содержание   ..  10  11  12  13  14  15 

V. ПИТАНИЕ ПРИВОДОВ МАСЛЯНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ОТ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

В последние годы вместо аккумуляторных батарей для питания электромагнитных приводов выключателей начали применяться различные выпрямительные устройства. Наиболее широкое применение получили выпрямительные устройства, собранные из селеновых или кремниевых вентилей.

Селеновые вентили, например типа АВС-100-130 с размером шайб 100Х 100 мм, собираются в выпрямительном устройстве по двухполупериодной трехфазной мостовой схеме (рис. 34). Такой выпрямитель имеет шесть плеч и дает незначительную пульсацию выпрямленного напряжения. Каждое

плечо выпрямителя, предназначенного для питания приводов к выключателям ВМГ-133 и ВМП-10, состоит обычно из 3—4 параллельных ветвей с 10—12 последовательно включенными вентилями. Выходная мощность выпря-мительного устройства порядка 20 кет. При выборе числа параллельных ветвей в каждом плече учитывают, что селеновые вентили допускают кратковременно (д0 10 сек) 10-кратную перегрузку.

Из кремниевых вентилей чаще всего используют в выпрямительных устройствах вентили типа ВКД-50, ВКД-ЮО и ВКД-200, которые, как и селеновые вентили, собираются по двухполупериодной трехфазной мостовой схеме. Указанные вентили имеют следующие технические характеристики: номинальный выпрямленный ток — соответственно 50, 100 и 200 а; номинальное обратное напряжение — 300, 400 и 500 в.

Выпрямительные устройства подключают к трансформаторам собственных нужд с линейным напряжением 220 в и мощностью 50 ква и более. При напряжении переменного тока 220 в выпрямленное напряжение холостого хода будет порядка 290 в. Такая большая величина напряжения на выходе выпрямителя получается вследствие того, что при двухполупериодном трехфазном выпрямлении пульсация выпрямленного тока незначительна и эффективное значение напряжения мало отличается от максимального (амплитудного) значения. Как известно, амплитудное значение напряжения переменного тока синусоидальной формы в 1,41 раза больше его эффективного значения.

При 10—12 последовательно включенных селеновых вентилях, имеющих максимально допустимое обратное напряжение 25—26 в, выпрямительное устройство может быть постоянно включено в сеть переменного тока и использоваться как источник оперативного постоянного (выпрямленного) тока для питания электромагнитных приводов выключателей по схемам, аналогичным тем, которые применяются с аккумуляторными батареями.

Хотя выпрямительные устройства по стоимости и простоте обслуживания имеют большие преимущества по сравнению с аккумуляторными батареями, надежность их как источников оперативного тока ниже. Основным недостатком выпрямительных устройств является их не-автономность, т. е. зависимость от сети переменного тока. Прежде всего этот недостаток проявляется в значительном снижении включающей способности выключателей, подключенных к той же системе сборных шин, от которой питается через трансформатор собственных нужд их выпрямительное устройство.

Рис. 34. Принципиальная схема выпрямительного устройства.

Во время включения выключателя на близкое короткое замыкание выпрямительное устройство после замыкания контактов выключателя практически выводится из работы из-за снижения напряжения переменного тока при коротком замыкании в сети. Дальнейшее включение выключателя может происходить в основном за счет кинетической энергии подвижных частей, так как ток в катушке включения выключателя при коротком замыкании резко снижается до нуля.

На рис. 35 приведен график изменения тока в электромагните включения и напряжения на его зажимах

при включении выключателя на короткое замыкание и питании привода от выпрямителя. Выпрямитель подключен к той сети, в которой возникает короткое замыкание.

Как видно из графика, ток электромагнита включения относительно медленно нарастает до величины Iтр, при которой выключатель трогается с места. Это объясняется большой индуктивностью электромагнита включения. Ток трогания у выключателей ВМГ-133 и ВМП-10 составляет порядка 60% установившегося значения Iуст.

Ток электромагнита включения перед замыканием контактов, которое происходит в момент времени Тъ, несколько снижается. Это объясняется действием на магнитное поле электромагнита движущегося сердечника. Чем больше скорость его движения, тем больше при

прочих равных условиях будет снижаться ток в электро магните включения. При торможении сердечника после замыкания контактов ток в электромагните включения снова нарастает.

Если выключатель питается от независимого источнн ка тока, то после замыкания его контактов ток в электромагните включения будет изменяться в соответствии с кривой, обозначенной пунктиром. В момент времени Тз ток прерывается из-за отключения контактора в цепи питания электромагнита включения. В этом случае выключатель под действием сил инерции должен пройти до полного включения лишь небольшую часть пути.

