Элегазовые выключатели: ориентиры выбора и правила подключения

Принцип действия приводных механизмов

     Пневматический привод работает за счет давления сжатого воздуха, перемещающегося из одной камеры в другую, приводя в движение поршни, которые в конечном итоге оказывают давление на изоляционную тягу. Изначальный командный импульс передается на электромагниты (включения или отключения), которые втягивая сердечники, открывают доступ сжатого воздуха к поршневым камерам.

     Гидравлический привод работает за счет давления жидкости, создаваемого насосной станцией небольшой мощности. Управление происходит посредством гидравлического сигнала (увеличение давления). Таким образом, приводится в действие ряд клапанов, которые передают движение на изоляционную тягу, а она в свою очередь приводит в действие подвижной контакт элегазового выключателя. Обратный ход механизма осуществляется путем снижения давления жидкости.

     Пружинный привод имеет самую простую схему работы, которая основана на свойствах пружины. Действие такого устройства основано чисто на механических узлах. Мощная пружина фиксируется при определенных параметрах сжатия. С помощью контрольной рукояти фиксация устраняется и пружина, разжимаясь, приводит в движение тягу. Некоторые механизмы дополняются гидравлическими системами для более надежной фиксации.

Конструкция элегазовых выключателей

Дугогасящая способность элегаза наиболее эффективна при большой скорости его струи относительно горящей дуги. Возможны следующие исполнения ДУ с элегазом:
1) с автопневматическим дутьем. Необходимый для дутья перепад давления создается за счет энергии привода;
2) с охлаждением дуги элегазом при ее движении, вызванном взаимодействием тока с магнитным полем.
3) с гашением дуги за счет перетекания газа из резервуара с высоким давлением в резервуар с низким давлением (выключатели с двойным давлением).
В настоящее время широко применяется первый способ. Дугогасительное устройство с автопневматическим принудительным дутьем показано на рис. 22. Оно располагается в герметичном баке с давлением элегаза 0,2— 0,28 МПа. При этом удается получить необходимую электрическую прочность внутренней изоляции. При отключении дуга возникает между неподвижным 1 и подвижным 2 контактами. Вместе с подвижным контактом 2 при отключении перемещаются сопло 3 из фторопласта, перегородка 5 и цилиндр 6. Так как поршень 4 при этом неподвижен, элегаз сжимается и его поток, проходя через сопло, продольно омывает дугу и обеспечивает ее эффективное гашение.

Рис. 22. Схема дугогасительного устройства элегазового выключателя с автопневматическим дутьем
Рис. 23. Дугогасительная камера элегазового выключателя

Для КРУ разработан элегазовый выключатель с номинальным напряжением 110 и 220 кВ, номинальным током 2 кА и номинальным током отключения 40 кА. Время отключения 0,065, время включения 0,08 с, номинальное давление элегаза 0,55 МПа, привод пневматический с давлением воздуха 2 МПа.
Камера ДУ элегазового выключателя на 220 кВ с двумя разрывами на полюс показана на рис. 23. При включении выключателя цилиндр 1 вместе со связанными с ним главным 2 и дугогасительным 3 контактами перемещается вправо. При этом труба 2 входит в розетку 5, а розетка 3 соединяется с контактом 4. Сопло из фторопласта 6 также перемещается вправо и надвигается на полый трубчатый контакт 4. В полость А засасывается элегаз, а из полости Б элегаз вытесняется.

