Výpočet a návrh odpojovače 123kV a 2000A ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROENERGETIKY A EKOLOGIE DIPLOMOVÁ PRÁCE Výpočet a návrh odpojovače 123kV a 2000A moderní konstrukce Lukáš Riedl Plzeň 2007

Osnova Princip a použití odpojovačů Konstrukční řešení Návrh základních rozměrů Návrh proudové dráhy Návrh kontaktní hlavice Návrh a kontrola izolátorů Výhody a nevýhody Závěr

Princip a použití odpojovače Účel Spojují a rozpojují nezatížený elektrický obvod Izolační vzdálenost mezi úsekem pod napětím a odpojené části Použití Ve venkovních nebo vnitřních spínacích stanicích Ve všech rozvodech musí být zajištěno vypnutí proudu vypínačem Nevypínají zkraty Odpojovače jsou vyráběny také jako kombinace přístrojů odpojovač-uzemňovač umístěné na společné stoličce viz obr.

Konstrukční řešení Základní rám Izolační podpěrka Kontaktní ústrojí 1SNT-1220 Základní rám Izolační podpěrka Kontaktní ústrojí Rameno odpojovače Pohon

Návrh základních rozměrů Jmenovité napětí 123 kV Jmenovitý proud 2000A Jmenovitá izolační hladina: jm. 1 min. výdržné napětí 50Hz - Ud - proti zemi a mezi póly - v odpojovací dráze jm. výdržné napětí při atm.impulsu: - Up 230 kV 265 kV 550 kV 630 kV Jmenovitý kmitočet 50 Hz Jmenovitý krátkodobý proud Ikt 50 kA Jmenovitá doba zkratu 1 s Jmenovitý dynamický proud Ip 125 kA Maximální dovolený tah na svorkách: statický - podélný - příčný 800 N 270 N Pracovní prostředí venkovní Oblast znečištění Z3 Min.mechanická životnost(spínací cykly) 5000 Výpočet přeskokových vzdáleností b=1090mm c=1263mm

Návrh proudové dráhy - část odpojovače přenášející elektrickou energii - pro rameno volím trubku z hliníku s vnějším průměrem 56 mm a tloušťce stěny 12 mm (ZH-4609). Z tohoto vztahu vychází oteplení jm. proudem: ν=33,2°C Z tohoto vztahu vychází oteplení při zkratu 1s: ν=10,8°C Výsledné teplota: ν=84°C Výsledné namáhání: σ=62,4MPa

Návrh kontaktní hlavice - kontaktní hlavici obsahuje 8 palců - kontaktní přítlačná síla na jeden z osmi kontaktů v kontaktní hlavici z min. přechod. odporu Rs=5,12 . 10-5Ω a pro jeden kontakt F = 141,65N - pružina: h=6mm - palec: h=4mm - plochý pás: h=8mm b=30mm b=30mm b=30mm l=248mm l=268mm l=174mm y=1,5mm - přítl.pružina: 12z,d=1,8mm

Návrh izolátoru Navrhují se na nejvyšší hodnotu napětí, kterému musí izolace odolat a nesmí být překročena el. pevnost. Závisí na izolační vzdálenost proti zemi a na namáhání. - sepnutý stav: dynamická síla na roztržení kontaktů dynamická síla na rovnoběžné vodiče síla větru na rameno s námrazou síla větru na plochu izolátoru s námrazou rozepnutý stav: tíha ramene s námrazou síla větru na plochu izolátoru tah na přívodní vodiče Výsledná síla působící na podpěrku středního vodiče: F=6280N Dle ČSN IEC 273 volím podpěrku C8-550 pro Ip=125kA

Výhody a nevýhody Ploštěné pletivo: - více konstrukčních částí → náročnost při výrobě, menší spolehlivost. Více šroubových spojů → větší problémy pletivo – koroze, musí se měnit Bez pletiva: - jednoduchost, snadná konstrukce, snadná údržba, menší počet šroub. spojů → menší oteplení, proud přenášen do odlitku nejkratší cestou Princip SERW: - menší spotřeba materiálu základového bloku, použité tlačné pružiny jen na jedné straně, tvarované kontaktní palce, náročnější, avšak s delší životností. Princip RUHRTAL: - nejjednodušší, proudovodná část vytváří přímo kontaktní tlak → náročnost na jakost materiálu, vyšší pořizovací cena, lze však použít pro různá proudová zatížení.Bodový styk- 8 měděných prutů

Závěr Návrh moderního odpojovače, efektivní využití materiálu, předpoklad dlouhodobé životnosti Kontaktní hlavice s ploštěným pletivem i bez něho mají stejné ploché pružiny a kontaktní palce. Uspořádání palců 4x2 a každý palec navržen na 250A, rozměry 4x30mm a 248mm. Listová pružina z oceli vytváří kontaktní sílu 141,25N a má rozměry 6x30mm Kontaktní hlavice (SERW) má tvarované palce, aby nebyl vytvořen plošný styk. Pro jeden pár palců navržena tlačná pružina o průměru drátu 1,8mm a 12 závity. Plochý pás má rozměry 8x30mm a je dlouhý 268mm. Izolátorovou podpěrku jsem zvolil C8-550 a vyhovuje mech. namáhání.

Děkuji za pozornost