Setzenergo.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Отличие масляного выключателя от вакуумного

Высоковольтные выключатели: элегаз против вакуума — Сравнение элегазового и вакуумного высоковольтного выключателей

Содержание материала

В данной главе идет сравнение между элегазовым и вакуумным высоковольтными выключателями на основании различных факторов, как, к примеру, электрическая прочность диэлектрика и факторы окружающей среды.

В нормальных условиях элегаз является инертным газом без запаха, невоспламеняющийся, нержавеющий и не токсичный. Тем не менее, при температуре выше 1000°C, элегаз разлагается на составляющие газы, включая газ S2F 10, который очень токсичен. К счастью, продукты распада внезапно воссоединяются после погасания дуги (при снижении температуры).
В соответствии с электрической прочностью, элегаз обладает лучшими свойствами, чем вакуум (Рисунок 10). Поэтому элегаз используется в качестве изоляционного материала и дугогасительной среды. Использование элегаза позволяет делать электрооборудование более компактного размера и предоставляет больше пространства для его устройства. Это и лежит в основе того, почему приблизительно 50% общего объема элегаза является диэлектриком в таких электрических приборах, как высоковольтный переключатель.

Рисунок 10. Электрическая прочность диэлектрика элегазового и вакуумного прерывателя

Можно предположить, что элегаз стал прекрасной дугогасительной средой для высоковольтного выключателя, если бы он не был так опасен для окружающей среды. Элегаз является одним из опасных нагретых газов на планете, как было установлено на 3-й Сессии Конференции Участников ООН Рамочной Конвенции о климатических изменениях. Тот факт, что элегаз представляет собой особую угрозу для мирового сообщества, основан на его стабильном молекулярном составе, так как этот газ неразрушим уже в течение 3200 лет.

В Таблице I приведено сравнение между отдельными газами в отношении их жизнеспособности и потенциальной угрозы для всей планеты.

ТАБЛИЦА I. Потенциал Глобального Потепления.

Жизнеспособность в годах

Потенциал Глобального Потепления

Для сравнения уточним, что дугогасительной средой в вакуумных высоковольтных выключателях выступает вакуум, он не представляет угрозы для окружающей среды. На самом деле, это обычный стеклянный контейнер и металлические компоненты, то есть вторсырье,
Вакуум имеет свои недостатки и преимущества, которые отличаются от недостатков и преимуществ элегаза. Одним из выдающихся преимуществ вакуумного высоковольтного выключателя является легкость в создании оборудования и небольшое количество компонентов, приблизительно, на 50% меньше, чем в элегазовом высоковольтном выключателе, что приводит к увеличению срока службы, с очень высоким числом рабочих циклов. Кроме того, небольшое количество компонентов и простота конструкции обеспечивают компактный размер и небольшой вес для вакуумного высоковольтного выключателя, и, соответственно, легкое техобслуживание и инспекция.
Еще одним из преимуществ высоковольтного вакуумного выключателя является высокое диэлектрическое сопротивление после нулевого значения тока.
И, наконец, как уже отмечалось ранее, вакуумный выключатель не представляет угрозы для окружающей среды, как в случае с элегазовым выключателем. В случае с вакуумным выключателем нет риска взрыва или пожара, как с масляным высоковольтным выключателем.
Тем не менее, одним из важнейших недостатков является стоимость. Элегазовый высоковольтный выключатель стоит дешевле, что говорит не в пользу конкурентоспособности вакуумного высоковольтного выключателя. Необходимо провести многие исследования с целью снижения затрат на вакуумный высоковольтный выключатель, чтобы они стали экономической альтернативой элегазовой технологии.

Заключение

Постоянные требования к сети электропередач увеличивают их производительность, надежность и устойчивость. Таким образом, важно продолжать развивать технологию новых выключателей, более надежных, производительных, недорогостоящих, не представляющих угрозу для окружающей среды и людей.
Вакуум – это среда с выдающимися свойствами в отношении объема, количества компонентов, простота, контроль тока короткого замыкания или стабилизация электрической прочности. Сегодня в распределительной сети высокого напряжения будет широко распространено оборудование, не использующее элегаз в качестве рабочего компонента. Тем не менее, необходимо внести изменения в дизайн и материалы, используемые для обеспечения соответствующей работы вакуумного высоковольтного выключателя на высоком напряжении.