При отключении   цилиндр 1 и труба 7 перемещаются влево. Сначала расходятся главные контакты (2, 5), потом дугогасительные (3, 4). В момент размыкания контактов 3 и 4 возникает дуга, которая подвергается обдуву газом. Поршень 10 остается неподвижным. В области А образуется сжатый газ, а в области Б— разреженный. В результате газ перетекает из области А через полый контакт 7 в область Б через отверстия 8 и 9 под действием разности давлений рл—(—Рб). Большой перепад давлений позволяет получить необходимую (критическую) скорость обдува дуги. При тяжелых условиях отключения (неудаленное КЗ) дуга гасится также за счет ее охлаждения в сопле 6 после выхода его с контакта 4.
Рис. 24. Устройство элегазового выключателя на напряжение 220 кВ

На рис. 24 представлено принципиальное устройство элегазового выключателя для КРУЭ-220 на напряжение 220 кВ. Неподвижный контакт выключателя 1 прикреплен к баку выключателя на литом изоляторе 2. Выключатель имеет два ДУ 3 и 4, соединенных последовательно через корпус 11. Равномерное распределение напряжения по ДУ обеспечивается керамическими конденсаторами 6. Для устранения коронирования ДУ закрыты экранами 5. Цилиндры 3 и 4 приводятся в движение изоляционной штангой 8 Через рычажный механизм 7. Включение и отключение выключателя производится пневматическим приводом. Выключатель заполнен элегазом при давлении 0,55 МПа. Неподвижные контакты выключателя 1 выведены из бака через проходной герметизированный изолятор 9 и 10 элегаз— элегаз, что означает переход из полости выключателя, наполненной элегазом, в полость комплектного распределительного устройства, также заполненную элегазом ПРУЭ). Здесь 9 — изоляционная перегородка, 10—разъемный контакт розеточного типа. Такой изолятор позволяет сохранить в выключателе элегаз при отсоединении его от КРУЭ.
Описанный элегазовый выключатель имеет высокие технические показатели и допускает 20-кратное отключение тока КЗ предельного значения 40 кА без ревизий. Утечка элегаза из бака не превышает 1 % в год. Срок службы выключателя до капитального ремонта составляет 10 лет. Разработаны ДУ с номинальным напряжением 220 кВ на один разрыв и током отключения 40 кА при высокой скорости восстановления напряжения. Опытные образцы элегазовых выключателей допускают ток отключения до 100 кА при напряжении на разрыве 245 кВ и ток 40 к А при напряжении на разрыве до 362 кВ. Элегазовые выключатели наиболее перспективны для напряжений выше 35 кВ и могут быть созданы на напряжение 800 кВ и выше.

• Назад

• Вперед

Принцип действия

Принцип действия воздушных выключателей основан на гашении электрической дуги, появляющейся при разрыве нагрузки. Этот процесс может происходить двумя типа движения воздуха:

1. Продольный;
2. Поперечный.

Воздушный выключатель может иметь несколько контактных разрывов, и это зависит от номинального напряжения, на которое он рассчитан. Для облегчения гашения особо больших типов дуги к дугогасящим контактам подключается шунтирующее сопротивление. Автоматические воздушные выключатели, работающие по принципу гашения дуги в обычных камерах, без наличия сжатого воздуха не имеют таких элементов. Камера гашения дуги у них состоит из перегородок, которые разбивают дугу на мелкие части, и она поэтому не разгорается и быстро тухнет. В этой статье речь пойдёт больше о работе высоковольтных (выше 1000 Вольт) выключателей, не оснащённых встроенной, а имеют управление в схему которой заведены релейные защиты.

Принцип работы высоковольтного выключателя со сжатым воздухом отличается друг от друга конструктивными особенностями, а в частности, с отделителем и без него.

