5. ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Дальнейшее повышение номинального напряжения и номинального тока в воздушных выключателях наталкивается на большие трудности.
Были использованы фреон, четыреххлористый углерод и шестифтористая сера (SF6), которая и была выбрана благодаря высокой электрической прочности и большой дугогасящей способности.
Достоинства элегаза:
1. Элегаз является "электроотрицательным" газом. Его молекулы обладают способностью захватывать электроны. При этом образуются малоподвижные, тяжелые отрицательные ионы, которые медленно разгоняются электрическим полем. Благодаря этому элегаз обладает высокой электрической прочностью.
- Высокая удельная объемная теплоемкость, почти в 4 раза больше, чем у
воздуха. Это позволяет увеличить токовую нагрузку на 15-25% и при этом
уменьшить сечение токоведущей цепи аппарата. - Номинальный ток отключения камеры продольного дутья с элегазом в 5 раз
выше, чем с воздухом. - Малая напряженность электрического поля в столбе дуги, а значит резкое
сокращение износа контактов. - Элегаз является инертным газом (до 800°С). Он не вступает в реакцию с
кислородом и водородом, слабо разлагается дугой. Элегаз нетоксичен. - Элегаз негорюч, пожаробезопасен.
Недостатком элегаза является переход из газообразного состояния в жидкое уже при температуре 0°С и давлении 1,25 МПа. Это создает предпосылку использовать его либо с подогревом, либо при низком давлении.
В элегазовых выключателях известны три принципа гашения дуги: 1) с автоматическим 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 автоматическим принудительным дутьем показано на рис.5.1. Оно располагается в герметичном баке с давлением элегаза 0,2-0,28 МПа. 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. Поршень 4 при этом неподвижен, элегаз сжимается и его поток, проходя через сопло, продольно омывает дугу и обеспечивает ее эффективное гашение.
Широкому распространению элегазовых выключателей особенно в КРУ на напряжение 110 и 220 кВ способствовали неоспоримые их достоинства: Г- полная заводская готовность, обеспечивающая простой и быстрый монтаж. Выключатель поставляется полностью отрегулированным, заполненным элегазом до рабочего давления и не требует при монтаже и наладке дозаправки элегазом;
- взрыво- и пожаробезопасность;
- небольшие масса и размеры, что уменьшает требуемую площадь под оборудование в 10 раз;
- низкие динамические нагрузки на фундамент при работе (установка выключателя на одной опоре с облегченным фундаментом);
- большие механический и коммутационный ресурсы, обеспечивающие при нормальных условиях эксплуатации работу без ремонта с вскрытием бака в течение всего срока службы выключателя;
- высокая надежность: даже при падении избыточного давления элегаза до нуля выключатель выдерживает 60 В и отключает нагрузки до 630 А; обеспечивается эксплуатация выключателя без включения подогрева до . температуры минус 45°С; у полная автоматизация обслуживания;
- возможность эксплуатации в неблагоприятных атмосферных условиях;
- полная биологическая безопасность для окружающей среды;
- улучшенные характеристики встроенных трансформаторов тока позволяют
в большинстве случаев отказаться от применения выносных
трансформаторов тока наружной установки.
Целесообразность строительства закрытых элегазовых распредустройств обуславливается тем, что их объем в 2-3 раза меньше, чем закрытого РУ традиционных конструкций.
Выключатели для КРУЭ типов ЯЭ-110 и ЯЭ-220 имеют пневматические приводы с питанием от централизованной сети сжатого воздуха (давление 2 МПа, влажность не более 60%).
Элегазовые выключатели КРУЭ напряжением 110 кВ типа ЯЭ-110 и напряжением 220 кВ типа ЯЭ-220 (рис.5.2) размещаются в герметизированных алюминиевых кожухах с проходными дисковыми изоляторами для электрического соединения их между собой, заполненных элегазом при давлении 0,4-0,6 МПа. Каждый кожух выключателя снабжен вентилем и трубами, присоединенными к шкафу контроля давления (ШКД). Герметизированные кожухи каждой фазы выключателя, имеющие одинаковое давление, соединены между собой.
