Самый современный элегазовый выключатель на 110 кв
Самый современный элегазовый выключатель на 110 кв
Фото — высоковольтное оборудование
Выключатель элегазовый 110. Элегазовые выключатели: плюсы и минусы эксплуатации
Функционирование высоковольтных электрических сетей по токовым характеристикам не сопоставимо с работой бытовых аналогов. Соответственно, при возникновении аварийной ситуации для отключения оборудования и гашения электродуги необходимы более мощные устройства, чем стандартные автоматические приборы.В качестве защитных конструкций применяют элегазовые выключатели (ЭВ), которыми можно управлять как в ручном режиме, так и с помощью автоматики. Мы детально описали конструктивные особенности и принцип действия устройств. Привели рекомендации по установке, подключению и обслуживанию.Элегаз – это шестифтористая сера, которую относят к электротехническим газам. Благодаря изоляционным свойствам ее активно применяют при производстве электротехнических устройств.В нейтральном состоянии элегаз представляет собой негорючий газ без цвета и запаха. Если его сравнивать с воздухом, то можно отметить высокую плотность (6,7) и молекулярную массу, превышающую воздушную в 5 раз.Одно из преимуществ элегаза – устойчивость к внешним проявлениям. Он не меняет характеристик при любых условиях. Если происходит распад во время электроразряда, то вскоре наступает полноценное, необходимое для работы восстановление.Секрет в том, что молекулы элегаза связывают электроны и образуют отрицательные ионы. Качество «электроотрицания» наделило 6-фтористую серу такой характеристикой, как электрическая прочность.На практике электропрочность воздуха в 2-3 раза слабее, чем то же свойство элегаза. Кроме прочего, он пожаробезопасен, так как относится к негорючим веществам, и обладает охлаждающей способностью.Когда возникла необходимость отыскать газ для гашения электродуги, стали изучать свойства SF6 (шестифтористой серы), 4-хлористого углерода и фреона. В испытаниях победила SF6Перечисленные характеристики сделали элегаз максимально подходящим для применения в электротехнической сфере, в частности, в следующих устройствах:- силовые трансформаторы, работающие по принципу магнитной индукции;
- распределительные устройства комплектного типа;
- линии высокого напряжения, связывающие удаленные установки;
- высоковольтные выключатели.
Образцом бакового устройства является элегазовая установка DT2-550 F3 Alstom Grid. Подобные устройства положительно зарекомендовали себя в электросистемах с напряжением 500 кВ.
Определение и применение элегаза
Элегаз – это шестифтористая сера, которую относят к электротехническим газам. Благодаря изоляционным свойствам ее активно применяют при производстве электротехнических устройств.В нейтральном состоянии элегаз представляет собой негорючий газ без цвета и запаха. Если его сравнивать с воздухом, то можно отметить высокую плотность (6,7) и молекулярную массу, превышающую воздушную в 5 раз.Одно из преимуществ элегаза – устойчивость к внешним проявлениям. Он не меняет характеристик при любых условиях. Если происходит распад во время электроразряда, то вскоре наступает полноценное, необходимое для работы восстановление.Секрет в том, что молекулы элегаза связывают электроны и образуют отрицательные ионы. Качество «электроотрицания» наделило 6-фтористую серу такой характеристикой, как электрическая прочность.На практике электропрочность воздуха в 2-3 раза слабее, чем то же свойство элегаза. Кроме прочего, он пожаробезопасен, так как относится к негорючим веществам, и обладает охлаждающей способностью.Перечисленные характеристики сделали элегаз максимально подходящим для применения в электротехнической сфере, в частности, в следующих устройствах:
- силовые трансформаторы, работающие по принципу магнитной индукции;
- распределительные устройства комплектного типа;
- линии высокого напряжения, связывающие удаленные установки;
- высоковольтные выключатели.
