Выключатель-разъединитель (DCB)

Открытые подстанции с выключателями-разъединителями дают максимальный коэффициент готовности с минимумом занимаемой площади

ГАНС-ЭРИК ОЛОВССОН, КАРЛ ЭДЖНЭР СОЛВЕР, РИЧАРД ТОМАС - развитие выключателей привело к изменению принципа разработки для подстанций. Ранее дизайн подстанции был основан на том факте, что выключатели нуждалась в большом объеме технического обслуживания и поэтому были окружены разъединителями (DSs), чтобы сделать возможным техническое обслуживание, не нарушая соседние схемы. С современными выключателями, имеющими эксплуатационный интервал более 15 лет, принцип разработки более сосредоточен на техническом обслуживании воздушной сети, трансформаторов, реакторов, и т.д. Изменение принципа разработки позволило интегрировать функцию отключения с разъединением, таким образом было создано новое устройство, названное выключателем-разъединителем (DCB). Так как контакты первичной обмотки для выключателей-разъединителей находятся в защищенной среде SF_{6 (элегаза)}, лишенной загрязнения, функция отключения весьма надежна, и эксплуатационный интервал возрос, обеспечивая больший полный коэффициент готовности подстанции. Кроме того, применение выключателей-разъединителей позволяет уменьшить площадь подстанции приблизительно на 50 процентов.

Развитие выключателей привело к изменению принципа разработки для подстанций.

Развитие технологии производства выключателей (CB) привело к существенному снижению необходимости в техническом обслуживании и росту надежности. Эксплуатационные интервалы современных выключателей SF₆, требующие обесточивания первичной схемы, находятся на уровне 15 и более лет. При этом, никаких существенных усовершенствований по обслуживанию и надежности для открытых подстанций с разъединителями не произошло. Эксплуатационный интервал для главных контактов открытого разъединителя находится на уровне двух - шести лет, в зависимости от интенсивности эксплуатации, и уровня загрязнения (например, промышленные выбросы загрязняющих веществ и / или природные загрязнители, например, песок и соль).

Надежность выключателей увеличилась вследствие развития технологий отключения контактов. В то же время количество прерывателей сократилось и сегодня доступны колонковые выключатели на напряжение до 300 кВ с одним прерывателя на полюс. Отказ от выравнивающих конденсаторов для колонковых выключателей с двумя прерывателями еще более упростил первичную схему и таким образом увеличил коэффициент готовности. Сегодня доступны высоковольтные выключатели на напряжение до 550 кВ, без выравнивающих конденсаторов, делая возможным развитие выключателей-разъединителей до этого уровня напряжения. Привод выключателя также совершенствовался от пневматического или гидравлического до двигательно-пружинного, что приводит к более надежной конструкции и снижает затраты на техническое обслуживание (рис. 1).

1 Эволюция высоковольтных выключателей и соответствующее снижение аварийности и периодичности регламентных работ

В прошлом при строительстве подстанции  следовали необходимости "окружить" выключатели разъединителями, чтобы сделать возможным частое техническое обслуживание выключателей. В связи со значительным сокращением аварийности и технического обслуживания выключателей,  отключение сегодня требуется больше для технического обслуживания воздушной сети, силовых трансформаторов, и т.д. Сниженное техническое обслуживание выключателей вместе с проблемами надежности распределительных устройств с открытым разъединителем, привело к тесному сотрудничеству АББ с некоторыми из основных клиентов компании в области разработки выключателей-разъединителей [1, 2, 3]. Выключатель-разъединитель сочетает функции отключения и разрыва в одном устройстве, делает возможным уменьшить площадь подстанции и увеличивает коэффициент готовности [4]. Первый  выключатель-разъединитель был смонтирован в 2000 году и сегодня выключатели-разъединители доступны на напряжения от 72.5 кВ до 550 кВ (МЭК, 66-500 кВ по ГОСТ) - LTB DCB 72,5, LTB DCB 145, HPL DCB 170, HPL DCB 245, HPL DCB 300, HPL DCB 362, HPL DCB 420.

Изменение принципа разработки позволило интегрировать функции разрыва с выключателем, таким образом создавая новое устройство, названное выключателем-разъединителем.

Дизайн выключателей-разъединителей

В DCB нормальные контакты прерывателя также выполняют функцию разъединителя когда находятся в разомкнутом положении. Контактная цепь подобна цепи обычного выключателя без дополнительных контактов или системных связей (рис. 2). Выключатель-разъединитель оснащен изоляторами из силиконовой резины. Эти изоляторы имеют гидрофобные свойства, то есть, любая вода на их поверхности превращается в капли. В результате они имеют отличную производительность в загрязненной окружающей среде и ток утечки через полюса в отключенном положении сводится к минимуму.

2 145 кВ выключатель-разъединитель. Заземляющий разъединитель интегрирован на опорной конструкции

Выключатель-разъединитель позволяет значительно сократить техническое обслуживание подстанций с открытыми распредустройствами (AIS) и снижает риск аварии из-за загрязнения. Замена на подстанциях комбинации выключателя и открытого разъединителя на выключатель-разъединитель, приводит к росту коэффициента готовности.

Применение выключателей-разъединителей значительно сокращает техническое обслуживание распределительного устройства подстанции с воздушной изоляцией и снижает риск аварии из-за загрязнения, так как все первичные контакты находятся в элегазе.

Выключатель-разъединитель должен отвечать стандартам применяемым как к высоковольтным выключателям, так и разъединителям. Конкретный стандарт для выключателей-разъединителей был выдан IEC в 2005 году [5]. Важная часть этого стандарта отведена испытаниям совмещаемых функций. Эти испытания проверяют, что разъединительные свойства DCB осуществляются в течение его срока службы, несмотря на износ контактов и любых разложений побочных продуктов, возникающих при разрыве дуги.

Выключатели-разъединители доступны для номинальных напряжений от 72.5 до 550 кВ (рис.4). Около 900 трехфазных единиц этих устройств были установлены или заказаны.

4 типа  выключателей-разъединителей

Безопасное заземление

Когда часть подстанции или электрической сети отключена для техобслуживания или ремонта, один или несколько разъединителей отключены, чтобы изолировать ее от остальной части системы и заземлить изолированное оборудование для личной безопасности. Это может быть достигнуто разными способами:

- С обычными разъединителями с воздушной изоляцией, проверить наличие видимого разрыва между контактами, той части системы, что отключается, а затем заземлить обесточенную часть электросети

- Выключатели-разъединители жестко заблокированы в разомкнутом положении. Блокировка состоит из электрической блокировки привода, а также механической блокировки связи системы главных контактов. После этого включается прилегающий заземлитель. Видимый включенный заземлитель подтверждает, что выводимая часть системы обесточена и безопасна для работников (рис. 3).

3 145 кВ выключатель-разъединитель со встроенными трансформаторами тока и включенными заземлителями