Элегазовые выключатели на напряжения 110 и 220 кВ отдельно не изготовляются, а входят в объем поставки КРУ на эти напряжения в виде отдельных элементов в полностью собранном виде.
Оперирование элегазовым выключателем осуществляется пневматическим приводом двустороннего действия. Ручное отключение элегазового выключателя не предусмотрено.
Коммутационный ресурс элегазовых выключателей примерно в 2-3 раза выше, чем у маломасляных. Износ дугогасящей среды у элегазового выключателя весьма низок, продукты разложения элегаза поглощаются специальными фильтрами-поглотителями (сорбенты-активизированный алюмогель), а утечка газа из корпуса выключателя обычно не превышает 3% в год. Дозаполнение элегаза возможно без снятия напряжения. Практически межревизионные сроки для элегазовых выключателей определяются работой и уходом за его приводом.
За последнее десятилетие многие предприятия России наладили выпуск новых элегазовых выключателей.
ВГБ-35 — выключатель элегазовый баковый на напряжение 35 кВ. наружной установки, предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также для работы в стандартных циклах при АПВ в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Выпускает ВГБ-35 АО «Уралэлектротяжмаш», г. Екатеринбург.
Выключатель представляет собой комплексный аппарат, состоящий из собственно выключателя, привода и шести встроенных трансформаторов тока, рис.5.3. Сам выключатель состоит из металлического заземленного бака, внутри которого расположены неподвижные и подвижные контакты, а также дугогасительные устройства, основанные на прогрессивном принципе гашения электрической дуги путем ее вращения в магнитном поле.
Каждый трансформатор тока рассчитан на весь диапазон первичных номинальных токов (от 50 до 600 А) и имеет два сердечника и две обмотки для целей защиты и измерений. Переключение отводов для измерения коэффициента трансформации производится без разборки выключателя.
Выключатели выпускаются в двух исполнениях:
-выключатель с электромагнитным приводом постоянного тока (типовое обозначение ВГБЭ-35-12,5/630УХЛ1 на номинальное напряжение 35 кВ. номинальный ток отключения 12,5 кА, номинальный ток 630 А, для умеренного и холодного климата). По заказу привод этого выключателя снабжается встроенным выпрямителем для питания включающего электромагнита от сети переменного тока, при этом обеспечивается включение на токи короткого замыкания вплоть до 12,5 к А;
-выключатель с электромагнитным приводом переменного тока (типовое обозначение ВГБЭП-35). В этом приводе сочетаются качества, присущие как электромагнитному приводу постоянного тока (простота и надежность), так и пружинному приводу (автономность). Привод снабжен встроенными выпрямителями для питания включающего, отключающего электромагнитов и катушки контактора.
Выключатель снабжен электроконтактным сигнализатором давления элегаза с температурной компенсацией, автоматически приводящей его показания к температуре + 20°С. Сигнализатор обеспечивает визуальный контроль за уровнем давления элегаза в выключателе и имеет две установки: на предупредительный сигнал при понижении давления до 0,33 МПа и на отключение выключателя при падении давления ниже 0,3 МПа.
Масса выключателя составляет 800 кг, элегаза - 4 кг. Срок службы до среднего ремонта 15 лет.
Выключатели могут работать в широком диапазоне климатических условий: от районов Крайнего Севера (нижнее рабочее значение температуры
окружающей среды - минус 60°С) до районов с тропическим климатом (верхнее рабочее значение температуры - плюс 55°С).
ВГБ-220-40/2000 - выключатель элегазовый баковый на напряжение 220 кВ, номинальный ток отключения 40 кА, номинальный ток 2000 А, рис.5.4. Кроме этих выключателей АО «Электроаппарат», г. Санкт-Петербург, выпускает ВГБ-110, ВГБ-330.