При питании выключателя от выпрямителя, подключенного к тем же шинам, что и выключатель, ток в электромагните включения уже после замыкания контактов начинает резко снижаться до нуля, так как энергии в магнитном поле электромагнита включения недостаточно для поддержания тока более длительное время, а энергии магнитного поля трансформатора собственных нужд, к которому подключается выпрямитель, практически не используется. Для успешного включения (с посадкой на защелку) выключателя на короткое замыкание при таком питании необходимо иметь в момент замыкания контактов более высокую скорость, которая достигается за счет повышенного напряжения питания.

Так, исследования, проведенные Свердловским науч-но-исследовательским электротехническим институтом (СНИЭТИ), показали, что для успешного включения выключателя ВМП-10 на ток 18,5—22 ка необходимо иметь минимальное значение выпрямленного напряжения на приводе в момент включения порядка 260 в при номинальном напряжении 220 в. При этом скорость замыкания контактов (она же и максимальная) должна быть не менее 5 м/сек. По данным завода-изготовителя максимальная скорость включения выключателя ВМП-10 с любым приводом не должна превышать 4,5 м/сек.

Испытания на механическую стойкость выключателя ВМП-10, проведенное СНИЭТИ при скоростях включения 5—5,5 м/сек, выявили, что уже после 500 включений усиленные по сравнению с серийными механизмы полюсов выключателя вышли из строя. В соответствии с ГОСТ 687-67 выключатель типа ВМП-10 должен выдерживать не менее 2 ООО циклов включений и отключений (без тока). Механическая стойкость механизмов по-люсов серийных выключателей ВМП-10 еще ниже, поэтому они не могут обеспечить надежную работу выключателя при скоростях включения 5 м/сек и выше.

Аналогичные испытания были проведены ЦВЛ Мосэнерго с выключателем ВМГ-133-II. Успешное включение выключателя с приводом ПС-10 на ток 20 ка происходило при напряжении на приводе в момент включения порядка 280 в (напряжение на входе выпрямителя 233 в) и при максимальной скорости включения порядка 4,5 м/сек. По данным завода-изготовителя максимальная скорость включения выключателя ВМГ-133 с приводом ПС-10 не должна превышать 3,2 м/сек. Испытаний на механическую стойкость ЦВЛ Мосэнерго не проводило. Поэтому без проведения испытаний нельзя гарантировать надежную работу выключателя ВМГ-133-11 при напряжении на приводе 280 в.

При снижении напряжения на приводе ниже тех значений, при которых производились испытания, нельзя гарантировать включение выключателей на короткое замыкание, если выпрямительные устройства получают питание от той же секции (системы) шин, что и выключатели. Поэтому для повышения надежности работы выключателей 6—

10 кв на двухтрансформаторных подстанциях необходимо иметь два выпрямительных устройства, которые следует подключать к двум трансформаторам собственных нужд, питающимся от разных секций (систем) сборных шин (рис. 36). При этом на подстанции должна осуществляться раздельная работа силовых трансформаторов на стороне 6—10 кв, т. е. секционный или шиносоединительный выключатель нормально должен находиться в отключенном положении. Это необхо-димо для того, чтобы напряжение на одной из секций (систем) шин сохранилось даже в момент короткого замыкания на другой секции (системе) шин.
 

Рис. 36. Принципиальная схема питания выпрямительных устройств переменным током.

Выпрямительные устройства могут работать раздельно или параллельно. При раздельной работе выпрямителей цепи питания выключателей одной секции (системы) шин должны быть подключены к выпрямителю, питающемуся от другой секции (системы) шин. При параллельной работе оба выпрямителя подключаются к общим шинам оперативного тока, от которых питаются все вы ключатели (рис. 36).

Применение указанных схем на тех подстанциях, где напряжение на стороне высшего напряжения во время короткого замыкания в сети 6—10 кв снижается незначительно (не более 20%). обеспечивает надежную работу выключателей.

При параллельной работе выпрямителей в момент короткого замыкания на одной из секций шин выходное напряжение одного выпрямителя снижается до нуля, но он не будет влиять на нормальную работу другого выпрямителя, так как выпрямленный ток от оставшегося в работе выпрямителя не может пройти через первый выпрямитель из-за их односторонней проводимости.

