1. ВВЕДЕНИЕ
1.1. В настоящее время наблюдается значительный прогресс с области технологий использования SF6 (элегаза) при проектировании коммутационных устройств и другого оборудования электрических подстанций. Эти технологии были успешно применены для: (а) для выключателей переменного тока (b) для выключателей постоянного тока (с) для элегазовой изоляции оборудования подстанций и (d) для газовой изоляции систем передачи электроэнергии.
1.2. Анализ продаж, изготовленных в Индии, элегазовых выключателей работающих в сетях напряжением от 3,6 кВ до 400 кВ, показал, что в настоящее время есть семь производителей элегазовых выключателей, работающих в диапазоне номинального напряжения от 3,6 кВ до 36 кВ, и семь производителей элегазовых выключателей, работающих в диапазоне номинального напряжения от 66 кВ до 400 кВ.
1.3. За рубежом выпускаются элегазовые выключатели работающие в диапазоне напряжений от 3,6 кВ до 750 кВ.
1.4. Все индийские производители элегазовых выключателей заключили соглашения о сотрудничестве с зарубежными производителями, среди которых: Brown Boveri, AEG, Siemens, Alsthom, Merlin Gerin, Hitachi, Mitsubishi.
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
2.1. В мировом производстве элегазовых выключателей используются дугогасительные камеры трех типов:
(а) двойного давления
(б) автопневматические
(с) использующие принцип вращающейся дуги.
Дугогасительные камеры типа двойного давления, как устаревшие, уже не применяются.
2.2. В настоящее время, в элегазовых выключателях зарубежного изготовления используется три типа операционных механизмов:
(a) механический привод
(б) пневматический привод
(с) гидравлический привод.
В продаже также имеются операционные механизмы, которые представляют собой сочетание перечисленных типов приводов.
2.3. Шунтирующие резисторы, предназначенные для снижения перенапряжений, во время подачи напряжения в линию и конденсаторы выравнивания напряжения, служащие, в основном, для равномерного распределения градиентов напряжения в дугогасительных камерах на выключателях с несколькими разрывами, которые используются в SF6 выключателях на 400 кВ и выше.
2.4. Герметичность газовой камеры и плотность газа SF6 в элегазовых выключателях контролируется во время работы.
3. НОВЕЙШИЕ ИЗМЕНЕНИЯ НА МИРОВОМ РЫНКЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
3.1. Усилия иностранных производителей направлены на исследования и развитие дугогасительной камеры с одним разрывом для элегазового выключателя напряжением 400 кВ.
3.2. В настоящее время имеются два - три разрыва на фазу. О разработке дугогасительной камеры с одним разрывом сообщалось иностранными производителями.
3.3. О разработке дугогасительных камер с двойным соплом, позволяющих снизить переброс тока у генераторных выключателей, сообщается иностранным производителем выключателей. Один из индийских производителей, освоил технологию производства дугогасительных камер с двойным соплом.
3.4. Прототип высоковольтного выключателя постоянного тока (HVDC) на 500 кВ был поставлен Westinghouse Corporation в терминале Celilo Bonneville Power Administration (США).
3.5. Элегазовая изоляция подстанций, планируется все больше использоваться в Японии, США, на Ближнем Востоке и в Европе, в основном для снижения затрат, связанных с высокой стоимостью земельных участков, и загрязнением окружающей среды.
3.6. Из-за значительного количества газа SF6, необходимого для элегазовых подстанций, проводились исследования по замене SF6 такими смесями газов: N2-Не, N2-SF6, CO2-SF6 и т.п.
4. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕГАЗОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
4.1. В настоящее время существует конкуренция между вакуумными и элегазовыми выключателями в диапазоне номинальных напряжений от 3,6 кВ до 36 кВ. Установить, какой из этих типов выключателей будет более распространен в будущем, на сегодняшний день невозможно. Сравнение масляных, элегазовых и вакуумных выключателей приведены в таблице 35.
4.2. В диапазоне напряжений от 66 кВ до 132 кВ в настоящее время масляные и элегазовые выключатели представлены минимально. В будущем элегазовые выключатели будут применяться в больших масштабах, из-за их лучших характеристик.
4.3. В диапазоне напряжения от 220 кВ до 750 кВ, будущее за элегазовыми выключателями, в связи с их конкурентными преимуществами по стоимости.
4.4. В элегазовых выключателях в диапазоне напряжения от 3.6 кВ до 36 кВ расширится применение дугогасительных камер, использующих принцип вращающейся дуги. В то же время, в элегазовых выключателях индийского производства, работающих в диапазоне напряжения от 66 кВ до 400 кВ, применяется автопневматический принцип гашения дуги.
5. ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ НА МЕСТНОМ УРОВНЕ
5.1. В сфере производства выключателей в диапазоне напряжений от 3,6 кВ до 400 кВ индийскими производителями с учетом опыта их сотрудников, как собственного, так и зарубежного, нет отставания в области технологий.
5.2. Индийские производители освоили производство компонентов необходимых для привода, таких как пружины, насосы, компрессоры и реле давления. Также на местном уровне изготавливаются алюминиевые сплавы, с примесями железа и хромистой бронзы.
5.3. Необходимо приложить усилия для принятия национального стандарта, для высоковольтных изоляторов, рабочих контактов и индикаторов плотности газа используемых в элегазовых выключателях.
5.4. Сдерживающим фактором быстрого освоения производства компонентов есть ненадежное качество и поставки компонентов местного изготовления.
5.5. Для возможности удовлетворения будущих потребностей Индии необходимо сократить существующее отставание в техническом развитии в сфере производства выключателей до 750 кВ, выключателей на токи отключения выше 40 кА и выключателей для HVDC* и КРУЭ, которые, в настоящее время, не включены в соглашения о сотрудничестве. Необходимо внести дополнения в Соглашения о сотрудничестве индийских производителей с зарубежными компаниями, относительно производства выключателей со значением номинального напряжения 750 кВ и выключателей со значениями номинального тока 63 кА, где это необходимо.
*Линия электропередачи высокого напряжения на постоянном токе
5.6. Ненадежность качества и поставок комплектующих от отечественных производителей, являются основными препятствиями расширения местного производства.
5.7 В настоящее время в Индии доступны элегазовые выключатели, со временем разрыва 2 цикла (0.04 секунды). О выключателях с одним циклом (0.02 секунды) времени разрыва сообщают иностранные изготовители. Использование выключателей с одним циклом имеет определенные преимущества. Исследования устройства, проведенные в г. Тромбей, на блоке №5, в 500 МВт, показали, что энергосистема сохранила устойчивость с выключателем с двумя циклами, даже во время внезапного отключения генератора гидротурбины на 500 МВт. Поэтому, выключатели с одним циклом, возможно, не являются необходимостью в энергосистеме Индии, пока, мощность энергоблоков ограничена 500 МВт.
6. РЕКОМЕНДАЦИИ.
6.1. Для индийских производителей элегазовых выключателей необходимо выработать национальный стандарт для высоковольтных изоляторов, рабочих стержней и индикаторов плотности газа, чтобы ускорить темпы и качество местного производства. Так, разные производители применяют различные конструкции и материалы, исходя из собственного опыта их сотрудников, в этой связи национальный консенсус является необходимым.
6.2. Исследования и разработки необходимо направить на разработку однополюсного прерывателя выключателей на 400 кВ.
6.3. Индийские производители и научно-исследовательские организации должны направить усилия на разработку выключателей напряжением 750 кВ и дугогасительных камер до 63 кВ, для применения в HVDC и КРУЭ-приложениях.
6.4. Следует уделять больше внимания надежности механических систем, так как было отмечено, что 70,3% крупных отказов выключателей обусловлено механическими причинами. Существует, также, необходимость сбора данным об отказах элегазовых выключателей отечественного производства, установленных в Индии. В настоящее время, данная информация не является легкодоступной.
6.5. Введению в эксплуатацию объекта по испытанию оборудования токами короткого замыкания CPRI, в Бангалоре, имеющего синтетические режимы тестирования, необходимо дать высокий приоритет.
6.6. Существует потребность в создании объектов для производства газа SF6 в стране.
6.7. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские усилия производителей и национальных институций в Индии, в настоящее время ограниченны. Существует срочная необходимость создания сильной научно-исследовательской базы в стране для развития элегазовых технологий. Для объединения опытно-конструкторских усилий, связанных с развитием элегазовых выключателей, могут быть образованы специальные структуры под эгидой национальной исследовательской организации, такие как CPRI, Бангалор. Этого требует группа инженеров-специалистов по разработке высоковольтных выключателей и оборудования по испытанию выключателей новых конструкций. Следующие пункты могут быть рассмотрены для изучения:
(А) разработка дугогасительных камер с номинальным напряжением 63 кА.
(Б) разработка элегазовых выключателей с номинальным напряжением 750 кВ.
(С) разработка оборудования для элегазовой изоляции подстанций.
(Г) разработка элегазовых выключателей для HVDC.
(Е) разработка дугогасительных камер с номинальным напряжением 400 кВ.
(F) разработка дугогасительных камер с автодутьевым принципом гашения дуги.
(Г) Разработка ноу-хау для больших масштабов производства и тестирования элегаза.
