Накопленный опыт позволил совместно с другими организациями и, прежде всего, ПО "Электроаппарат" приступить к решению уникальных задач по созданию элегазового оборудования, не имеющего аналогов в мировой практике — комплектно-распределительного устройства переменного тока на напряжение 1150 кВ (КРУЭ—1150 кВ) и элегазового аппаратного комплекса на напряжение 1500 кВ постоянного тока. Образец КРУЭ—1150 кВ прошел комплекс испытаний на мощном стенде г. Тольятти.
В 80-х годах в ВЭИ им. В. И. Ленина были разработаны и внедрены в серийное производство также уникальные малогабаритные источники питания, в которых наряду с элегазом использовалась и новая комбинированная пленочно-элегазовая изоляция, имеющая большие перспективы для применения в сухих трансформаторах, конденсаторах и высоковольтных вводах.
В это же время впервые в Советском Союзе было разработано и успешно испытано дугогасительное устройство с рабочим напряжением между контактами 250 кВ.
Совместно с Ровенским заводом высоковольтной аппаратуры создан образец элегазового выключателя на напряжение 10 кВ, а с заводом "Изолятор"— элегазовые вводы на напряжение от 110 кВ до 1500 кВ.
В последние годы разработаны также герметизированный генератор импульсных напряжений на напряжение 2 МВ с элегазовой изоляцией, система акустического контроля частичных разрядов в КРУЭ, ограничитель перенапряжений на напряжение 1150 кВ, усовершенствованный выключатель для тяговых железнодорожных подстанций на напряжение 27,5 кВ, высоковольтный элегазовый накопитель для ускорителей элементарных частиц.
Направление мировой элегазовой техники постоянно развивается. Основной тенденцией развития, видимо, следует считать создание полностью герметизированных элегазовых подстанций [3], включающих элегазовые трансформаторы, комплектно-распределительные устройства, ограничители перенапряжений, реакторы, токопроводы и т. д.
Некоторые зарубежные фирмы ведут напряженную работу в этом направлении. В США и Японии созданы образцы силовых высоковольтных элегазовых трансформаторов. С 1982 г. в Японии эксплуатируются элегазовые трансформаторы мощностью 400 МВ-А на напряжение 77 кВ с газоиспарительным охлаждением. Разработаны трансформаторы на напряжение 275 кВ мощностью 300 МВ-А. В ряде случаев используется смесь элегаза с другими газами.
Рис. 3. Герметизированный элегазовый источник питания на напряжение 2 МВ
По сравнению с обычными масляными трансформаторами эти трансформаторы имеют на 15—20 % уменьшенные массогабаритные показатели, они пожаробезопасны и более удобны в эксплуатации.
Многие из выпускаемых в мире КРУЭ 110—550 кВ уже сейчас укомплектовываются элегазовыми оксидно- цинковыми ограничителями перенапряжений. В Советском Союзе создан элегазовый ограничитель перенапряжений на напряжение 1150 кВ. Следует ожидать дальнейшего увеличения выпуска такого типа устройств.
В энергетическом и специальном электрооборудовании находят применение протяженные высоковольтные кабели с элегазовой изоляцией на рабочее напряжение до 800 кВ и выше. Особенностью таких линий является возможность значительного увеличения передаваемой мощности (в несколько раз по сравнению с обычным кабелем), существенное уменьшение диэлектрических потерь из-за малой диэлектрической проницаемости элегаза, независимость от условий окружающей среды. Например, в Японии введены в эксплуатацию несколько элегазовых линий на напряжение 154—550 кВ и рабочий ток до 8 кА. Высоковольтные элегазовые кабели применяются и в установках для термоядерного синтеза.
Как отмечалось, перспективно использование элегаза для создания малогабаритных высоковольтных устройств с пленочной и бумажной изоляцией. Такие устройства не имеют опасных в обычной изоляции воздушных включений, а малый размер элегазовых прослоек и их высокая электрическая прочность позволяют выбирать рабочие напряженности в этой изоляции величиной до 15—20 кВ/мм. Комбинации элегаза с разными типами пленочной изоляции дают возможность получить самые различные свойства композиционной изоляции.
