 15, пропущенный через бакелитовую втулку 5. Наконечник 2 с резьбой служит для присоединения внешних токоведущих частей. Для повышения влагостойкости пространство между бакелитовой втулкой 5 и фарфоровой покрышкой б заполняется морозостойкой мастикой 4. Сверху ввод закрыт круглой литой крышкой 3. На вводах установлены трансформаторы ток 7. Снизу к токоведущим стержням 15 крепятся медные неподвижные контакты 9 Г-образной формы. Подвижная дугогасительная камера 10 закреплена на изолирующей тяге 16, перемещающейся внутри направляющей втулки 8, под действием приводного механизм 18. Под дном бака размещено нагревательное устройство 12, которое включается для подогрева масла при температуре окружающего воздуха ниже -20°С. Разрез дугогасительной камеры показан на рис. 29, б. Корпус 5 собирается из двух частей, изготовленных из легкого синтетического материала, выдерживающего высокое давление, путем соединения стяжными болтами 10. Внутренняя полость камеры облицована дугостойким изоляционным материалом 7. В выхлопные отверстия, расположенные в верхней части и с боков камеры установлены втулки 4 и б из дугостойкого материала. В камере размещается подвижный контактный мост 8 с металлокерамическими напайками 12, опирающийся на четыре контактные пружины 9. Малообъемные (маломасляные) выключатели получили широкое применение на напряжения от 6 до 220 кВ для внутренней и наружной установок. В выключателях этого вида масло служит только газогенерирующей средой в процессе гашения дуги при отключении. Для изоляции токоведущих частей используется фарфор, стеклопластик, текстолит и другие изоляционные материалы. Выключатели имеют меньшие габариты и массу по сравнению с многообъемными выключателями. Небольшая масса трансформаторного масла (4,5 кг —ВМП-10; 12кг— ВК-10; 100 кг — ВМК- 35; 120 кг — ВМУЭ-35; 250 кг — ВМТ-1 10; 730 кг — ВМТ-220) облегчает ремонт выключателя и его обслуживания. Выключатель ВМП-10 (выключатель масляный подвесной) на напряжение 10 кВ для внутренней установки показан на рис. 1. На стальной раме 1 установлены шесть опорных изоляторов 7, на которых смонтированы три полюса (фазы) 8 выключателя (на рис. 1, а показано два изолятора и один полюс). В подшипниках рамы свободно вращается вал 4, на котором закреплены три двуплечных рычага 3 напротив каждого полюса. Рычаги одним плечом соединяются с изоляционной тягой 11, а другим — с отключающей пружиной 2. Для амортизации при включении и отключении выключатель снабжён масляным 9 и пружинным 5 демпферами. Болт 6 служит для заземления рамы выключателя. Изоляционная тяга 11 связывает рычаг вала выключателя с рычагом 12 вала полюса. Уровень масла в выключателе контролируется маслоуказателем. Рис. 1: а —  конструкция выключателя типа ВПМ-10; б — разрез полюса; в — разрез дугогасительной камеры. Конструктивное устройство одного полюса выключателя показано на рис. 1, б. К цилиндру 22, выполненному из стеклоэпоксида, прикреплены нижний 30 и верхний 34 фланцы. Фланец 30 имеет буферную полость 31, снизу закрыт крышкой 26, на которой расположен неподвижный розеточный контакт 29 и маслоспускная пробка 27. Токоотводящая шина 28 крепится к крышке с помощью болтов. Над розеточным контактом 29 находится камера поперечного дутья 25. Внутри корпуса 19 смонтирован подвижной контакт со съемным наконечников 33, имеющий облицовку из металлокерамики. Подвижный контакт приводится в движение рычагом 20 на валу полюса, которые связаны между собой через выпрямляющий механизм 13, преобразующий вращательное движение вала в поступательное — стержня. Токосъем с подвижного контактного стержня на неподвижные 21 осуществляется с помощью роликов З6. Подвод тока от подводящей шины 35 к стержням 21 осуществляется через фланец 34, к которому она крепится болтами. Корпус полюса сверху закрыт пластмассовой крышкой 16 с маслоналивным отверстием, в которое завинчивается пробка 7. Дугогасительная камера поперечного масляного дутья (рис. 1, в) состоит из пакета текстолитовых пластин. Пластины верхней части камеры круглые и имеют центральное отверстие 23 для прохода контактного стержня. Часть пластин имеют отверстия удлиненной формы. Это позволяет при сборке камеры создать специальные масляные карманы 32 (рис. 1, б). Помимо центрального отверстия верхние пластины имеют еще три (в некоторых камерах — два) отверстия, благодаря которым в собранной камере создаются вертикальные дутьевые каналы 24, переходящие в нижней части в горизонтальные. Процесс гашения электрической дуги в выключателе показан на рис. 5,33. Во включенном положении подвижный контактный стержень 6 находится в розеточном контакте 3. При отключении стержень выходит из розеточного контакта и возникает электрическая дуга. Под действием высокой температуры масло генерирует газы, вокруг дуги возникает газовый пузырь, давление в камере повышается и воздух в буферной полости А сжимается. Когда при движении стержня вверх открываются дутьевые горизонтальные каналы, сжатый воздух выталкивает в них масло и газы, осуществляя поперечное дутье, растягивая дугу и производя ее интенсивную деионизацию. Масло и газы по вертикальным дутьевым каналам выбрасываются из дугогасительной камеры в верхнюю часть полюса. Газы через отверстия 18 в маслоотделителе 14 (рис. 1, б) и далее по каналу 15 в верхней пластмассовой крышке уходят из выключателя. Масло через маслоотделитель не проходит, оно стекает по стенкам цилиндра вниз и через отверстия 23 и 24 камеры возвращается в нижнюю часть полюса.

Рис.  2. Процесс гашения дуги в выключателе ВМП-10. Если отключаются небольшие токи, то давление в камере может быть недостаточным для быстрого гашения дуги. Она тянется за стержнем и в верхней части камеры испаряет масло в масляных карманах 5 (рис. 2), создавая встречно-радиальное дутье, которое гасит дугу. Масло в процессе гашения практически не расходуется, однако, насыщается частичками металла электродов, взвешенным углеродом — продуктом разложения масла, твердыми механическими примесями и водой. Поэтому масло после определенного числа отключений меняют, для чего имеется пробка в крышке 1 нижнего фланца 2. После отключения подвижный контакт выходит из масла, изоляцию между контактами осуществляет цилиндр 4 из стеклоэпоксида. ВМП-10 относится к выключателям ускоренного действия: собственное время отключения выключателя с приводом составляет 0,09 с, а полное — 0,11с.