Привод устройства играет ключевую роль в выполнении всех операций, связанных с активацией и деактивацией установки, а также с поддержанием ее в заданном положении. На представленной схеме видно, в каком месте может находиться привод. Обычно он располагается на поверхности земли или на низкой опоре, что гарантирует легкий доступ к регулирующим механизмам для обслуживающего персонала.
Что такое элегазовый выключатель и для чего он нужен? Элегазовые выключатели: ориентиры выбора и правила подключения. Характеристики элегазовых выключателей 110 кВ
2.2. Описание конструкции элегазовых колонковых выключателей: в данной конструкции имеются такие элементы, как дугогасительное устройство, опорный изолятор, привод системы, шкаф управления, предохранительный клапан, а также приборы и устройства, следящие за состоянием элегаза и контролирующие его параметры.
2.2.1. Описание колонковых элегазовых выключателей типа HPL-245B1.
2.2.2. Описание колонковых элегазовых выключателей типа LTB-145D1/B.
2.2.3. Описание колонковых элегазовых выключателей типа 3AP1FG – 145/ЕК.
2.2.4. Описание колонковых элегазовых выключателей типа ВГТ-110.
3. Внешний вид установки комплекта элегазовых колонковых выключателей.
4. Требования по безопасности труда и взрывопожаробезопасности для элегазовых колонковых выключателей.
Краткая характеристика элегазовых колонковых выключателей
Элегазовые выключатели предназначены для выполнения оперативной и аварийной коммутации в энергетических системах. Это связано с необходимостью производить включение и отключение отдельных цепей как в ручном, так и в автоматическом режимах. Когда выключатели находятся в рабочем состоянии, они должны надежно пропускать токи нагрузки. Интересно, что режимы работы таких устройств достаточно непривычны: они эффективно функционируют как в состоянии включения, когда ток нагрузки проходит через них, так и в отключенном состоянии, обеспечивая необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи. Заметьте, что процесс переключения цепи осуществляется нерегулярно, с редкими событиями, и отключение короткого замыкания крайне редко требует вмешательства выключателя. Чтобы обеспечить длительный срок службы, который достигает 30-40 лет, они должны надежно выполнять свои функции в любых условиях и при любых состояниях, сохраняя при этом возможность мгновенной реакции на коммутационные операции после длительного бездействия. Это требует от них очень высокого коэффициента готовности, поскольку количество процессов коммутации может быть незначительным (несколько минут в год), однако готовность к операции должна быть постоянной.
Для эффективного гашения электрической дуги часто применяются различные газовые смеси. Элегазовые выключатели с номиналом 110 кВ и 220 кВ используют именно этот подход, что позволяет им надежно функционировать даже в аварийных ситуациях.
Определение и применение элегаза
Элегаз, представляющий собой шестифтористую серу, классифицируется как электротехнический газ. Благодаря своим выдающимся изоляционным свойствам он широко используется в производстве электротехнических устройств.
При обычных условиях элегаз является негорючим газом, который не имеет цвета и запаха. Его физические характеристики делают его более плотным (плотность 6,7) и тяжелым (молекулярная масса превышает массу воздуха в 5 раз).
Ключевое преимущество элегаза заключается в его устойчивости к внешним воздействиям, а именно он не теряет своих свойств при различных условиях эксплуатации. В случае возникновения электроразряда и распада, молекулы элегаза быстро восстанавливаются, что важно для стабильной работы устройства.
Секрет этого заключается в том, что молекулы элегаза способны связывать электроны, образуя отрицательные ионы. Это свойство придает шестифтористой сере высокую электрическую прочность. Практически, электропрочность воздуха ниже в 2-3 раза по сравнению с аналогичными характеристиками элегаза. Более того, элегаз является огнеустойчивым, так как он относится к негорючим веществам и обладает охлаждающей способностью.
Когда возникла необходимость в поиске газа для гашения электродуги, начали исследование различных веществ, таких как SF6 (шестифтористая сера), 4-хлористый углерод и фреон. По результатам испытаний наилучшим оказался именно SF6.
Всё вышеописанное делает элегаз идеальным выбором для использования в электросфере, в частности, в следующих устройствах:
- силовые трансформаторы на основе магнитной индукции;
- распределительные устройства комплектного типа;
- линии передачи высокого напряжения, соединяющие удаленные установки;
- высоковольтные выключатели.
Однако некоторые свойства элегаза требуют модификации конструкции выключателя. Основная проблема заключается в переходе газа из газообразного состояния в жидкое, что возможно при определённых параметрах давления и температуры.
Чтобы оборудование функционировало эффективно, необходимо создать оптимальные условия. Например, для работы элегазовых устройств при температуре -40ºC нужно, чтобы давление не превышало 0,4 МПа, а плотность была меньше 0,03 г/см³. На практике, чтобы предотвратить переход в жидкую фазу, газ часто подогревают.