В выключателях, которые оснащены отделителями силовые контакты соединены с специальными поршнями и составляют один контактно-поршневой механизм. Отделитель же включен последовательно к контактам дугогашения. То есть отделитель с дугогасящими контактами образует один полюс выключателя. При замкнутом положении и дугогасящие контакты и отделитель находятся в одном замкнутом состоянии. Во время подачи отключающего сигнала, срабатывает механический пневмоклапан, который в свою очередь открывает пневмопривод, при этом воздух с расширителя воздействует на контакты дугогашения. Расширитель, кстати, также специалисты называют ресивером. При этом силовые контакты размыкаются, а возникшая вследствие этого дуга гасится потоком сжатого воздуха. После чего отключается и сам разделитель, разрывая ток, который остался. Подача воздуха должна быть чётко отрегулирована, чтобы её хватило на уверенное гашение дуги. После прекращения подачи воздуха дугогасительные контакты принимают включенное положение, а разрыв цепи обеспечивается только разомкнутым выключателем. Поэтому при работе на электроустановках, которые питаются от таких выключателей обязательно необходимо выполнять размыкание разъединителей для безопасного проведения работ. Одного отключения пневмовыключателя мало! Чаще всего в цепях до 35 кВ применяется конструкция с открытыми отделителями, а если напряжение, при котором, работает выключатель выше то отделители уже изготавливаются в виде специальных воздухонаполненных камер. Выключатели с отделителем, например, выпускались в советском союзе под маркой ВВГ-20.

Если выключатель воздушный высоковольтный не имеет отделителя, то дугогосящие контакты его выполняют также роль и разрывания цепи и гашения возникшей дуги. Привод в них отделён от среды, в которой происходит гашение, а контакты могут иметь одну или даже две ступени работы.

Особенности обслуживания и эксплуатации

В процессе эксплуатации таких коммутационных устройств на ОРУ (открытых распределительных устройствах) нужно учитывать что в шкафах приводов выключателей может скапливаться конденсат, который приводит к коррозии систем механизма, а также вторичных цепей управления и сигнализации. Для этого внутри шкафов заводом изготовителем предусмотрены нагревательные резисторы, работающие постоянно.

Все действия по включению или же отключению аппаратов возможны только, если давление газа не меньше допустимого, если пренебречь этим то появляется высокая вероятность повреждения и выхода со строя относительно дорого выключателя. Для этих целей должна быть налажена сигнализация минимального давления, а также блокировка управляющих цепей

Если же персонал заметил что давление упало, аппарат нужно вывести в ремонт и приступить к поиску причин снижения этого жизненно важного для него показателя. Естественно, что вывод его из работы должен выполняться со всеми необходимыми требованиями безопасности, предъявляемыми к данной электроустановке и изложенных в местных инструкциях

Для контроля давления должен быть обязательно исправный манометр, а после устранения утечки газа стоит дополнить его через специальное присоединение, которое расположено внутри приводного механизма.

Осмотр элегазовых выключателей выполняется ежедневно, а также один раз за две недели в ночное время суток

В сырую влажную погоду нужно обращать внимание на возникновение электрической коронации. Если величина отключаемого тока была предельно допустимая (при коротких замыканиях), то следует обеспечить качественное техническое обслуживание

Количество отключений как плановых, так и аварийных фиксируется в специально выделенных для этих нужд журналах.

Несмотря на существующие недостатки, элегазовый выключатель имеет свои сильные стороны поэтому является достойной заменой не только масляных, но и воздушных выключателей высокого напряжения.

Преимущества и недостатки

Преимуществ таких устаревших устройств немного вот основные из них:

1. В связи с давним применением имеется большой опыт как эксплуатации, так и ремонта;
2. В отличие от других более современных собратьев (особенно элегазовых) данные выключатели поддаются ремонту.

Из недостатков хотелось бы выделить следующие:

1. Наличие для работы дополнительной пневмоаппаратуры или же компрессоров;
2. Повышенный шум при отключении, особенно при аварийных режимах короткого замыкания;
3. Крупные несовременные габариты, что вызывает увеличение территории выделяемой для ОРУ;
4. Боятся влажного воздуха и запылённости. Поэтому для воздушных систем применяются дополнительные меры, устанавливается направленное на уменьшение этих вредных факторов оборудование.