Элегазовые выключатели серии ВГБ разработаны на базе хорошо известного принципа гашения дуги. При срабатывании выключателя элегаз сжимается и выбрасывается через контакты выключателя, осуществляя гашение дуги.
Выключатели имеют встроенные трансформаторы тока с количеством вторичных обмоток: для измерений - 2, для защиты - 4.
Выключатели поставляются практически в собранном виде. Они заполняются элегазом до транспортного давления, и комплектуются всем необходимым, в том числе специальным оборудованием для закачки и контроля элегаза. Экологически чистые выключатели не требуют замены элегаза в течение всего срока службы, не нуждаются в особых мерах по технике безопасности и допускают подпитку элегазом без снятия напряжения с выключателя. Выключатели допускают пофазное управление, просты в наладке и эксплуатации.
Срок до среднего ремонта - 8 лет, гарантийный срок службы - 30 лет.
Достоинства выключателей серии ВГБ:
- гидропривод (не нужна система сжатого воздуха);
- один разрыв на полюс ВГБ-220 и два разрыва на ВГБ-330;
- повышенная сейсмостойкость (низкий центр тяжести);
- низкий уровень помех (электромагнитных излучений, шума и т.д.).
Выключатели серии ВГУ выпускает НПО «Уралэлектротяжмаш», Екатеринбург, на номинальные напряжения 110, 220, 330 и 500 кВ. Выключатель предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц.
На рис.5.5 показан выключатель элегазовый типа ВГУ-220-45/3150 У1, (У - конструктивное исполнение) на номинальное напряжение 220 кВ, номинальный ток отключения 45 кА, номинальный ток 3150 А, для умеренного климата.
В связи с возрастанием номинального напряжения в два раза (против ВГУ-110) число разрывов на полюсе увеличено в два раза. Поэтому полюс имеет Уобразную компоновку. Управление контактами осуществляется приводом, расположенным в шкафу управления. Отключение производится пневматическим приводом. Включение осуществляется пружинами, которые заводятся при отключении. Управление тремя полюсами осуществляется с помощью шкафа управления.
Высота установки над уровнем моря 1000 м; рабочее значение температуры окружающей среды от минус 45 до плюс 40°С.
Масса выключателя 8000 кг, масса элегаза в выключателе 35 кг. /Номинальное рабочее давление элегаза 0,4 МПа, номинальное давление I сжатого воздуха привода 2,0 МПа.
Срок службы до среднего ремонта (полной переборкой узлов) - 12 лет, / срок службы до списания - 25 лет.
Элегазовые выключатели серии ВГТ на номинальные напряжения 110 и 220 кВ выпускает АО «Уралэлектротяжмаш», Екатеринбург. Выключатель типа ВГТ-110-40/2500У1 представлен на рис.5.6.
Выключатели наружной установки предназначены для коммутации электрических сетей при нормальных и аварийных режимах, а также для
Рис. 5.6. Элегазовый выключатель серии ВГТ:
а) на напряжение 110 кВ
б) на напряжение 220 кВ
работы в стандартных циклах при АПВ в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц в районах с умеренным климатом. Выключатель управляется пружинным приводом типа ППрК.
Основные преимущества элегазовых выключателей серии ВГТ:
- высокая надежность работы;
- применение надежного автономного и не требующего мощных источников
питания пружинного привода, имеющего более, чем 16-летний опыт
эксплуатации в составе маломасляных выключателей серии ВМТ; - высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж;
- отсутствие необходимости в техническом обслуживании и ремонтах при
нормальных условиях эксплуатации; - высокий механический и коммутационный ресурсы, качество уплотнения и
комплектующих, обеспечивающих 20-летний межремонтный период; - низкий уровень шума при срабатывании, соответствие высоким
природоохранным требованиям; - низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
- полная взаимозаменяемость (по габаритно-установочным размерам и
приводам) с маломасляными выключателями серии ВМТ.