Отличие масляного выключателя от вакуумного

Распределительные устройства (РУ) являются составной частью электрооборудования трансформаторных подстанций, распределительных пунктов и электростанций. Они представляют собой совокупность коммутационных аппаратов, устройств измерения и защиты, соединительных элементов (кабельно-проводниковой продукции, сборных и соединительных шин) и другого вспомогательного оборудования. В классе среднего напряжения 6-35 кВ наибольшее распространение получили комплектные распределительные устройства (КРУ), изготавливаемые в заводских условиях и поставляемые заказчику либо в полностью собранном виде, либо в виде отдельных элементов (ячеек или блоков) для монтажа на объекте.

В настоящее время существует большое разнообразие комплектных распределительных устройств различных производителей, имеющих схожие технические характеристики и комплектацию. Для распределительных устройств, выполненных по простейшим схемам, наиболее целесообразно применение ячеек типа КСО, так как камеры КСО имеют меньшие габариты и значительно более дешевы по сравнению с КРУ.

Однако вне зависимости от реализации схемы на базе распределительных устройств типа КРУ или КСО, основным элементом распределительного устройства является коммутационный аппарат. Именно при его выборе энергетики делятся на два лагеря: сторонники вакуумных выключателей и сторонники элегазовых выключателей.

Давайте попробуем разобраться в преимуществах и недостатках каждого из них.

Вакуумные выключатели 6-35 кВ. Преимущества и недоставки

Вакуумные выключатели, разработанные в 30-х годах прошлого века, достаточно быстро вытеснили с рынка морально и технологически устаревшие выключатели с масляной и воздушной дугогасящей средой. Такая популярность вакуумных выключателей объясняется рядом достоинств, которыми они обладают.

Преимущества

Самостоятельность работы

Вакуумные выключатели в отличие от масляных и воздушных не требуют ведения масляного и компрессорного хозяйства.

Высокая надежность и быстродействие

Показатели безаварийной работы вакуумных выключателей в разы превышают показатели масляных и воздушных выключателей. Высокая электрическая прочность вакуума позволила в разы сократить ход подвижных контактов вакуумного выключателя по сравнению с масляными и воздушными, обеспечив тем самым повышенное быстродействие и механическую надежность всего аппарата. К примеру, если при номинальном напряжении 10 кВ ход контактов вакуумного выключателя составляет 6-10 мм, то у масляного он достигает 100-200 мм на то же напряжение.

Коммутационная износостойкость

Технология эффективного гашения дуги и более совершенный конструктив вакуумных выключателей позволяют производителям заявлять о ресурсе вакуумных выключателей порядка 10 000 отключений номинального тока и до 200 отключений токов короткого замыкания, в то время как аналогичные параметры у масляных выключателей составляют 500 – 1000 и 3-10 отключений соответственно. Такой ресурс позволил значительно сократить расходы на техническое обслуживание и снизить число перебоев в электроснабжении потребителей.

Безопасность в эксплуатации

Вакуумные выключатели конструктивно подвергаются меньшим динамическим нагрузкам, имеют малую энергию привода, отсутствуют выбросы газа и масла, выключатель имеет меньшие габариты и массу, чем масляные и воздушные выключатели, а герметичное исполнение и отсутствие среды, поддерживающей горение, делают эти выключатели пожаробезопасными в процессе эксплуатации.

Недостатки

Высокая стоимость ячейки

В начале статьи мы упоминали о преимуществах компактных ячеек типа КСО в сравнении с громоздкими многоотсечными КРУ с выкатным элементом. На данный момент на российском рынке представлены ячейки КСО с вакуумным выключателем только до 20 кВ, соответствующие требованиям ГОСТ. Но если речь заходит о напряжении 35 кВ, то дешевых и компактных ячеек типа КСО с вакуумным выключателем, соответствующих требованиям ГОСТ, в России нет.