2.4.5 Элегаз и окружающая среда

Вещества, загрязняющие атмосферу, образующиеся в результате деятельности человека, делятся на две категории в соответствии с воздействием, оказываемым ими:
— истощение стратосферного озона (дыры в озоновом слое);
— глобальное потепление (парниковый эффект).
Элегаз незначительно влияет на истощение стратосферного озона, так как не содержит хлор, являющийся главным реагентом в катализе озона, ни на парниковый эффект, поскольку количества его, присутствующие в атмосфере, являются незначительными (МЭК 1634 (1995)).
Применение элегаза SF6 в коммутационном оборудовании для всех условий эксплуатации дало преимущества, выраженные в производительности, размере, массе, общих затратах и надежности. Стоимость покупки и эксплуатации, в которую входят затраты на обслуживание, могут быть значительно ниже затрат для коммутационного оборудования старого типа.
Многолетний опыт эксплуатации показывает, что SF6 не представляет ни обслуживающему персоналу, ни окружающей среде какой-либо опасности при соблюдении элементарных правил обращения и эксплуатации элегазового оборудования.

• Назад

• Вперед

Принцип действия

В основу работы выключателя положен принцип гашения электродуги скоростным потоком сжатой воздушной смеси, подаваемого в дутьевые каналы. Под воздействием воздушного потока столб разряда растягивается и направляется в дутьевые каналы, где окончательно гасится.

Конструкции дугогасительных камер отличаются как взаимным расположением дутьевых каналов, так и размыкающихся контактов. По этому признаку следующие схемы дутья:

1. Продольная продувка через металлический канал.
2. Продольная продувка через изоляционный канал.
3. Двухстороння симметричная продувка.
4. Двухсторонняя ассиметричная.

Схемы дутья Из представленных вариантов наиболее эффективен последний.

Классификация и типы воздушных выключателей

Силовые выключатели, в том числе и воздушные, в первую очередь принято классифицировать по типу конструкции и назначению, после чего уже рассматриваются технические характеристики. Начнем с более приоритетного критерия классификации.

По назначению

В зависимости от назначения воздушные коммутаторы разделяют на следующие виды:

• Сетевая группа, в нее входят электромеханические аппараты, с номинальным напряжением начиная от 6,0 кВ. Могут использоваться как для оперативной коммутации цепей, так и аварийного отключения, например, при КЗ.
• Генераторная группа. Она включает в себя электроаппараты, рассчитанные на 6,0-20,0 кВ. Данные приборы могут коммутировать цепь, как при нормальных условиях, так и в случае КЗ или наличия пусковых токов.
• Категория для работы с энергоемкими потребителями (дуговые, руднотермические, сталеплавильные печи и т.д.).
• Группа особого назначения. Она включает в себя следующие подвиды:

1. Воздушные коммутаторы сверхвысокой категории напряжения, служащие для подсоединения к ЛЭП реакторов шунтирующего действия, если в линии произошло перенапряжение.
2. Выключатели цепей с ударными генераторами (используются при стендовых испытаниях), рассчитанные на коммутацию в нормальном режиме работы и при возникновении нештатных ситуаций.
3. Аппараты в цепях 110,0-500,0 кВ, обеспечивающих прохождение, как при нормальных условиях работы, так и определенное время при КЗ.
4. Воздушные коммутаторы, входящие в комплект распределительных устройств.

По конструктивному исполнению

Особенности конструкции выключателей определяют их тип установки. В зависимости от этого различают следующие виды аппаратов:

• Входящие в комплект к РУ (встраиваемые).
• Снабженные специальными устройствами выкатки из ячеек РУ относятся к выкатному типу.

  Выкатной воздушный выключатель Metasol

• Настенное исполнение. Приборы, устанавливаемые на стены в РУ закрытого типа.
• Подвесные и опорные (отличаются типом изоляции на «землю»).

Находящиеся в эксплуатации морально и физически устаревшие выключатели создают много проблем.

