Билет15

Задача:

Завод питается от подстанции энергосистемы по двум воздушным линиям напряжением 110кВ. Распределение электроэнергии по заводу осуществляется на напряжении 10 кВ.

Ген. план показан на рисунке.

Сведения о нагрузке

№ цеха	Активная мощность Р, кВm	Реактивная мощность Q,, квар	Кол-во подстанций в цехе 1 вариант 2 вариант
1	800	350	1	2
2	1900	800	2	1
3	1800	1200	2	1
4	750	450	1	2
5	830	710	1	2
6	800	650	1	2
7	700	420	1	1
8	690	390	1	2
9	810	540	1	2

Рис. 1. Генплан

Определить оптимальное место расположения главной понизительной подстанции (ГПП), число и мощность силовых трансформаторов ГПП, составить принципиальную однолинейную схему электроснабжения.

Вопросы:

1. Принцип работы и устройство вакуумных выключателей высокого напряжения.

2. Индукционные, канальные и тигельные печи, устройство, расчет активной и полной мощности.

3. Система стабилизации скорости электропривода с положительной обратной связью по току якоря.

Билет №15

1.Принцип работы и устройство вакуумных выключателей высокого напряжения.

В последние годы, кроме хорошо себя зарекомендовавших мас­ляных и воздушных выключателей, в энергетических системах начали применяться выключатели, действие которых основано на совершенно новых принципах гашения дуги. И хотя эти так назы­ваемые вакуумные выключатели занимают пока еще очень скром­ное место среди выключателей высокого напряжения, они несом­ненно имеют большие перспективы применения на электрических станциях и подстанциях.

В этих выключателях контактная система помещена в глубокий вакуум, примерно 10^-4 Па, вследствие чего они и получили название

вакуумных.

Процесс отключения в вакуумном выключателе протекает сле­дующим образом. В момент расхождения контактов площадь их соприкосновения уменьшается, плотность тока резко возрастает и металл контактов плавится и испаряется в вакууме. При этом между контактами образуется проводящий мостик, состоящий из паров металла электродов. Загорается так называемая вакуумная дуга, которая гаснет при первом же переходе тока через нуль. Элек­трическая прочность вакуума восстанавливается очень быстро, так как малая плотность газа в колбе выключателя обусловливает исключительно высокую скорость диффузии электрических заря­дов из ствола дуги. Уже через 10 мкс после перехода тока через нуль электрическая прочность вакуума достигает своего полного значения 100 МВ/м. Если к этому времени раствор контактов ока­жется достаточным для того, чтобы электрическая прочность меж­контактного промежутка стала больше восстанавливающегося на­пряжения, дуга погаснет окончательно. В противном случае про­изойдет повторный пробой промежутка и повторное зажигание

Дуги.

При отключении вакуумным выключателем малых токов (не­сколько ампер или десятков ампер) может произойти преждевре­менное снижение тока до нуля до естественного перехода тока через нуль (срез тока), что объясняется очень быстрой деионизацией меж­контактного промежутка. Срез тока сопровождается, как и в дру­гих выключателях, перенапряжениями.

Для надежности работы вакуумного выключателя и увеличения срока его службы весьма существенной является износостойкость контактов, которые распыливаются во время горения дуги. При очень сильном распылении металла контактов может образоваться такое количество паров металла, что гашение дуги окажется невоз­можным. Опыт показал, что наиболее сильное распыление наблю­дается у контактов из латуни и меди. Тугоплавкие металлы, такие, как вольфрам или молибден, распыливаются сравнительно мало. С увеличением отключаемого тока распыливание металла кон­тактов растет, причем быстрее, чем увеличивается ток.

Таким образом, для повышения отключающей способности ва­куумного выключателя необходимо применять наиболее тугоплав­кие материалы для контактов.

С другой стороны, повышение тугоплавкости контактов увеличи­вает ток среза, что неблагоприятно сказывается на отключениях, вызывая опасные перенапряжения. Наибольший ток среза возни­кает при контактах из вольфрама, и он в 2,5 раза меньше при кон­тактах из меди.

Следовательно, для надежной работы вакуумных выключателей необходимы специальные материалы, обеспечивающие отключения больших токов и имеющие малый ток среза. К сожалению, метал­лов, удовлетворяющих одновременно обоим требованиям, нет, и поэтому широкое распространение получили вольфрам и молибден, которые допускают отключение токов свыше 4 - 5 кА, хотя при этом и возникают большие токи среза.

Современные вакуумные выключатели рассчитаны на отключение токов в пределах от 1,0 до 8,0 кА при напряжениях 3 - 20 кВ. Дуго-гасительная камера вакуумного выключателя представляет собою герметический вакуумный сосуд из металла и стекла, в котором поддерживается вакуум 10^-4 Па. Корпус камеры может быть изго­товлен не только из стекла, но и из других изоляционных материа­лов, которые вакуумно-плотно свариваются с металлом.

Внутри корпуса находятся два контакта — подвижный, соеди­ненный с корпусом при помощи сильфона, и неподвижный. Ход кон­тактов составляет всего 10 - 15 мм. Срок службы камеры (ресурс) очень велик – 100 - 250 тыс. операций. Для некоторых типов ка­мер ресурс составляет до 2 млн. операций включения и отклю­чения.

Вакуумные выключатели находят уже теперь широкое приме­нение в установках с частыми операциями включения и отключения: в электрических печах, трансформаторах с регулированием под нагрузкой, в качестве контакторов для управления мощными двига­телями и т. д. Они используются в последовательном соединении в установках высокого напряжения (до 500 кВ) как выключатели нагрузки и для отключения холостого хода длинных линий. В этом случае необходимо обеспечить равномерное распределение напря­жения между отдельными камерами путем шунтирования их кон­денсаторами.