Глава XVIII
СИЛОВЫЕ АППАРАТЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПОСТОЯННОГО ТОКА
§ 78. Общие сведения
В распределительных устройствах постоянного тока тяговых подстанций применяются выключатели постоянного тока, разъединители и переключатели с приводами, сборные шины с изоляторами и силовые кабели.
Сборные шины обычно выполняются из плоских алюминиевых полос, собираемых в пакеты.
Рис. 79-1. Схема устройства переключателя
Выбор сечения шин производится лишь по условию их нагрева, так как термическое и динамическое действие тока к. з. при применяемых сечениях шин не вызывает в них опасных деформаций или нагрева.
В качестве, изоляторов в распределительных устройствах постоянного тока применяются обычно опорные изоляторы 6—10 кВ.
Силовые подстанционные кабели употребляются марки СБГ с сухой разделкой концов. Прокладка этих кабелей делается на стальных конструкциях по стенам и потолкам или в кабельных каналах и в трубах под полом.
Между вторичной обмоткой трансформатора и выпрямителем вследствие пульсирующего характера протекающего по ним.
тока применение кабелей, бронированных стальными лентами, не рекомендуется. Поэтому чаще всего применяются провода марки ПР-3000.
§ 79. Разъединители и переключатели
Разъединители в распределительных устройствах постоянного тока применяются однополюсные, стандартного типа на напряжение 6—10 кВ и выбираются лишь по условиям длительной нагрузки.
Переключатели в распределительных устройствах постоянного тока служат для переключения питания линий. Линия может питаться от главной сборной шины выпрямительного тока через свой выключатель либо через запасный выключатель и запасную шину.
Переключатели обычно комплектуют из двух стандартных однополюсных разъединителей типа РЛВО-10/1000 (рис. 79-1). При помощи рычага 2 и тяги 3 производится поворот вала 1, на котором укреплен двуплечий рычаг 4. Последний через промежуточные тяги с подвижными изоляторами воздействует на ножи переключателя.
§ 80. Магнитофугальный привод
Переключение разъединителей и переключателей в распределительных устройствах постоянного тока может производиться при помощи ручных приводов рычажного типа или при помощи дистанционных приводов.
На тяговых подстанциях метрополитена в качестве дистанционных приводов разъединителя применяются электродвигательные (моторные) приводы.
На трамвайно-троллейбусных тяговых подстанциях широкое применение нашли так называемые магнитофугальные приводы.
Магнитофугальные приводы основаны на использовании бегущего магнитного поля трехфазного тока *.
Если статор асинхронного двигателя разрезать вдоль оси и свернуть в трубку, перпендикулярно разрезу, то получим новый статор с трехфазной обмоткой. В этом статоре магнитное поле будет перемещаться вдоль его оси. Соединение трехфазных обмоток в статоре привода может быть, как и в асинхронном двигателе, в звезду или треугольник. В зависимости от чередования фаз магнитное поле в статоре привода будет бежать в одну или в другую сторону.
* Предложение Г. С. Квачева — авторское свидетельство № 131 809.
Рис. 80-1. Магнитофугальный привод переключателя: 1 — рычаг переключателя; 2 — пружинный демпфер; 3 — тяга; 4 — катушки привода включения на главную шину; 5 - плунжер привода; 6 — катушка dвода включения yа запасную шину; 7 — корпус привода
Скорость бегущего магнитного поля
(80-1)
где f — частота сети;
l — активная длина статора;
р — число пар полюсов.
Если в поле бегущего магнитного поля поместить бегун в виде стального цилиндра, то его перемещение будет происходить со скоростью
(80-2) где s — скольжение.
Общий вид магнитофугального привода изображен на рис. 80-1.