В элегазовых выключателях применяют два типа привода:
Конструкция элегазового выключателя
По конструкции различают колонковые и баковые выключатели. Колонковые ни внешне, ни по размерам принципиально не отличаются от маломасляных, кроме того, что в современных элегазовых выключателях 220 кВ только один разрыв на фазу. Баковые элегазовые выключатели имеют гораздо меньшие габариты по сравнению с масляными, имеют один общий привод на три полюса, встроенные трансформаторы тока.В элегазовых выключателях применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока отключения и эксплуатационных особенностей в месте установки. В элегазовых дугогасительных устройств в отличие от воздушных дугогасительных устройств при гашении дуги прохождение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различаются следующие элегазовые выключатели:- автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым посредством компрессионного устройства (элегазовые выключатели с одной ступенью давления);
- в которых гашение дуги в дугогасительных устройствах обеспечивается вращением её по кольцевым контактам под действием поперечного магнитного поля, создаваемого отключаемым током (элегазовые выключатели с электромагнитным дутьем);
- с дугогасительным устройством продольного дутья, в котором предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (элегазовые выключатели с двумя ступенями давления);
- с дугогасительным устройством продольного дутья, в котором повышение давления элегаза происходит за счет разогрева газовой среды дугой отключения в специальной камере (элегазовые выключатели с автогенерирующим дутьем).
Привод выключателя
Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.В элегазовых выключателях применяют два типа привода:- пружинный привод, управляющим органом которого является кинематическая система рычагов, кулачков и валов;
- пружинно-гидравлический привод, управляющим органом которого является гидросистема.
Выключатели состоят из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и управляемых одним пружинным приводом ППрМ. Конструкция взрывобезопасного исполнения.Выключатели состоят из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и управляемых одним пружинным приводом ППрМ. Конструкция взрывобезопасного исполнения.Пониженные усилия оперирования выключателем. Энергия, необходимая для гашения токов короткого замыкания, частично используется из самой дуги за счет специальной конструкции узлов управления потоком газа, что существенно уменьшает нагрузку привода и повышает надежность. Использование четырех ступеней уплотнений совместно с гидравлическим затвором в узле уплотнения вала поворотного механизма обеспечивает стабильно низкий уровень утечек: не более 0,5% в год.Современные технологические и конструкторские решения в области применения и обработки материалов, применение надежных комплектующих, в том числе высококачественных покрышек ведущих зарубежных фирм.Стальные части выключателя и опорные металлоконструкции имеют коррозионно-стойкие покрытия.Элегазовые выключатели ВГТ-110 могут поставляться по заказу с укороченными заводскими опорными стойками, а также с высокими опорными стойками или без них.
Преимущества элегазового выключателя ВГТ-110
- Сохранение электрической прочности изоляции колонкового выключателя при напряжении равном 84 кВ в случае потери избыточного давления газа в выключателе;
- Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения;
- Низкий уровень звуковых шумов при срабатывании (соответствует природоохранным требование);
- Низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
- Надежность и безопасность пружинного привода ППрМ подтверждена многолетним опытом управления колонковыми выключателями;
- Наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева (антиконденсатный и основной) шкафа привода и контроль их исправности;
- Комплектующие изделия закупаются у ведущих, зарекомендовавших себя отечественных и зарубежных производителей;
- Блочно-модульная конструкция элегазового выключателя ВГТ-110 позволяет осуществлять поставку заказчику продукции в удобной таре с минимальным объемом при минимальных транспортных затратах, а также обеспечить удобный и оперативный монтаж и ввод в эксплуатацию, которые выполняются под руководством шеф-инженера.