Конструкция элегазового выключателя
Сравнивая элегазовые устройства с аналогичными, можно заметить, что по конструкции они наиболее схожи с масляными выключателями. Однако они отличаются по наполнению камер, предназначенных для гашения электрической дуги.
В масляных выключателях используется масляная смесь в качестве наполнителя, тогда как элегазовые устройства заполнены 6-фтористой серой, что предоставляет им преимущества в виде длительного срока службы и минимальной необходимости в техническом обслуживании.
Схема элегазового устройства колонкового типа демонстрирует, что дугогасительные модули располагаются в верхней части устройства, в то время как шкаф управления находится внизу.
Способы гашения электрической дуги зависят от множества факторов, среди которых ключевыми являются номинальный ток и напряжение, а также условия эксплуатации устройства.
В целом, выделяют четыре основных типа элегазовых выключателей (ЭВ):
- с электромагнитным дутьем;
- с дутьем в элегазе при первой ступени давления;
- с продольным дутьем на двух ступенях давления;
- с автогенерирующим дутьем.
В отличие от воздушных аппаратов, где газа в процессе гашения дуги выбрасывается в атмосферу, элегазовые выключатели сохраняют газ в замкнутом пространстве, создавая газовую смесь с небольшим избыточным давлением.
Колонковые и баковые устройства
На практике применимы два основных типа элегазовых устройств:
Каждый из них имеет свои конструкционные отличия и способ гашения дуги. По внешнему виду колонковые выключатели напоминают маломасляные аналоги: они состоят из двух функциональных частей — дугогасительной и контактной — и имеют схожие объемы.
Эти отключающие устройства рассчитаны на работу от однофазной сети с напряжением 220 В. Примером такого устройства является элегазовый выключатель колонкового типа — LF 10 производства Schneider Electric.
Управление оборудованием может осуществляться двумя способами: вручную, когда регулировка и контроль выполняются с помощью механических устройств, или дистанционно, в автоматическом режиме.
Баковые элегазовые выключатели имеют меньшие размеры и оборудованы приводом с несколькими фазами. Это обеспечивает более надежный контроль и плавную регулировку параметров напряжения.
Одним из значительных преимуществ баковых элегазовых выключателей является их способность выдерживать повышенные нагрузки, что обусловлено интеграцией трансформатора тока в конструкцию.
Образцом бакового устройства может служить элегазовая установка DT2-550 F3 компании Alstom Grid. Эти устройства зарекомендовали себя в электросистемах на уровне 500 кВ.
Их конструкция разработана таким образом, что они могут работать без сбоев в условиях низких температур, высокой влажности и даже в регионах с высокой сейсмической активностью и значительным уровнем загрязнения атмосферы.
Принцип гашения дуги
Рассмотрим работу устройства на примере выключателя LW36, разработанного китайской компанией CHINT.
При отключении пружина воздействует на динамические элементы цилиндра, опуская их вниз. Все контакты, кроме дугогасительных, размыкаются. Как только отключаются также и дугогасительные контакты, по которым проходит ток, возникает электрическая дуга.
Преимущества и недостатки использования элегазовых выключателей
Элегазовые выключатели, как и другие типы электрораспределительных устройств, обладают рядом преимуществ и недостатков. При выборе модели важно учитывать технические характеристики и конструкционные особенности, а также плюсы и минусы различных установок.
Основные преимущества элегазовых выключателей включают их универсальность — эти устройства приспособлены для работы в сетях с любым напряжением.
Элегазовые устройства способны эффективно гасить электрическую дугу в считанные доли секунды во время аварийных ситуаций.
Все компоненты таких установок могут функционировать без необходимости в ремонте в течение десятилетий, а сам элегаз не требует регулярной замены.
Элегазовые дугогасительные устройства превосходно справляются с отключением высоковольтных электрических систем. В отличие от вакуумных аналогов, они способны выдерживать высокие напряжения.
Требования, предъявляемые к изоляционной тяге
Важной составляющей работы элегазового выключателя является изоляционная тяга, которая передает усилие от приводного механизма к подвижному элементу дугогасительного устройства. Следует отметить, что она должна удовлетворять определённым требованиям:
• способность к устойчивости при значительных механических нагрузках;
• прочность к воздействию электрического поля;
• сопротивляемость к продуктам разложения SF6.
Ключевые критерии успешной работы приводных систем ЭВ — это их надежность в процессе эксплуатации.
Преимущества применения элегазовых выключателей
По сравнению с масляными и вакуумными аналогами, элегазовые выключатели обладают множеством достоинств:
• Высокий ресурс — запаса прочности на значительное количество циклов включения и отключения.
• Возможность использования для коммутаций в сетях с любым напряжением, включая высокое, а также быстрая реакция на аварийные отключения.
Повышенная надежность и безопасность эксплуатации элегазовых выключателей обеспечивают их постепенное вытеснение масляными устройствами, что может привести к полной замене данных аппаратов в высоковольтных сетях.
