Вінницький національний технічний університетФакультет електроенергетики та електромеханіки

Кафедра електричних станцій та систем

Пояснювальна запискадо дипломної роботи

за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр»

на тему:«АНАЛІЗ ВИКОРИСТАННЯ ВАКУУМНОГО

КОМУТАЦІЙНОГО ОБЛАДНАННЯ»

08-15.БДР.009.00.094 ПЗ

Виконав: студент 4 курсу, групи 2Есм-11бнапряму підготовки6.050701 – «Електротехніка та електротехнології»Дутка Я.В.

Керівник: к.т.н., доцент каф. ЕСССобчук Н.В. «____» __________________ 20__ р.

Рецензент: _______________________________ _________ «____» __________________ 20__ р.

Вінниця– 2015 рік

АНОТАЦІЯ

Дутка Ярослав Володимирович «Аналіз використання вакуумного

комутаційного обладнання». Бакалаврська дипломна робота. – Вінниця : ВНТУ.

2015. – 99 с. Бібліогр.: 17. Рис.: 43. Табл.: 12.

В даній бакалаврській дипломній роботі розглянуто аналіз вакуумного

комутаційного обладанання та перспективи його розвитку. Вказано всі технічні

характеристики сучасного обладнання. Наведено приклад вибору вакуумного

комутаційного обладнання по номінальним параметрам та по динамічній і статичній

стійкості.

ANNOTATIONS

Dutka Yaroslav "Analysis of the vacuum switching equipment." Bachelor thesis. -

Vinnitsa: VNTU. 2015. - 99 p. Ref .: 17. Fig .: 43. Tab .: 12.

In this bachelor thesis work the vacuum switching equipment analysis and prospects

of its development. Given all the technical characteristics of modern equipment. An

example of the choice of vacuum switching equipment on nominal parameters and on

dynamic and static stability.

ЗМІСТ

АНОТАЦІЯ......................................................................................................................3

ANNOTATION.....................................................................................................................4

ВСТУП..............................................................................................................................5

1ВАКУУМНА КОМУТАЦІЙНА АПАРАТУРА..........................................................8

1.1 Основні терміни та визначення............................................................................8

1.2 Види ВКА...............................................................................................................9

1.2.1 Вакуумні дугогасильні камери....................................................................9

1.2.2 Вакуумні вимикачі.......................................................................................11

1.2.3 Контактори....................................................................................................13

1.2.4 Комплектні розподільчі установки.............................................................14

1.3 Переваги та недоліки ВКА...................................................................................14

1.4 Основні вимоги до ВКА........................................................................................16

2ПУНКТ СЕКЦІОНУВАННЯ ОПОРНИЙ ПСС-10(РЕКЛОУЗЕР)............................18

2.1 Опис........................................................................................................................18

2.2 Основні функціональні можливості....................................................................19

2.3 Призначення і область застосування...................................................................19

2.3.1 Мережа з одностороннім живленням.........................................................19

2.3.2 Мережа з двостороннім живленням...........................................................20

2.4 Типовиконання і технічні характеристики.........................................................21

2.5 Вибір місця установки..........................................................................................23

2.5.1 Мережа з одностороннім живленням.........................................................23

2.5.2 Мережа з двостороннім живленням...........................................................25

2.6 Конструкція ̶ основні модулі..............................................................................29

2.7 Конструкція високовольтного модуля ПСС-10(закритого типовиконання). .31

2.8 Конструкція високовольтного модуля ПСС-10(відкритого типовиконання).33

2.9 Конструкція низьковольтного модуля.................................................................34

2.10 Управління і комутації........................................................................................35

2.10.1 Місцевий режим.........................................................................................35

2.10.2 Віддалений(дистанційний) режим............................................................36

2.10.3 Автоматичне управління...........................................................................38

2.10.4 Зовнішні комутації.....................................................................................40

2.11 Монтаж і поставка...............................................................................................42

2.11.1 Монтаж і підключення ПСС і лінію.........................................................42

2.11.2 Комплексна установка ПСС-10 та КТП...................................................47

3АНАЛІЗ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ВАКУУМНОГО ОБЛАДНАННЯ......49

3.1 Сучасне комутаційне обладнання. Стан і перспективи(огляд).........................49

3.2 Застосування вакуумних вимикачів в електроенергетиці.................................50

3.3 Конструктивне виконання сучасної вакуумної апаратури................................54

4ВИБІР ВАКУУМНОГО ВИМИКАЧА........................................................................59

4.1 Розрахунок короткого замикання........................................................................60

4.1.1 Розрахунок періодичної складової струму КЗ для часу t = 0...................64

4.1.2 Розрахунок ударного струму КЗ аперіодичної та періодичної

складової струму КЗ в момент часу t = t …………………………...……..….. 67

4.1.3 Розрахунок робочих максимальних струмів приєднань і

теплових імпульсів................................................................................................71

4.1 Вибір вимикача......................................................................................................72

5 ОХОРОНА ПРАЦІ.......................................................................................................75

5.1 Технічні рішення з безпечної експлуатації об'єкту............................................77

5.2 Технічне рішення з гігієни праці і виробничої санітарії...................................81

5.2.1 Мікроклімат..................................................................................................81

5.2.2 Склад повітря робочої зони.........................................................................82

5.2.3 Виробниче освітлення..................................................................................83

5.2.4 Виробничий шум..........................................................................................84

5.2.5 Виробничі вібрації........................................................................................86

5.3 Пожежна безпека...................................................................................................87

5.3.1 Технічні рішення системи запобігання пожежі.........................................87

5.3.2 Технічні рішення системи протипожежного захисту...............................89

ВИСНОВКИ.....................................................................................................................91

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.................................................................93

ВСТУП

В нас час вакуумна техніка набула широкого використання в різних галузях

науки та техніки.

Науковий етап у розвитку вакуумної техніки(ВТ) розпочав видатний

італійський вчений Галілео Галілей, який підрахував «силу боязні порожнечі» із

факту неможливості підйому води на висоту більшу ніж 10 м незалежно від діаметра

труби. У 1643 році учень Галілея Еванджелисто Торічелі відкрив, що атмосфера

створює тиск, який дорівнює тиску стовпчика ртуті заввишки 760 мм. Простір над

ртуттю, по уяві Торичелі, був «абсолютною порожнечею». Тепер простір над

поверхнею ртуті носить назву «торічелева порожнеча». У сьогодення ми знаємо, що

цей простір, заповнений парою ртуті, яка має при нормальній температурі тиск

1,6×10-6 Па. Приблизно в цей же час Отто Геріке винайшов перший механічний

повітряний насос, та провів знаменитий дослід із Магдебурзькими півкулями. Сілд

зауважити, що аж до 19 сторіччя практичне використання вакууму обмежувалося

лише пристроями для відкачки води.

Успіхам розвитку ВТ сприяли чисельні теоретичні та експериментальні

роботи; особливо слід визначити роботи, які проведені на початку 20 сторіччя

американськими вченими і. Ленгмюром та С. Дешманом, англійцем Н.Р. Кемпбелом

і датським фізиком М.Кнудсеном.

За радянських часів розвиток і становлення ВТ зв’язано з ім’ям академіка С.О.

Векшинського (1896-1974р.р.), який організовував у 1928 році у Ленінграді на

електровакуумному заводі «Світлана» вакуумну лабораторії, а потім очолив

науково- дослідний інститут у Москві.

Для отримання надвисокого вакууму винаходяться насоси, які працюють на

інших фізичних принципах: турбомолекулярний( Беккер, 1958), магнітнорозрядний(

Джепсен і Холанд, 1959).

Далі вдосконалюється техніка вимірювання низького тиску. Для цього почали

використовувати аналізатори парціального тиску, за допомогою яких визначали не

тільки тиск, а і склад і кількість кожного компонента залишкового газу.

Надвисоковакуумні системи вимагали для забезпечення їх надійнго збирання й

експлуатації розробки чутливих методів визначення величини натікання у

вакуумних системах. Були розроблені нові методи: мас-спектричний, галоїдний та

ін.. для зниження газовиділення конструкційних матеріалів було застосовано

прогрів усієї вакуумної установки. Вакуумні системи виготовляють

суцільнометалевими, розробляють конструкції надвисоковакуумних ущільнень,

вводів руху й електрики до вакууму.

Досягнення криогенної техніки знайшли також застосування ВТ. Криогенні

насоси почали використовувати спочатку у наукових дослідженнях, а потім у

виробництві.

Зауважимо, що до початку 20 сторіччя ВТ використовувалася лише у

наукових дослідженнях і тому її розвиток був повільним. Прискореними темпами

вона почала розвиватися пр. появі відповідної потреби в промисловості.

Перший стрибок у своєму розвитку ВТ зробила при виробництві перших

масових вакуумних приладів – електричних ламп.

Другий стрибок, пов’язаний з початком ери електровакуумних приладів:

електронних ламп, електронно-променевих трубок та ін..

Третій, і поки що, останній стрибок був обумовлений швидким розвитком

мікроелектроніки.

У промисловості ВТ застосовується починаючи від механічної

обробки(наприклад, маніпулювання важкими та легкими предметами за допомогою

присосок) до напилювання інтегральних електричних схем на кремнієвих

пластинах. Очевидно, вимоги до вакууму досить різноманітні, як і процеси, що його

використовують. У низькому вакуумі в інтервалі тиску від одного тору до

атмосфери, типові застосування - механічна обробка, упакування під вакуумом і

формування, відбірка газу, фільтрація, дегазація олій, випарювання водяних

розчинів, просочення електричних складових, перегонки, і потокова дегазація сталі.

На сьогодні важко знайти таку галузь науки і техніки, де не використовується

досягнення вакуумної техніки. Як вже зауважено вище, з минулого сторіччя до

наших днів головною сферою застосування ВТ є електронна техніка. В електронно-

вакуумних приладах вакуум є конструктивним елементом і обов’язковою умовою їх

функціонування на протязі довгого часу. Низький і середній вакуум

використовується в освітлювальних приладах і газорозрядних приладах. Високий

вакуум – у приймально-підсилюючих та генераторних лампах. Найбільш високі

вимоги до вакууму пред’являються при виробництві електронно-променевих трубок

та високочастотних приладів. Для роботи напівпровідникових приладів наявність

вакууму не потрібна, але в процесі їх виготовлення широко використовується ВТ.

Особливо широко ВТ застосовується при виготовленні мікросхем, де процеси

нанесення тонких плівок, електронної літографії забезпечують отримання елементів

схем манометрового розміру.

В енергетиці застосування ВТ, перш за все пов’язано з проблемою керованого

термоядерного синтезу, бо усі теперішні проекти таких реакторів передбачають

наявність вакуумної камери. Так як вакуум є ізолятором, то його застосування

широко використовується у комутаційній апаратурі в електроенергетичних мережах

по всьому світі, а саме – у вимикачах. Головним елементом вимикача являється

дугогасильна камера, вона призначена для гасіння електричної дуги, яка виникає в

вимикачі при роз’єднанні контактів. Якщо в основі гасіння дуги використовується

вакуум то такі вимикачі називаються вакуумними.

Мета роботи: аналіз перспектив використання ВТ в електротехніці.

Задачі, які планується розв’язати:

- опис вакуумної комутаційної апаратури;

- визначення електротехнічних характеристик вакуумної комутаційної

апаратури;

- вибір вакуумного вимикача;

- висновки по впровадженню вакуумної комутаційної апаратури.

Предмет: методи вибору та перевірки вакуумної комутаційної апаратури.

Об’єкт: вакуумна комутаційна апаратура.

1 ВАКУУМНА КОМУТАЦІЙНА АПАРАТУРА

1.1 Основні терміни та визначення

Комутаційні електричні апарати призначені для перемикань електричних кіл

(комутації) при нормальних режимах роботи, коли дія пов'язана зі зміною режимів

роботи кола, увімкненням та зняттям напруги, або для вимкнення електричних кіл в

аварійному режимі. Частота операцій може бути відносно невелика - від однієї

операції на рік до декількох десятків операцій за добу. До цієї групи відносяться

роз'єднувачі, вимикачі високої і низької напруги (автоматичні і неавтоматичні),

рубильники, перемикачі.

Вакуумні комутаційні апарати(ВКА) – це вид електричних комутаційних

апаратів, в яких для гасіння дуги використовується вакуумне середовище.

Високовольтні вимикачі - це електричні комутаційні апарати, які призначені

для оперативного увімкнення та вимкнення електричних мереж та ліній в

нормальних та аварійних режимах роботи.

Вимикачі розділяються за рядом ознак [1]:

- за часом дії – швидкодіючі (0,040,08 с), прискореної дії (0,080,12с) та

нешвидкодіючі (0,120,25 с);

- за кількістю фаз – одно- та трифазні. В залежності від кількості розривів на

одну фазу – з одно-, дво- та багатократними розривами;

- за конструктивним зв'язком з приводом – з окремим та вбудованим

приводом, кожен з яких виконуються або ручним, або автоматичним;

- за способом встановлення – для внутрішнього і зовнішнього встановлення та

для вибухонебезпечного середовища;

- за наявностю циклу АПУ (автоматичного повторного увімкнення) –

одноступеневого, багатоступеневого, пофазного та швидкодіючого;

- за виконуваними функціями в схемах розподільних пристроїв – генераторні,

розподільні: фідерні та підстанційні

1.2 Види ВКА

ВКА поділяться на:

1. вакуумні дугогасильні камери(ВДК);

2. вакуумні вимикачі(ВВ);

3. вакуумні контактори;

4. комплектно розподільчі установки(КРУ).

1.2.1 Вакуумні дугогасильні камери

Основою конструкції та основним найбільш відповідальним елементом

вакуумного вимикача є вакуумна дугогасильна камера. Камери мають певні

конструктивні особливості в залежності від напруги, струмів вимкнення та

конструкції вимикача. Разом з тим вони будуються на загальних принципах умов

гасіння електричної дуги в вакуумному середовищі.

В загальному вигляді розріз дугогасильного пристрою камери вакуумного

вимикача представлено на рис. 1.1 [2]. У циліндричній посудині 1 з ізоляційного

матеріалу розташований нерухомий

контакт 2, закріплений в металевому

фланці 3, що герметично сполучений з

циліндром.

Там же знаходиться рухомий

контакт 4, сполучений з фланцем 5 за

допомогою сильфона 6. Сильфон -

циліндрична гармоніка, виконана з

нержавіючої сталі, яка забезпечує

герметичність усієї камери. Камера має

достатню механічну міцність і дозволяє

рухомому контакту мати переміщення до

20 мм.

3

7

1

2

4

56

8

5

Рисунок 1.1 – Загальний вигляд вакуумної дугогасильної камери

Для захисту стінок ізоляційного корпусу 1 (див. рис. 1.1) від парів металу

електродів служать екрани 7 і 8. За відсутності екранів пари металу електродів

осідають на поверхні циліндра, що згодом приводить до перекриття ізоляції між

контактами 2 і 4. Екрани служать також для вирівнювання електричного поля між

контактами, що підвищує надійність роботи вимикача.

У сучасних вимикачах тиск всередині дугогасильної камери дорівнює ÷

Па.

