Коммутационные и защитные аппараты высокого напряжения

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты функционирования и классификации аппаратов высокого напряжения в ЕЭС России

1.1. Ретроспективный анализ и современное состояние парка коммутационной техники в отечественной энергетике

1.2. Конструктивные особенности и физические принципы дугогашения в вакуумных и элегазовых выключателях

1.3. Нормативное регулирование и требования ГОСТ Р к устройствам защиты от перенапряжений

Глава 2. Инженерно-технический анализ и обоснование выбора аппаратуры высокого напряжения

2.1. Методика расчета расчетных условий для выбора коммутационных аппаратов и изоляторов

2.2. Оценка эффективности применения ограничителей перенапряжений нелинейных в схемах подстанций

2.3. Сравнительный анализ технических решений зарубежных и ведущих российских производителей: «Электроаппарат», «ЗЭТО», «УЭТМ»

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Коммутационные и защитные аппараты высокого напряжения

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования определяется стратегическим значением надежности и устойчивости функционирования Единой энергетической системы России, которая объединяет более 700 электростанций суммарной установленной мощностью свыше 240 ГВт и обеспечивает электроснабжение потребителей на территории страны. Коммутационные и защитные аппараты высокого напряжения представляют собой ключевые элементы электрических подстанций и распределительных устройств, от технического состояния и функциональной надежности которых напрямую зависит бесперебойность электроснабжения промышленных предприятий, социальных объектов и населения. В условиях продолжающейся модернизации генерирующих мощностей и реконструкции магистральных электрических сетей 220-750 кВ особую важность приобретает обоснованный выбор высоковольтных выключателей, разъединителей, ограничителей перенапряжений и изоляторов, соответствующих современным требованиям нормативно-технической документации и обеспечивающих длительный межремонтный период эксплуатации [1, c. 15].

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований научных школ НИУ «МЭИ», УрФУ, НИ ТПУ, посвященных физическим процессам коммутации токов и гашения электрической дуги, конструктивным особенностям современных элегазовых и вакуумных выключателей, методикам расчета токов короткого замыкания и выбора высоковольтного оборудования. Значительный вклад в развитие теории и практики применения коммутационной аппаратуры внесли специалисты ПАО «Россети», АО «СО ЕЭС», ведущих производителей электротехнического оборудования – АО «Электроаппарат», АО «ЗЭТО», АО «УЭТМ», разрабатывающие типовые технические решения и регламенты технического обслуживания.

Цель курсовой работы – комплексный анализ технических характеристик и эксплуатационных особенностей коммутационных и защитных аппаратов высокого напряжения, применяемых в электрических сетях и подстанциях ЕЭС России.

Задачи исследования:

• провести ретроспективный анализ развития парка коммутационной техники в отечественной энергетике и охарактеризовать современное состояние;

• исследовать конструктивные особенности и физические принципы дугогашения в вакуумных и элегазовых выключателях;

• систематизировать требования нормативно-технической документации к устройствам защиты от перенапряжений;

• выполнить инженерно-технический расчет параметров для обоснованного выбора коммутационных аппаратов и изоляторов;

• провести сравнительный технико-экономический анализ продукции ведущих российских производителей высоковольтного оборудования.

Объект исследования – высоковольтные коммутационные и защитные аппараты электрических подстанций напряжением 110-220 кВ.

Предмет исследования – технические характеристики, функциональные возможности и методика выбора коммутационного оборудования.

Методологическая база включает теоретические основы электротехники и расчета электрических сетей, методы расчета токов короткого замыкания согласно ГОСТ 28249-93, нормативные требования ПУЭ 7-го издания, ПТЭ электрических станций и сетей РФ, ГОСТ Р 52565-2006.

Научная новизна заключается в комплексном подходе к анализу технических решений современных коммутационных аппаратов с учетом специфики климатических условий эксплуатации и требований цифровизации электроэнергетики.

Теоретическая значимость состоит в систематизации технических характеристик и эксплуатационных параметров высоковольтного оборудования отечественного производства.

Практическая значимость определяется возможностью применения результатов расчетов и сравнительного анализа при проектировании и реконструкции распределительных устройств подстанций.

Структура работы: курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы. В первой главе рассматриваются теоретические аспекты функционирования и классификации аппаратов высокого напряжения. Во второй главе выполнен инженерно-технический анализ и обоснование выбора аппаратуры высокого напряжения.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ АППАРАТОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ЕЭС РОССИИ

1.1. Ретроспективный анализ и современное состояние парка коммутационной техники в отечественной энергетике

История развития высоковольтной коммутационной аппаратуры в СССР и России неразрывно связана с этапами формирования и расширения Единой энергетической системы. В период активного строительства крупных тепловых и гидроэлектростанций в 1950-1970-е годы основу парка коммутационных аппаратов составляли масляные выключатели серий ВМ, ВМП, ВМТ, разработанные отечественными конструкторскими бюро и производимые на электротехнических заводах Ленинграда, Москвы, Чебоксар. Масляные выключатели обеспечивали надежное гашение электрической дуги за счет разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры дугового разряда с образованием газового пузыря, создающего дутье на дугу и способствующего ее деионизации [2, c. 28]. Однако масляные аппараты характеризовались значительными габаритами, массой до нескольких тонн, высокой пожароопасностью, необходимостью периодической замены и регенерации изоляционного масла, что обусловливало существенные эксплуатационные затраты и ограничивало их применение в закрытых распределительных устройствах.

Качественный переход в развитии коммутационной техники произошел в 1980-1990-е годы с освоением промышленного производства воздушных и элегазовых выключателей. Воздушные выключатели серий ВВ, ВВБ, ВВН использовали принцип воздушного дутья для гашения дуги в камерах с продольным или поперечным дутьем сжатым воздухом давлением 1,5-2,0 МПа, поступающим из пневматической системы подстанции. Преимуществами воздушных выключателей являлись высокое быстродействие (время отключения 0,04-0,06 с), способность коммутировать токи короткого замыкания до 50-63 кА, пожаро

…