По данным РАО ЕЭС 15% всех выключателей высокого напряжения не соответствуют условиям эксплуатации; износ подстанционного оборудования превышает 50%. Более трети воздушных выключателей 330-750 кВ, составляющих основу коммутационного оборудования межсистемных электросетей, имеет срок службы более 20-ти и даже 30-ти лет. Аналогичная ситуация с коммутационным оборудованием на напряжение 110-220 кВ.

Устаревшие выключатели и системы их обеспечения требуют больших эксплуатационных расходов.

На мировом рынке до 2010 г. не просматривается альтернативы элегазовым и вакуумным выключателям. Поэтому продолжаются работы по их совершенствованию.

Применяется комбинация автопневматического способа гашения и, получившего в настоящие годы широкое распространение, способа автогенерации давления в элегазовых выключателях. Это позволяет уменьшить энергоемкость привода и делает возможным применение экономичного и надежного пружинного привода для элегазовых выключателей напряжением 245 кВ и выше.

Повышение эффективности гашения дуги дает возможность увеличить напряжение на один разрыв выключателя до 360-550 кВ.

Проводятся работы по дальнейшему совершенствованию контактных систем ВДК, поиску оптимального распределения магнитного поля для эффективного гашения вакуумной дуги и уменьшения диаметра камер. Продолжаются работы по созданию ВДК на напряжение более 35 кВ (110 кВ и выше) для вакуумных выключателей высокого напряжения.

Вакуумная аппаратура начинает использоваться на низком напряжении (1140 В и ниже), причем не только в виде контакторов, но и выключателей, аппаратов управления.

Проводятся работы по замене элегаза на смеси его с другими газами, а также использованию других газов.

Уровень разработок элегазовой и вакуумной аппаратуры в основном удовлетворяет требованиям потребителя.

На сегодня объем подачи на российском рынке зарубежной элегазовой аппаратуры значительно превосходит объем продаж отечественных аппаратов. Российским производителям все труднее конкурировать с зарубежными из-за технологической отсталости и отсутствия средств на техническое переоборудование.

2814

Закладки

Последние публикации

Компания EKF получила патент на соединительные проходные клеммы СМК-222

27 ноября в 17:11

33

Новая линейка преобразователей частоты Vector80 EKF Basic

27 ноября в 17:10

35

КРУГ повышает энергоэффективность насосной станции №4 Саратовских тепловых сетей

26 ноября в 18:39

74

Atos предоставил «Норникелю» платформу BullSequana S для внедрения SAP

26 ноября в 14:48

79

Национальный исследовательский университет «МЭИ» обсудил проблемы подготовки кадров для электро- и теплоэнергетики с представителями государства и бизнеса

24 ноября в 21:07

107

Национальный исследовательский университет «МЭИ» рассказал о создании Университета 3.0. на Президентском форуме UASR

23 ноября в 22:35

62

КТПМ 35 кВ на ул. Льва Толстого

23 ноября в 12:25

197

Удобные наборы диэлектрических инструментов для монтажников от EKF

22 ноября в 23:34

197

Новый размер упаковки гибких гофрированных труб ПНД от EKF

22 ноября в 23:33

190

Кронштейн от EKF с опорой для крепления лотков на стенах

22 ноября в 23:31

257

Самые интересные публикации

Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности

4 июня 2012 в 11:00

147466

Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35

12 июля 2011 в 08:56

31684

Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ

28 ноября 2011 в 10:00

19520

Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II

21 июля 2011 в 10:00

13899

Правильная утилизация батареек

14 ноября 2012 в 10:00

13250

Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации

29 февраля 2012 в 10:00

12581

Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100

16 августа 2012 в 16:00

12015

Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»

24 мая 2017 в 10:00

11856

Проблемы в системе понятий. Отсутствие логики

25 декабря 2012 в 10:00

11049

Расчет сетей по потерям напряжения

27 февраля 2013 в 10:00

9150

Область применения

Элегазовый трансформатор напряжения применяется на различных электрических подстанциях. Прибор способен передавать сигнал измерительным приборам, защитным компонентам распределительных устройств. Элегазовые трансформаторы подключаются к трехфазной (промышленной) сети. Их задачей является трансформация переменного тока 50 Гц. Установка разрешается в средних и умеренно холодных климатических зонах.