Натискання рухомого контакту на нерухомий виконується за рахунок

атмосферного тиску. При великих номінальних струмах ставиться додаткова

контактна пружина. При розходженні контактів в момент виникнення дуги спочатку

утворюється рідкий металевий місток з матеріалу електродів. Цей місток швидко

нагрівається до високої температури завдяки високій густині струму в ньому і

різкому зростанню питомого опору матеріалу в розплавленому стані. Потім місток

випаровується і з'являється дуга, яка горить в середовищі пари металу електродів.

Така дуга називається вакуумною. Характерною особливістю її є мала напруга 20 –

40 В. Тільки при великих струмах (10 – 100 кА) напруга зростає до 50 – 200 В. При

проходженні струму через нульове значення дуга гасне. Мала густина газу в

дугогасильній камері обумовлює виключно високу швидкість дифузії зарядів через

велику різницю густини частинок в дузі, що згасає, і навколишньому просторі –

вакуумі.

В даний час в Україні розгорнені великі роботи із створення нових вакуумних

дугогасильних камер та вимикачів. Основна увага приділяється виробництву

вакуумних вимикачів для розподільчих установок напругою 6-10 кВ для

промислових підприємств, напругою 27,5 кВ для залізничного транспорту та

напругою 35-110 кВ для розподільних установок електричних станцій та підстанцій.

Одночасно активно продовжуються і роботи з удосконалювання вакуумних

вимикачів та їх камер напругою 6-110 кВ та розробка нових серій напругою 220 кВ.

1.2.2 Вакуумні вимикачі

В даний час вимикачі з вакуумними дугогасильні пристроями(ДП) починають

все більше витісняти масляні, електромагнітні і повітряні вимикачі. Справа в тому,

що ДП вакуумні та елегазові не вимагають ремонту принаймні протягом 20 років, у

той час як в масляних вимикачах масло при відключеннях забруднюється частками

вільного вуглецю і, крім того, ізоляційні властивості масла знижуються через

попадання в нього вологи та повітря. Це призводить до необхідності зміни масла не

рідше 1 разу на 4 роки. Дугогасильні пристрої електромагнітних вимикачів

приблизно в ці ж терміни вимагають очищення від кіптяви, пилу і вологи; ДП

вакуумних вимикачів укладені в герметичні оболонки, і їх внутрішня ізоляція не

піддається впливу зовнішнього середовища. Електрична дуга при відключеннях у

вакуумі також практично не знижує властивостей дугогасильного і ізолюючого

середовища.

Сучасні вимикачі повинні володіти комутаційними і механічними ресурсами,

що забезпечують міжремонтний період в експлуатації 15-20 років. Ці умови важко

здійснимі при традиційних методах гасіння дуги в маслі або повітрі. Можливості

подальшого істотного вдосконалення вимикачів з традиційними способами гасіння

дуги практично вичерпані. Однак випуск цих вимикачів поки буде тривати з-за того,

що технологія їх виготовлення проста і ціна їх нижче знову освоюваних вакуумних

вимикачів.

Конструкція вакуумних вимикачів (ВВ) типу ВБЕ розроблена стосовно до

конструкції шаф КРУ з маломасляним вимикачем [3]. Шафи КРУ з ВР можуть

використовуватися спільно з шафами КРУ з мало масляними вимикачами. При

живлені допоміжних ланцюгів на випрямленому струмі(вбудований

електромагнітний привід залежної дії, безпосередньої, що використовує електричну

енергію випрямленого струму) для забезпечення повного включення ВВ необхідно

використовувати пристрої комплектного живлення типу УКП2, ВАЗП. Вакуумні

вимикачі типу ВБЕ призначені для використання в промислових та мережевих

установках з частими комутаційними операціями. Модернізація ВБЕ передбачає

верхню компоновку вбудованого приводу ВВ, поліпшує умови технічного

обслуговування.

Вакуумні вимикачі(див. рис. 1.2) типу ВБТЕ і ВБТП призначені для

використання в екскаваторах, пересувних електростанціях на автомобільному ходу,

бурових установках, роторних комплексах, насосних станціях та інших

електроустановках. Вони виконані у вигляді висувного елемента шафи КРУ, містять

випрямляючий міст для живлення вимикаючого електромагніту, що включає

контактор, ланцюги заряду конденсатора відключення, блокування від

багаторазових повторних включень і елементи блокувань від помилкових операцій з

викатним елементом.

Рисунок 1.2 - Загальне зображення вакуумного вимикача

Вимикачі мають фіксований розчеплювач ,що забезпечує можливість

відключення вимикача тільки з повністю включеного положення на відміну від

вільного розчеплювача у вимикачів типу ВБЕ (вільний розчеплювач забезпечує

повернення головних контактів вимикача у відключене положення і фіксацію їх у

цьому положенні в випадку, навіть якщо при цьому утримується команда на

включення). Перевагою вимикачів типу ВБТЕ і ВБТП є верхня компоновка

вбудованого електромагнітного приводу, яка забезпечує зручність технічного

обслуговування в експлуатації.

1.2.3 Контактори

Контактор — електричний апарат, який призначений для замикання або

розмикання електричних ланцюгів, якими проходить великий струм. В залежності

від числа силових контактів розрізняють контактори однополюсні та двополюсні.

Однополюсний контактор має рухомий і нерухомий, а двополюсний — два рухомі і

два нерухомі контакти. Привід контактора може бути пневматичним або

електромагнітним, в залежності від цього розрізняються контактори

електропневматичні та електромагнітні(див. рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Зображення контактора типу КВТн-125/1,14-О виробництва

НВП "Електродинаміка"

Вакуумні контактори мають невеликі габаритні розміри і малу масу. Ресурс

роботи набагато вище ніж у аналогічного типу повітряних контакторів і витрати на

обслуговування при цьому мінімальні. Призначені для роботи в наступних режимах:

► тривалий;

► повторно-короткочасний;

► короткочасний;

► уривчасто-тривалий.

Використовуються:

► в кранових панелях;

► для комутації електродвигунів;

► в компресорно-насосних станціях;

► та інших комутаційних пристроях.

1.2.4 Комплектні розподільчі установки

Комплектні розподільні пристрої (КРУ) являють собою високовольтні шафи,

призначені для прийому і розподілу електричної енергії трифазного змінного струму

промислової частоти в мережах з ізольованою або заземленою через дугогасильний

реактор нейтраллю. КРУ застосовуються для потреб народного господарства і

встановлюються в приміщені. Пристрої забезпечують високу надійність при

експлуатації і безпеку обслуговуючого персоналу. Шафи КРУ можуть

застосовуватися для реконструкції та розширення діючих розподільних пристроїв

[4].

1.3 Переваги і недоліки ВКА

Як основні переваги вакуумних вимикачів перед іншими типами вимикачів на

середній клас напруги можна відзначити наступні [5]:

1. Висока надійність

До показників надійності елементів схем електричних з'єднань відносять

частоту відмов, час відновлення, частоту і тривалість капітального і поточного

ремонтів. За інших рівних умов, тобто, якщо навіть врахувати, що частота відмов і

час відновлення після аварії рівні для вакуумних і традиційних вимикачів, то

частота і тривалість ремонту останніх поза сумнівом вище.

2. Низькі експлуатаційні витрати

Цей пункт безпосередньо витікає з попереднього. Низькі експлуатаційні

витрати визначаються відсутністю оливного (для оливних вимикачів) та

компресорного (для повітряних вимикачів) господарств. Крім того вакуумна

дугогасильна камера (не вимагає поповнення дугогасильного середовища). Висока

комутаційна зносостійкість дозволяє значно скоротити витрати по обслуговуванню,

а також перерви в електропостачанні, пов'язані з виконанням регламентних робіт.

3. Високий комутаційний і механічний ресурс

Кількість вимикань номінальних струмів, що допускається без ревізій і

ремонту ВДК, досягає 50 тисяч, а номінальних струмів вимкнення (струмів

короткого замикання) - від 20 до 200 залежно від типа ВДК і значення струму. При

експлуатації малооливних вимикачів необхідно проводити ревізію після 1000-2000

вимкнень номінального струму або 3-12 вимкнень номінального струму вимкнення.

Високий механічний ресурс вакуумних вимикачів обумовлений в першу чергу тим,

що хід контактів ВДК складає від 6 до 12 мм на напругу 6-10 кВ. Для оливних і

електромагнітних вимикачів на цю ж напругу хід контактів досягає 100-200 мм, а,

отже, застосовується складніша конструкція приводу, що вимагає великих витрат

енергії на увімкнення та вимкнення вимикача, що призводить до необхідності

постійного контролю і перевірок стану деталей приводу. Це також підвищує

експлуатаційні витрати на утримання вимикача.

Високий комутаційний і механічний ресурс дозволяють застосовувати

вакуумні вимикачі в схемах з частими комутаціями - для трансформаторів

сталеплавильних печей, комутацій насосів, компресорів тощо

4. Безпека експлуатації і екологічність

Для вакуумних вимикачів характерні мала енергія приводу, малі нижче за

масу і габарити традиційних вимикачів при однакових номінальних параметрах

струму і напруги. Все це забезпечує безшумність роботи і запобігає забрудненню

довкілля.

Герметичність виконання ВДК і відсутність середовища, що підтримує

горіння, забезпечує високу пожежо- і вибухобезпечність і можливість роботи в

агресивних середовищах.

За динамічні навантаження і відсутність викиду газів, оливи. Їх маса і

габарити значно даними фірми «Дженерал Електрик» проектується вимикач

напругою 242 кВ з п’ятьма дугогасильними камерами на полюс і струмом

вимкнення до 40 кА. Компоновка вимикача така ж як у бакових елегазових

вимикачів. У Японії побудовано і введено в експлуатацію вакуумний вимикач на

напругу 160 кВ, струм вимкнення 40 кА, що має всього два розриви на полюс.

Роботи та дослідження по вдосконаленню методів гасіння дуги у вакуумній та

конструкції дугогасильних камер інтенсивно продовжуються і в Україні, в першу

чергу на Рівненському заводі високовольтної апаратури "РЗВА–Електрик".

До недоліків ВВ слід віднести підвищений рівень комутаційних

перенапруженнь, що в ряді випадків викликає необхідність прийняття спеціальних

заходів для захисту обладнання.

1.4 Основні вимоги до ВКА

Вимоги, які висуваються до електричних апаратів залежать від призначення,

умов застосування та експлуатації, ресурсу та надійності апарата.

1. Термічна стійкість – кожний електричний апарат при роботі обтікається

певним робочим струмом, при цьому в струмоведучих частинах виділяється певна

кількість теплоти і апарат нагрівається. Температура при тривалому режимі

експлуатації не повинна перевищувати деякого певного значення, встановленого

для даного апарата і його деталей.

2. Електродинамічна стійкість – у електричному колі може виникнути

ненормальний (перевантаження) або аварійний (коротке замикання) режим роботи.

Струм, що протікає по апарату в цих режимах, дуже помітно (у 50 і більш разів)

може перевищувати номінальний або робочий струм. Апарат піддається протягом

певного часу надмірно великим термічним і електродинамічним впливам струму,

але він повинен витримувати ці впливи без будь-яких деформацій та пошкоджень,

які перешкоджали б подальшій його роботі.

3. Стійкість до перенапруг – кожний електричний апарат працює в

електричному колі певної напруги, у якому за певних умов можливі також і

перенапруги. Однак електрична ізоляція апарата повинна забезпечувати надійну

його роботу при заданих значеннях перенапруг.

4. Комутаційна стійкість – контактні системи електричних апаратів повинні

вмикати і вимикати всі струми робочих режимів, а деякі апарати – також і струми

аварійних режимів, що можуть виникнути в керованих ними колах та ланцюгах.

2 ПУНКТ СЕКЦІОНУЮВАННЯ ОПОРНИЙ ПСС-10(РЕКЛОУЗЕР)

2.1 Опис

ПСС-10 призначений для автоматичного секціонування повітряних або

комбінованих ліній електропередач трифазного змінного струму частотою 50 Гц

номінальною напругою 6-10 кВ.

Функції:

   -  функції захисту ПЛ в аварійних режимах;

    - відключення пошкодженої ділянки мережі;

   -  комутації ділянок мережі в нормальних режимах;

   -  дистанційного керування мережами;

   -  автоматичне секціонування та мережеве резервування.

Застосування реклоузера ПСС-10 дозволяє вдосконалити роботу розподільної

мережі 6-10 кВ, а також проводити подальшу модернізацію мережі з метою

підвищення надійності електропостачання.

Рисунок 2.1 – загальний вигляд реклоузера

2.2 Основні функціональні можливості:

Максимальний струмовий захист (МСЗ) (спрямований) до 4-х ступенів, мінімальна

уставка від 3 А;

Автоматичне відновлення нормального режиму (АВНР);

Захист від однофазного замикання на землю (ОЗЗ) з контролем струму

нульової послідовності (спрямований) до 2-х ступенів, мінімальна уставка від 0,6 А;

Автоматичне повторне включення (АПВ) до 4-х ступенів;

Автоматичне ввімкнення резервного живлення (АВР);

Захист мінімальної напруги (ЗМН) до 2-х ступенів;

Захист від підвищеної напруги до 2-х ступенів;

Автоматичне відключення пошкодженої ділянки ЛЕП, ВКЛ/ВИК ділянки

мережі вручну або з радіо-брелока;

Автоматичне і ручне переконфігурування електромережі;

Збір, обробка і передача інформації про параметри режими роботи мережі.

2.3 Призначення і область застосування

ПСС-10 виконує функції захисту ПЛ в аварійних режимах, відключення пошкодженої

ділянки мережі, комутації ділянок мережі в нормальних режимах, секціонування і резервування,

дистанційного керування мережами, технічного обліку електроенергії.

2.3.1 Мережа з одностороннім живленням

В радіальних лініях з одностороннім живленням використовуються реклоузери, які

встановлюються на ЛЕП через певні ділянки (зазвичай 8-10 км). Перевагою такої установки

ПСС-10 є збільшення надійності електропостачання споживачів окремих ділянок у міру

наближення до центру живлення.

Рисунок 2.2 – Мережа з одностороннім живленням

2.3.2 Мережа з двохстороннім живленням

У мережі з двостороннім живленням, до реклоузерів, встановленим через певні ділянки,

додатково встановлюється реклоузер з функцією АВР що знаходиться в нормально відключеному

положенні. У разі аварійного відключення або відсутності живлення з підстанції, встановлений в

мережі реклоузер з функцією АВР, забезпечує відновлення живлення споживачів фідера, тим самим

створюючи оптимальне резервування.

Рисунок 2.3 – Мережа з двохстороннім живленням

ПСС-10 здатний самостійно аналізувати аварійні ситуації, передавати інформацію на

віддалений диспетчерський пункт, дозволяє спростити процес пошуку пошкодженої ділянки, а

при спільному застосуванні декількох ПСС-10 дозволяє проводити реконфігурацію мережі.

При виникненні нештатної ситуації на лінії, ПСС-10 аварійно відключає мережу, визначаючи при

цьому природу виникнення проблеми - якщо стався розрив, апарат локалізує пошкоджену ділянку, а в

разі тимчасового перехлеста проводів, ПСС-10 повторно включає лінію електропередач.