Фото — ВГУ-35
Конструкция
Полюс выключателя представляет собой металлический корпус, на котором установлены два фарфоровых изолятора, образующих высоковольтные вводы выключателя. Дугогасительное устройство размещено в корпусе полюса и одном из фарфоровых вводов. Внутри второго ввода полюса размещен блок трансформаторов тока. На верхнем фланце этого ввода размещено защитное устройство мембранного типа для обеспечения взрывобезопасности полюса в аварийной ситуации.Для обеспечения работоспособности выключателя исполнения УХЛ в условиях низких температур (до минус 60ºС), предусмотрен подогрев каждого полюса.Для удобства демонтажа полюсов электрические цепи трансформаторов тока и подогревающих устройств выключателя снабжены штепсельными разъемами, установленными в нижней части защитных кожухов.Систему заправки полюсов выключателя элегазом образуют:- клапаны автономной герметизации (КАГ) полюсов;
- три датчика плотности (по одному на каждый полюс), представляющих собой электроконтактный манометр, снабженный устройством температурной компенсации, приводящим показания манометра к температуре 20 0 С, и имеющий три пары контактов, одна из которых предназначена для сигнализации об опасном уровне снижения плотности элегаза из-за его утечки (и необходимости пополнения), а две других – для автоматического отключения аппарата с блокировкой цепи включения или для блокирования управления выключателем вообще (что определяется проектом подстанции);
- соединительные ниппели с гайками и уплотнениями для присоединения датчиков плотности к полюсам.
Фото — высоковольтное оборудование
Элегазовые выключатели 110 кВ
1. Назначение и принцип работы
Элегазовый выключатель – это разновидность высоковольтного выключателя, коммутационный аппарат, использующий элегаз в качестве среды гашения электронной дуги; предназначенный для оперативных подключений и отключений индивидуальных цепей или электрооборудования в энергосистеме.Рисунок 1 – Схема элегазового выключателяЭлегазовые выключатели начали усиленно разрабатываться с 1980 г. и имеют большие перспективы при напряжениях 110…1150 кВ и токах отключения до 80 кА. В технически развитых странах элегазовые выключатели высокого и сверхвысокого напряжения (110-1150 кВ) практически вытеснили все другие типы аппаратов.Элегазовые выключатели высокого напряжения выполняют работу за счет изоляции фаз друг от друга посредством элегаза. Когда срабатывает уведомление о том, что нужно отключить электрооборудование, контакты некоторых камер (если аппарат колонковый) размыкаются. Таким способом, встроенные контакты образуют дугу, которая помещена в газовую среду. Она разлагает газ на разные компоненты, но при этом и сама уменьшается из-за высокого давления в емкости.В процессе использования элегазового выключателя выполняются циклы подключения и отключения коммутационного аппарата. При различных дейсвий с выключателем в режимных целях, в большинстве случаев, ток отключения располагается в границах обозначенных значений. Количество потенциально возможных операций зависимо от тока отключения устанавливает изготовитель. Для того, найти суммарное число операций отключения, существенно нужно пользоваться особой диаграммой взаимосвязи, которую можно найти в паспорте выключателя. Чем больше ток, тем меньшее количество возможных циклов включения/отключения элегазового выключателя.