Коммутационные перенапряжения

Коммутационное перенапряжение — существенный недостаток вакуумных выключателей, в силу которого применение таких выключателей, к примеру, для электроснабжения шахтных трансформаторов и электрических машин, находящихся в условиях повышенной влажности и загрязненности, невозможно без дополнительного специального оборудования. Перенапряжения, возникающие при коммутации вакуумных выключателей, носят различных характер:

  • перенапряжения, вызванные токами среза
  • эскалация перенапряжений в цикле высокочастотных (ВЧ) повторных пробоев
  • перенапряжения при включении в цикле ВЧ встречных пробоев
  • перенапряжения в результате виртуальных токов среза
  • ВЧ броски тока высокой амплитуды
Читать еще:  Какой кабель нужен для двухклавишного выключателя

Приведенные выше физические явления характерны для выключателей с жесткими дугогасящими средами, к которым относится вакуум. Высокие кратности перенапряжений в первую очередь опасны для виткового оборудования (силовых трансформаторов и электрических машин). К примеру, силовые трансформаторы с облегченным уровнем изоляции рассчитаны до 23 и 34 кВ импульсных перенапряжений при 6 и 10 кВ номинального напряжения соответственно. Таких значений зачастую бывает недостаточно и использование вакуумных выключателей требует применения дополнительного оборудования для защиты таких потребителей.

Еще серьёзнее ситуация выглядит, когда потребителем является электродвигатель, так как двигатели обладают более низким уровнем изоляции по сравнению с трансформаторами и, в особенности, пониженной импульсной прочностью обмоток при воздействии волн с крутым фронтом. При определенном сочетании параметров схемы и начальных условий наблюдается постепенное нарастание максимумов волн (эскалация напряжений), при котором они могут достигать 5-тикратных значений по отношению к фазному напряжению двигателя. Такие процессы негативно сказываются на работе двигателей и приводят к их преждевременному выходу из строя.

Элегазовые выключатели 6-35 кВ. Преимущества и недостатки

Элегаз — это соединение атома серы с шестью атомами фтора SF6. Молекулы шестифтористой серы (SF6) представляют собой максимально компактное и максимально симметричное образование отрицательных атомов с большой молекулярной массой. Применение элегаза в высоковольтных выключателях обусловлено его дугогасящими свойствами в 4-5 раз превосходящими свойства воздуха при прочих равных условиях. На сегодняшний день элегазовые выключатели являются основным и единственным конкурентом вакуумным выключателям в диапазоне напряжений 6-110 кВ, а на напряжения выше 110 кВ альтернатив элегазовым выключателям нет вообще.

Преимущества

Низкая стоимость

Камеры КСО с вакуумными выключателями стационарного исполнения представлены на российском рынке только на напряжение до 20 кВ. Бюджетного решения на напряжение 35 кВ, выполненного на базе вакуумных выключателей, на данный момент нет. В свою очередь, камеры КСО с элегазовыми выключателями стационарного исполнения на напряжение до 35 кВ успешно прошли все типовые испытания и получили аттестацию ПАО «РОССЕТИ». Это безусловно является большим конкурентным преимуществом, в силу которого ячейка 35 кВ типа HMH-36 повсеместно применяется нашими клиентами, позволяя им значительно снизить затраты на строительство подстанции.

Самостоятельность работы

Элегазовые выключатели на напряжение 6-35 кВ изготавливаются в герметичном исполнении, а дугогасительные камеры таких выключателей запаяны на весь срок службы и не требуют ведения элегазового хозяйства.

Уникальность свойств элегаза

Элегаз в газообразном состоянии не имеет цвета, запаха, негорючий, без токсинов и взрывобезопасный. Элегаз является электроотрицательным газом, то есть его молекулы взаимодействуют с электроном, что способствует образованию устойчивого отрицательного иона. Элегаз обладает повышенной теплоотводящей способностью и является хорошей дугогасительной средой, позволяющей производить отключение больших токов короткого замыкания при больших скоростях восстановления напряжения. Кроме перечисленных свойств следует отметить высокую термостойкость элегаза (до 800 °С). Он не образует взрывоопасных смесей и является хорошим акустическим изолятором, не подвергается старению и химически не активен.

