Изоляторы и шины распределительных устройств

Токоведущие части электроустановок крепятся и изолируются друг от друга посредством изоляторов. Изоляторы делятся на линейные, аппаратные, опорные и проходные.

Линейные изоляторы предназначены для крепления проводов воздушных линий электропередачи.

Аппаратные изоляторы служат для крепления и вывода токоведущих частей электрических аппаратов, крепления шин.

Опорные изоляторы внутренней установки типа ОФ на напряжение 6 – 10 кВ используются для крепления шин и аппаратов распределительных устройств. Изготавливаются они с овальным, круглым или квадратным основанием. Металлическая арматура для крепления изоляторов заделывается снаружи фарфорового корпуса. Опорные изоляторы для наружной установки (ОНШ на 6 – 10 кВ, ОНС на 35 – 110 кВ и др.) выполняют с более развитой (ребристой) поверхностью, чем изоляторы внутренней установки.

Проходные изоляторы (для внутренней и наружной установки) предназначены для вывода токоведущих частей из зданий, прокладки шин через стены и перекрытия. Наибольшее распространение получили проходные изоляторы внутренней установки типов П и ПК с токоведущими стержнями круглого и прямоугольного сечений на 6 – 10 кВ и токи 250 – 2500 А. Они используются в комплектных распределительных устройствах типа КРУ.

Шины распределительных устройств напряжением выше 1000 В делают из меди и алюминия (реже из стали). Они имеют прямоугольное, круглое или коробчатое сечение.

В закрытых установках медные шины применяют только в особых случаях. В открытых установках – в агрессивной среде (морское побережье, территория химических заводов и др.). Наиболее распространены алюминиевые шины прямоугольного сечения.

В зависимости от величины тока шины собирают по одной, две, три и больше полосы в одном пакете на фазу. Для токов свыше 3000 А применяют шины коробчатого сечения.

Окраска шин следующая: шина фазы А – желтая, фазы В – зеленая, фазы С – красная. Для предохранения контактных соединений от окисления шины не должны работать при температуре выше 70 ºС.

 

7. Измерительные трансформаторы(трансформаторы тока – ТТ и трансформаторы напряжения ТН).

Трансформаторы тока в электрических сетях напряжением выше 1000 В имеют следующее назначение:

- отделить цепи высокого напряжения от цепей измерительной и защитной аппаратуры, обеспечивая безопасность их обслуживания;

- снизить измеряемый ток до значения, допускающего подключение последовательных катушек измерительных приборов или аппаратов защиты.

Схема включения ТТ показана на рис. 7.11. Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 и две обмотки – первичную 1 и вторичную 3. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной обмотке с номинальным током I₂, присоединяются измерительные приборы. Значения номинального вторичного тока принимают равными 5 А или 1 А.

 

 

Рис. 7.11. Схема включения трансформатора тока

 

Каждый трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

k_ном == , (7.15),

 

где I_1ном и I_2ном – номинальные токи первичной и вторичной обмоток ТТ;

W₁, W₂ – число витков, соответственно первичной и вторичной обмоток ТТ.

Результирующая магнитодвижущая сила (МДС) трансформатора тока I₀W₁, определяется суммой МДС его первичной и вторичной обмоток по формуле:

I₀W₁ = I₁W₁ + ( – I₂W₂). (7.16)

 

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ. При размыкании вторичной обмотки трансформатора отсутствует МДС вторичной обмотки (I₂W₂), следовательно, I₀W₁ = I₁W₁. Большая величина I₁W₁, обусловленная большими токами в первичной обмотке ТТ, значительно увеличит магнитный поток и магнитную индукцию, вследствие чего возрастет нагрев сердечника трансформатора и увеличится ЭДС вторичной обмотки. Это может привести к перегреву и пробою изоляции вторичной обмотки трансформатора тока и к появлению опасного напряжения на включенной во вторичную обмотку ТТ аппаратуре. Поэтому размыкания вторичной обмотки трансформатора тока недопустимо.

При снятии измерительных приборов, а также приборов контроля и защиты (ремонт, поверка), подключенных к ТТ, необходимо предварительно замкнуть вторичную обмотку накоротко или зашунтировать.