Выключатель специализирован для установки в ОРУ 110кВ, так как его номинальное рабочее напряжение – 126кВ. Выключатель делает работу в согласовании с заявленными производственным изготовителем при условиях:
- установки на возвышенности над ярусом морского побережья не больше тысячи м-ов;
- температуры окружающей среды от -350 С до +400 С;
- установки в согласовании с необходимыми условиями завода-изготовителя;
2 Колонковые выключатели
Колонковый элегазовый выключатель – такое приспособление с автокомпрессией в положении удовлетворить подходящую коммутационную способность всех условиях переключения. Выключатель сделан в колонковом трёхполюсном выполнен с совместной рамой для полюсов и привода. Устройство оснащёно: аппаратом соблюдения порядка плотности элегаза с контактами для предупредительной сигнализации о понижении давления и воспрещения пользоваться выключателем, указателями местоположения «ON – OFF» выключателя и расположения пружин, счётчиком процедур вмешательства, предохранительными клапанами для сбрасывания лишнего давления, манометром соблюдения порядка давления в аппарате, платформами заземления. Шкаф управления имеет герметичную пыле – влагоустойчивую конструкцию с подогревом.Рисунок 2 – Конструкция колонкового выключателя
3 Баковые выключатели
Элегазовые баковые выключатели – могут быть использованы на подстанциях ОРУ типа классов напряжения 35-220 кВ для осуществления коммутации переходных процессов в энергосистемах, т.е. претворения процедур подключения и отключения индивидуальных цепей при ручном либо автоматическом управлении. Они делаются в трёхполюсном либо однополюсном выполнении. Полюсы коммутационного аппарата, с одноразрывными дугогасительными устройствами и высоковольтными вводами, покрытой горячим цинком и поставлены на опорной раме. Управление данным аппаратом исполняется пружинным приводом. Выключатель в однополюсном выполнении (один пружинный привод на каждый полюс) имеет схему управления, которая дает возможность (с пульта управления) при поддержки электромагнитовоперировать 3 – мя полюсами единовременно либо всяким полюсом отдельно в зависимости от схемы блокировки, управления, сигнализации и релейной защиты.Преимуществами баковых элегазовых выключателей со встроенными трансформаторами тока перед комплектными наборами «колонковый элегазовый выключатель плюс отдельно стоящий трансформатор тока» являются: повышенная сейсмостойкость, наименьшая площадь отчуждаемой местности территорий подстанции. Также наименьший объем запрашиваемых фундаментных трудовых функций при постройки подстанций, усиленная защищенность состава кадров подстанции (дугогасительные устройства расположены в заземленных металлических резервуарах), вероятность осуществления применения обогрева элегаза при использовании в областях с прохладным климатом.4. Принцип гашения дуги
Успехи в разработках элегазовых выключтаелей откровенно оказали значительное воздействие на введение в эксплуатационную деятельность компактно размещенных на небольшой территории открытых распределительных устройствах размещенных на открытом воздухе, закрытых распределительных устройствах – размещенных в помещении и элегазовых комплектно распределительных устройствах. В элегазовых выключателях могут использоваться, разные методы гашения дуги зависимо от номинального напряжения, номинального тока отключения и объективных оценок энергосистемы (а также различных электроустановок).В элегазовых дугогасительных устройствах , в сравнение от воздушных дугогасительных устройств, при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в воздушную среду, а в скрытный в себе объем камеры, наполненный элегазом при условно сравнительно маленьком лишнем давлении.По методике гашения электрической дуги при выключении различают последующие элегазовые выключатели:- Автокомпрессионный элегазовый коммутационный аппарат , где существенно нужный крупно масштабный расход элегаза через сопла компрессионного дугогасительного устройства создается по ходу подвижной системы выключателя (автокомпрессионный выключатель с одной ступенью давления).
- Элегазовый выключатель с электромагнитным дутьем, в котором гашение дуги в дугогасительном устройстве гарантируется вращением её по кольцевым контактам под воздействием магнитного поля, формируемого отключаемым током.
- Элегазовый выключатель с камерами низкого и высокого давления, в каком принцип снабжения газового дутья через сопла в дугогасительном аппарате аналогичен воздушным дугогасительным устройствам (Элегазовый выключатель с 2 – мя ступенями давления).
- Автогенерирующий элегазовый выключатель, где очень важный крупномасштабный расход элегаза через сопла дугогасительного устройства формируется за счет подогрева и увеличения давления элегаза дугой отключения в специально подготовленной камере (автогенерирующий элегазовый выключатель с одной ступенью давления).