2.4 Типовиконання і технічні характеристики

Рисунок 2.4 – реклоузери ПСС-10 / ПСС-10 (БК)

ПСС-10 / ПСС-10 (БК) випускаються серійно за технічними умовами ТУ-3414-001-

40244947-2008 і відповідають вимогам безпеки ГОСТ 14693-90, ГОСТ 1516,3-96.

ПСС-10 / ПСС-10 (БК) - апарат зовнішньої установки, призначений для роботи в умовах

помірного клімату при температурі навколишнього середовища від -60º до + 50º. Витримує вібраційні

навантаження в діапазоні частот від 0,5 до 100 Гц при прискоренні до 1g.

Таблиця 2.1 – технічні параметри реклоузерів ПСС-10 / ПСС-10 (БК)

Технічні параметри ПСС-10 ПСС-10 (БК)Номінальна напруга, кВ 6(10) 6(10)Найбільша робоча напруга, кВ 7,2(12) 7,2(12)Номінальний струм, А 400 (630) 400 (630)Номінальний струм відключення, кА 12,5 12,5Односекундний струм термічної стійкості,кА 12,5 12,5Струм електродинамічної стійкості, кА 32 32Ресурс по комутаційній стійкості:

- При номінальному струмові, В.О. 50 000 30 000- При номінальному струмові відключення, В.О. 50 30

Номінальна напруга акумуляторів(DC), В 12 12

Номінальний строк служби акумулятора, років 10 10

Вага установки(min):- Високовольтни модуль(ВМ)/рама ВМ, кг 130/13,7 70/13,7- Низьковольтний модуль(НМ)/рама НМ, кг 17/13,7 17/13,7

Строк служби, не менше, років 25 25

Гарантій строк, років 3 3

Діапазон граничних температур , °Свід -60 до

+50

від -60 до

+50

2.5 Вибір місця установки

Місце установки ПСС-10 вибирають виходячи з конкретних умов, враховуючи в першу чергу

конфігурацію мережі і частоту аварійних подій на даній ділянці ЛЕП.

Як правило, ПСС-10 встановлюються на протяжних ділянках ліній 6-10 кВ, які мають

відгалуження, і виникає необхідність секціонування, резервування та перекладу живлення від одного

джерела до іншого.

Рисунок 2.5 – карта розташування установок

Незалежно від способу застосування ПСС-10 вирішується головне завдання - зниження ризику

нанесення збитку споживачам електричної електроенергії за рахунок скорочення часу відновлення

живлення на непошкоджених ділянках мережі.

2.5.1 Мережа з одностороннім живленням

В радіальних лініях з одностороннім живленням використовуються реклоузери, які

встановлюються на ЛЕП через певні ділянки (зазвичай це 10 км).

Рисунок 2.6– Мережа з одностороннім живленням(приклад №1)

При виникненні ушкоджень (КЗ1 або КЗ2) автоматично відключається найближчий ПСС№2 або

ПСС№3 і відключає всю пошкоджену ділянку мережі. Така схема установки реклоузерів і вбудована в

мікропроцесорний термінал функція визначення місця пошкодження (ЗМУ), дозволяє точно

ідентифікувати пошкоджену ділянку лінії і оперативно «адресно» направити ремонтну бригаду. До

переваг такої установки реклоузерів слід віднести збільшення надійності електропостачання споживачів

окремих ділянок, у міру наближення до центру живлення.

Мережева організація зацікавлена в тому, щоб ушкодження у окремого споживача або

субабонента не впливали на надійність електропостачання споживачів основного фідера. У цьому

випадку найбільш оптимальним місцем установки захисного апарату є ̶ відгалуження від магістралі.

При виникненні на відпайці короткого замикання відключиться ПСС№4(див. рис. 2.7), тим самим

зберігаючи працездатність неушкодженої частини мережі, що живиться від фідера. Всі пошкодження на

відгалуженні будуть автоматично відключатися, що підвищує надійність електропостачання споживачів

суміжних ділянок. До того ж при реалізації в реклоузерів функції комерційного обліку електроенергії

з'являється можливість не тільки проводити своєчасні відключення пошкодженої ділянки, але

організувати високовольтний комерційний облік електроенергії на межі балансової належності.

Рисунок 2.7– Мережа з одностороннім живленням(приклад №2)

2.5.2 Мережа з двохстороннім живленням

У мережі з двостороннім живленням, до реклоузерів, встановленим через

певні ділянки, додатково встановлюється реклоузер з функцією АВР, що

знаходиться у відключеному положенні. У разі аварійного відключення або

відсутності живлення з підстанції (35/10 кВ), встановлений в мережі реклоузер з

функцією АВР, забезпечує відновлення живлення споживачів фідера, тим самим

створюючи оптимальне резервування. Для настройки РЗА при секціонуванні в

мережах з мережевим резервом використовуються спрямований захист з різними

уставками при різних напрямках потоку потужності. На нормально відключеному

реклоузерів задіється одностороннє або двохстороннє АВР.

При виникненні пошкодження на ділянках фідера автоматично відключається

найближчий до місця пошкодження - ПСС№1(див. рис. 2.8). За фактом зникнення

напруги автоматично включається ПСС№3. Включення відбувається на коротке

замикання, і пошкоджену ділянку відключається ПСС№2 (по зворотному напрямку

потужності). Відключення відбувається селективно, ПСС№3 залишається у

включеному положенні, тим самим відбувається автоматичне виділення

пошкодженої ділянки і відновлення живлення непошкоджених споживачів на

ділянці лінії від ПСС№3 до ПСС№2. Ефективність цієї схеми установки реклоузерів

обумовлена можливістю автоматично локалізувати пошкодження в межах однієї

ділянки і автоматично подати резервне живлення для споживачів поза межами

пошкодженої ділянки.

Рисунок 2.8– Мережа з двохстороннім живленням(приклад №1)

Виникає ситуація, коли потрібно забезпечити надійне електропостачання групи окремих

споживачів. Для цього, необхідно встановити реклоузери, якнайближче до даного споживача, при цьому

як мінімум в одному з реклоузерів повинна бути реалізована функція АВР.

ПСС№5 не ввімкнений, живлення споживача здійснюється від фідера 3, через ПСС№6(див. рис.

2.9). При пропажі живлення на фідері 3 (КЗ2 або відключення всього фідераКЗ1) ПСС№6 відключається

по ЗМН і з витримкою часу включається ПСС№5, при наявності напруги на фідері 2. Після відновлення

живлення на фідері 3, можливо як автоматичне, повернення до нормального режиму живлення так і

ручне. При автоматичному відновленні нормального режиму ПСС№6 дає сигнал на відключення ПСС№5,

і включається, після отримання сигналу про відключення ПСС№5. При такій розстановці реклоузерів -

відключення споживачів можливе тільки при пошкодженні на самому відгалуженні.

Рисунок 2.9– Мережа з двохстороннім живленням(приклад №2)

У разі якщо живлення споживачів здійснюється від двох трансформаторів 10 / 0,4 - один

реклоузер встановлюється між лініями, що відходять до споживача. На стороні 0,4 кВ у споживача

виконується АВР.

Рисунок 2.10– Мережа з двохстороннім живленням(приклад №3)

При виникненні аварійної ситуації відключається найближчий до місця аварії ПСС№8, потім з

витримкою часу, по про паданні напруги включається ПСС№1 і по МТЗ відключається ПСС№7, у

споживача спрацьовує АВР по стороні 0,4 кВ, тим самим забезпечуючи йому надійне і безперебійне

живлення(див. рис. 2.10). За такої схеми електропостачання при пошкодженні будь-якого елементу схеми

до або після реклоузера електропостачання споживача буде збережено.

В умовах значної протяжності електричної мережі, коли довжина

магістрального ділянки сягає 50 і більше кілометрів (наприклад – вздовж

магістральних ЛЕП та магістральних трубо-і газопроводів), для організації надійної

системи управління аварійними режимами необхідна установка значного числа

пунктів секціонування. В таких умовах один з варіантів роботи полягає у

відключенні групи реклоузерів до місця пошкодження, а потім почерговому їх

включенні. На весь процес локалізації короткого замикання в лінії, в залежності від

кількості встановлених комутаційних апаратів, буде потрібно кілька десятків

секунд.

При організації основного живлення споживачів від фідера 2, а резервного від фідера 1, ПСС№1

знаходиться у відключеному положенні.

Рисунок 2.11– Мережа з двохстороннім живленням(приклад №4)

При попаданні живлення на фідере№2, автоматично, по ЗМН, відключиться ПСС№8(див. рис.

2.11). Потім відключаться ПСС№7,6,5,4,3,2. ПСС№1 включиться за фактом зникнення напруги, при

наявності живлення з фідера№1. Потім за фактом появи напруги один за одним включаться реклоузери

№2,3,4,5,6,7.

Рисунок 2.12– Мережа з двохстороннім живленням(приклад №5)

При виникненні аварії відключається найближчий до місця аварії ПСС№7(див.

рис. 2.12), потім по факту зникнення напруги відключаються реклоузери №6,5,4,3,2.

Далі, за фактом зникнення напруги праворуч, при наявності напруги зліва,

включається ПСС№1, і по черзі, по фату появи напруги включаються ПСС№2,3,4,5.

ПСС№6 після включення на коротке замикання, тут же селективно відключається,

апарати №5,4,3,2,1 залишаються включеними. Тим самим відбувається локалізація

пошкодженої ділянки між реклоузерами №6 і №7.

2. 6 Конструкція – основні модулі

До складу ПСС-10 входять:

- високовольтний модуль (ВМ) ;

- низьковольтний модуль (НМ) ;- з'єднувальний кабель;

- монтажна рама кріплення ВМ на опору;

- монтажна рама кріплення НМ на опору.

Рисунок 2.13– конструкція ПСС-10, встановленого на опорі

Зв‘язок між ВМ и НМ забезпечує з’єднувальний кабель. Базова довжина

з’єднувальний кабеля - 2,5 метра. При такій довжині, НМ встановлюється

безпосередньо біля ВМ. Довжина з’єднувального кабелю може бути збільшена (до

150 метрів) для розміщення НМ на оптимальній відстані від землі чи для

розміщення НМ не на опорі, а в блок-боксі, КТП, в комірці, на підстанції т.п..

2.7 Конструкція високовольтного модуля ПСС-10 (закритого типовиконання)

Рисунок 2.14– зовнішня конструкція високовольтного модуля ПСС-10

Корпус високовольтного модуля (ВМ) виконаний з листової сталі, покритої полімерною

порошковою фарбою, попередньо оцинкований гарячим або холодним способом. Виконання

корпусу не нижче IP 54. Кришка ВМ і прохідні ізолятори герметизуються кремнійорганічною

гумою. Конструкцією ВМ передбачені:

• люк для виробництва технологічних операцій всередині ВМ;

• рами для установки 3/6 обмежувачів перенапруги;

• вибуховий клапан;

• вбудована стрілка вказівки вкл / відкл (стрілка жорстко пов'язана з валом вакуумного

вимикача);

• дренажний клапан;

• коуш (кільце) ручного відключення.

Усередині корпусу високовольтного модуля розміщені:

Вакуумний вимикач. Використовуваний в ПСС-10 малогабаритний вакуумний вимикач

виконаний на клас напруги 10 кВ. Управління вимикачем здійснюється електромагнітним

приводом з механічною клямкою.

Трансформатори струму. Для організації струмових захистів застосовуються типові

рішення на шинних трансформаторах струму, встановлюваних на прохідних ізоляторах

реклоузера.

Рисунок 2.15– внутрішня конструкція високовольтного модуля ПСС-10

Трансформатори / датчики напруги. Для організації захисту по напрузі та організації

оперативного живлення в ПСС-10 застосовуються один або два трансформатора власних потреб

(ТСН), в базовому варіанті, розміщених всередині ВМ.

В якості вводів / виводів застосовані полімерні прохідні ізолятори, або ізолятори,

виготовлені із застосуванням циклоаліфатичних епоксидних смол.

2.8 Конструкція високовольтного модуля ПСС-10 (БК) (відкритого типовиконання)

Рисунок 2.16–конструкція високовольтного модуля ПСС-10 відкиритого типу

Роль високовольтного модуля реклоузера ПСС-10 (БК) виконує вакуумний вимикач (ВВ)

зовнішнього виконання УХЛ1 на напругу 10 кВ.

Вакуумний вимикач являє собою конструкцію з трьох полюсів, розміщених на загальній основі

(металевому кожусі) прямокутної форми з нержавіючої сталі. Кожен полюс має захисну полімерну кремнійорганічну ізоляцію і є комутаційним вузлом,

що включає в себе малогабаритну вакуумну дугогасильну камеру, ізоляційні елементи і

струмоведучі шини. На струмоведучих шинах полюсів вакуумного вимикача встановлені

трансформатори струму.

Передбачено використання малогабаритних датчиків напруги відкритого виконання.

Управління вакуумним вимикачем здійснюється приводом, розташованим всередині основи

(кожуха). Тип приводу може бути як пружинно-моторним, так і електромагнітним.На одній із сторін підстави вакуумного вимикача розміщені покажчик стану вимикача ("В"

/ "О"), важіль ручного механічного включення / відключення, важіль ручного взводу пружини

(при використанні пружино-моторного приводу). Конструкцією ВМ відкритого типовиконання передбачена установка обмежувачів

перенапруги і трансформаторів власних потреб, розміщених на спеціальних кронштейнах, окремо

від ВР.

2.9 Конструкція низьковольтного модуля

Рисунок 2.17–конструкція низьковольтного модуля ПСС-10

Корпус низьковольтного модуля (НМ) являє собою металеву шафу навісного виконання з

герметичними дверима, що закриваються на замок. Виконання корпусу не нижче IP65.

У нижній частині корпусу НМ встановлені роз'єми для підключення з'єднувального кабелю, що

здійснює зв'язок між низьковольтним і високовольтним модулем, а також передбачені сальники для

підключення кабелів управління і сигналізації по дискретним входам / виходам до шафи телемеханіки. На задній стінці корпуса НМ розміщені кронштейни для кріплення низьковольтного модуля на

опорі ПЛ.

Усередині низьковольтного модуля реклоузера розташовані пристрої, що забезпечують

управління вимикачем, роботу релейного захисту та протиаварійної автоматики, зарядку вбудованого

акумулятора, пристрої зовнішніх комунікацій.

Пристрої релейного захисту та автоматики (РЗА) може бути виконанні як із застосуванням різних

типів цифрових мікропроцесорних пристроїв, так і на базі класичного релейного захисту.

Модуль безперебійного живлення і управління забезпечує: автоматичний перехід на резервне

живлення від акумуляторної батареї (АКБ), оптимальний заряд АКБ, обмеження глибокого розряду

АКБ в "резервному режимі". Напруга АКБ - 12 В. Термін служби 10 років. У разі тривалої відсутності

напруги в ПЛ і повної розрядки АКБ, низьковольтний модуль додатково забезпечується комплектом

проводів для підключення будь-якого зовнішнього акумулятора 12 В. Ємнісний накопичувач електричної енергії виконує функцію накопичувача енергії для включення /

відключення вакуумного вимикача.

Прилади зовнішніх комунікацій. Для телеуправління та отримання інформації про роботу

реклоузера в штатному і аварійному режимах, а також для передачі повідомлень про несанкціоноване

проникнення в низьковольтний модуль реклоузера, використовуються телекомунікаційне обладнання та

спеціальна апаратура зв'язку.

