Условия работы аппаратов высокого напряжения и общие требования, предъявляемые к ним

Аппараты высокого напряжения могут устанавливаться как внутри помещения, так и на открытых распределительных устройствах (ОРУ). Условия работы при этом значительно различаются, и это находит отражение в их конструктивных особенностях. Во время эксплуатации аппараты ОРУ подвергаются воздействию окружающей среды. Эти воздействия особенно вредно сказываются на состоянии изоляции аппаратов. Поэтому все аппараты ОРУ рассчитываются на воздействие гололеда, ветра и загрязнений.

Загрязнения и периодические увлажнения изоляции АВН требуют соответствующего развития поверхности изоляторов. Поскольку условия загрязнения на разных ОРУ существенно зависят от конкретных климатических условий (близость водных бассейнов, пустынных зон), наличия вредных выбросов производств в атмосферу, то они значительно различаются. Для изоляторов наружной установки предусмотрены три исполнения в зависимости от длины пути тока утечки: категория I — 1,67 см/кВ, категория II — 2,5 см/кВ, категория III — 3,5 см/кВ. Согласно этим нормам допустимая длина утечки соответствует удельной длине утечки — длине, отнесенной к 1 кВ наибольшего рабочего линейного напряжения. Для аппаратов внутренней установки длина пути утечки не нормируется.

Аппараты внешней установки оказываются под воздействием коммутационных перенапряжений, зависящих от вида коммутации, типа выключателя, параметров электрической сети и грозовых импульсов, возникающих при воздействии грозовых разрядов на электрическую сеть.

Природа происхождения перенапряжений определяет специфическую форму импульса перенапряжений. Так, грозовой импульс имеет обозначение 1,2/50 мкс, что означает крутизну фронта импульса 1,2 ± 0,3 мкс при общей длительности 50 ± 10 мкс. Коммутационные перенапряжения имитируются апериодическим импульсом с длительностью фронта t_ф = 250 ± 50 мкс и длительностью полуспада t_псп = 2500 ± 1500 мкс.

В процессе эксплуатации при возникновении короткого замыкания все токоведущие элементы сети испытывают мощное термическое и электродинамическое воздействие токов КЗ, превосходящих номинальные токи в десятки раз. При протекании токов КЗ температура токоведущих элементов, повышаясь, не должна превышать нормированных предельных допустимых значений для неизолированных шинопроводов, например для медных 300°С, для алюминиевых 200°С.

Токи КЗ вызывают появление значительных электродинамических усилий, воздействующих на шинопроводы и их несущие механические конструкции (в частности, опорные изоляторы). Кроме того, контактные системы всех коммутирующих аппаратов должны выдерживать эти нагрузки без сваривания или самопроизвольного размыкания контактов. Электродинамические усилия рассчитываются по наибольшему мгновенному значению (ударного) тока трехфазного КЗ i_уд с учетом фазового сдвига между токами.

Одной из основных задач в области коммутационной аппаратуры является повышение ее надежности, которая зависит как от разработки аппаратов новых поколений, так и от своевременной замены устаревших аппаратов, находящихся в эксплуатации.

Другая важная задача — снижение массогабаритных характеристик и материалоемкости аппаратов, за счет использования прогрессивных тех­нических решений. При этом выполнение этой задачи не должно приво­дить к снижению надежности оборудования.

К другим важным задачам можно отнести и снижение эксплуатацион­ных затрат, создание практически необслуживаемого в течение всего срока службы оборудования.

В мире ужесточаются требования к экологической чистоте оборудова­ния, и технические решения, которые раньше считались вполне приемле­мыми, подвергаются пересмотру. Во многих случаях задача обеспечения экологической чистоты выходит на первый план.

Наконец, следует отметить в числе важных задач снижение энергопот­ребления коммутационных аппаратов (в частности, уменьшение энерго­потребления приводами аппаратов).

К классу коммутационных аппаратов теперь, по всей видимости, сле­дует отнести и ограничители токов коротких замыканий (ОТКЗ), основ­ной задачей которых является облегчение режима отключения КЗ комму­тационными аппаратами и снижение уровня динамических воздействий на любую аппаратуру и конструктивные элементы подстанций. Внедрение ОТКЗ — неотложная задача в нынешних условиях роста мощности КЗ системы при прежней отключающей способности аппаратуры.