Трансформаторы тока выбирают по номинальному току и напряжению, нагрузке первичной и вторичной обмоток, классу точности и допускаемой погрешности с проверкой на динамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

Электродинамическая стойкость выполняется, если

 

ι_у ≤ k_дин I_ном1, (7.18)

 

где k_дин – динамическая кратность (k_дин = ι_max / I_{ном ТТ} – приводится в каталогах на трансформаторы тока);

I_ном1 – номинальный первичный ток трансформатора тока.

Проверка по допустимому току термической стойкости трансформатора выполняется по условию:

В = )² t_к, (7.19)

 

где В – тепловой импульс тока КЗ;

k_т – коэффициент термической устойчивости ТТ (справочные данные). Величина k_т относится к времени 1 с.

Номинальной мощностью нагрузки ТТ называется мощность, при которой погрешность не превышает погрешности, установленной для данного класса точности трансформаторов (0,5; 1; 3). Номинальная мощность трансформатора тока S₂ должна быть не меньше мощности, потребляемой приборами (S_пр), и мощности, теряемой в переходных контактах и проводах:

 

S₂ ≥ S_пр + (r_пр + r_к). (7.20)

 

Сопротивления всех переходных контактов принимается 0,1 Ом, величина тока I₂ = 5 А.

Выполнение условия (7.20) обеспечивает работу трансформатора в требуемом классе точности. Класс точности должен быть для счетчиков0,5; для щитовых электроизмерительных приборов и реле – 1 и 3.

В электроустановках 6 – 10 кВ широко применяются трансформаторы тока типов ТПЛ-10, ТПЛУ-10, ТПЛК-10, ТПШЛ-10 и других типов.

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены:

- для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 (чаще) или 100/В;

- для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения;

- для подключения к вторичной обмотке параллельных катушек ваттметров, вольтметров, фазометров, счетчиков электрической энергии и реле защиты, для автоматики и сигнализации.

Номинальный коэффициент трансформации ТН равен

 

К_U = , (7.21)

 

где U_1ном, U_2ном – номинальные напряжения соответственно первичной и вторичной обмоток трансформатора напряжения;

w₁, w₂ – число витков первичной и вторичной обмоток ТН.

Погрешность трансформатора напряжения определяется величиной тока холостого хода и величиной нагрузки вторичной обмотки. В зависимости от вторичной нагрузки ТН может работать в различных классах точности: 0,2; 0,5; 1; 3. Наивысший класс точности называется номинальным. Цифра (как и в ТТ) означает предельно допустимую погрешность в процентах.

ТН класса 0,2 применяют для питания расчетных счетчиков, устанавливаемых на мощных генераторах; ТН – класса 0,5 – для питания расчетных счетчиков других присоединений и измерительных приборов класса 1 и 1,5; ТН класса 1 – для указательных приборов класса 2,5: ТН класса – 3 – для релейной защиты.

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы напряжения. Трехфазные ТН применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые напряжения. Схема напряжения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 7.12. Первичная обмотка трансформатора включена на напряжение сети U₁, а ко вторичной обмотке с напряжением U₂ присоединены катушки измерительных приборов и реле.

 

 

Рис 7.12. Схема включения трансформатора напряжения:

1- первичная обмотка, 2- магнитопровод; 3- вторичная обмотка

 

Наиболее распространены однофазные двухобмоточные трансформаторы с масляным заполнением типов НОМ- 6 и НОМ- 10 и трехфазные трансформаторы напряжения типов НТМ и НТМИ на 6 и 10 кВ.

Трансформаторы напряжения выбирают по номинальным параметрам, классу точности и нагрузке, определяемой мощностью, которая потребляется катушками электроизмерительных приборов, подключенных к данному трансформатору. Номинальная мощность ТН должна быть равна или больше суммарной активной и реактивной мощности, потребляемой катушками приборов и реле, т.е. должно выполняться условие

 

S_ном ≥ S₂ ≥ , (7.22)

 

где P_Σ = S_приб cosφ_пр. – суммарная активная мощность, потребляемая катушками приборов;

Q_Σ = S_приб tgφ – реактивная мощность, потребляемая приборами.

Значения мощностей приборов, потребляемых параллельными катушками приборов, и значения cosφ_приб даются в справочниках.