Для підключення пристроїв дистанційного керування в низьковольтному модулі, на клемник

виведені інтерфейси RS-485, а також дискретні входи / виходи мікропроцесорного захисту. В районах з холодним кліматом рекомендується застосування автоматичної системи обігріву

низьковольтного модуля.

2.10 Управління і комутації

2.10.1 Місцевий режим

Індикація.

В низьковольтному модулі ПСС-10 передбачена візуальна індикація і ручне управління. На

лицьовій панелі модуля безперебійного живлення і управління відображуються наступні стани, процеси

та події:

- наявність напруги в лінії 6-10 кВ ;

- положення вакуумного вимикача ;

- режим роботи від акумуляторної батареї (АКБ) ;

- стан зарядки акумулятора ;- стан ємнісного накопичувача.

Управління.З лицьової панелі цифрового блоку релейного захисту можливо виконати наступні операції:

- вкл / відкл реклоузера;

- зміна режиму управління ;

- введення / висновок захистів ;

- настройка РЗА ;

- системна настройка реклоузера ;- перегляд журналів подій і аварій.

Ручне вкл / відкл реклоузера також можна виконати за допомогою кнопкового

пульта модуля безперебійного живлення і управління.

До складу кожного реклоузера входить пристрій управління, призначений для

включення і відключення ділянки мережі вручну по радіоканалу за допомогою

радіо-брелока в межах прямої видимості (до 50 метрів).

Примусове відключення вакуумного вимикача можливо здійснити за

допомогою коуша (кільця) ручного відключення, передбаченого конструкцією

корпуса високовольтного модуля.

2.10.2 Віддалений (дистанційний) режим

Віддалене управління ПСС-10 здійснюється по дротових або бездротових

каналах зв'язку за допомогою застосування персонального комп'ютера (ПК),

програмного забезпечення (ПО), телекомунікаційного обладнання та спеціальної

апаратури зв'язку.

Один з варіантів віддаленого управління виконується із застосуванням

спеціально розробленого ПО "Lotus-GSM", за допомогою якого, по GSM каналу,

здійснюється зв'язок з цифровим блоком РЗА реклоузера.

Рисунок 2.18– вигляд ПО “Lotus-GSM”

Рисунок 2.19– робота в ПО “Lotus-GSM”

Апаратура для організації управління - GSM модем і перетворювачі інтерфейсів RS-485/232 -

встановлюється в низьковольтному модулі і не вимагає додаткового монтажу або додаткового

обладнання.

Віддалене управління в режимі сеансу зв’язку дозволяє:

- Управляти вимикачем (вкл / викл) ;- Змінювати основні настройки і уставки РЗА;

- Визначати місце пошкодження ;

- Зчитувати і зберігати показання журналів подій і аварій. Крім цього, є можливість ініціативного зв'язку: при виникненні нештатної ситуації

реклоузер самостійно виходить на зв'язок з диспетчером, направляючи SMS повідомлення на

мобільний телефон. За запитом користувача ПО "Lotus-GSM" поставляється разом з

обладнанням.

Для установки ПО "Lotus-GSM" користувачеві необхідно забезпечити робоче місце

диспетчера персональним комп'ютером з GSM-модемом.

Для організації зв'язку необхідна наявність SIM-карт оператора зв'язку, що має зону покриття на

місці установки ПСС-10 і ПК, що забезпечують передачу даних по каналу CSD.

2.10.3 Автоматичне управління

Для віддаленого управління і контролю за технологічним процесом в електромережі можливо

використовувати варіант автоматичного управління територіально розосереджених об'єктів: пунктів

автоматичного секціонування (реклоузерів) ПСС-10 за допомогою єдиної системи телемеханіки

(SCADA).

Автоматичне управління за допомогою SCADA системи забезпечує:

- безперервне отримання оперативної інформації (у вигляді

динамічних мнемосхем) на диспетчерському пункті про роботу, стан і

становище віддалених реклоузерів ;

- онлайн-відстеження та архівування стану параметрів мережі

(рівень напруги, потужність, температуру та інші показники) ;

- передачу на диспетчерський пункт попереджувальних і аварійних

сигналів ;

- автоматичний вибір і встановлення найбільш раціональних

експлуатаційних режимів (виявлення «слабких» ділянок мережі і

реконфігурація її роботи для запобігання виникнення технологічних

порушень) ;

- оперативну локалізацію та ліквідацію аварій:

а) в автоматичному режимі (якщо ця задача вирішується засобами

автоматики) ;

б) за допомогою виїзду ремонтної бригади до встановленого місця

аварії, що відбулася.

Спосіб автоматичного керування є найбільш оптимальним, єдина SCADA

система дозволяє працювати не тільки з реклоузерами, але і з іншими об'єктами

РЕМ, створюючи тим самим «інтелектуальну мережу».

При організації автоматичного управління, до складу ПСС-10 входить все

необхідне для інтеграції обладнання в існуючі або новостворювані SCADA системи.

Для новостворюваних "інтелектуальних мереж" користувачам пунктів

секціонування та обліку електроенергії ПСС-10-СУ, пропонується до застосування

комплекс «ІСАР» (Інтелектуальна Система Автоматизації розподільних мереж).

Рисунок 2.20– робоче вікно комплексу «ІСАР»

Структура комплексу «ІСАР» має дворівневе розподіл:

Рівень 1 (нижній рівень)

Вакуумні реклоузери ПСС-10.

Функції: секціонування ЛЕП на самостійні ділянки, де кожен окремий апарат аналізує режими

роботи встановленого ділянки і автоматично проводить реконфігурацію мережі в аварійних режимах.

Рівень 2 (верхній рівень)

Автоматизоване Робоче Місце диспетчера (АРМ) - SCADA система "ІСАР", встановлена на ПК.

Функції: автоматизація контролю, управління і спостереження за технологічними процесами,

автоматизація діагностики цих процесів, збір інформації, видача команд управління на ПСС,

забезпечення інтерфейсу.

2.10.4 Зовнішні комунікації

Види каналів передачі інформації

Для організації обміну між верхнім і нижнім рівнем, використовуються радіо / мобільна / дротова

зв'язок, із застосуванням радіо / GSM, GPRS / PLC-модемів або кабельних / волоконно-оптичних ліній

зв'язку. Для підключення пристроїв зв'язку застосовуються телекомунікаційні інтерфейси RS-232 або

RS-485.

Види протоколів передачі інформаціїОбмін між шлюзами верхнього і нижнього рівня проводиться за стандартними протоколами:

МЕК-101, МЕК-104, Modbus, аналогічно DNP3 (передача даних по зміні параметра, без запиту

диспетчера). При використанні інших видів протоколів в низьковольтному модулі встановлюється

конвертер для перетворення різних протоколів цифрових пристроїв з одного формату в єдиний

уніфікований формат.

Обладнання для організації зв’язку на нижньому рівні

Зв'язок між ПСС-10 і ПК диспетчера здійснюється за допомогою обладнання зв'язку, розміщеного

безпосередньо в низьковольтному модулі або через пристрій збору і передачі даних, що знаходиться

в окремій шафі телемеханіки.

Рисунок 2.21– відображення зв’язку ПСС-10 і ПК безпосередньо з низьковольтним

модулем

Рисунок 2.22– відображення зв’язку ПСС-10 і ПК через пристрій отриманая і

передачі даних

Обладнання для організації зв’язку на верхньому рівні розміщується на

диспетчерському пункті і включає:

- промисловий сервер або персональний комп'ютер з платою розширення для

підключення одного або двох модемів ;

- при використанні радіоканалу: комплект радіозв'язку ;

- при використанні GSM канали: один або два комплекти GSM зв'язку, sim-

карти індустріального застосування ;

- при використанні PLC каналу: комплект PLC зв'язку.

2.11 Монтаж и поставка

2.11.1 Монтаж і підключення ПСС-10 в лінію

Принципіальна схема включення ПСС-10 в ЛЕП, визначається схемою

електричної мережі.

Рисунок 2.23– принципова схема включення в лінію

Установка ПСС-10 на опори виконується силами однієї монтажної бригади протягом однієї

робочої зміни. У важкодоступних місцях, монтаж ПСС-10 можливо здійснити за допомогою підйомного

механізму, лазів і кваліфікованого персоналу.

Функціональне наповнення, технічні параметри, склад основного і додаткового устаткування

високовольтного і низьковольтного модулів, а також індивідуальні вимоги до ПСС-10 вказуються

Замовником в опитувальних листах.

В склад поставки ПСС-10 входять:

- високовольтний модуль (ВМ) ;

- низьковольтний модуль (НМ) ;

- з'єднувальний кабель ;

- монтажні рами кріплення ВМ на опори ;

- монтажна рама кріплення НМ на опору ;

- тара (упаковка) ;

- комплект документації (паспорт, керівництво з експлуатації та інструкція з монтажу, електричні

принципові схеми вторинних з'єднань, документація на комплект апаратури).

 Рисунок 2.24– одноопорний варіант встановлення реклоузера

Рисунок 2.25– двоопорний варіант встановлення реклоузера

Рисунок 2.26 – одностороннє розміщення на залізобетонній опорі(вигляд збоку)

Установка ПСС-10 на опори виробляється з використанням рам кріплення,

виконаних під тип опор, зазначених Замовником в опитувальному аркуші.

При монтажі ПСС-10 на двох опорах, стандартна відстань між опорами 2

метра по осях опор.

При одноопорному розміщенні, для протидії тяжіння проводів значущою

довжини, рекомендується установка траверси, розташованої на опорі, до якої

кріплять ізолятори для проводів.

Рисунок 2.27 – одностороннє розміщення на залізобетонній опорі(вигляд зверху)

Типовим проектом установки передбачено підключення ПСС-10 в лінію за

варіантами:

Рисунок 2.28–типи підключення ППС-10

Для приєднання ПСС-10 в лінію на високовольтних вводах прохідних

ізоляторів встановлені плашечні затискачі.

Для установки ПСС-10 за варіантами підключення "повітря-кабель", "кабель-

кабель", необхідна додаткова установка високовольтних перехідних муфт

(поставляється замовником самостійно).

За вимогами безпеки, для забезпечення видимого розриву в лінії, потрібна

установка одного або двох лінійних роз'єднувачів на опорі(ах) з встановленим ПСС-

10, або на сусідніх опорах в безпосередній близькості від місця установки ПСС-10

(може бути включений в комплектність поставки) .

Для захисту ПСС-10 від перенапруги потрібна установка ОПН-ів «до» і

«після» вимикача. ОПН-и встановлюються на рами, передбачені конструкцією ВМ

(ОПН-и можуть бути включені в комплектність поставки).

Заземлення ПСС-10 виконується мідним провідником на загальну шину

заземлення через спеціальні заземлюючі болти, передбачені конструкцією

високовольтного і низьковольтного модулів.

Для зручності обслуговування захистів і автоматики, а також для

налагодження засобів дистанційного керування ПСС-10, на опорі, біля

низьковольтного модуля, монтується спеціальний майданчик (може бути включена в

комплектність поставки).

Майданчик для обслуговування НМ має два (стандартних) варіанти

розміщення: одноопорне або двоопорне.

Перед відвантаженням ПСС-10 проходить комплекс приймально-здавальних

випробувань, наладку всіх захистів і автоматики, зазначених замовником в

опитувальних листах. Таким чином, Замовник отримує виріб, повністю готовий до

монтажу та вводу в експлуатацію.

2.11.2 Комплексна установка ПСС-10 і КТП

Для підвищення надійності електропостачання, а також для

електропостачання об'єктів по стороні 0,4 кВ, пропонується комплексна установка

ПСС-10 та трансформаторної підстанції опорного виконання на межі балансової

належності.

Комплекс підключається до ЛЕП 6-10 кВ через лінійний роз'єднувач,

встановлений на одній опорі з високовольтним модулем ПСС-10, на сусідній опорі

монтується силовий трансформатор і розподільний пристрій трифазної напруги 0,4

кВ.

Рисунок 2.29– Комплексна установка ПСС-10 і КТП

Комплексна установка ПСС-10 / ТПС об'єднала функції:

- захисту ЛЕП та силового обладнання ;

- обліку електроенергії ;

- перетворення напруги 6-10 / 0,4 кВ.

Рисунок 2.30– графічне відображення комплексної установки ПСС-10 і КТП

3 АНАЛІЗ І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ВАКУУМНОГО ОБЛАДНАННЯ

3.1 Сучасний комутаційне обладнання. Стан і перспективи (огляд)

В даний час відбувся якісний стрибок в технології випускаючих

високовольтних комутаційних апаратів на зміну масляним і повітряних вимикачів

прийшли апарати з використанням як ізоляційною і дугогасильного середовища

вакууму.

Підвищення надійності - одна з основних задач в області комутаційної

апаратури. У світі регулярно проводиться аналіз відмов апаратів. Надійність

обладнання залежить як від своєчасної розробки апаратів нових поколінь, так і від

своєчасної заміни застарілих апаратів в експлуатації.

Інше важливе завдання - зниження масогабаритних характеристик і

матеріалоємності апаратів, зменшення їх числа за рахунок використання

прогресивних технічних рішень. При цьому виконання цього завдання не повинно

призводити до зниження надійності обладнання.

До важливих можна віднести і завдання зниження експлуатаційних витрат,

створення практично не обслуговуючого протягом усього терміну служби

обладнання. У світі посилюються вимоги по екологічній чистоті обладнання, і

рішення, які раніше вважалися прийнятними, сьогодні піддаються перегляду. У

багатьох випадках завдання забезпечення екологічної чистоти виходить на перший

план.

Інтенсивне використання вакуумної апаратури обумовлено тим, що в даний час

поки не знайдено способів ефективного дугогасіння, здатних конкурувати з

дугогасінням у вакуумі. Рівень розвитку напівпровідникової техніки і надпровідних

пристроїв нині такий, що апарати з використанням напівпровідникових приладів і

надпровідності не можуть конкурувати з традиційними апаратами на основі

вакууму. Однак у світі в цих напрямах розгорнуті серйозні роботи, і можна

прогнозувати, що поява альтернативних апаратів є справою недалекого

майбутнього.

3.2 Застосування вакуумних вимикачів в електроенергетиці

Сучасний стан електричних мереж та підстанціях в Україні вимагає заміни

застарілого морально і фізично обладнання. Технічний стан українських мереж і

трансформаторних підстанцій напругою 10 кВ і нижче викликає серйозні

побоювання.

Частка обладнання мереж 6-10 кВ, що вимагає ремонту і заміни, досягає 60-70

відсотків. Світова тенденція розвитку електротехнічного устаткування така, що

раніше поширені масляні і мало масляні вимикачі на напругу 6-10 кВ повсюдно

замінюються на вакуумні вимикачі (ВВ). Вже до кінця 90-х за даними компанії

«Siemens» співвідношення між різними типами вимикачів, продаваних у світі на

середню напругу, становило у відсотках: маломасляний - 12, елегазові - 24, вакуумні

- 64.

Тенденції розвитку високовольтних вимикачів 6-35 кВ, наведені на рис. 3.1,

показують стійке зростання застосування в світі вакуумних вимикачів.