Работа трансформаторов на основе изоляции из элегаза возможна практически во всех отраслях промышленной деятельности человека. Функционирование оборудования позволяет передавать обработанный сигнал измерительным приборам, охранным, защитным система. Установка применяется для обеспечения работы различных приборов учета электроэнергии.

Элегазовый трансформатор тока идеально подойдет для закрытых или подземных подстанций, функционирующих в черте города. Установки монтируют в критических с точки экологии районах. В таких зонах недопустима утечка масла. Здесь разрешается применять исключительно оборудование на элегазе.

Принцип действия и область применения

За счет чего работает элегазовый выключатель большого напряжения? За счет изолированности фаз между собой посредством элегаза. Принцип работы механизма следующий: при поступлении сигнала об отключении электрического оборудования, контакты каждой камеры размыкаются. Встроенные контакты создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде.

Эта среда разделяет газ на отдельные частицы и компоненты, а из-за высокого давления в резервуаре, сама среда снижается. Возможное применение дополнительных компрессоров, если система работает на низком давлении. Тогда компрессоры усиливают давление и образовывают газовое дутье. Также используется шунтирование, применение которого необходимо для выравнивания тока.

Обозначение на схеме ниже указывает расположения каждого элемента в механизме выключателя:

Что касается моделей бакового вида, так в них контроль осуществляется с помощью приводов и трансформаторов. Для чего нужен привод? Его механизм является регулятором и его назначение заключается в том, чтобы включать или выключать электроэнергию и, если необходимо, удерживать дугу на установленном уровне.

Приводы делятся на пружинные и пружинно-гидравлические. Пружинные обладают большой степенью надежности и имеют простой принцип работы: вся работа делается благодаря механическим деталям. Пружина способна под действием специального рычага сжимать и разжиматься, а также фиксироваться на установленном уровне.

Пружинно-гидравлические приводы выключателей дополнительно имеют в конструкции гидравлическую систему управления. Такой привод считается более эффективным и надежным, ведь пружинное устройство может само изменить уровень фиксатора.

Устройство и конструкция воздушного выключателя

Рассмотрим, как устроен воздушный выключатель на примере силового коммутатора ВВБ, его упрощенная конструктивная схема представлена ниже.

Типовая конструкция воздушных выключателей серии ВВБ

Обозначения:

• A – Ресивер, резервуар в который накачивается воздух пока не образуется уровень давления соответствующим номинальному.
• В – Металлический бак дугогасительной камеры.
• С – Торцевой фланец.
• D – Конденсатор делителя напряжения (в современных конструкциях выключателей не применяется).
• E — Штанга крепления подвижной контактной группы.
• F – Фарфоровый изолятор.
• G – Дополнительный дугогасительный контакт для шунтирования.
• H – Шунтирующий резистор.
• I – Клапан подачи струи воздуха.
• J – Труба импульсного воздуховода.
• K – Основной подвод воздушной смеси.
• L – Группа клапанов.

Как видим, в данной серии контактная группа (Е, G), механизм подключения/отключения и дутьевой клапан (I) заключены в металлической емкости (В). Сам бак наполнен сжатой воздушной смесью. Полюсы выключателя разделяет промежуточный изолятор. Поскольку на емкости присутствует высокое напряжение, защите опорной колоны придается особое значение. Она выполнена с помощью изоляционных фарфоровых «рубашек».

Подача воздушной смеси осуществляется по двум воздуховодам К и J. Первый основной, используется для нагнетания воздуха в бак, второй работает в импульсном режиме (подает воздушную смесь, когда отключаются контакты выключателя и сбрасывает при замыкании).

Как вам статья?