5. Достоинства и недостатки
Учитывая вышеупомянутое, между плюсами выключателей элегазового типа можно отметить следующее:- возможность установки в электроустановках как закрытого, так и открытого выполнения буквально всех классов напряжения;
- отмечается простота и надежность конструкции в эксплуатации;
- высокая интенсивность скорости срабатывания;
- низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
- неплохая отключающая способность;
- небольшие габаритные пропорции и сумма веса;
- наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева;
- большой коммутационный ресурс контактной системы;
- требуется более внимательное отношение к использованию и учету элегаза;
- высокие необходимые условия к качеству элегаза;
- необходимость специально подготовленных устройств для заполнения, перекачки и фильтрации элегаза;
- относительно высокая стоимость элегаза;
- сложность и накладность изготовления – при производственном изготовлении неизбежно нужно соблюдать высокоё качество аппарата;
- дороговизна конструкции и второстепенных элементов;
- при выводе из строя выключателя в режиме ЧП, починка данного аппарата может быть не актуальной.
6. Технические характеристики
В таблице приведены технические характеристики выключателей ВГТ – 110 кВ.Таблица 5.1 – Основные технические данные выключателя ВГТ – 110 кВ| Параметр | Допустимое значение |
| Номинальное напряжение | 110 кВ |
| Время отключения | 0,035 с |
| Номинальный ток | 2500 А |
| Рабочее напряжение (максимальное) | 126 кВ |
| Максимальный ток отключения | 40 кА |
| Пауза при АПВ | 0,3 с |
| Ток КЗ (максимальный) | 100 кА |
| Время протекания тока КЗ | 3 с |
| Утечка элегаза за 12 месяцев | 0,8 % |
| Напряжение подогревательных устройств | 220 В |
| Тип привода | Пружинный |
| Длина пути утечки | 270 см |
| Масса элегаза | 6,3 кг |
| Количество приводов | 1 |
| Масса выключателя | 1700 кг |
| Срок до планового ремонта | 12 лет |
| Срок эксплуатации | 25 лет |
Вывод:
выключатель использующий элегаз в качестве среды гашения электронной дуги, очень распространен на ОРУ и ЗРУ, без них не обходиться почти ни одна подстанции в мире. Их надежность и высокие технические характеристики дают понять, почему они так популярны в энергосистеме. В целом это оптимальный коммутационный аппарат в ценовой категории, и надежности по сравнению с воздушными, масляными и маломасляными высоковольтными выключателями.Ссылки
1. ГОСТ 19431-84 “Энергетика и электрификация. Термины и определения”2. Б.Н.Неклепаев «Электрическая часть электростанций и подстанций »; 2-е издание, переработанное и дополненное, 1980 г.
Допустимое число операций включения для нагрузочных токов равно допустимому числу операций отключения.
5. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ
5.1 Выключатель (см. рис.1) состоит из рамы 9, на которой установлены привод выключателя1, три полюса, каждый из которых состоит из устройства гасительного 2 с устройством электроподогрева 5 и двух вводов 3, а также отключающий механизм 11 и шкаф вторичных соединений 12. Передача усилий от привода к полюсам выключателя осуществляется при помощи передаточного устройства 10.5.2 Рама выключателя представляет собой жесткую сварную конструкцию и имеет четыре отверстия диаметром 32 мм для крепления к фундаментным стойкам, а также снабжена специальным болтом 14 (см. рис.1) для присоединения заземляющей шины.5.3 Гасительное устройство, размещенное в заземленном резервуаре, состоит из:- блока неподвижного контакта;
- блока подвижного контакта;
- механизма управления;
- устройства электроподогрева;
- фланца с защитной мембраной и фильтром.