Рисунок 3.1 – Розвиток вакуумних високовольтних вимикачів 6-35 кВ

Розвиток вакуумних вимикачів пов'язаний з тим, що вакуум є ідеально

ізоляційним середовищем, так як іонізація молекул газу шляхом зіткнення з ними

електронів надзвичайно мала, а значить, практично виключено лавиноподібне

наростання кількості заряджених частинок через вельми низьку щільності газу.

Тому електрична міцність ізоляційного міжконтактного проміжку у вакуумі значно

вище, а довжина дуги значно менше, ніж в масляних, елегазових і повітряних

вимикачах. Це дозволяє істотно знизити габарити дугогасильної камери вакуумного

вимикача.

В Україні на даний момент простежується аналогічна тенденція. Число

продаваних вакуумних вимикачів в нашій країні становить близько 50% від інших

типів. Вітчизняні заводи серійно випускають ВВ з 1981р.. Розроблені ВВ на напругу

10 і 35 кВ використовуються на підстанціях розподільних мереж, а також у різних

галузях промисловості:

- у металургійному виробництві, на пічних трансформаторах

сталеплавильних печей;

- на тягових підстанціях електрифікованих залізниць і метрополітену;

- в електрообладнанні для відкритих гірничих робіт для потужних

екскаваторів, комплектних трансформаторних підстанцій (КТП);

- в конденсаторних установках на напругу 6-10 кВ і т.д.

В якості відмітних достоїнств вакуумних вимикачів, що забезпечують їм

переваги перед іншими типами вимикачів на середній клас напруг, можна

відзначити наступне: висока надійність, низькі експлуатаційні витрати, високий

комутаційний та механічний ресурс, безпека експлуатації та екологічність.

До показників надійності елементів схем електричних з'єднань відносять

частоту відмов, час відновлення, частоту і тривалість капітального та поточного

ремонтів.

За інших рівних умов, тобто, якщо навіть взяти до уваги, що частота відмов і

час відновлення після аварії рівні для вакуумних і традиційних вимикачів, то

частота і тривалість ремонту останніх, безсумнівно, вище.

Наприклад, для маломасляних вимикачами ВК-10, масло необхідно замінити після

10 операцій відключення струму 20 кВ. Після виконання вимикачем 2000 циклів

операцій включення і відключення, необхідно проводити технічне обслуговування

приводу. Після виконання вимикачем 3000 циклів операцій включення-відключення

(ВО) необхідно проводити капітальний ремонт. А середній ремонт вимикача

повинен проводитися не рідше одного разу на 4 роки.

Вакуумні вимикачі є практично не обслуговуваними. Огляд і періодичні

перевірки ВВ рекомендується проводити один раз на 3-5 років. Під час цих

перевірок необхідно провести високовольтні випробування вакуумної дугогасильні

камери та ізоляції вимикача, а також перевірити перехідний опір контактів.

Низькі експлуатаційні витрати визначаються відсутністю необхідності

утримання масляного і компресорного господарств, крім того вакуумна

дугогасильна камери (ВДК) не вимагає поповнення дугогасильним середовища.

Висока комутаційна зносостійкість дозволяє значно скоротити витрати з

обслуговування ВВ, а також перерви в електропостачанні, пов'язані з виконанням

регламентних робіт.

Число відключень номінальних струмів, що допускається без ревізій та

ремонту ВДК, досягає 50 тисяч, а номінальних струмів відключення (струмів

короткого замикання) - від 20 до 200 в залежності від типу ВДК і значення струму.

Як вже було зазначено раніше, при експлуатації маломасляних вимикачів необхідно

проводити ревізію після 1000-2000 відключень номінального струму або 3-12

відключень номінального струму відключення.

Високий механічний ресурс ВВ обумовлений насамперед тим, що хід

контактів ВДК становить від 6 до 10 мм на напруги 6-10 кВ. Для масляних і

електромагнітних вимикачів на ці ж напруги хід контактів досягає 100-200 мм, а,

отже, застосовується більш складна конструкція приводу, що вимагає великих

витрат енергії на включення і відключення вимикача, що призводить до

необхідності постійного догляду і перевірок стану деталей приводу, що також

підвищує експлуатаційні витрати на утримання вимикача.

Високий комутаційний і механічний ресурс дозволяють застосовувати ВВ в

схемах з частими комутаційними: для трансформаторів сталеплавильних печей; для

комутацій насосів, компресорів і т.д.

Для ВВ характерні мала енергія приводу, малі динамічні навантаження і

відсутність викиду газів, масла. Маса і габарити ВВ значно нижче маси і габаритів

традиційних вимикачів при однакових номінальних параметрах струму і напруги.

Все це забезпечує безшумність роботи і запобігає забрудненню навколишнього

середовища.

Герметичне виконання ВДК і відсутність середовища, що підтримує горіння,

забезпечує високу пожежо-і вибухобезпечність і можливість роботи в агресивних

середовищах.

Завдяки своїм перевагам вакуумні вимикачі все ширше застосовуються як при

будівництві нових комплектних розподільних пристроїв, так і для заміни морально і

фізично застарілих традиційних вимикачів при реконструкції комплектних

розподільчих пристроїв, що знаходяться в експлуатації.

Якщо брати в розгляд більш високу вартість вакуумних вимикачів, то в даний

час психологія замовників поступово змінюється. Багато хто починає розуміти, що

нехай дороге, але якісне обладнання, врешті-решт, себе окупить.

За вартістю і надійності, зараз можна виділити три основні позиції в

комутаційному обладнанні 6-10 кВ:

- дешеві і ненадійні традиційні вітчизняні вимикачі;

- дорогі і надійні вакуумні імпортні вимикачі;

- надійні вітчизняні вакуумні вимикачі, за вартістю, що перевершують

традиційні, але поступаються в ціні західним зразкам.

За концепцією АТВТ "РОСЕП", інституту з проектування мереж середньої

напруги, вимикачі на 10 кіловольт повинні бути вакуумними, на 35 кіловольт

припустимі і вакуумні, і елегазові, а на 110 кіловольт і вище - лише елегазові. До

того ж, елегазові вимикачі за ціною в 2-3 рази перевершують вакуумні.

Вибір обладнання в цій ситуації залежить від замовника, від його вимог до

надійності постачання, від його фінансових можливостей.

3.3 Конструктивне виконання сучасної вакуумної апаратури

Розглянемо вакуумний вимикач VD4 концерна «ABB». Дані вимикачі VD4

(див. рис. 3.2.) Призначені для внутрішньої установки в осередку розподільних

пристроїв з повітряною ізоляцією. Вимикачі VD4 використовуються при розподілі

електроенергії для захисту кабелів, повітряних ліній, трансформаторів, розподільних

підстанцій, двигунів, генераторів і конденсаторних батарей. Вони володіють

високою комутаційної здатністю, яка гарантує надійну роботу, як у нормальному,

так і в аварійному режимі. Вакуумні вимикачі VD4 мають колонкову конструкцію.

Новий VD4 - синтез нової технології виготовлення полюсів із заливкою вакуумних

дугогасильних камер в полюса і сучасного конструювання і виробництва вимикачів.

У вимикачах середньої напруги VD4 застосовані вакуумні камери, залиті в

епоксидні полюса. Заливка камер в епоксид робить полюса дуже міцними і захищає

камеру від ударів, забруднення і зволоження. Вакуумна камера містить контакти.

Вимикачі поставляються у вигляді окремих апаратів для стаціонарного монтажу або

змонтовані на викочування елементі.

Рисунок 3.2 – вакуумний вимикач VD4

Основними перевагами даних вакуумних комутаційних пристроїв є:

- велика довговічність;

- висока експлуатаційна надійність;

- компактна конструкція і невелика вага;

- проста методика перевірки і мінімальні вимоги до технічного

обслуговування;

- велике допустиме число комутацій.

Відключення струму у вакуумі. Вакуумному вимикачеві не потрібна

дугогасильне і ізоляційне середовище, оскільки дугогасильні камери не містять

іонізуючих матеріалів. Завжди при розмиканні контактів дуга горить виключно в

парах матеріалу контактів, які нею розплавляються і випаровуються. Пари металу

зберігаються, підтримувані тільки зовнішньою енергією, до переходу струму через

природний нуль. До цього моменту зменшується інтенсивність випаровування і

росте швидкість конденсації парів металу, що веде до дуже швидкого відновленню

електричної міцності. Внаслідок цього, вакуумна дугогасильні камери відновлює

ізоляційну здатність, здатність витримувати перехідну відновлювальну напругу і

відбувається остаточне гасіння дуги. Так як електрична міцність у вакуумі може

бути досягнута навіть при мінімальних відстанях між контактами, відключення

ланцюга гарантується також, коли розмикання контактів відбудеться за кілька

мікросекунд до переходу струму через нуль. Спеціальні матеріали і конструкція

контактів добре обмежують тривалість і напругу дуги, гарантуючи мінімальний знос

контактів і великий ресурс. Крім цього, вакуум перешкоджає їх окисленню і

руйнуванню.

Конструкція полюсів вимикача. Полюса вимикача змонтовані на задній

частині корпусу приводу, яка має форму консолі. Із застосуванням нових технологій

знаходяться під напругою деталі полюсів залиті в епоксидну смолу, а у вимикачів з

високими параметрами - встановлені в відлиті з епоксидної смоли корпусу. Завдяки

цьому вакуумні камери захищені від ударів і інших зовнішніх впливів. При

включеному вимикачеві струм йде від верхнього виведу вимикача до нерухомого

контакту вакуумної дугогасильної камери, а звідти через нерухомий контакт до

нижнього виводу вимикача. Відключення вимикача відбувається за допомогою

ізоляційних сполучних тяг зі вставленими контактними пружинами стиснення.

Розріз вакуумного вимикача типу VD4 представлений на рис. 3.3. У вакуумних

камерах при розмиканні контактів виникає дуга у вакуумі, яка зберігається до

переходу струму через нуль і може бути схильна до впливу магнітних полів.

Конструкція вакуумної дугогасильної камери показана на рис. 3.4.

Рисунок 3.3 - Розріз вакуумного вимикача VD4 c залитими полюсами

1 – верхній вивод вимикачі; 2 – вакуумна дугогасильна камера; 3 – корпус полюса; 4 – нижній вивод вимикача; 5 – гнучкий контакт-стрічка (для 630 А); 6 – контактна пружина зжимання: 7 – ізоляційна з’єднувальна тяга; 8 – вимикаюча пружина; 9 –

передаточный важіль 10 – вал привода; 11 – механізм роз’єднання; 12 – корпус привода с пружиним накопичувальним механізмом.

Дуга у вакуумі - дифузна або стисла. Слідом за розмиканням контактів на

однорідній поверхні катода, виникаючі окремі розплавлені точки виділяють

розплавлений метал, який підтримує дугу. Дифузна дуга у вакуумі характеризується

поширенням над контактною поверхнею і рівномірним розподілом теплового

навантаження по поверхні контактів. При номінальному струмі вакуумної камери

електрична дуга завжди дифузного типу. Ерозія контактів незначна і число

відключень струму дуже велике. При збільшенні відключався струму електрична

дуга перетворюється з дуги дифузного типу в дугу стисненого типу завдяки ефекту

Холла.

Виникши на аноді, дуга стискається. Відбувається збільшення температури в

результаті теплового навантаження на контакти. Дуга обертається для запобігання

перегріву і ерозії контактів.

1 –

стержень/вивод;2 – круговий захист;3 – сильфон;4 – кришка камери;5 – екран;6 – керамічний ізолятор;7 – экран;8 – контакти;9 – вивод;10 – кришка камери.

Рисунок 3.4 – вакуумна камера

Особлива спіральна геометрія контактів вакуумних камер «АВВ» створює

радіальне магнітне поле у всій області знаходження стовбура дуги, наявного по колу

контактів. Електромагнітна сила є самогенеруючою і діє тангенціально, викликаючи

швидке обертання дуги навколо осі контакту. Таким чином, дуга примусово

обертається і охоплює велику поверхню, у порівнянні з фіксовано стислою дугою.

Крім мінімізації термічного навантаження на контакти, все це робить їх ерозію

незначною, а все разом дозволяє відключати навіть дуже великі струми КЗ.

Вакуумні камери АВВ відключають в нуль струму без повторних пробоїв. Швидке

зменшення заряджених частинок в струмі і конденсації пари металу спільно з

переходом струму через нуль дозволяють досягти максимальної електричної

міцності між контактами камери протягом мікросекунд.

Конструкція приводу вимикача. Пружинний привід є загальним для всіх трьох

полюсів вимикача. Взводом пружинного механізму акумулюється необхідна для

комутацій енергія, і привід готовий до роботи. Пружинний привід складається з

циліндричного корпусу, в який вставлена спіральна пружина накопичувального

механізму, для передачі енергії на рухливі контакти вимикача. Крім того, є наступні

додаткові пристрої: розмикачі, допоміжні перемикачі, а також елементи для

управління та індикації, поміщені на передній стороні корпусу приводу. Привід

може використовуватися для повторного включення, а враховуючи нетривалий час

накопичення, для багаторазового повторного включення. У вимикача в базовому

виконанні пружинний накопичувальний механізм зводиться електродвигуном, а при

відсутності живлячої привід напруги може бути зведений вручну.

4 ВИБІР ВАКУУМНОГО ВИМИКАЧА

Вимикач, що вибирається повинен працювати без пошкодження в найбільш

важкому за умовами експлуатації режимі роботи мережі. Тому вибір вимикача,

здатного безвідмовно працювати протягом всього терміну експлуатації мережі,

рекомендується проводити за наступним описом.

Слід провести порівняння номінальних параметрів вибраного типа вимикача з

параметрами електричної мережі в місці його установки: номінальна напруга

вимикача повинна бути рівна або більше номінальної напруги мережі, що

захищається; його номінальний тривалий струм повинен перевищувати номінальний

струм електроустановки; номінальний струм вимикання вимикача повинен бути

більше максимального розрахункового струму КЗ Ік у момент контактів.

При визначенні струму Ік повинні розглядатися всі можливі варіанти КЗ і з них

повинен бути вибраний найбільш важкий, яким звичайно є режим відключення

трьох- і однофазного КЗ на землю. Розрахунок аперіодичної складової повинен

проводитися з урахуванням того, що КЗ відбулося в мить, коли напруга в одній з фаз

рівна нулю. Номінальний струм вмикання вимикача повинен бути не меншим, ніж

протікаючий через вимикач ударний струм КЗ.

Крім того, при виборі вимикача слід мати на увазі, що у момент розмикання

контактів вимикача аперіодична складова струму КЗ не повинна перевищувати

аперіодичний струм, гарантований заводом-виробником. Зазвичай цей струм

виражається у відсотках номінального струму вимикання. Розрахунковий час

розмикання контактів вибирається мінімально можливим.

Разом з номінальним струмом вимикання повинні враховуватися цикли

(послідовність вмикань (В) і вимикань (О) – В), при яких вимикач працює.

Номінальний струм вимикання вимикачів без АПВ гарантується при циклі О -180-

ВО-180-ВО.

Термічна стійкість перевіряється з умови протікання через вимикач струму КЗ

протягом максимального часу, обумовленого спрацьовуванням захисту.