Отсутствие перенапряжений

В элегазовых выключателях гашение электрической дуги происходит при ее интенсивном охлаждении потоком газа. В элегазе канал столба дуги обладает высокой электрической проводимостью, и его разрушение не происходит до естественного перехода тока через ноль, что исключает появление перенапряжений, например, при отключении ненагруженных трансформаторов. Высокая способность элегаза гасить дугу обусловлена его свойством захватывать свободные электроны перед переходом тока через ноль. При этом количество свободных электронов в столбе дуги уменьшается, и дуга гаснет.

Недостатки

Влияние низких температур

Элегаз при температуре -64 °С переходит из газообразного в жидкое состояние (при повышении давления температура сжижения увеличивается) и утрачивает в этом агрегатном состоянии свои электротехнические свойства. Однако в нашей статье мы рассматриваем применение элегаза в выключателях на напряжение до 35 кВ, в которых давление элегаза близко к атмосферному, и ячейки с такими выключателями предназначены для внутренней установки (в отапливаемых подстанциях и помещениях), таким образом, проблема низких температур в данном случае не актуальна. Более того, каждая ячейка с выключателем может комплектоваться блоками релейной защиты, счетчиками ЭЭ, преобразователями и анализаторами качества электроэнергии, которые при низких температурах могут выйти из строя, поэтому хранение и эксплуатация таких КРУ и КСО на открытом воздухе и в неотапливаемых помещениях недопустимы.

Утечка элегаза

Элегаз в 5 раз тяжелее воздуха, и в случае утечки он опускается вниз, вытесняя воздух. В помещениях, где применяются элегазовые КРУЭ на напряжение 110 кВ и выше, содержащие большое количество элегаза, необходимо соблюдать определенные меры предосторожности, как с целью обнаружения утечки, так и с целью устранения последствий. Стоит заметить, что, как правило, значительная утечка элегаза – это последствия аварии. В нормальном же режиме процент утечки элегаза пренебрежимо мал. Возвращаясь к теме нашей статьи важно понимать, что объем элегаза, содержащийся в выключателях на напряжение до 35 кВ, настолько мал, что какие-то дополнительные меры помимо естественной вентиляции, предусмотренной в каждой КТП, не требуются.

Токсичность

Элегаз является инертным газом без запаха, невоспламеняющимся и не токсичным в своем обычном состоянии, но при температурах свыше 1000 градусов элегаз разлагается и образуются такие газы как SF4 и SF2 — последний является токсичным. Однако при снижении температуры происходит обратная реакция восстановления молекулы элегаза SF6. Таким образом, принимая во внимание, что камеры выключателя герметичны и содержание элегаза в них невелико, можно смело утверждать, что эксплуатация элегазовых выключателей абсолютно безопасна для персонала.

Выводы

Очевидно, что оба типа выключателей имеют свои конкурентные преимущества и наиболее рациональным является выбор выключателя, основанный на анализе специфики объекта, на котором реализовывается электроснабжение.

Компания «РОСПОЛЬ-ЭЛЕКТРО+» предлагает своим клиентам решения, основанные на их индивидуальных потребностях и отвечающие как техническим, так и экономическим требованиям заказчика. В ассортименте нашей компании имеются ячейки КРУ на напряжение 6-35 кВ на базе как вакуумного, так и элегазового выключателях (РПЭ-40 и UMC-36). Для более простых схем мы предлагаем нашим заказчикам бюджетные ячейки типа КСО 6-20 кВ серии Ecosmart MIX (с вакуумным выключателем) и КСО 6-20 кВ серии HMH-24 (на базе элегазового выключателя). На напряжение 35 кВ наша компания предлагает уникальное решение, не имеющее на данный момент аналогов в России — КСО 35 кВ типа HMH-36 на базе элегазового выключателя.