Проведенные за рубежом исследования различных вариантов образцов показали возможность изготовления элегазовых конденсаторов (в том числе конденсаторов, обеспечивающих выравнивание напряжения на дугогасительных модулях высоковольтных выключателей) с высокими удельными параметрами. Они имеют малый tg δ, высокое электрическое сопротивление, устойчивы к перенапряжениям и токам к. з., обладают более коротким технологическим циклом по сравнению с пропитанными жидкими конденсаторами.
Таким образом, следует ожидать увеличения числа типов и конструкций элегазовых устройств. При этом будет расширяться диапазон рабочих напряжений — в ближайшие годы реально применение элегазовой коммутационной аппаратуры на напряжение от 3 кВ до 1150 кВ (переменного тока) и 1500 кВ (постоянного тока).
Дальнейший прогресс связан с увеличением напряжения на один межконтактный промежуток до 250 кВ (при окружающей минимальной температуре -40 °С) и до 420 кВ (при окружающей минимальной температуре -25 °С) [4].
Одной из основных тенденций является снижение энергоемкости элегазовых выключателей на единицу разрываемой мощности за счет, прежде всего, расширения применения дугогасительных устройств, работающих на принципе автогенерации и магнитного гашения дуги, комбинированных принципах гашения. В этом случае удается в 2—3 раза снизить мощность приводов.
Восьмидесятые годы были ознаменованы неожиданным прорывом элегазовой коммутационной аппаратуры в область рабочих напряжений 6—35 кВ.
Ведущие зарубежные фирмы ABB, "Merlin Gerin" и другие считают, что к концу столетия на мировом рынке в зоне рабочих напряжений 110 кВ и выше будут использоваться только элегазовые коммутационные аппараты, а при напряжении 6—35 кВ они составят 40—50 % общего числа выключателей.
Дальнейшее совершенствование комплектно-распределительных устройств с элегазовой изоляцией связано также с широким внедрением средств автоматизации на основе современных микропроцессорных устройств как для управления, так и контроля состояния КРУЭ. Такие системы существенно упрощают обслуживание КРУЭ и повышают его надежность.
Например, фирма АВВ разработала автоматизированную систему контроля и управления КРУЭ-800 по двухступенчатой структуре, автоматизируются контроль и управление как отдельных аппаратов с помощью контроллеров, так и контроль и управление всем распределительным устройством и подстанцией в целом с использованием более мощной ЭВМ.
Перспектива дальнейших работ института по развитию элегазовой аппаратуры соответствует основным тенденциям развития мировой техники и связана, во- первых, с проведением фундаментальных и прикладных научно-исследовательских работ по совершенствованию новых дугогасительных устройств, изоляционных систем, обеспечивающих рациональную компоновку оборудования; компьютеризацией оборудования, включая создание принципиально новых систем измерения и контроля состояния аппаратов; то-вторых, расширением зоны возможного применения элегаза, например, для специальных источников питания, разрядников, контакторов и т. д.
Элегаз продолжает завоевывать технический мир, и поэтому сотрудники института с оптимизмом встречают юбилей как института, так и направления высоковольтных аппаратов с изоляцией высокопрочными газами.
Список литературы
- Гохберг Б. М., Оксман Я. А. // ЖТФ. 1941. № 11.
- А. И. Нолтев. Конструкции и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения. Л. Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979
- Murotani К., Ueyama S., Shibata T. // "Nissin Elec. Rev." 1978. 32, № 3. P. 2-5.
- В. H. Борин, В. H. Вариводов, В. С. Чемерис. Современное состояние и перспективы создания элегазовых КРУЭ на напряжение 110 кВ и выше // Новые комплектные электротехнические устройства. М.: МДНТП. 1990.