Номінальний струм електродинамічної стійкості вимикача повинен перевищувати

максимально можливе значення ударного струму КЗ, яке може бути в

електроустановці.

Вимикачі, що випускаються промисловістю, випробовуються при типових

швидкостях відновлення напруги. Тому звичайно немає необхідності проводити

розрахунок швидкості відновлення напруги в проектованих мережах і порівнювати з

умовами, які мали місце при випробуваннях апарату.

4.1 Розрахунок короткого замикання

В даному розділі ми будемо використовувати дані з курсового проекту по

дисципліні «Електричні частини станцій». Представимо спроектовану структурну

схему електричної станції, яка зображена на рисунку 4.1.

Рисунок 4.1 – Структурна схема станції

В даному випадку вакуумні вимикачі будемо вибирати для встановлення на

шипи ВРУ 35 кВ.

По представленій схемі ВРУ 35 кВ(див. рис. 4.2) необхідно вибрати

одинадцять вакуумних вимикачів.

Рисунок 4.2 – Схема ВРУ–35 кВ

Для безпосереднього вибору ВВ необхідно виконати всі попередні розрахунки

по структурній схемі, де будуть встановлені вимикачі.

Розпочнемо з розрахунку короткого замикання на шинах ВРУ 35 кВ.

розрахункова схема станції зображена на рисунку 4.3.

Рисунок 4.3 – Розрахункова схема установки

Складаємо еквівалентну електричну схему заміщення, яка відповідає по

початковим даним розрахунковій схемі, але в якій всі магнітні (трансформаторні)

зв’язки замінюємо електричними (рисунок 4.4).

Розрахунок виконуємо у відносних одиницях. Тому приведемо всі опори

елементів схеми заміщення до одних і тих самих базових умов, використовуючи

методичні вказівки [6].

Рисунок 4.4 - Заступна схема

Приймаємо SБ = 1000 (МВА).

Визначимо приведені значення опорів:

- СИСТЕМИ:

Х с=Х с ном ∙SБ

SНОМ; (4.1)

Х с=0,4 ∙ 10009800

=0,0408.

- ПЛЕП:

Х с=Хпит ∙ l ∙SБ

U ср2 ; (4.2)

Х Л=0,405 ∙160 ∙ 10001152 =4,89.

- БТ 1-4:

Хбт1=U кв−н %

100∙

SБ

S НОМ;(4.3)

Хбт 1−4=10,5100

∙ 100040

=2,625.

- БТ 5:

Хбт5=10,5100

∙ 100016

=6,5625.

- БТ 6-8:

Хбт6−8=8

100∙ 1000

16=5.

- ГЕНЕРАТОРІВ Г1-4:Х г 1=x} rsub {d*ном} ∙ {{S} rsub {Б}} over {{S} rsub {НОМ}} ; (4.4 ¿

Х г 1−4=0,153 ∙ 100040

=3,825.

- ГЕНЕРАТОРІВ Г5-8:

Х г 5−8=0,131 ∙ 100015

=8,73.

- ПРТВП:

Хбт1=U кв−н %

100∙SБ

SНОМ; (4.5)

Х ПРТВП= 7,5100

∙ 10004

=18,75.

- ТЗ 1-2:

Х В = 0,5×(uк в-н% + uк в-с% – uк с-н%), (4.6)

ХВ = 0,5×(17,5 + 10,5 – 6,5) = 10,75%;

Х С = 0,5×(uк в-с% + uк с-н% – uк в-н%), (4.7)

ХС = 0,5×(10,5 + 6,5 – 17,5) = -0,25 = 0;

Х Н = 0,5×(uк в-н% + uк с-н% – uк в-с%), (4.8)

ХН = 0,5×(17,5 + 6,5 – 10,5) = 6,75%.

Х'АТЗВ =Uкв%

100∙SБ

SНОМ; (4.9)

ХТЗВ=10,75100

∙ 100016

=6,71.

ХТЗС = 0; (4.10)

Х'АТЗ Н =Uк Н%

100∙SБ

SНОМ; (4.11)

ХТЗН =6,75100

∙ 100016

=4,22.

4.1.1 Розрахунок періодичної складової струму КЗ для часу t = 0

Початкове значення періодичної складової струму КЗ в системі відносних

одиниць визначається за формулою, кА:

, (4.12)

де Е''* – ЕРС джерела, в.о.;

хрез* – результуючий відносний опір ланки КЗ, який приведений до базисних

умов;

ІБ – базисний струм, кА.

І Б=SБ

√3 ∙U ср

.(4.13)

Розрахунок точки К1:

Складаємо розрахункову схему, враховуючи тільки елементи, які мають вплив

на точку КЗ К1. Приведемо цю схему до найбільш простого вигляду.

Х1=Х с+ХЛ

4=0,0408+ 4,89

4=1,26 ;

Х2=Х БТ 1+ ХГ 1=2,625+3,825=6,45 ;

Х3=Х2

4=6,45

4=1,61 ;

Х 4=ХБТ 5+Х Г 5=6,5625+8,73=15,29 ;

Х5=ХТЗВ

2=6,71

2=3,35 ;

Х6=Х БТ 6+Х Г 6=5+8,73=13,73 ;

Х7=Х6

3=13,73

3=4,58 ;

Електрична схема заміщення для розрахунку струмів КЗ в точці К1

представлена на рисунку 4.5.

Рисунок 4.5 – Згортання схеми для розрахунку КЗ в точці К1

Х ∆=Х 5 ∙ ( Х1 ∙ Х 3+ Х1 ∙ Х4+ Х4 ∙ Х3 )=¿

¿3,35 ∙ (1,26 ∙ 1,61+1,26 ∙15,29+1,61 ∙15,29 )=153.802;

Х10=Х1+Х ∆

Х4 ∙ Х3=1,26+ 153.802

1,61 ∙15,29=7.508 ;

Х11=Х3+Х∆

Х1 ∙ Х4=1.61+ 153.802

1,26 ∙ 15,29=9.593 ;

Х12=Х4+Х∆

Х1 ∙ Х3=15.29+ 153.802

1,26 ∙1,61=91.1;

Х13=Х12 ∙ Х7

Х12+Х7= 91.1 ∙4.58

91.1+4.58=4.361 .

Рисунок 4.6 – Згортання схеми для розрахунку КЗ в точці К1

І б=Sб

√3 ∙U СН

= 1000√3 ∙38,5

=16,28(кА ) .

І поС=ЕС ∙ І б

х10=1∙ 16,28

7.508=2.161 (кА ) ;

І по Г 1−4=ЕГ 1−5 ∙ І б

х11=1,11 ∙ 16,28

9.593=1.867 (кА ) ;

І по Г 5−8=ЕГ 6−8 ∙ І б

х13=1,01 ∙16,28

4.361=3,77 (кА ) .

4.1.2 Розрахунок ударного струму КЗ аперіодичної та періодичної

складової струму КЗ в момент часу t = t

Ударний струм КЗ зазвичай має місце через 0,1 с після початку КЗ. Його

значення знаходиться з виразу:

і у=√2 ∙ І п 0 ∙ k у , (кА ) ; (4.14)

де - початкове значення періодичної складової струму КЗ;

- ударний коефіцієнт, який залежить від постійної часу затухання

аперіодичної складової струму КЗ.

Якщо КЗ виникло на виводах генератора, то для його вітки постійна може

бути взята з [6, таблиця 5.6]. Для характерних точок електричних мереж значення

і беремо з [6, таблиця 5.7].

Розрахунковий час, для якого необхідно визначити струм КЗ:

t = tвв відкл + 0,01, (4.15)

де tвв відкл – власний час відключення вимикача.

Для визначення t попередньо виберемо вимикачі (табл. 4.1).

Таблиця 4.1 – Попередній вибір вимикачівМісце

встановлення Тип вимикача , с t, с

ВРП 35 кВ ВБНК-35 0,05 0,06

Аперіодична складова струму КЗ:

іаτ=√2 ∙ І п 0 ∙е−τТ а , (кА ); (4.16)

Підберемо всі необхідні величини з [6] і занесемо їх до таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 – Дані для розрахунку складових струмів КЗ

Точка КЗ Джерела струмів КЗ Іпо, кА τ, с Та, с ky е-τ/Ta

К1

Система 2,161 0,045 0,02 1,608 0,105399

Генератори 1-4 1,867 0,045 0,16 1,941 0,75484

Генератори 5-8 3,77 0,06 0,2 1,946 0,740818

Сума 7,798 21,891 - - 1,601057

Розрахунок точки К1:

Ударний струм:

і уС=√2 ∙ Іп0С ∙ k у , ( кА ); (4.17)

і уС=√2 ∙ 2,161 ∙ 1,608=4,91 ( кА );

і уГ 1− 4=√2∙ І п 0 Г 1−4 ∙ k у , (кА ) ; (4.18)

і уГ 1−4=√2∙ 1,867 ∙ 1,941=5,12 ( кА );

і уГ 5−8=√2∙ І п0 Г 5−8 ∙ k у , (кА ); (4.19)

і уГ 5−8=√2∙ 3,77 ∙1,946=10,37 (кА ) .

Аперіодична складова струму КЗ:

іаτС=√2 ∙ І п 0С ∙ е−τТ аС , (кА ); (4.20)

іаτС=√2 ∙ 2,161 ∙0,1054=0,32 (кА ) ;

іаτГ 1−4=√2∙ І п0Г 1−4 ∙ е−τ

Т аГ 1−4 , (кА ); (4.21)

іаτ Г 1−5=√2∙ 1,876 ∙0,7548=1,99 (кА ) ;

іаτ Г 5−8=√2∙ І п 0Г 5−8 ∙ е−τ

Т аГ 5−8 , (кА ) ; (4.22)

іаτ Г 5−8=√2∙ 3,77 ∙ 0,7408=3,94 ( кА ) .

Періодична складова в момент часу t = t:

Оскільки система зв’язана з точкою КЗ безпосередньо, то

І пτС=І п 0С=2,161 (кА ) . (4.23)

Розрахунок періодичної складової струму КЗ проведемо в наступному порядку

[6, рисунок 4.2]:

1) Визначаємо номінальний струм генератора, приведений до тієї ступені

напруги, де знаходиться точка КЗ:

І ' номG=SномG ∙ nB1

√3 ∙ UB1

.(4.24)

2) Знаходимо відношення , для якого по кривій рисунок 4.2 [6] для

потрібного моменту часу t = t знаходимо відношення , з якого і отримаємо

значення .

І ' номГ 1−4=35 ∙5

√3 ∙ 38,5=2,62 ( кА );

І п 0 Г 1−4

І 'номГ 1−4= 1,867

2,62=0,71 ;

по [6, рисунок4.2]:І пτ Г 1−4

І поГ 1−4=0,99

І пτ Г 1−4=0,99 ∙1,867=1,84 ( кА );

І ' номГ 5−8=15 ∙3

√3 ∙38,5=0,674 (кА ) ;

І п 0 Г 5−8

І 'номГ 5−8= 3,77

0,674=5,58 ;

, по [6, рисунок4.2]:

І пτ Г 5−8

І поГ 5−8=0.85

І пτ Г 5−8=0,85 ∙3,77=3,2 (кА ) .

Результати розрахунків складових струмів КЗ і ударного струму для всіх точок

КЗ приведено в таблиці 4.3.

Таблиця 4.3 – Результати розрахунків струмів КЗТочка

КЗ Джерела струмів КЗ Іпо, кА іуд, кА Iпt, кА іаt, кА Примітки

К1 ВРУ-35кВ

Система 2,161 4,9142 2,161 0,3221

Для вибору КА Генератори 1-4 1,867 5,1248 1,8483 1,9930Генератори 5-10 3,77 10,375 3,2045 3,9497

Сума 7,798 20,414 7,2138 6,2648

4.1.3 Розрахунок робочих максимальних струмів приєднань і теплових

імпульсів

Кількість в провіднику теплоти, що виділилася при КЗ, прийнято

характеризувати тепловим імпульсом Вк короткого замикання.

ВРУ СН:

- струм від блочного трансформатора:

І БТp. max=

15√3 ∙35 ∙0.95

=0,261 (кА ) .

- струм від ЛЕП:

ІWp .max=

15√3 ∙ 35 ∙0.8

=0,309 (кА ) .

- струм від трансформатора зв’язку:

І ТЗp .max=1,5 ∙ 16

√3 ∙35=0,396 (кА ) .

- струм від трансформатора власних потреб:

І ТВПp .max=1,5 ∙

Sном .ТВП

√3∙U ном (4.25)

І ТВПp .max=1,5 ∙ 2,5

√3∙ 35=0,061 (кА ) .

Вк=7.7982 ∙ (0,2+0,2 )=24.324 ( к А2 ∙с ) .

4.2 Вибір вимикача

Розглянемо вибір вимикачів та роз’єднувачів для ВРУ-35 кВ. Вибираємо

вимикач [6, с. 238] типу ВБНК-35.

- за напругою установки:

U уст ≤U ном . (4.26)35 кВ≤ 35 кВ .

- за тривалим струмом:

I роб .max ≤ Iном . (4.27)396 А ≤1600 А .

Проводимо перевірку:

а) на відключаючу здатність вимикача:

- перевірка на симетричний струм відключення:

I П . τ≤ I відкл .ном . . (4.28)

7,21кА ≤ 25 кА .

- перевірка на відключення аперіодичної складової струму КЗ:

ia . τ ≤ ia .ном=√2∙ βн ∙ I відкл .ном .

100.(4.29)

де - номінальне допустиме значення аперіодичної складової в струмі, який

відключається, для часу ;

- найменший час від початку КЗ до моменту розходження контактів;

- нормоване значення вмісту аперіодичної складової у струмі КЗ,

6,26 кА ≤ √2 ∙22 ∙25100

=7,77 кА .

б) на електродинамічну стійкість:

I П .0 ≤ I дин . . (4.30)

7,798 кА ≤64 кА .

і у ≤ ідин . (4.31)

20,41 кА ≤25 кА .

умови виконуються.

де – діюче значення періодичної складової граничного струму КЗ [2];

– найбільший пік (струм електродинамічної стійкості) [7].

в) на термічну стійкість:

Bk ≤ I m2 ∙ tm (4.32)

24,324 к А2∙ с≤ 252 ∙ 4=2500 к А2 ∙с .

де - розрахунковий тепловий імпульс струму КЗ;

- середньоквадратичне значення струму за чай його протікання (струм

термічної стійкості) за каталогом [8];

- тривалість протікання струму термічної стійкості за каталогом, с;

Умова виконується.

Результати зведені у табл. 4.4.

Таблиця 4.4 – Вибір комутаційної апаратуриРозрахункові дані Каталожні дані

Вимикач

ВРУ-35 кВ ВБНК-35

І роб .max=396 А

І пτ=7,21кА

іаτ=6,26 кА √2∙ І відк . ном ∙ βн=¿¿√2∙ 0,22 ∙25=7,77 кА

І п0=7.798 кА

і у=20.41 кА

Вк=24.324 к А2 ∙ с

5. ОХОРОНА ПРАЦІ

Робота з охорони праці на енергетичних об’єктах повинна проводитись згідно

з ’’Кодексом законів України про працю’’, Законом України ’’Про охорону праці’’

та іншими нормативними актами. На кожному енергетичному об’єкті, в кожному

структурному підрозділі і на робочому місці повинні бути створені умови праці, які

відповідають вимогам нормативних актів, а також забезпечене дотримання прав

працівників, гарантованих законодавством про охорону праці.