Вакуумные и масляные выключатели: обзор

02 Октября 2018

При проведении работ с электрооборудованием важно отключать нагрузку в сети для обеспечения собственной безопасности. Когда обесточивается сеть, находящаяся под нагрузкой, в цепи возникает электрическая дуга, негативно влияющая на все оборудование, подключенное к электросети. Чтобы избежать проблем стоит использовать специальные выключатели нагрузки, которые будут гасить друга. Подобное оборудование преимущественно применяется в производственных условиях, но незаменимо оно и в быту. Сегодня мы рассмотрим два вида выключателей – масляные и вакуумные, поговорим об особенностях и преимуществах каждого вида оборудования.

Вакуумные выключатели

Вакуумный выключатель – аппарат высоковольтного типа, в котором погашение электрической цепи происходит за счет вакуумной среды. В данном случае действуют элементарные законы физики – вакуум препятствует распространению электричества. Первое устройство подобного типа было изобретено и представлено общественности в 30-х годах прошлого века. Устройство могло работать только в сетях, где напряжение не превышало 40 Вт. Создать более производительное оборудование было невозможно из-за общего несовершенства всей имеющейся вакуумной аппаратуры.

Читать еще:  Как снять выключатель при ремонте

Массовое производство вакуумных агрегатов стартовало только в конце прошлого столетия, когда ученым опытным путем удалось объяснить физические процессы, сопровождающие горение электрической дуги в вакуумной среде. Электрооборудование изначально создавалось для того, чтобы избежать перенапряжения в сетях коммутационного типа.

Сейчас массово выпускаются надежные и быстродействующие аппараты, способные работать в сетях со средним и высоким напряжением.

Масляные выключатели

Устройство, основная цель которого – это включение и отключение питания в электрической сети во время возникновения аварийной ситуации в автоматическом режиме либо в случае надобности в ручном режиме. Главное отличие от прошлого вида электрооборудования заключается в том, что процесс погашения электрической дуги происходит в масле.

Изоляция в устройстве выполнена из твердых изоляционных материалов, преимущественно из керамики, при этом само масло выступает в качестве среды для выделения газа. Важно проверять уровень масла, так как при малых объемах вещество теряет все свои характеристики и возможности в области погашения дуги.

Преимущества вакуумных выключателей над масляными

На данный момент теоретическим и практическим путем было доказано, что погашение электрической дуги в вакуумной среде более эффективно, чем в масляной среде. К тому же подобное оборудование гораздо проще использовать в быту.

Среди других преимуществ вакуумного аппарата можно выделить:

  • Нет необходимости постоянно следить за уровнем масла и доливать его в случае необходимости;
  • Повышенная устойчивость к износу;
  • Простота в установке, использовании и ремонте;
  • Бесшумная работа;
  • Чистота;
  • При необходимости вакуумная камера легко заменяется;
  • Сравнительно небольшие габаритные размеры устройства;
  • Не выделяет опасные газы, загрязняющие окружающую среду;
  • Быстрое срабатывание выключателя при выявлении проблем в сети.

Выбирайте вакуумные и масляные выключатели — более подробно

Почему вакуумный выключатель — это лучшее решение для распределительных сетей 6-10 кВ?

Развитие городской инфраструктуры, постройка новых мощных промышленных комплексов, уплотнительные застройки в центре городов-миллионников ставят перед энергетиками непростые задачи по обеспечению электроэнергией потребителей без снижения качества и надежности электроснабжения. В связи со столь высоким ростом объёмов потребления Стратегия ПАО «Россети» направлена на увеличение объёма генерации не менее чем на 13,3% в периоде 2016-2020 гг.

Помимо роста объёмов потребления и генерации электроэнергии не менее важно её распределение, за которое отвечают, как правило, тупиковые подстанции на классы напряжения 6, 10, 20 и 35кВ. Однако более половины таких подстанций находятся в эксплуатации не менее 30 лет. Оборудование данных подстанций сильно изношено, морально устарело и нуждается в замене.