Преимуществом параллельной схемы включения выпрямителей является ее простота и взаиморезервирова-ние, а недостатком — несколько большая, чем при раздельной работе выпрямителей, разница в величинах напряжения на приводе в момент включения выключателя на ток нагрузки и на короткое замыкание. При применении выпрямителей с равнозначными характеристиками обе схемы обеспечивают одинаковое напряжение на приводе в момент включения выключателя на короткое замыкание. Во время включения выключателя на ток нагрузки напряжение на приводе при параллельной схеме будет больше из-за меньшей величины падения напряжения в выпрямителях и токоподводящих кабелях.

Рассмотренные схемы питания электромагнитных приводов, обеспечивающие незначительное снижение напряжения при включении выключателя на короткое замыкание, позволяют достигнуть нормальной коммутационной способности выключателей без превышения допустимых скоростей включения. Для этого следует в нормальном режиме работы выпрямителей добиваться максимально допустимых скоростей включения, которые

указываются заводами для номинального напряжения на зажимах привода.

Так как применяемые выпрямительные устройства, как правило, дают более высокое напряжение, чем требуется для достижения указанных скоростей включения, следует уменьшать выходное напряжение выпрямителей, например включением последовательно в их цепь низкоомных (порядка одного или нескольких ом) сопротивлений. Подбор величины сопротивления производится опытным путем. При этом сопротивление не должно снижать напряжение на приводе в момент включения выключателя ниже номинального.

Кроме этого, инженерно-техническим персоналом расчетным путем должны быть определены напряжения на трансформаторах собственных нужд и выходные напряжения питающихся от них выпрямителей при коротких замыканиях на каждой секции (системе) шин. Если величина выходного напряжения выпрямителя, питающего выключатель в момент короткого замыкания, не снизится более чем на 15—20%, то надежная работа выключателя может быть обеспечена. К этому имеются следующие основания.

В соответствии с ГОСТ 688-67 электромагнитные приводы, предназначенные для выключателей с амплитудой тока включения свыше 50 ка (к таким выключателям относятся также выключатели ВМП-10 и ВМГ-133), должны включать 'выключатель на номинальный ток включения при напряжении на зажимах включающего электромагнита от 85 до 110% номинального. Так, например, испытаниями на коммутационную способность выключателя ВМП-10 с приводом ПЭ-11 подтверждено, что указанный выключатель способен включать номинальный ток включения при напряжении на приводе 187 в (0,85Un). По данным СНИЭТИ скорость в момент замыкания контактов (она же и максимальная) должна быть 2,9±0.3 м!сек. При питании выключателя ВМП-10 от выпрямителя и соблюдении всех вышеупомянутых рекомендаций условия его работы при включении на номинальный ток включения являются более легкими, чем при питании от аккумуляторной батареи с напряжением на приводе 187 в, так как к моменту замыкания контактов выключатель в первом случае будет обладать значительно большей скоростью, а напряжение на зажимах его привода после замыкания контактов в худшем случае

будет лишь на 5%’ ниже, чем при типовых испытаниях. К этому следует добавить, что при всех прочих равных условиях включающая способность выключателя при питании выпрямленным напряжением не меньше, чем при питании от аккумуляторной батареи. Если еще учесть, что на большинстве подстанций величина тока короткого замыкания в сети б и 10 кв ниже номинального тока включения установленных в ней выключателей, то их надежная работа во многих случаях может быть обесие чена при более глубоком снижении выпрямленного напряжения в момент короткого замыкания.

На подстанциях с двумя секциями (системами) сборных шин 6—10 кв и двумя трансформаторами собственных нужд б—10 кв в наиболее неблагоприятных условиях находится секционный (шиносоединительный) выключатель. При включении этого выключателя, например, от АВР на неустраненное короткое замыкание «апряже ние на обоих выпрямителях исчезнет в момент замыкания контактов и выключатель может недовключиться. Чтобы предотвратить повреждение выключателя, необходимо иметь быстродействующую релейную защиту, которая должна без выдержки времени отключить выключатель. Испытаниями, проведенными СНИЭТИ, установлено, что в этом случае привод ПЭ-11 обеспечивает в диапазоне температуры окружающей среды от +35 до —25° С и при выпрямленном напряжении не менее 210 в включение серийного выключателя ВМП-10 на ток до 20 ка без посадки механизма привода на защелку, если с момента возникновения тока короткого замыкания до подачи напряжения на отключающий электромагнит привода пройдет не более 0,06 сек. При этих испытаниях скорость в момент замыкания контактов была в пределах 2,6—3,0 м/сек.

При выполнении указанной защиты на каждом выключателе выпрямительные устройства можно применять и на однотрансформаторных подстанциях, где они включаются через питающие их трансформаторы в ту же сеть, что и выключатели.

содержание   ..  10  11  12  13  14  15