На кожному енергетичному об’єкті повинна бути створена служба охорони

праці, розроблене і затверджене ‘‘Положення про систему управління охороною

праці, повинна використовуватись нарядна система організації робіт. На

підприємствах з кількістю робітників менше 50 функції служби охорони праці

можуть виконувати, в порядку поєднання, працівники з відповідною підготовкою.

Управління роботою з охорони праці і персональна відповідальність за неї

лягає на керівника (роботодавця) енергетичного об’єкта.

Керівники та посадові особи енергетичних об’єктів повинні забезпечувати

проведення організаційних і технічних заходів для створення безпечних і здорових

умов праці на робочих місцях, у виробничих приміщеннях і на території, яка

належить енергетичному об’єкту, контролювати їх відповідність діючим вимогам

безпечної і виробничої санітарії, а також своєчасно організовувати навчання,

перевірку знань, інструктаж персоналу за дотриманням ним вимог з охорони праці.

Кожен нещасний випадок, а також будь-які порушення вимог безпеки праці,

які б могли призвести до нещасного випадку чи аварії, повинні ретельно

розслідуватись, визначені причини і винуватці їх виникнення та прийняті заходи для

попередження повторного виникнення

На кожному енергетичному об’єкті повинен бути створений кабінет охорони

праці для проведення організаційної і методичної роботи по навчанню, проведенню

інструктажів і перевірці знань робітників з питань охорони праці і пожежної

безпеки.

На електромонтерів з обслуговування вакуумного комутаційного обладнання

впливають за ГОСТ 12.0.003-74[9] такі небезпечні та шкідливі виробничі фактори:

а) фізичні:

- підвищена та знижена температура повітря робочої зони;

- підвищена та знижена температура поверхні обладнання, матеріалів;

- підвищена та знижена рухливість повітря;

- підвищена запиленість та загазованість повітря робочої зони;

- підвищена вологість повітря у робочій зоні;

- недостатність природного освітлення;

- недостатня освітленість робочої зони;

- підвищений рівень шуму на робочому місці;

- небезпечний рівень напруги в електричному колі, замикання якого може

відбутись через тіло людини;

- підвищена напруженість електричного поля.

в) психофізіологічні:

- фізичні перевантаження (динамічні)

- нервово-психічні перевантаження (монотонність праці, перенапруга

аналізаторів).

Схема виробничого приміщення електромонтерів і інженерів Відділу

телемеханіки Служби зв’язку ПАТ «Вінницяобленерго» зображена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Схема виробничого приміщення

5.1. Технічні рішення з безпечної експлуатації об’єкта

Вакуумне комутаційне обладнання працює на напрузі 6-110 кВ, тому

категорія умов з небезпеки електротравматизму – з підвищеною небезпекою.

Фактори підвищеної небезпеки: підвищена температура повітря (більша за 35°С),

вологість (більша 75%), струмопровідна підлога, струмопровідний пил, можливість

одночасного дотику обслуговуючого персоналу до металевого корпуса споживача

електроенергії та металоконструкцій, що мають зв’язок із землею.

Вся робота з охорони праці повинна бути направлена на створення системи

організаційних заходів і технічних засобів, які призначені для попередження дії на

працівників небезпечних і шкідливих виробничих факторів. Експлуатація

обладнання, будівель і споруд повинна відповідати вимогам нормативних актів про

охорону праці.

Засоби захисту, інструмент, який використовується при обслуговуванні та

ремонті обладнання, повинен своєчасно оглядатися та випробуватись у

відповідності до діючих нормативних актів про охорону праці.

На енергетичних об’єктах повинні бути розроблені та затверджені інструкції

про охорону праці для всіх робітників виробничих професій

(електрозварювальники, лаборанти), а також на окремі види робіт (роботи на висоті,

монтажні, ремонтні та ін.) згідно з вимогами нормативних актів.

На енергетичних об’єктах, у відповідності до нормативних актів, повинні

організовуватись лікувально-профілактичне обстеження персоналу:

– первинні, при влаштуванні на роботу і періодичні медичний,

профілактичний наркологічний огляд працівників певних категорій;

– професійний відбір для визначення анатомо-фізіологічної і психологічної

придатності до безпечного виконання робіт (окремих видів і операцій);

– медичний огляд водіїв транспортних засобів перед виїздом;

– лікувально-профілактичне харчування і санітарно побутове обслуговування.

Кожний працівник повинен знати і виконувати вимоги безпеки праці, які

відносяться до обладнання, що обслуговується та організація праці на робочому

місці.

При неможливості усунути дію на персонал шкідливих і небезпечних

факторів, керівники і посадові особи повинні забезпечувати персона засобами

індивідуального захисту.

У випадку виникнення пожеж, аварійних ситуацій та інших порушень в роботі

обладнання, персонал енергетичного об’єкта і командирований іншими

підприємствами та організаціями персонал повинен прийняти заходи для усунення

аварії, пожежі, виконати необхідні захисні заходи і в разі небезпеки для здоров’я чи

життя, покинути робоче місце.

При виконанні будівельно-монтажних, налагоджувальних, ремонтних робіт на

одному й тому ж обладнанні чи споруді енергетичного об’єкта одночасно

декількома організаціями згідно договорів з енергетичним об’єктом, керівництво

об’єкта згідно з керівництвом підрядних організацій повинно розробляти спільний

графік робіт і план погоджених заходів з охорони праці.

Відповідальність за виконання вказаного плану заходів на своїх ділянках, за

відповідність кваліфікації персоналу і виконання ним вимог охорони праці і

пожежної безпеки несуть відповіді керівники.

На підстанціях, де використовується вакуумне комутаційне обладнання,

мають місце наступні види небезпеки, які загрожують життю і здоров'ю

обслуговуючого персоналу:

– дія електричного струму;

– виникнення пожеж;

– травматизм, під час роботи з приводами комутаційних апаратів;

– небезпека, яка виникає під час роботи з трансформаторним маслом.

Для того, щоб усунути або зменшити дію шкідливих чинників забезпечити

безпечні умови роботи в електроустановках проводяться такі організаційні і технічні

заходи. До організаційних заходів відносяться:

– призначення осіб, відповідальних за безпечне проведення робіт;

– видача дозволу на підготовку робочого місця і на допуск;

– підготовка робочого місця і допуск до роботи;

– нагляд під час проведення робіт;

– переведення на інше робоче місце;

– оформлення перерв в роботі і її закінчення.

Відповідно до вимог Правил улаштування електроустановок та ГОСТ

12.1.019-79 [10] для захисту персоналу від випадкового дотику до струмоведучих

частин електроустаткування передбачені наступні основні технічні заходи:

– вивішування заборонних плакатів на приводах ручного і ключах

дистанційного керування комутаційної апаратури;

– приєднання до “землі” переносних заземлень;

– перевірка відсутності напруги на струмоведучих частинах, які необхідно

заземлити;

– установка заземлень безпосередньо після перевірки відсутності напруги і

вивішування плакатів “Заземлено” на приводах комутаційних апаратів;

– огорожа, у разі потреби, робочих місць або струмоведучих частин, які

залишаються під напругою, і вивішування на огорожі плакатів безпеки.

Двері приміщень електроустановок повинні бути закритими на замок. Ключі

повинні зберігатися у чергового персоналу. Роботи в діючих електроустановках

повинні проводитися по нарядах або розпорядженнях. Капітальний ремонт

електроустановок повинен виконуватися по технологічним картам. Необхідно

працювати в спеціальному одязі. При появі загрози потрапити під дію електричного

струму всі роботи в електроустановках необхідно припинити. Персонал повинен

бути укомплектований захисними засобами, спецодягом, медичними аптечками.

Організаційні заходи для забезпечення безпеки робіт - це виконання робіт в

електроустановках за нарядом, розпорядженням, в порядку поточної експлуатації.

Робота по наряду. Наряд - це письмове завдання, що визначає місце, час

початку і завершення робіт, умови їх безпечного ведення, склад бригади і осіб,

відповідальних за безпеку робіт. Наряд виконується на бланку встановленої форми.

За нарядом виконуються наступні роботи:

- З повним зняттям напруги;

- З частковим зняттям напруги;

- Без зняття напруги поблизу і на струмоведучих частинах, що знаходяться під

напругою.

Роботи за розпорядженням. Розпорядження - це завдання на роботу в

електроустановках, записане в оперативному журналі. Розпорядження має разовий

характер, видається на одну роботу і діє на одну зміну або протягом години. За

розпорядженням виконуються роботи:

O Без зняття напруги віддалік від струмоведучих частин, що знаходяться під

напругою, тривалістю не більше однієї зміни (прибирання приміщень закритих РУ,

ремонт освітлювальної апаратури і заміна ламп, догляд за щітково-колекторними

вузлами електричних машин та ін.);

O Позапланові короткочасні і невеликі за обсягом (до 1 години), викликані

виробничою необхідністю, з повним або частковим зняттям напруги, а також без

зняття напруги поблизу і на струмоведучих частинах, що знаходяться під напругою

(роботи на кожухах електрообладнання, вимірювання струмовимірювальні кліщі,

зміна запобіжників до 1000 В, перевірка нагрівання контактів штангою, визначення

місця вібрації шин штангою, фазировка, контроль ізоляторів штангою. Ці роботи

виконуються не менше ніж двома робітниками протягом не більше 1 години);

O Деякі види робіт з частковим або повним зняттям напруги в установках до

1000 В тривалістю не більше однієї зміни (ремонт магнітних пускачів, пускових

кнопок, автоматичних вимикачів, контакторів, рубильників та іншої подібної

апаратури, встановленої поза щитами і збірками; ремонт окремих електроприймачів;

ремонт окремо розташованих блоків управління і магнітних станцій, заміна

запобіжників та інші. Роботи виконуються двома робочими);

У порядку поточної експлуатації виконують роботи за спеціальним переліком

з наступним записом в оперативний журнал: всі види робіт за розпорядженням,

обслуговування зовнішнього та зовнішнього освітлення з повідомленням

оперативного персоналу про час і місце роботи.

5.2. Технічні рішення з гігієни праці та виробничої санітарії

Санітарно-побутові приміщення на підприємстві розташовують з

максимальним наближенням до робочих місць, щоб не було зустрічних потоків

людей, а також переходів через виробничі приміщення зі шкідливими виділеннями,

неопалювані частини будівлі та відкриті простори.

Площа приміщення, де розміщується оперативно-ремонтний персонал відділу

телемеханіки становить 85 м2, об’єм – 255 м3 .

Робоче місце – непостійне, оскільки робітник знаходиться тут менше 50%

робочого часу.

5.2.1. Мікроклімат

Основними нормативними документами, що регламентують параметри

мікроклімату виробничих приміщень, є ДСН 3.3.6.042-99[11 ].

Мікроклімат відділу телемеханіки характеризується наступними чинниками:

температурою повітря, відносною вологістю повітря, швидкістю руху повітря,

інтенсивністю теплового випромінювання.

Допустимі норми температури, відносної вологості та швидкості руху повітря в

робочій зоні виробничих приміщень(категорія робіт Іб та період року) приведені в

таблиці 5.1.

Таблиця 5.1- Допустимі норми параметрів повітря на непостійних робочих

місцях

Період

року

Категорія

робітТемпература, °С

Відносна

вологість

Швидкість

руху, X

Холодний Іб 20-24 17-25 75Теплий 21-28 19-30 55 при 27 °С

Нормалізація параметрів мікроклімату здійснюється за допомогою комплексу

заходів та засобів колективного захисту, які включають будівельно-планувальні,

організаційно-технологічні, санітарно-гігієнічні, технічні та ін. Для профілактики

перегрівань та переохолоджень робітників використовують засоби індивідуального

захисту.

Розглянемо основні заходи та засоби нормалізації параметрів мікроклімату,

які використовуються на виробництві:

- Удосконалення технологічних процесів та устаткування;

- Раціональна вентиляція, опалення та кондиціонування повітря;

- Раціоналізація режимів праці та відпочинку.

5.2.2. Склад повітря робочої зони

Робочою зоною вважається простір, який обмежений огороджуючими

конструкціями виробничих приміщень, що мають висоту 2 м над рівнем підлоги

або площини, на яких знаходяться місця постійного або непостійного

перебування працюючих. Склад повітря робочої зони залежить від складу

атмосферного повітря і впливу на нього ряду шкідливих виробничих факторів,

утворених в процесі трудової діяльності людини. Склад повітря залишається

постійним. Забруднення повітря робочої зони регламентується

граничнодопустимими концентраціями (ГДК) в мг/м3 [12].

Таблиця 5.2 - Можливі забруднювачі повітря і їх ГДК

Назва речовини

ГДК, мг/м3

Клас

небезпечностіМаксимально

разова

Середньо

добова

Пил нетоксичний 0,5 0,15 4

Для забезпечення складу повітря робочої зони відповідно до ГОСТу 12.1.004-

91[13]. ССБТ проектом передбачені наступні рішення:

- застосування пиловідсмоктуючих агрегатів з рукавними фільтрами;

- необхідно проводити контроль за ГДК шкідливих речовин у приміщенні

підстанції;

- застосовувати природну вентиляцію: організовану і неорганізовану.

5.2.3. Виробниче освітлення

Природне освітлення

Підприємство знаходиться у Вінницькій області, система природного

освітлення цеху - бокове.

Характеристика зорової роботи – дуже малої точності;

Розряд - IV;

Контраст об'єкту розпізнавання - незалежно від характеристик фону і контрасту

об'єкту з фоном;

Характеристика фону - незалежно від характеристик фону і контрасту об'єкту з

фоном;

Бокове КПО, %:

- природне 0,5;

- суміщене 0,3.

Основною величиною для розрахунку і нормування природного освітлення є

коефіцієнт природної освітленості (КПО). Прийняте роздільне нормування КПО для

бічного і верхнього освітлення. Ті місця, що освітлюється тільки бічним світлом,

нормується мінімальне значення КЕО в межах робочої зони, що повинно бути

забезпечене в точках, найбільше віддалених від вікна.

Відповідно до ДБН В.2.5-28-2006 [14], нормоване значення коефіцієнта

природного освітлення слід визначати за формулою:

eN=e Н ∙ mN , (5.1)

де eН - значення КПО для будинків;

т - коефіцієнт сонячності клімату - 0,85, вікна зорієнтовані на схід.

Природне:eN=0,5 ∙ 0,85=0,4 % ,

суміщене: eN=0,3 ∙ 0,85=0,2 % .

Штучне освітлення.

Використовується штучне освітлення двох систем: загальне або комбіноване.

Загальне освітлення - освітлення, при якому світильники розміщуються у верхній

зоні приміщення рівномірно або пристосувальне до розташування обладнання

Комбіноване освітлення - додаткове освітлення, при якому до загального освітлення

додається ще й місцеве. Місцеве освітлення - освітлення, яке створюється

світильниками, концентруючими світловий потік безпосередньо на робочих місцях.

Нормується величина освітленості Е в люксах. Для умов, що розглядаються в

проекті (розряд робіт IV, підрозряд робіт в, система освітлення - загальне) тип

джерела освітлення - люмінесцентні лампи, нормативне значення комбінованого

освітленості 400 лк, а загальне - 200 лк.