Стоит отметить, что на каждой электрической подстанции основным элементом защиты цепей являются силовые выключатели. Исходя из этих факторов, а также статистических данных ФСК и МРСК можно сделать вывод о том, что в России ежегодно потребляется не менее 20000 силовых выключателей с классами напряжения 6 и 10кВ. Очевидно, что на столь массовый и ответственный элемент системы электроснабжения налагаются жёсткие требования, как со стороны потребителя, так и со стороны надзорных органов. Основными требованиями, предъявляемыми к силовым выключателям, можно выделить:

  • Соответствие техническим параметрам электросети (Наибольшее рабочее напряжение, отключающая способность, и т.п.)
  • Безопасность персонала при эксплуатации
  • Высокий уровень надёжности
  • Компактность
  • Минимальная необходимость в обслуживании
  • Энергоэффективность

Достичь всех этих качеств в одном аппарате – задача нетривиальная, и далее мы рассмотрим тот путь, который пришлось пройти выключателям для достижения современного уровня их технического развития.

Виды выключателей 6-10 кВ

Первыми выключателями, которые защищали отходящие линии 6-10 кВ в комплектных распределительных устройствах, были баковые многообъёмные масляные выключатели, такие как ВМБ-10. Данный выключатель представляет собой металлический бак, массой 170 кг, который вмещает в себя 50 килограммов трансформаторного масла. Трансформаторное масло выступает в качестве изолирующей контакты разных полюсов среды, также в ней происходит разрыв контактов и гашение электрической дуги. При таком способе гашения дуги масло разлагается, образуя газопаровую смесь, состоящую из 70% водорода и паров испаряющегося трансформаторного масла. Данная смесь охлаждает и расщепляет дугу, а также деионизирует место её возникновения, что способствует скорейшему восстановлению электрической прочности масла. Этот процесс протекает достаточно бурно, давление в газовом пузыре может достигать 12 атмосфер. Именно присутствие масла в конструкции данного типа выключателей и определило их основные недостатки. Таким аппаратам требуется постоянный контроль уровня масла, его доливка, замена после относительного небольшого количества отключений. Выделение водорода, вкупе с высоким давлением внутри выключателя делает данный способ дугогашения достаточно опасным, нередки случаи взрывов и пожаров при применении таких выключателей. Для исключения разлива масла в случае аварии также необходимо строительство маслоприёмников, способных вместить полный объём масла, находящегося в выключателе.

Очевидно, что данный конструктив выключателей был далёк от идеала и не удовлетворял большинству требований, названных ранее. Именно поэтому следующим этапом развития этого класса аппаратов стали маломасляные выключатели.

Масляный малообъемный выключатель (крупно: указатель уровня масла)

В маломасляных выключателях масло уже не несёт в себе изоляционные свойства, а лишь служит газогенерирующей средой. Это позволило снизить общую массу аппарата, и, что особенно важно, объём заливаемого трансформаторного масла. Так, например, выключатель ВМП-10 требует заливки лишь 5кг масла. Помимо этого значительно выросли номинальный ток и отключающая способность, с 1000А до 1500А и с 5,7кА до 20кА соответственно (относительно выключателя ВМБ-10). Обновлённый конструктив масляных выключателей также позволил отказаться от необходимости возведения маслоприёмников. Вместе с тем недостатки, характерные для маслонаполненных выключателей, всё же сохранялись. К тому же на базе масляных малообъемных выключателей было невозможно реализовать быстродействующее АПВ (автоматическое повторное включение). Кроме того, само масло представляло опасность для экологии, и поэтому нельзя было допустить утечку и попадание масла в грунтовые воды.

Трансформаторное масло, как дугогасящая среда, исчерпало себя, поэтому дальнейшее улучшение конструктива не несло в себе каких либо существенных плюсов для характеристик выключателя. Именно поэтому возникла необходимость в поиске более эффективной среды дугогашения. В СССР подобные исследования велись уже в 30-х годах. В ЛФТИ, под руководством известного учёного Б. М. Гохберга, были исследованы электрические свойства ряда газов. Данная работа позволила выявить некоторые полезные свойства шестифтористой серы (SF6), которая получила название «элегаз». Данный газ характеризуется высочайшей электрической прочностью – 89кВ на 1 см. Но промышленное производство элегаза удалось освоить только в конце 1980-х годов.