| Нагрузка на одну фундаментную опору, И Loadper foundation support, N | 7660 |
| Максимальное усилие на фундаментные опоры, возникающее при срабатывании выключателя (импульсно, длительность импульса не более 0,02 с), Н, без учета массы выключателя: Maximal force exerted on foundation supports during operation of circuit breaker (in pulses, pulse duration being maximum 0.02 s), N, without considering circuit breaker mass: вверх upward вниз downward | 9900 9300 |
Перечень элементов электрической схемы
| QF | Выключатель (полюс) управляемый | SF | Выключатель автоматический А питания электродвигателя и s антиконденсатного подогревателя |
| SA1,SA7 | Устройства коммутирующие для внешних вспомогательных цепей | ||
| SA2 | Контакты блокировочные цепей отключения выключателя | SK1,SK2 | Датчики-реле температуры или термостаты |
| SA3.SA5, SA6 | Контакты блокировочные цепи включения выключателя | KM,KM1, KM2 | Пускатели электромагнитные |
| SA4 | Переключатель режимов работы двигателя | M | Электродвигатель |
| EK5 | Нагреватель антиконденсатный | PC | Счетчик импульсов |
| SQ1 | Контакт блокировки включения электродвигателя при ручной заводке | YA1.YA3 | Электромагниты отключения |
| SQ2 | Блок-контакт, отключающий -электродвигатель после обеспечения готовности привода к включению | YA2 | Электромагнит включения |
| SQ3 | Блок-контакт, включающий -электродвигатель в начале процесса включения выключателя | R, R1, R2 | Резисторы |
| SQ4 | Блок-контакт, отключающий счетчик | CP,CP1, CP2 | Пульты управления |
| SB 1 | Кнопка пуска двигателя | XT1-XT13 | Блоки зажимов |
| SB2 | Кнопка остановки двигателя | SH1-SH5 | Контакты сигнальных цепей |
| С | Конденсатор помехоподавляющий | SHISH2SH3SH4SH5SH6 | «Не включен автомат SF»«Неисправность в системе завода пружин»»Не включена автоматика управления электродвигателем»»Не взведены пружины»»Опасное снижение t в шкафу « привода»»Отсутствует питание в цепи обогрева» |
| К | Реле промежуточное | EK1-EK4 | Нагреватели трубчатые |
| XS | Розетка |
Схема соединения отводов трансформаторов тока.
Connection diagram of current transformer taps.
| Коэффициент трансформации. Transformer ratio | Выводы вторичн. обмотки Secondary winding terminals |
| 500/5 | И1-И2 |
| 1000/5 | И1-И3 |
| 1500/5 | И1-И4 |
| 2000/5 | И1-И5 |
Density relay SD
| Контакт Contact | Подсоединение цепи Connecting circuits |
| 1 | сигнализация signalling |
| 2 | |
| 3 | блокировка оперирования 1 operation blocking 1 |
| 4 | |
| 5 | блокировка оперирования 2 operation blocking 2 |
| 6 | |
| 7 | заземление ground connection |
SF — выключатель автоматический; KM — пускатель; SK — датчик-реле температуры; SD1. SD3 — реле плотности; ХТ1. XT8 — блоки зажимов; ТА1. ТА5 — трансформаторы тока; ЕК1. ЕКЗ — электронагреватели; SA — переключатель; XS — розетка панельная; SK1. SK3 — датчик-реле температуры в полюсах; R — антикон- денсатный подогрев.SF — automatic switch; KM — starter; SK — temperature detecting relay; SD1. SD3 — density relays; XT1. XT8 — terminal blocks; TA1. TA5 — current transformers; EK1. EK3 — electric heaters; SA — switch; XS — panel socket; SK1. SK3 — temperature detecting relay; R — anticondensation heating.Схема соединения отводов трансформаторов тока
Connection diagram of current transformer taps
| Коэффициент трансформации | Выводы вторич. обмотки |
| Transformer ratio | Secondary winding terminals |
| 200/5 | S1-S2 |
| 300/5 | S1-S3 |
| 400/5 | S1-S4 |
| 600/5 | S1-S5 |
Contacts of signal circuits
| Обозначение Designation | Наименование сигналов Signals |
| a | He включен SF SF is OFF |
| b | Подогрев включен Heating is ON |
| с | Ручное включение подогрева Manual heating switching-on |
| d1. d3 | Недопустимое снижение температуры в полюсах Inadmissible pole temperature reduction |
| e1. e3 | Потеря элегаза в полюсах SF6-gas loss in poles |
| f1. f3 | Минимальная рабочая плотность элегаза в полюсах Minimal operating SF6-gas density in poles |