Для забезпечення нормативного значення емін передбачено: штучне освітлення в

приміщенні ДП забезпечується люмінесцентними лампами ЛБ-40.

При експлуатації здійснюється контроль за рівнем напруги освітлювальної

мережі, своєчасна заміна перегорілих ламп, забезпечується чистота повітря у

приміщенні.

5.2.4. Виробничий шум

Джерелом шуму є робота даного вакуумного комутаційного обладнання.

Шум - це хаотична сукупність різних за силою і частотою звуків, що заважають

сприйняттю корисних сигналів і негативно впливають на людину.

Постійна дія сильного шуму може не лише негативно вплинути на слух, але й

викликати інші шкідливі наслідки - дзвін у вухах, запаморочення, головний біль,

підвищення втоми, зниження працездатності.

Шум має кумулятивнний ефект, тобто акустичні подразнення, накопичуючись в

організмі людини, все сильніше пригнічують нервову систему. Тому перед втратою

слуху від впливу шумів виникає функціональний розлад центральної нервової

системи. Особливо шкідливий вплив шуму позначається на нервово-психічній

діяльності людини. Процес нервово-психічних захворювань вищий серед осіб, що

працюють у гомінких умовах, ніж у людей, що працюють у нормальних звукових

умовах.

Відповідно до [15] рівень звука вимірюється в децибелах і визначається по

формулі:

L = 10lg(І/І0) = 10lg(р/р0) = 10lg(U/U0) (6.1)

де L - рівень шуму.дБ;

p - звуковий тиск, Па;

U0 - коливальна швидкість, 5-10 м/с;

Р0 - нульове значення звукового тиску, умовно прийняте рівним 2*105 Па.

При санітарно-гігієнічному нормуванні шуму використовують два методи:

- нормування за гранично допустимим спектром шуму;

- нормування рівня звуку за шкалою А шумоміра.

Таблиця 5.3 - Допустимі рівні звукового тиску

Робоче місце

Рівні звукового тиску в октавних смугах з

середньогеометричними частотами, Гц

31,5 63 125

250

500

1000

2000

4000

8000

На постійних

робочих

місцях у

виробничих

приміщеннях

та на

території

підприємства

107 95 87 82 78 75 73 71 69

За характером спектру шум - широкосмуговий з безперервний спектром

шириною більше октави; за тональною характеристикою постійний; за

походженням - гідродинамічний.

Допустимі рівні звукового тиску, рівні звуку і еквівалентні рівні звуку на

робочих місцях приймаються за вимогами ДСН 3.3.6.037-99 [15] і наведені в таблиці

5.3 .

Для зменшення рівня шуму до допустимого в цеху двигуни виконуються в

металевому кожусі, а також виконують змащення, застосовують пластмасові деталі,

використовують протишумні навушники, які закривають вушну раковину.

5.2.5. Виробничі вібрації

Вібрацією називають механічні коливання пружних тіл або систем, коли

відбувається переміщення центра їх ваги в просторі відносно статичного стану.

Загальна вібрація передається на тіло через опорні поверхні людини, що стоїть чи

сидить (підошви ніг або сідниці).

Користуючись [16], наведемо в таблиці 5.4 допустимі рівні вібрації на

постійних місцях.

Таблиця 5.4 - Допустимі рівні вібрації на постійних місцях

Вид вібраціїОктавні смуги з середньогеометричними частотами, Гц2 4 8 16 31,5 63 125 250 500 1000

Загальна

вібрація:

в виробничих приміщеннях, де немає машин, що

генерують вібрації

0,5

100

0,18

91

0,089

85

0,079

84

0,079

84

0,079

84- - - -

В чисельнику середньоквадратичне значення вібрації, м/с 10-2, знаменнику -

логарифмічні рівні вібрації, дБ.

Основними методами колективного віброзахисту є зниження вібрації шляхом

дії на джерело виникнення: відстрочка від режиму резонанс; динамічне гасіння

коливань, заміна конструктивних елементів уставок і будівельних конструкцій.

Засоби індивідуального захисту діляться на засоби для ніг, рук та тіла працюючого.

5.3. Пожежна безпека

Пожежна безпека — стан об'єкта, при якому з регламентованою ймовірністю

відкидається можливість виникнення та розвиток пожежі, і впливу на людей її

небезпечних факторів, а також забезпечується захист матеріальних цінностей.

В електроустановках використовуються пожежонебезпечні речовини і

матеріали. Особливо виділимо у тому числі трансформаторну оливу і ізоляційні

матеріали .

Задля більшої конструктивної відповідності електротехнічних виробів ПУЕ

виділяються пожежонебезпечні зони.

Обладнання на електроустановках належить до П-Іа та П-III [17].

П-Іа - Зони в приміщеннях, де є тверді горючі речовини чи

матеріали

П-III - Зони за межами приміщення, в якому використовуються горючі

рідини з температурою спалаху > 6І0С або тверді горючі речовини, горючий пил,

волокна.

5.3.1 Технічні рішення системи запобігання пожежі

Будівля, де розташований відділ телемеханіки, характеризується III ступенем

вогнестійкості.

До III ступенем вогнестійкості відносяться будівлі з штучними та захисними

конструкціями з природних та штучних кам'яних матеріалів, бетону, залізобетону.

Для перекриття допускається застосування дерев'яних інструкцій, захищених

штукатуркою або важкогорючими листовими, а також нитковими матеріалами. До

елементів покриття висуваються вимога по межах огнестійкості та межах

розповсюдження полум'я; при цьому елементи укриття з деревини піддаються

вогнезахисній обробці.

Межі вогнестійкості занесені у таблицю 5.5.

Таблиця 5.5 - Мінімальні межі вогнестійкості будівельних конструкцій і

максимальні межі розповсюдження полум'я по них.

Сту

пінь

вог

нест

ійко

сті

буді

влі

Стіни

Кол

они

Схо

дові

пло

щад

ки,

балк

и, к

осоу

ри, м

арш

і сх

одов

их к

літо

кП

лити

, нас

тили

(з

утеп

люва

чем)

, нес

учі

конс

трук

ції п

ерек

ритт

я Елементи перекриття

Нес

учі

Сам

онес

учі

Зовн

ішні

нес

учі

Вну

тріш

ні н

есуч

і (п

ерег

ород

ки)

Пли

ти, н

асти

ли,

прог

они

Балк

и, ф

ерми

, ар

ки, р

ами

ІІІ 1/0 0,5/0 0,2/40 0,2/40 0,25/0 1/0 0,25/0 0,25/25 0,25/0

У чисельнику вказуються межі вогнестійкості будівельних конструкцій; у

знаменнику - межі розповсюдження полум'я по них.

В таблиці 5.6 приведена допустима кількість поверхів і площа поверху і межах

пожежного відсіку будівлі відповідно до ступеня вогнестійкості.

Таблиця 5.6 - Допустима кількість поверхів і площа поверху в межах

пожежного відсіку будівлі

Категорія будівлі (пожежних

відсіків)

Допустимакількістьповерхів

Ступінь вог-

нестійкостібудівлі

Площа поверху в межах пожежного відсіку, м2, будівель

Одноповерхових

багатоповерхових

2 поверхи

3 поверхи і більше

не обмежується

Д 1 ІІІ 5200 - -

В таблиці 5.7 приведені протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх

вогнестійкості.

Таблиця 5.7 - Протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх вогнестійкості

Номер п/п Протипожежна перешкода

Типи протипожежних перешкод або їх

елементів

Мінімальні межі вогнестійкості

протипожежних перешкод або їх елементів, год

1 Протипожежні стіни 12

2.50.75

2 Протипожежні перегородки 12

0.750.25

3 Протипожежні перекриття123

2.51

0.75

4 Протипожежні вікна і двері123

1.20.60.25

5.3.1 Технічні рішення системи протипожежного захисту

У випадку виникнення пожежі робітники повинні: прийняти всі заходи по

ліквідації вогню; місце, яке загорілось слід гасити вогнегасником; при загоранні

електропроводів слід відключити лінію, а ізоляцію електропроводів необхідно

гасити тільки вуглекислотним вогнегасником або піском; зупинити обладнання.

Площа пульту управління становить 85 м2. В кожній кімнаті приміщення

відділу телемеханіки розміщенні біля входу вуглекислотнівогнегасники ОУ-5.

ОУ-5 (10 чи 80) – вогнегасник вуглекислотний, місткістю 5 (10 чи 80

кілограмів). Служить для гасіння пожеж і загорянь класів B, Е (лише

електроустановок, які перебувають під напругою до 1000 В). Перевагою

вуглекислотних вогнегасників є можливість гасіння електроустановок під напругою

наукових і виробничих приміщень із вогненебезпечними рідинами без заподіяння

шкоди товарам та обладнанню. Пожежогасяча речовина двоокис вуглецю.

На території будівлі розташовано 3 пожежних щита, до комплексу засобів

пожежегасіння, які розміщені на ньому, включені: вогнегасники ОУ-5 – 3шт., ящик з

піском - 1шт., покривало з негорючого теплоізоляційного матеріалу або повсті

розміром 2м х 2м - 1шт., гаки - 3шт., лопати - 2шт., ломи - 2шт., сокири - 2шт.

Ящик для піску має місткість 3,0 м3 та укомплектований совковою лопатою.

Конструкція ящика повинна забезпечувати зручність діставання піску та виключати

попадання опадів.

ВИСНОВКИ

Аналіз вакуумної комутаційної апаратури проводився поетапно. Спочатку

наведено загальні поняття та визначення. Наведено структуру вакуумних

дугогасильних камер, які є основою всіх вакуумних комутаційних апаратів. Камери

мають певні конструктивні особливості в залежності від напруги, струмів

вимкнення та конструкції вимикача. Разом з тим вони будуються на загальних

принципах умов гасіння електричної дуги в вакуумному середовищі.

Розглянуто пункт секціонування опорний ПСС-10 – так званий реклоузер. В

основі реклоузера лежить вакуумний вимикач. ПСС-10 призначений для

автоматичного секціонування повітряних або комбінованих ліній електропередач

трифазного змінного струму частотою 50 Гц номінальною напругою 6-10 кВ.

Реклоузер окрім вакуумного вимикача облаштований низьковольтним модулем, в

якому знаходиться всі необхідні електронні системи керування реклоузером. Я

вважаю, що для ефективного покращення надійності безперебійного

електропостачання споживачів необхідно обладнати розподільчі мережі України

реклоузерами.

Виконаний вибір вакуумного вимикача на напругу 35 кВ. Приклад вибору

вимикача базується на курсовому проекті по предмету «Електричні частини

станцій». Проводилося порівняння номінальних параметрів вибраного типа

вимикача з параметрами електричної мережі в місці його установки: номінальна

напруга вимикача повинна бути рівна або більше номінальної напруги мережі, що

захищається; його номінальний тривалий струм повинен перевищувати номінальний

струм електроустановки; номінальний струм вимикання вимикача повинен бути

більше максимального розрахункового струму КЗ Ік у момент контактів. Також

вакуумний вимикач перевірявся на термічну і динамічну стійкість.

Проаналізувавши сучасний розвиток енергетики у світі дійшов висновку, що

основною задачею в області комутаційної апаратури є підвищення надійності.

Вакуумні вимикачі по даній характеристиці кращі в експлуатації за оливні та мало

оливні вимикачі. Тому зараз відбувається заміна оливних вимикачів на вакуумні.

Останні також переважають по масогабаритних характеристиках. Дійшовши

висновку, я вважаю, що найефективніше проводити заміну на вакуумні вимикачі на

клас напруги розподільчих мереж 6-35 кВ. Також вакуумні вимикачі є на клас

напруги 110 кВ, але вони не такі ефективні в порівнянні з елегазовими по даному

класі напруги.

Вакуумна комутаційна апаратура відіграє велику роль у електроенергетиці. На

неї припадає достатній відсоток усієї використовуваної комутаційної апаратури.

Дуже часто при заміні старих(здебільшого масляних вимикачів) використовують

вакуумні вимикачі, так як вони надійні в роботі, а надійність в електроенергетиці це

життя людей. Але і сьогодні є нещасні випадки, коли люди помирали при роботі з

комутаційною апаратурою. Тому удосконалення роботи і надійність вимикачів

продовжує вдосконалюватися.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Лежнюк П.Д. Комутаційні електричні апарати. / П.Д. Лежнюк, В. Ц.

Зелінський, Л.Н. Добровольська – М.: Луцьк: ЛНТУ, 2010. – 321 с.

2. Перцев А.А. Вакуумные дугогасительные камеры. / А.А. Перцев, Л.А.

Рыльская. - Рязань: Рязанский издательский дом, 2008. - 392 с.

3. Лежнюк П.Д. Електричні апарати. Фізичні основи електричних апаратів.

/ П.Д. Лежнюк, В.Ц. Зелінський. – Вінниця: ВНТУ, 2007. –184 с.

4. Лежнюк П.Д. Електричні апарати розподільчих установок. / П.Д.

Лежнюк, В.Ц. Зелінський. – Вінниця: ВНТУ, 2004. –128 с.

5. Лежнюк П.Д. Електрообладнання розподільних установок. Вакуумні

вимикачі. / П.Д. Лежнюк, В.Ц. Зелінський. – Вінниця: ВНТУ, 2010. –137 с.

6. Лежнюк П.Д. . Проектування електричної частини електричних

станцій. / П.Д. Лежнюк, В.М. Лагутін, В.В. Тептя– М.: Вінниця ВНТУ, 2009. – 194 с.

7. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. /

Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

8. Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. / Л.Д.

Рожкова, В.С. Козулин. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.

9. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация: ГОСТ

12.0.003-74 ССБТ. – [Действующий от 18 ноября 1974 г.]. – М.: ИПК Издательство

стандартов, 2002.

10. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие

требования и номенклатура видов защиты: ГОСТ 12.1.019-79 . – [Действующий от

17 июля 1979 г.]. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1980.

11. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень: ДСН 3.3.6.042-

99. – [Чинний від 01 грудня 1999 р.]. – К.: Міністерство охорони здоров'я України,

1999.

12. Общие санитарно-гигиенические требова-ния к воздуху рабочей зоны:

ГОСТ 12.1.005-88 . – [Действующий от 01 января 1989 г.]. – М.: ИПК Издательство

стандартов, 1989.

13. Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие

требования: ГОСТ 12.1.004-91. – [Действующий от 14 июня 1991 г.]. – М.: ИПК

Издательство стандартов, 1991.

14. Природне і штучне освітлення: ДБН В.2.5-28-2006. – [Чинний від 01

листопада 2006 р.]. – К.: Мінбуд України, 2006.

15. Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку : ДСН

3.3.6.037-99. – [Чинний від 01 грудня 1999 р.]. – К.: Міністерство охорони здоров'я

України, 1999.

16. Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації :

ДСН 3.3.6.039-99. – [Чинний від 01 грудня 1999 р.]. – К.: Міністерство охорони

здоров'я України, 1999.

17. Пожежна безпека об’єктів будівництва: ДБН В.1.1.7-2002. – [Чинний від

03 грудня 2002 р.]. – К.: Держбуд України, 2003.