§ 81. Короткозамыкатель
Короткозамыкатели в цепях выпрямителя предназначены для защиты вентилей от тока к. з. При нарастании тока к. з. в цепях выпрямителя до опасной величины подается импульс от специального датчика на срабатывание короткозамыкателя, который срабатывает и закорачивает три фазы вторичной обмотки трансформатора (рис. 81-1). Окончательное отключение тока к. з. производится высоковольтным выключателем в цепи первичной обмотки трансформатора.
Принципиальная схема работы короткозамыкателя типа КЭ-1 изображена на рис. 81-2, а. Во взведенном состоянии (главные контакты разомкнуты) сила тарельчатых пружин 1 через шток 3 передается роликам 4 и 5. Оси роликов не совпадают по вертикали, поэтому к якорю 6 приложена отрывная сила Е0. Якорь 6 удерживается во включенном положении полем постоянного магнита 8.
Во взведенном состоянии межконтактный промежуток δ составляет 0,8—0,9 мм.
При возникновении короткого замыкания на отключающую катушку 7 подается импульс тока, который создает магнитное поле, противоположное полю постоянного магнита. Якорь 6 и ролик 5 отходят влево и контактная тарелка 2 замыкает три неподвижных контакта (рис. 81-2, б).
Повторный взвод короткозамыкателя производится кратковременным включением катушки 9.
Основные технические данные короткозамыкателя КЭ-1:
а) коммутируемый ток — 70 кА;
б) время срабатывания с начала подачи импульса на отключающую катушку—1,3-1,6 мсек;
в) число блок-контактов—1 замыкающий и 1 размыкающий;
г) номинальное напряжение между главными контактами —
400 в постоянного тока; д) максимально допустимое перенапряжение между контактами — 3000 в; е) напряжение и ток катушки взвода — 220 в, 3,3 а.
Несмотря на высокие технические показатели, короткозамыкатели не нашли применения на тяговых подстанциях вследствие вредного влияния «глухих» коротких замыканий на силовые трансформаторы и высоковольтные выключатели.
Рис. 81-1. Схема включения коротко замыкателя для защиты выпрямителя от коротких замыканий: 1 — высоковольтный выключатель; 2 — трансформатор; 3— короткозамыкатель; 4 — выпрямитель
Рис. 81-2. Принципиальная схема работы короткозамыкателя
При таких токах к. з. электродинамические силы в обмотках трансформатора могут привести к их деформации и разрушению изоляции.
§ 82. Быстродействующее реле РАБ-5
По проводам от трансформатора к выпрямителю в нормальном режиме протекают токи лишь в одном направлении. При пробое вентилей по этим проводам протекают токи как в одном, так и в обратном направлении. Это явление и используется
Рис. 82-1. Схема устройства быстродействующего реле РАБ-5:
1—6 — анодные фазные кабели; 7 — магнитная система; 8 — якорь; 9, 10 — размыкающие и замыкающие контакты; 11 — электромагнит возвращения якоря; 12 — сигнальные лампы
в анодных выключателях, которые являются поляризованными и реагируют только на обратные токи. Но анодные быстродействующие шестиполюсные выключатели достаточно громоздки и дороги, поэтому в преобразователях средней мощности не используются.
Вместо анодных выключателей иногда применяют быстродействующие реле типа РАБ-5. Скорость действия этого реле не превышает 0,005 сек.
При срабатывании быстродействующие реле своими контактами могут воздействовать на сеточную защиту ртутных выпрямителей, на запирание тиристоров, на включение короткозамыкателя или на отключение быстродействующего выключателя.
Схема устройства быстродействующего реле РАБ-5 приведена на рис. 82-1.
В нормальном режиме работы выпрямителя при прохождении по анодным кабелям токов в одном направлении основной поток в магнитопроводе 7 проходит по внешнему контуру и лишь весьма слабая часть его ответвляется через якорь 8.
Когда в одной из фаз будет протекать обратный ток, величина магнитного потока через якорь резко возрастет, и он с большой силой притянется к полюсам магнитопровода. Положение контактов реле при этом меняется и таким образом дается импульс на отключение выпрямителя.