Návrh uzemňovače pro napětí 245 kV a ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROMECHANIKY A VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Návrh uzemňovače pro napětí 245 kV a zkratový proud 31,5 kA Lukáš Riedl Plzeň 2005

Osnova Popis funkce a konstrukce uzemňovače Technická data a příklady typových označení Návrh izolační podpěrky Návrh proudové dráhy Rozbor a srovnání konstrukčních řešení uzemňovačů Závěr

Popis funkce uzemňovače Účel Nedovolit vzniku přepětí a zamezit možnosti, že bude přítomno napětí na odpojené části sítě. Použití Ve venkovních nebo vnitřních spínacích stanicích Nezapínají do zkratu Uzemňovače jsou vyráběny také jako kombinace přístrojů odpojovač-uzemňovač umístěné na společné stoličce viz obr.

Konstrukce uzemňovače 1 – kontaktní hlavice 2 – doraz 3 – rameno (proudová dráha) s uzemňovacím nožem 4 – pružina 5 – převodní mechanismus 6 – pohon

Technická data a příklady označení uzemňovačů Jmenovité napětí 245 kV Jmenovitá izolační hladina: jm. 1 min. výdržné napětí 50Hz: - proti zemi a mezi póly jm. výdržné napětí při atm.impulsu: 460 kV 1050 kV Jmenovitý kmitočet 50 Hz Jmenovitý krátkodobý proud 31,5 kA Jmenovitá doba zkratu 1 s Jmenovitý dynamický proud 80 kA Maximální dovolený tah na svorkách: statický - podélný - příčný dynamický 700 N 200 N 2000 N Min.mechanická životnost(spínací cykly) 5000 1 SUJ 24 UHJ 24 UVJ 245 1 – číselný kód konstr. provedení S – skládací rameno U – uzemňovač H,V – rameno proudové dráhy se natáčejí v horizontální (vertikální) rovině rovnoběžně se základním rámem J – každý pól má jeden samostatný pohon pro uzemňovací nůž 24 – jmenovité napětí přístr. (245 kV)

Izolační podpěrka Tvoří jí plnojádrový izolátor s vystřídanými stříškami Navrhují se na nejvyšší hodnotu napětí, kterému musí izolace odolat a nesmí být překročena el. pevnost. Volba podpěrky závisí na vyšší vypočtené přeskokové vzdálenosti z hodnot pro: střídavé efektivní napětí 50Hz a polovinové rázové napětí (atm. impuls 1,2/50 μs. Dále závisí na výsledném vrcholovém tahu působící na podpěrku. Vyšší přeskoková vzdálenost proti zemi vyšla z výpočtu rázového přeskokového napětí a to 2391,09 mm. Dle normy pro rozvodná zařízení je vzdušná vzdálenost mezi fází a zemí 2100 mm. Vrcholový tah: - trvalou statickou silou působící na podpěrku vzniklou tahem přívodních vodičů v podélném a příčném směru - dynamickou silou působící při průchodu zkratového proudu - silou větru působící na podpěrku v nejnepříznivějším případě. Výsledný vrcholový tah vychází tedy 3610,42N -> volím podpěrku s vrcholovým tahem 4000N s označením C4 1050.

Proudová dráha - část uzemňovače přenášející proudy. - oteplení jednotlivých částí uzemňovače, které jsou součástí proudové dráhy, tj. pro rameno, měděné kontakty v hlavici a převodní kloub. Pro rameno volím trubku z hliníku s vnějším průměrem 60 mm a tloušťce stěny 4 mm (424412.21). Z tohoto vztahu vychází oteplení ν=43,29°C V kontaktní hlavici a převodním kloubu volím oteplení pro šest kontaktů jimiž prochází proud. Jeden kontakt navrhuji o průřezu 5x20 mm. Oteplení je 14,28°C.Dovolená teplota mědi je 300°C. - kontaktní přítlačná síla na jeden ze šesti kontaktů v kontaktní hlavici z min. přechodového odporu při průchodu dyn. proudu a krátkodobého proudu. Uvažujeme nejmenší stykový odpor, tedy při průchodu krátkodobého proudu a to R=7,256 . 10-5Ω a výsledná síla tedy vychází ze vztahu pro jeden kontakt F = 114,19N.

Srovnání konstrukčních řešení uzemňovače 1SUJ-24 je malý, způsob provedení složitější UVJ 245 a UHJ 24 robustní konstrukce, stejná kontaktní hlavice. UVJ 245 - proveden kulisovým mechanismem – zvýšená údržba Měděné pasy (ploštěné pletivo) pro uzemnění ramene uzemňovače ke stoličce uzemňovače – nevýhodné, opotřebovávají se vlivem klimatického namáhání. Připojovací svorka stejná jako uzemňovač UHJ 24 a 1SUJ24

Závěr Výsledkem bakalářské práce je návrh moderního uzemňovače s efektivním využitím materiálu s vysokými parametry a předpokladem dlouhodobé životnosti. Dbal jsem také na jednoduchost konstrukce a způsob zasunutí kontaktního nože do kontaktní hlavice oproti ostatním uzemňovačům. Nůž zde koná dvojí pohyb a to, že se zvedne a zasune do hlavice ve směru podélné osy nože. Uzemňovač se jako samostatný přístroj vyrábí v menším počtu než ve srovnání kombinace odpojovač-uzemňovač nebo jen odpojovač. Mechanismus mého navrhnutého uzemňovače lze snadno použít i v konstrukci uzemňovač s odpojovačem, čímž by se dále snížily náklady na jeho výrobu. Nároky na prostor v rozvodných stanicích– volit 1SUJ-24

Návrh uzemňovače pro napětí 245 kV a ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROMECHANIKY A VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Návrh uzemňovače pro napětí 245 kV a zkratový proud 31,5 kA Lukáš Riedl Plzeň 2005