Масляные малообъемные выключатели серии ВК

Следующим поколением выключателей, которое пришло на смену масляным, стали элегазовые. В отличие от масляных малообъемных выключателей они являются взрыво- и пожаробезопасными, имеют более высокую коммутационную способность (до 40кА), гораздо больший коммутационный ресурс, а также сниженные массогабаритные характеристики. Однако при эксплуатации элегазового оборудования есть несколько важных моментов. После первого гашения дуги в элегазовой среде образуются химически активные и вредные для человека примеси. Вредны они настолько, что, при замене отработавшего элегаза следует быть особо осторожным: использовать респираторы, обеспечить защиту глаз, а внутреннюю поверхность газовых корпусов нужно обязательно нейтрализовать при помощи раствора гашеной извести. Помимо этого, в закрытых распредустройствах требуется установка специальных датчиков, осуществляющих контроль утечек элегаза. К тому же гексафторид серы был признан вредным для атмосферы, как разрушающий озоновый слой. В связи с этим во всех европейских странах, в том числе и в России, стараются избегать применения элегазового оборудования в сетях 6-10 кВ.

Читать еще:  Установка выключателя массы камаз

С развитием коммутационной электротехники, в сетях 6-10 кВ на смену элегазовым пришли вакуумные выключатели, которые в настоящее время заняли доминирующее положение в структуре распределительных сетей. Особенности конструкции вакуумных выключателей заключаются в использовании вакуумных камер сравнительно небольших размеров и применении глубокого вакуума (давление в камере составляет порядка 5×10-5 мм.рт.ст.) в качестве среды для гашения дуги, что позволило добиться следующих преимуществ по сравнению с выключателями предыдущих поколений:

  • высокая надежность
  • не требуют обслуживания
  • сниженные массогабаритные характеристики
  • широкий диапазон рабочих температур
  • отсутствие вредных выбросов
  • малая потребляемая мощность в цепях оперативного тока
  • возможность любого расположения в пространстве

Несмотря на высочайшие показатели электрической прочности вакуума, долгое время использование данной технологии было ограничено техническим развитием. Однако с момента первых промышленных образцов технические характеристики вакуумных выключателей заметно улучшились. В частности, можно отметить возросшие значения отключаемых токов короткого замыкания (до 50кА). Это стало возможным благодаря особенной геометрии контактов.

В конструкции вакуумных выключателей OptiMat V от КЭАЗ применены спиралевидные контакты . Такая форма контактов вакуумной камеры создаёт радиальное магнитное поле по всей области дуги, что вызывает её быстрое вращение по поверхности контактов и скорейшее затухание, а также минимизирует тепловую нагрузку, позволяет избегать локальных перегревов, выгорания металла контактов, что уменьшает их износ, а также исключает возможность повторного зажигания дуги после прохождения тока через ноль.

Такие разработки позволяют увеличивать общий коммутационный ресурс выключателя.

Контактная система с радиальным магнитным полем вакуумных выключателей OptiMat V

Кроме того, сниженные весо-габаритные параметры вакуумных выключателей (особенно заметно по сравнению с распространенными в России масляными малообъемными выключателями), позволяют специалистам электросетевых компаний производить монтажные и ремонтные работы значительно проще. Сравните: масса вакуумного выключателя OptiMat V — 56 кг, масляного малообъемного серии ВК от 160 до 200 кг + 12 кг масла, а элегазового выключателя ВГП — 120 кг (разница в массе составляет от 2 до 5 раз).

Также большое значение имеет широкий температурный диапазон. Ведь при эксплуатации в зимний период нужно учитывать дополнительные траты на подогрев масла в выключателях предыдущих поколений (масло густеет и препятствует скорейшему расхождению контактов). Здесь же стоит упомянуть и разные токи для катушек включения приводов: 3,9 А при 220 В у вакуумных выключателей OptiMat V и 100 А при 220 В у масляных малообъемных выключателей серии ВК.

Таким образом, вакуумные выключатели, на сегодняшний день, являются самыми современными, технологичными, надежными и экономичными коммутационными аппаратами в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ.

