В. Н. ВАРИВОДОВ канд. техн. наук ВЭИ имени В. И. Ленина.
Всесоюзный электротехнический институт имени В. И. Ленина является одним из родоначальников в СССР направления развития техники высоких напряжений, связанного с созданием высоковольтных аппаратов с изоляцией шестифтористой серой. Такие работы в стенах института начались еще в 60-х годах ведущими научными сотрудниками Бортником И. М., Бронштейном А. М.. Сысоевым М. И. и др.
В настоящее время ученые и инженеры института отмечают не только семидесятилетие института, но и две другие юбилейные даты. Ведь именно в начале 90-х годов прошлого столетия французскими учеными Лебом и Муазоном была впервые синтезирована шестифтористая сера, а ровно пятьдесят лет назад — в 1941 г, — советским физиком Б. М. Гохбергом [1] этот газ был предложен для использования в качестве газовой изоляции и в силу своих физико-химических свойств назван элегазом — электротехническим газом.
Плотность элегаза — электроотрицательного газа — при нормальных условиях в пять раз выше плотности воздуха. Эта особенность, а также то, что сечение радиационного захвата электронов молекулой элегаза велико, обусловливают его высокую электрическую прочность (почти в три раза превышающую прочность воздуха при одних и тех же условиях).
Благодаря более высокой плотности теплопередающая способность элегаза также оказывается намного лучшей по сравнению с воздухом.
Высокие электрическая прочность и теплопередающие свойства элегаза определяют и его прекрасную дугогасительную способность, что позволяет отключать в элегазе мощности в 70—100 раз большие, чем в воздухе. Этот газ не токсичен, химически нейтрален к конструкционным материалам, пожаробезопасен, имеет относительно низкую температуру сжижения.
Работы по практическому применению элегаза были прерваны второй мировой войной, но уже в конце 40-х годов возобновлены и в 1955 г. фирмой "Вестингауз" (США) был разработан экспериментальный элегазовый выключатель на напряжение 115 кВ и мощность отключения 1 ГВ· А. В это время работы были направлены на создание герметизированных комплектных распределительных устройств с заполнением элегазом (КРУЭ), содержащих самые различные элегазовые аппараты и элементы: выключатели, разъединители, заземлители, трансформаторы тока и напряжения, шинопроводы, высоковольтные вводы и т. д. [2].
Первые комплектно-распределительные устройства с элегазовой изоляцией на напряжение 66—245 кВ появились на мировом рынке в середине 60-х годов.
Рис. 1. Число отдельно стоящих выключателей (1) и распределительных устройств (2) с элегазовой изоляцией, установленных в различных странах мира
За прошедшие два десятилетия число КРУЭ, установленных в различных странах, резко возросло (рис. 1), несмотря на то, что при рабочем напряжении до 330 кВ стоимость этих устройств все еще в 1,2-1,5 раза превышает затраты на изготовление традиционных распределительных устройств открытого исполнения (при более высоких рабочих напряжениях КРУЕ) дешевле открытых распределительных устройств).
Такая ситуация объясняется следующими достоинствами КРУЭ:
компактностью — площадь, занимаемая КРУ), составляет лишь около 10 % площади, требуемой для открытых РУ, а объем примерно в 100 раз меньше:
высокой эксплуатационной надежностью; стойкостью к загрязнению окружающей средой: безопасностью персонала:
возможностью установки в сейсмически активных и труднодоступных районах; простотой монтажа.
В настоящее время в мире освоено производство КРУЭ вплоть до рабочего напряжения 800 кВ.
Широкое применение начиная с 70-х годов в энергетике (рис. 1) нашли и отдельно стоящие элегазовые выключатели различного типа: баковые и колонковые
2). позволяющие использовать прекрасные дугогасительные свойства шестифтористой серы и добиться высокой коммутационной способности выключателей в распределительных устройствах открытого типа при одновременном снижении их массы и габаритов.
Рис. 2. Аппаратный элегазовый комплекс на рабочее напряжение 1500 кВ (КАЭ-1500) в процессе высоковольтных испытаний
В Советском Союзе к середине 70-х годов работы в ВЭИ им. В. И. Ленина по коммутационному элегазовому оборудованию завершились установкой в опытную эксплуатацию двух типов оборудования: однополюсного выключателя на 27,5 кВ для тяговых подстанций и комплектного распределительного устройства на 110 кВ — КРУЭ — 110. На опытном заводе ВЭИ была изготовлена первая в нашей стране ячейка КРУ —110 кВ. которая была установлена в опытную эксплуатацию на Кожуховской подстанции Мосэнерго В этот же период был разработан и находился несколько лет в опытно-промышленной эксплуатации на подстанции "Бескудниково" газонаполненный высоковольтный кабель с совместным расположением всех трех фаз в одной оболочке на напряжение 110 кВ. Аналогичный кабель был разработан и на напряжение 500 кВ.
Во второй половине 70-х годов совместно с ПО "Электроаппарат" была проведена разработка и освоено серийное производство элегазовых ячеек на напряжение 110 кВ типа ЯЭ—110 кВ. Сейчас выпущено более ста ячеек, которые установлены на различных подстанциях г. Москвы (Елоховская, Черемушкинская и т. д.).
К настоящему времени в Советском Союзе усилиями ВЭИ им. В. И. Ленина, ПО "Электроаппарат", ПО "Уралэлектротяжмаш" освоено производство КРУЭ 110—330 кВ, элегазовых выключателей колонкового типа на напряжение 330 кВ. Завершается разработка КРУЭ—500 кВ, элегазовых выключателей на напряжение 500 кВ и 750 кВ.
В 70—80-х годах в ВЭИ им. В. И. Ленина как научно-техническом центре сложилось несколько направлений работ, возглавляемых учеными и специалистами высокой квалификации: физико-химических свойств; электроизоляционных свойств элегаза и твердых диэлектриков, работающих в его среде: газонаполненных вводов; дугогасительных свойств элегаза, коммутационных элегазовых аппаратов, элегазовых ограничителей перенапряжений, испытательного и диагностического оборудования для элегазовых аппаратов и КРУЭ