Выключатели высокого напряжения – Элегазовые выключатели

1. ОПИСАНИЕ.

Выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 110 и 220 кВ.

Выключатели изготовлены в климатическом исполнении У и ХЛ*, категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Они предназначены для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом (-55°С) при следующих условиях:

  • окружающая среда – невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание коррозионно-активных агентов по ГОСТ 15150 (для атмосферы типа II);
  • верхнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет 40°С;
  • нижнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет: для исполнения У1 – минус 45°C при заполнении выключателя элегазом; для исполнения ХЛ1* – минус 55°C при заполнении выключателя газовой смесью (элегаз SF6 и тетрафторметан CF4);
  • относительная влажность воздуха: при температуре +20°С – ?80%, при температуре +25°C – ?100%;
  • при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15м/с, а при отсутствии гололеда – при ветре скоростью до 40 м/с;
  • высота установки над уровнем моря не более 1000м;
  • сейсмичность – до 9 баллов по шкале MSK-64 (выключатели на 220 кВ должны устанавливаться на фундаментные стойки (бетонные опоры), имеющие сваи С35 с поперечным сечением (35х35 см);
  • тяжение проводов в горизонтальном направлении -не более 1000 Н(100кГс).

Прим. По заказу возможна поставка в климатическом исполнении Т1 (верхнее рабочее значение температуры воздуха +55°С).

Элегазовые выключатели соответствуют требованиям ГОСТ 687-78 “Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия” и техническим условиям 2БП.029.001 ТУ, согласованным с РАО «ЕЭС России», имеют сертификат соответствия № РОСС RU.ME25.BO1020.

Свойства элегаза

Дальнейшее повышение номинального напряжения и номинального тока в воздушных выключателях наталкивается на большие трудности (давление воздуха в ДУ достигает 4 МПа, что требует больших затрат на создание механически прочной и работоспособной конструкции выключателя). Решение задачи может быть получено путем использования вместо воздуха газа, который обладал бы более высокой электрической прочностью и отключающей способностью. Таким газом является шестифтористая сера SF6 — элегаз (электротехнический газ) [6]. По сравнению с воздухом этот газ обладает следующими преимуществами:
1. Электрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воздуха. При давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза приближается к прочности трансформаторного масла.
2. Высокая удельная объемная теплоемкость (почти в 4 раза выше, чем у воздуха) позволяет увеличить нагрузку токоведущих частей и уменьшить массу меди в выключателе.
3. Номинальный ток отключения камеры продольного дутья с элегазом в 5 раз выше, чем с воздухом.
4. Малая напряженность электрического поля в столбе дуги. Благодаря этому резко сокращается износ контактов, уменьшается эффект термодинамической закупорки сопла. Это позволяет увеличить расстояние между контактами, повысить напряжение на каждом контактном промежутке и допустимую скорость восстановления напряжения.
За рубежом опубликованы данные по одноразрывному выключателю на номинальное напряжение 750 кВ.
5. Элегаз является инертным газом, не вступающим в реакцию с кислородом и водородом, слабо разлагается дугой. Элегаз нетоксичен, хотя некоторые продукты разложения опасны.
Недостатком элегаза является высокая температура сжижения. Так, например, при давлении 1,31 МПа переход элегаза из газообразного состояния в жидкое происходит при температуре 0°С. Это заставляет использовать его либо с подогревающим устройством, либо при низком давлении. При давлении 0,35 МПа температура сжижения равна — 40°С. Для электрических аппаратов применяется газ с высокой степенью очистки от примесей, что усложняет и удорожает его получение.

Назначение

Вакуумные выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока (частота 50 Гц), номинальным напряжением до 10 кВ с изолированной, компенсированной, заземлённой через резистор или дугогасительный реактор нейтралью. они предназначены для установки в новых и реконструируемых комплектных распределительных устройствах станций, подстанций и других устройств, осуществляющих распределение и потребление электрической энергии во всех отраслях народного хозяйства, в том числе нефтегазодобывающей и перерабатывающей, нефтехимической, химической, горнорудной и др. отраслях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector