Страница 16 из 22
Под эксплуатацией выключателей понимают межремонтное обслуживание и ремонт выключателей. Межремонтное обслуживание включает в себя комплекс работ по поддержанию исправности или только работоспособности выключателей в процессе его использования по назначению, а также при хранении на складе, в процессе транспортировки и подготовки к эксплуатации.
Для повышения надежности эксплуатации элегазового выключателя на месте монтажа проводят предмонтажную ревизию, в ходе которой выявляют и устраняют дефекты сборки, проверяют герметизацию со смежными газоизоляционными отсеками, контролируют качество эпоксидных изоляторов. В результате ревизий выявились наиболее характерные дефекты: следы электрических разрядов на изоляторах; недостаточную затяжку уплотнений токоведущих частей между смежными
газоизолированными отсеками; повреждение резиновых прокладок кольцевых уплотнений.
После завершения ревизии выключателя осуществляют приемку полюсов, которая заключается в проверке правильности сборки газовой схемы и одновременном осмотре их после транспортировки к месту установки, контроле наличия указателей положения выключателей, визуальной проверке герметичности масляных демпферов, приемке схемы вспомогательных цепей.
Пусконаладочные работы начинают на стадии ревизии полюсов выключателя с измерения переходных сопротивлений токоведущих частей. Затем проверяют герметичность выключателя и повторно измеряют переходное сопротивление; сушат внутренние полости выключателя, проводят вакуумирование и заполняют их элегазом; регулируют выключатель и определяют его скоростные характеристики; проверяют схемы вспомогательных цепей включая систему блокировки. После завершения работ проводят испытания высоким напряжением.
Опыт монтажа элегазовых выключателей показывает, что наиболее часто местами утечки элегаза, обнаруживаемыми при проверке герметичности, являются уплотнения крышек, газораспределительные трубки и сварные швы фланцев.
Для выполнения газотехнологических работ используют установки УПГО (газотехнологическая) и УСЭЗО (сервисная элегазовая) и установку для подпитки элегазом герметических объемов выключателей. Установка УГТО предназначена для сушки внутренних полостей выключателя путем вакуумирования и промывки азотом, а также для измерения герметичности рабочих объемов, Установку УСЭЗО используют для перекачки элегаза из рабочих объемов выключателя в общую емкость, а также для вакуумирования, очистки элегаза от механических примесей, его сушки и хранения, наполнения сухим воздухом.
В ходе газотехнологических работ по наладке элегазовых выключателей выполняют: установку фильтров, заполненных сорбентом, внутрь бака выключателя; вакуумирование внутреннего объема бака до остаточного давления, не превышающего 65-90 Па; заполнение бака элегазом до избыточного давления 0,65 МПа.
При наладке элегазовых выключателей используют специальную установку, позволяющую осциллографировать операции В, О и цикл ВО при разных давлениях воздуха в приводах полюсов выключателя.
В настоящее время созданы специальные методики проведения наладочных, приемо-сдаточных испытаний элегазовых выключателей и диагностики изоляции во время их работы.
В процессе эксплуатации периодически производят технические осмотры (1 раз в год и после отключения тока КЗ) и техническое обслуживание (не реже 1 раза в 3-4 года) элегазовых выключателей в установленном объеме.
Во время эксплуатации элегазовые выключатели могут демонтироваться без снятия напряжения со сборных шин, причем к помещениям подстанции предъявляются определенные требования: установка крана-балки, перекрывающего всю площадь зала; помещение для нужд монтажного персонала, имеющее водоснабжение для охлаждения вакуумной печи при регенерации сорбента, помещение для хранения элегаза, запасных частей и приспособлений.
Во время аварийных ремонтов, вызванных током КЗ, и капитальных ремонтов на персонал могут воздействовать продукты разложения элегаза, которые являются токсичными веществами. Полной герметизации элегазового выключателя достичь практически невозможно, поэтому необходимо контролировать концентрацию элегаза в помещении (элегаз уменьшает концентрацию кислорода, человек может потерять сознание без тревожных симптомов).
У элегазовых выключателей испытания высоким напряжением проводят с одновременным измерением частичных разрядов, так как в период эксплуатации наличие внутри корпуса выключателя малых частиц, стружки, заусенец может привести к повреждению.
Во время технического обслуживания манометры и мановакуумметры используются только после удаления из и их масла к промывки.
Текущий ремонт элегазовых выключателей производят I раз в год без демонтажа основных элементов и без снятия давления. При текущем ремонте кроме общих для всех выключателей указаний проверяют давление элегаза в выключателе и при необходимости подкачивают элегаз до нужного давления; убеждаются при помощи течеискателя в отсутствии утечек, а в случае их обнаружения подтягивают соединение (без давления газа внутри) или демонтируют его для ремонта; проверяют состояние системы заземления и изоляционных прокладок.
Капитальный ремонт элегазовых выключателей производят через 10 лет после начала эксплуатации. При этом выполняют полную разборку всех узлов, ремонт арматуры и чистку фаз, ремонт или замену подвижных и неподвижных контактов, регулировку контактов и др. Кроме того, к месту ремонта проводят трубопровод с чистым сухим сжатым воздухом; откачивают элегаз.
Любые операции выполняют в строгом соответствии с указаниями заводских инструкций. При сборке выключателя после капитального ремонта проводят ревизию всех элементов; продувают все трубки, установленные между полюсами и шкафом управления; восстанавливают их монтаж.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Современный уровень развития российских энергосистем, содержащих крупные электростанции и протяженные электрические сети высокого напряжения с межгосударственными системными связями, а также техническое перевооружение ряда энергетических объектов требуют высокой надежности длительно работающего электротехнического оборудования и в первую очередь коммутационных аппаратов. Это обусловлено тем, что высоковольтные выключатели являются основными элементами защиты дорогостоящего оборудования (генераторы, силовые трансформаторы, шунтирующие реакторы) и относятся к наиболее ответственным органам исполнения команд в аварийных ситуациях.
Один из способов поддержания высокой надежности коммутационной аппаратуры — разработка и внедрение выключателей на современном техническом уровне с минимальными затратами при обслуживании. Другой способ заключается в применении технической диагностики длительно эксплуатируемых выключателей, позволяющей отказаться от необоснованных проверок, профилактики и ремонтов, регламентированных заводскими инструкциями вне зависимости от фактического состояния.
Читать также:
1. Общая часть
Настоящая инструкция разработана на основании:
1.1. « Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации (УДК 621.311.004.24)»;
1.2. Технических описаний и инструкций по эксплуатации элегазовых выключателей ВГТ (З)110 II* — 40/2500 У1(ХЛ1)и приводов ППРк, разработанных заводами изготовителями.
1.3. Настоящая инструкция определяет основные положения по эксплуатации и ремонту элегазовых выключателей ВГТ (З)110 II* — 40/2500 У1(ХЛ1).
1.4. Эксплуатация оборудования распределительных устройств подстанции заключается в следующем:
— надзор за работой оборудования путем производства осмотров;
— своевременное выявление дефектов и неполадок оборудования;
— своевременное проведение ремонтов и профилактических испытаний оборудования;
— ведение оперативно — технической документации.
1.5. Инструкция по эксплуатации рассчитана на обслуживающий персонал (ремонтный и оперативно ремонтный), прошедший обучение и обладающий знаниями, изложенными в нормативно-технической и заводской документации на элегазовые выключатели ВГТ (З)110 II* — 40/2500 У1(ХЛ1).
1.6. Все работы выполняются при строгом соблюдении «МПОТ» в части приближения к токоведущим частям, находящихся под напряжением (таб.1.1.МПОТ).
2. Назначение
2.1. Выключатель предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в цикле АПВ в сетях трехфазного переменного тока частоты 50Гц с номинальным напряжением 110кВ
2.2. Длина пути утечки внешней изоляции соответствует нормам для подстанционной изоляции, категория исполнения II*: на 110кВ – не менее 280 см.
Технические данные выключателя:
|
Наименование параметра |
Норма |
|
|
ВГТ(З) – 110 II* — 40/2500 У1 |
ВГТ – 110 II* — 40/2500ХЛ1 |
|
|
Наибольшее рабочее напряжение, кВ |
126 |
126 |
|
Номинальный ток, А |
2500 |
2500 |
Номинальный ток отключения, кА |
40 |
40 |
|
Ток нагрузки, отключаемый при отсутствии избыточного давления элегаза (при Рабс=0,1Мпа), А |
2500 |
2500 |
|
Полное время отключения, с |
0,055 – 0,005 |
0,055 – 0,005 |
|
Собственное время включения, с , не более |
0,062 – 0,018 |
0,062 – 0,018 |
|
Расход элегаза на утечки в год, % от массы элегаза, не более |
1,0 |
0,5 |
|
Избыточное давление элегаза, приведенное к +200С, МПа (кг/кв.см.) — давление заполнения (номинальное) — давление предупредительной сигнализации — давление блокировки – запрета оперирования |
0,5 (5,0) 0,44 (4,4) 0,42 (4,2) |
0,7 (7) 0,62 (6,2) 0,6 (6,0) |
|
Масса выключателя (с приводом ), кг |
1740 |
1650 |
|
Масса, кг при климатическом исполнении У1 — элегаза — тетрофторметана |
6,3 — |
5 3 |
2.3. Допустимое для каждого полюса выключателя без осмотра и ремонта дугогасительных устройств число операций отключения (ресурс по коммутационной стойкости) составляет:
— при токах в диапазоне свыше 60 до 100% I ном.откл. – 20 операций;
— при токах в диапазоне свыше 30 до 60% I ном.откл. – 50 операций;
— при рабочих токах , равных номинальному току , — 3000 операций.
Ресурс по механической стойкости до капитального ремонта – 5000 циклов “В – tп – О».
Отключение выключателя К.З. с последующим неуспешным АПВ считается как отключение 3-х К.З.
2.4. Выключатели серии ВГТ (З) -110 У1 относятся к электрическим коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является элегаз ( SF6 ). Буква (З) обозначает, что данный выключатель в виду его уменьшенного габарита за счёт расположения корпуса отключающей пружины не вдоль выключателя, а под углом 90 град. к полу, предназначен для закрытых распредустройств (ЗРУ). Эксплуатация выключателя рассчитана при температуре окружающего воздуха от + 40 град. С до – 45 град.С.
2.5. Выключатели серии ВГТ -110 ХЛ 1 относятся к электрическим коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является смесь газов (50% элегаз и 50% тетрафторметан). Эксплуатация выключателя рассчитана при температуре окружающего воздуха от + 40 до – 55 град.С.
2.6. Выключатель состоит из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и механически связанных друг с другом. Все три полюса выключателя управляются одним пружинным приводом типа ППрК-2000У1 С ХЛ1 или ППрК-2400У1 С ХЛ1 с автоматическим обогревом, 1-я ступень включается при 0 град. С, 2-я ступень включается при -20 град.С.
2.7. Выключатели имеют следующие показатели надежности и долговечности:
— ресурс по механической стойкости до первого ремонта – 10000 циклов (В – tп – О).
— срок службы до первого ремонта – не менее 25 лет, если до этого срока не исчерпаны ресурсы по механической или коммутационной стойкости;
— срок службы 40 лет.
2.8. Принцип работы выключателей основан на гашении электрической дуги потоком элегаза, который создается за счет перепада давления, обеспечиваемого тепловой энергией дуги, а также поршневым устройством. Включение выключателя осуществляется за счет пружин привода, а отключение – за счет энергии пружины отключающего устройства выключателя.
2.9. Электроконтактный сигнализатор давления показывающего типа у выключателей серии ВГТ (З) -110 У 1 снабжен устройством температурной компенсации, приводящим показания давления к температуре +20С0, и двумя парами нормально разомкнутых контактов. Первая пара контактов замыкается при снижении давления до 0,44 Мпа (4,4 кг/кв. см), подавая сигнал о необходимости пополнения полюса, вторая пара замыкается при давлении 0,42 Мпа (4,2 кг/кв.см) для блокировки подачи команды на электромагниты управления.
2.10. Электроконтактный сигнализатор давления с газовым заполнением у выключателей серии ВГТ -110 ХЛ 1 показывающего типа снабжен тремя парами контактов с магнитной фиксацией, замыкающих контрольные цепи, а также устройством температурной компенсации, приводящим показания давления к температуре +20 С0. На циферблате сигнализатора нанесена маркировка состава газа “SF4/CF4”. Одна пара контактов (предупредительная сигнализация) размыкается при снижении давления до 0,62 МПа (6,2 кгс/см2) , подавая сигнал о необходимости пополнения полюса. Две другие пары контактов предназначены для блокировки подачи команды на электромагниты управления. Они замыкаются при снижении давления 0,6 МПа (6,0 кгс/см2). Эти же контакты могут быть использованы для принудительного отключения выключателя с запретом на его отключение.
3. Работа привода
3.1. Привод (привод пружинный с кулачковым заводом пружин, работа включения – 2000 и 2400 Дж, специального исполнения, предназначен для дистанционного и местного управления выключателем с собственными отключающими пружинами и работой статического включения).
3.2. Однократный завод пружин привода обеспечивает включение выключателя, удержание его во включенном положении и освобождение подвижных частей выключателя для его отключения.
Краткие технические данные привода:
|
Наименование характеристики, параметра |
ППрК-2000 |
ППрК-2400 |
|
Энергия, передаваемая выключателю при максимальном натяжении пружин, Дж |
2000 |
2400 |
|
Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов управления, В |
220 |
220 |
|
Асинхронный двигатель завода рабочих пружин привода |
1,1кВт 1500об/мин |
1,1 кВт 1500об/мин |
|
Время завода рабочих пружин привода при номинальном напряжении 220/380 В и при температуре +20грд.С , сек, не более |
15 |
15 |
|
Суммарная мощность подогревательных устройств (включаются автоматически при снижении температуры в шкафу привода до +1±1С0и отключаются при +8±2С0), кВт |
1,6 |
1,6 |
|
Объем жидкости ПСМ-200 в буфере отключения, л |
0,225 |
0,225 |
|
Объем трансформаторного масла в буфере включения. Л |
0,08 |
0,08 |
|
Объем масла И-20А (допускается И-30А, И-40А, И-50А) в редукторе, л |
0,64 |
0,64 |
|
Мощность противоконденсатного подогрева (включен постоянно), Вт |
50 |
50 |
3.3. В работе привода можно выделить четыре основных этапа:
— завод рабочих пружин;
— включение выключателя;
— отключение выключателя;
— медленное оперирование контактами выключателя.
3.4. Кинематическая схема, представленная на рисунке 2, соответствует положению элементов привода, предшествующему заводу пружин при отключенном выключателе. Электрические схемы изображены в состоянии, соответствующем отключенному положению выключателя, разряженному состоянию пружин привода, и положению взводящего пружины кулака, при котором его палец 48 (см. рисунок 2) не воздействует на рычаг 50, управляющий блоком контактов 8Н2-8А5-80.2.
3.5. Завод пружин:
Завод пружин привода может выполняться тремя способами:
а) в ручную;
б) с помощью электродвигателя, управляемого в ручную;
в) электродвигателем, работающим в автоматическом режиме.
3.6. Вручную, пружины взводятся, как правило, при отсутствии электропитания электродвигателя, например, при подготовке привода к первому включению выключателя на подстанции (тупиковой), трансформатор собственных нужд которой запитан от управляемой этим же выключателем линии. Завод осуществляется путем вращения червячного вала редуктора (с помощью ручки) по ходу часовой стрелки. Вращать вал нужно до момента переключения блока контактов SН2-SА5-SQ2 (см. рисунок 2), т.е. до достижения кулаком 40 положения, при котором он не будет мешать включению.
3.7. Завод пружин с помощью электродвигателя, управляемого вручную (кнопкой ПУСК), чаще всего используется при регулировочных работах и ремонте. Перед заводом пружин нужно перевести переключатель SА4 в положение РУЧ и включить автомат SF1. Двигатель запустится, и пружины начнут взводиться при нажатой кнопке ПУСК. При отпускании кнопки двигатель останавливается.
3.8. Завод пружин автоматический имеет место при нормальной эксплуатации привода в межремонтный период, когда автомат SF1 включен, а переключатель SА4 находится в положении АВТ. Электродвигатель завода пружин включается в начале процесса включения управляемого выключателя, когда траверса 10 (см. рисунок 3) опустится настолько, что контакты блока SQ3-SA6-SH4, управляемого кулачковой частью рычага-указателя 11 состояния пружин, переключатся в исходное положение.
3.9. При этом контакты SQ3 замкнутся, что обеспечит подачу напряжения на катушку пускателя КМ и, следовательно, на обмотки двигателя. Вращение ротора двигателя через редуктор 2 и цепную передачу передастся кулаку, но помешать включению кулак не сможет, поскольку оно завершится прежде, чем рабочая поверхность кулака придет в контакт с роликом 35 ведущего рычага.
3.10. Как только рабочая поверхность кулака придет в контакт с роликом (при любом способе завода пружин) — рабочие пружины 46 начнут взводиться, т.к. расстояние между траверсами 49 и 10 начнет увеличиваться. В определенный момент рычаг-сцепитель 31 встретит Г-образный упор 36, который переведет его в рабочее положение (подведет рабочую поверхность рычага-сцепителя под ролик 33 ведомого рычага 19). Тумблерные пружины 32 зафиксируют рычаг-сцепитель в этом положении относительно ведущего рычага 7.
3.11. В это же время зуб 8 ведущего рычага встречает удерживающую ось рычага 18. и под ее воздействием поворачивается против часовой стрелки, не препятствуя вращению рычага 7. По переходе за ось зуб 8 под действием своей пружины вернется в исходное положение. В момент выхода линии, контакта ролика 35 с кулаком 40 на высшую точку профиля последнего (R =130 мм), происходит реверс вращения рычага 7. При дальнейшем вращении кулака 40 зуб 8 упрется в удерживающую ось рычага 18, чем зафиксирует рычаг 7 в положении, соответствующем взведенному состоянию пружин.
3.12. Необходимо заметить, что еще до полного завода пружин верхняя траверса 10 встретит рычаг-указатель 11 и к концу завода повернет его так, что он своей кулачковой частью разомкнет контакты SQ3. Но двигатель будет продолжать работать, так как катушка пускателя КМ будет запитана по цепи, содержащей замкнутые контакты SQ2. Последние разомкнутся, и электродвигатель остановится только тогда, когда кулак 40 встанет в положение, не препятствующее включению выключателя. При этом палец 48 кулака будет удерживать рычаг 50 в нижнем положении, и, следовательно, контакты SQ2 останутся разомкнутыми, а SА5 замкнутся, что подготовит цепь электромагнита YA2 к приему команды на включение.
3.13. Процесс завода пружин завершен. При этом ничто не мешает включению выключателя:
— контакты SА5,SА6 и SАЗ замкнуты;
— механическая блокировка против включения «вхолостую» не мешает повороту собачки 13 устройства управления включением, поскольку ведомый рычаг 19, находясь в отключенном положении, удерживает сухарь 54 в отклоненном от собачки положении.
3.14. Включение выключателя:
— Оперативное включение выключателя осуществляется подачей напряжения на катушку электромагнита YА2. Неоперативное включение может быть выполнено, кроме того, еще и нажатием на кнопку YА2 вручную либо от кнопки ВКЛ при установленном в положение М переключателе SА8 .
— . При этом собачка 13 (см. рисунок 2) выбивается из-под ролика рычага 18. Последний, получив возможность вращения, отклоняется под действием зуба 8 в. Этим процесс включения завершается.
3.15. Кроме того, ведомый рычаг 19 через шлицевый вал 3 связан с рычагом 4, последний, поворачиваясь при включении выключателя против часовой стрелки, вначале вращается свободно. Затем, упершись в болт 5, вовлекает во вращение и рычаг, состоящий из щек 2 и 23, и следовательно, приводит в движение в направлении вращения часовой стрелки и тем самым освобождает ведущий рычаг 7. Рычаг 7 под действием рабочих пружин 46 поворачивается против часовой стрелки, увлекая за собой ведомый рычаг 19, и производит включение выключателя.
3.16. В начале поворота рычагов в направлении включения действие траверсы 10 на рычаг-указатель 11 состояния пружин снимается. Последний под действием своей пружины поворачивается против часовой стрелки и снимает воздействие своей тыльной кулачковой части на блок контактов SQ3-SА6-SН4 (см. рисунок 3). При этом контакты SQ3 замыкают цепь катушки пускателя КМ, обеспечивая включение электродвигателя завода пружин.
3.17. При вращении рычагов 7 и 19 валик 24, постоянно связанный с ведомым рычагом 19 посредством кулисы 17, поворачивается и переключает: с помощью кулачка 22 — блок контактов SА2-SА2-SQ4-SАЗ, а с помощью рычага 20 — контакты SА1 и SА7.
3.18. В конечной зоне поворота рычагов 7 и 19 в направлении включения правое плечо рычага — сцепителя 31 встречается с болтом 30, от чего рычаг-сцепитель поворачивается по часовой стрелке, и его левое плечо выходит из контакта с роликом 33. Рыча-ги 7 и 19 расцепляются. Расцепление их происходит в положении, гарантирующем западание зуба 26 за удерживающую ось рычага 14.
3.19. Ведущий рычаг 7 продолжает вращение против часовой стрелки, но после встречи ролика 6 с плунжером буфера 5 затормаживается последним и останавливается.
3.20. Ведомый рычаг 19, на который после его расцепления с ведущим рычагом’ 7 рабочие пружины 46 привода не действуют, после некоторого инерционного «выбега» останавливается, а затем, под действием отключающих пружин выключателя, начинает вращаться по часовой стрелке, пока его зуб 26 не упрется в удерживающую ось рычага 14. Рычаг 4 (см. рисунок- 8), связанный с ведомым рычагом 19 через шлицевый вал 34, поворачиваясь при включении выключателя против часовой стрелки, вначале вращается свободно. Затем, упершись в болт 5, вовлекает во вращение и рычаг, состоящий из щек 2 и 23, и, следовательно, приводит в движение поршень со штоком 9 буфера. При этом рабочая жидкость буфера из штоковой его полости и пространства между корпусом 13 и стаканом 12 через отверстия в стакане и обратный клапан поршня перетекает в поршневую полость. Шток 9 буфера занимает положение показанное на рисунке 8,а. Этим процесс включения выключателя завершается.
Примечание. Во включенном положении ведомого рычага привода пружина 11 буфера не сжата. На «перелете» ведомого рычага 19 за включенное положение, (который необходим и всегда имеет место при включении выключателя «с посадкой на защелку»), пружина 11 несколько сжимается, а потом, при посадке зуба 26 (рисунок 3) на удерживающую ось рычага 14, снова принимает исходное (ненапряженное) состояние.
1 2 3
Для гашения электрической дуги часто используются различные газовые смеси. Элегазовые выключатели 110 кВ и 220 кВ работают именно по такому принципу и могут использоваться для работы в аварийных ситуациях.
Конструкция и виды
Элегазовые высоковольтные выключатели – это устройства оперативного управления для контроля высоковольтной линии энергоснабжения. Данные устройства имеют очень похожую конструкцию с масляными, но при этом, используют для гашения дуги не масляную смесь, а соединение газов. Зачастую это сера. Масляные выключатели требуют за собой особого ухода: по нормам необходимы периодическая замену масла и очистка рабочих контактов. Элегазовые в этом не нуждаются. Главное достоинство элегаза в его долговечности: он не стареет и минимально загрязняет механические части устройства.
Они бывают:
- Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
- Баковые (242PMR, DT2-550 F3 – производитель Areva).
Колонковый элегазовый выключатель представляет стандартное отключающее устройство, работающее только на одну фазу (например, LF 10 от Шнайдер Электрик). Он используется для сети 220 кВ. Конструктивно состоят из двух систем: контактной и дугогасительной. Обе они располагаются в емкости, наполненной элегазом. Могут быть как ручными (контроль производится исключительно механически) или дистанционными. Из-за такого разделения они имеют довольно большие габаритные размеры.
Баковые имеют меньшие габариты, их дополняет привод ППРМ 2 для элегазового выключателя. Привод распределяется на несколько фаз, что позволяет обеспечить мягкое регулирование напряжения (включение и выключение). Также их достоинство в том, что они могут переносить большие нагрузки благодаря встроенному в систему трансформатору тока.
Помимо конструктивных особенностей, выключатели элегазового типа классифицируются по принципу гашения дуги:
- Автокомпрессионные или воздушные;
- Вращающие;
- Продольного дутья;
- Продольного дутья с дополнительным разогревом элегаза.
Принцип работы и назначение
Элегазовые выключатели высокого напряжения работают за счет изоляции фаз друг от друга посредством элегаза. Когда срабатывает сигнал о том, что нужно отключить электрооборудование, контакты отдельных камер (если устройство колонковое) размыкаются. Таким образом, встроенные контакты образуют дугу, которая помещена в газовую среду. Она разлагает газ на отдельные компоненты, но при этом и сама снижается из-за высокого давления в емкости. Если система установлена на низком давлении, то используются дополнительные компрессоры для нагнетания давления и создания газового дутья. Для выравнивания тока дополнительно используется шунтирование. Визуально схема работы выглядит так:
Отдельно нужно сказать про модели бакового типа. Их контроль выполняется приводами и трансформаторами. Приводной механизм для этой установки является регулятором: он необходим для включения, выключения электрической энергии и удержания дуги (при надобности) на определенном уровне. Приводы бывают:
- Пружинные;
- Пружинно-гидравлические.
Пружинный имеет очень простой принцип действия и высокий уровень надежности. В нем вся работа выполняется только за счет механических деталей. Пружина зажимается и фиксируется на определенном уровне, а при изменении положения контрольного рычага она разжимается. На основании его принципа работы часто готовится научная презентация действия шестифтористой серы в электрической среде.
Современные пружинно-гидравлические приводы помимо пружины дополнительно оснащены гидравлической системой управления. Они считаются более эффективными, т. к. пружинные механизмы могут сами поменять положение фиксатора.
Достоинства элегазовых выключателей:
- Универсальность. Данные выключатели используются для контроля сетей с любым напряжением;
- Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это позволяет обеспечить быстрое аварийное отключение подконтрольной системы;
- Подходят для эксплуатации в условиях пожароопасности и вибрации;
- Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;
- Подходят для отключения переменного и постоянного тока высокого напряжения, в то время, как их аналоги – вакуумные модели не могут использоваться на высоковольтных сетях.
Но, такие приборы имеют определенные недостатки:
- Высокая цена, обусловленная сложностью производства и дороговизной элегазовой смеси;
- Монтаж осуществляется только на фундамент или специальный электрощит, причем, для этого нужна специальная инструкция и опыт;
- Выключатели не работают при низких температурах;
- При необходимом обслуживании должно использоваться специальное оборудование.
Видео: особенности элегазовых выключателей
Технические характеристики
Рассмотрим технические характеристики выключателей разных производителей и типов работы.
МЕК SF6 элегазовый пружинный выключатель HD4
| Напряжение, кВ | 12 … 40,5 |
| Ток, А | 630 … 3 600 |
| Аварийный ток, кА | 16 … 50 |
Элегазовый выключатель LTB 145D1/B:
| Напряжение, кВ | 145 |
| Ток (номинальный/отключения), А/кА | 3150/40 |
| Время выключения, мс | 25 |
| Бестоковая пауза, мс | 300 |
| Привод | Пружинно-моторного типа |
ВГБУ-220:
| Номинально/наибольшее напряжение, кВ | 220/252 |
| Аварийный ток, кА | 40/50 |
| Рабочий ток, А | 2000 |
ВГБЭП-35 (ВГБ-35, ВГБЭ):
| Отключаемый ток, А | 630 |
| Содержание элегаза, % | 32 |
| Бестоковая пауза, с | 0,3 |
| Давление заполнения элегаза при 20° С, МПаабс (кгс/см2) | 0.55 (5.5) |
| Напряжение постоянного тока и переменного, В | 220/110-220 |
ВГТ-35 (ВМТ-35):
| Ток, А | 630 |
| Климатическое исполнение | УХЛ |
| Напряжение в трехфазной сети переменного тока, В | От 35 до 1000 |
| Частота, Гц | 50 |
ВЭБ-220:
| Номинальный ток, А | 220 |
| Ток отключения, кА | 2500 |
| Напряжение, кВ | 250 |
| Число приводов | 1 |
Колонковый ВГТ-110:
| Ток, А | 3150 |
| Отключение при, кА | 40 |
| Напряжение, кВ | 110 |
| Привод | 1 |
| Время отключения, мс | 62 |
ВГУ-110 (газовый силовой):
| Напряжение, В | 110 |
| Ток, А | 3150 |
| Отключение, кА | 40 |
| Климатическое исполнение | У1 |
| Условия хранения | 25 лет при температуре не менее 20 градусов и влажности не более 60 % |
Колонковый выключатель GL314 Alstom:
| Напряжение, кВ | 220 |
| Максимальное напряжение, кВ | 240 |
| Рабочий ток, А | 4000 |
| Отключение, кА | 50 |
| Износостойкость | М2 |
Генераторные силовые отключающие устройства с пружинным приводом – FKG 2:
| Номинальный ток, А | 9000 |
| Номинальное напряжение, кВ | 24 |
| Отключение, кА | 63 |
| Время выключения, мс | 60 |
| Управление | Пружинный привод, трехполюсное |
Элегазовый компрессионный выключатель фирмы Siemens (Сименс)3AP1FG-245 (для установки нужны фундаменты):
| Рабочее напряжение, кВ | 220 |
| Отключение | В три периода |
| Привод | Пружинного типа |
| Ток, А | 4000 |
| Выключение сети при, кА | 40 |
Купить подходящие элегазовые выключатели можно в любом электротехническом магазине. Их стоимость зависит от типа устройства и его производителя. Прайс-лист в Самаре, Москве, Екатеринбурге и других городах варьируется от 100 долларов до нескольких тысяч.
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.
Содержание статьи:
- Определение и применение элегаза
- Конструкция элегазового выключателя
- Колонковые и баковые устройства
- Принцип гашения дуги
- Для чего нужен привод?
- Преимущества и недостатки использования ЭВ
- Правила подключения и обслуживания ЭВ
- Выводы и полезное видео по теме
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.
Когда возникла необходимость отыскать газ для гашения электродуги, стали изучать свойства SF6 (шестифтористой серы), 4-хлористого углерода и фреона. В испытаниях победила SF6
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.
Но некоторые свойства элегаза привели к тому, что пришлось усовершенствовать конструкцию выключателя. Основной недостаток касается перехода газообразной фазы в жидкую, а это возможно при определенных соотношениях параметров давления и температуры.
Чтобы оборудование работало без перебоев, необходимо обеспечить комфортные условия. Предположим, для функционирования элегазовых устройств при -40º необходимо давление не более 0,4 МПа и плотность менее 0,03 г/см³. На практике при необходимости газ подогревают, что препятствует переходу в жидкую фазу.
Конструкция элегазового выключателя
Если сравнивать элегазовые устройства с аналогами других видов, то по конструкции они ближе всего к масляным приборам. Разница заключается в наполнении камер для гашения дуги.
В качестве наполнителя у масляных выключателей используется масляная смесь, а у элегазовых – 6-фтористая сера. Преимущество второго варианта в долговечности и минимуме технического обслуживания.
Схема элегазового устройства колонкового типа. Дугогасительные модули, закрепленные на высокой стойке, находятся в верхней части, шкаф управления – в нижней
Способы гашения электродуги зависят от многих факторов, среди которых решающими являются номинальный ток и напряжение, а также условия использования устройства.
Всего выделяют четыре вида ЭВ:
- с электромагнитным дутьем;
- с дутьем в элегазе – с 1 ступенью давления;
- с продольным дутьем – с 2-мя ступенями давления;
- с автогенерирующим дутьем.
Если в воздушных приборах в процессе гашения дуги газ поступает в атмосферу, то в элегазовых он остается в замкнутом пространстве, наполненном газовой смесью. При этом сохраняется небольшое избыточное давление.
Колонковые и баковые устройства
На практике применяются два вида элегазовых установок:
- баковые;
- колонковые.
Отличия касаются как конструкционных особенностей, так и принципа гашения электродуги. По внешнему устройству колонковые напоминают маломасляные аналоги: состоят из двух функциональных частей – дугогасительной и контактной, имеют одинаково объемные размеры.
Отключающие устройства рассчитаны на работу от сети 220 В и относятся к однофазному оборудованию. Пример элегазового выключателя колонкового типа — LF 10 Schneider Electric.
Управление оборудованием может производиться двумя различными способами: вручную, когда регулировка и контроль осуществляются с помощью механических устройств, и дистанционно, автоматически
Баковые элегазовые приборы меньше по размерам и оснащены приводом с несколькими фазами. Такое распределение позволяет лучше контролировать и плавно регулировать параметры напряжения.
Одно из преимуществ баковых ЭВ – способность выдерживать увеличенные нагрузки. Такое качество обеспечивает внедренный в конструкцию трансформатор тока
Образцом бакового устройства является элегазовая установка DT2-550 F3 Alstom Grid. Подобные устройства положительно зарекомендовали себя в электросистемах с напряжением 500 кВ.
Конструкция собрана и оснащена таким образом, что функционирует без сбоев при низких температурах (критических), повышенной влажности, а также в регионах с сейсмической активностью и превышенной загрязненностью атмосферы.
Принцип гашения дуги
Как срабатывает устройство, рассмотрим на примере выключателя LW36 китайского производителя CHINT.
При отключении пружина действует на динамические элементы цилиндра, и они опускаются вниз. Все контакты, кроме дугогасительных, размыкаются. Когда отсоединяются и дугогасительные контакты, по которым проходит ток, возникает электрическая дуга.
Горячий газ перемещается в тепловую камеру, срабатывает обратный клапан. Когда газ из тепловой камеры выдувается в промежуток, происходит гашение дуги.
Если происходит отключение небольших по величине токов, то давления в тепловой камере недостаточно, поэтому привлекается давление из компрессионной камеры (оно всегда выше). Открывается обратный клапан, газ беспрепятственно поступает в промежуток и при переходе через ноль гасит дугу.
Схема внутреннего расположения и работы подвижных, неподвижных клапанов, декомпрессионных, обратных клапанов. Позиция 1 – включение; позиция 2 – отключение больших токов; позиция 3 – отключение малых токов; позиция 4 – отключение прибора
Современные колонковые установки обладают улучшенными характеристиками. Техническое обслуживание снижено до минимума, коммутационный ресурс увеличен. Элегазовые выключатели отличаются низким уровнем шума, надежной механикой, простотой монтажных и испытательных работ.
Регулировка баковых моделей производится с помощью привода и трансформаторов. Пружинный или пружинно-гидравлический привод контролирует процессы включения/отключения, уровень удержания электродуги.
Для чего нужен привод?
Привод призван выполнять все операции, связанные с включением/выключением или удержанием установки в определенном положении. На схеме показано, где именно может располагаться привод. Обычно это поверхность земли или невысокая опора, обеспечивающая обслуживающему персоналу легкий доступ к регулирующим устройствам.
Схема конструкции бакового выключателя: 1 – фарфоровые или полимерные модули; 2 – трансформаторы; 3 – бак с газогасительным устройством; 4 – камера с газом; 5 – привод гидравлического типа; 6 – металлическая рама; 7 – разъем для введения элегаза
Привод состоит из механизма включения, фиксирующего устройства – защелки, расцепляющего механизма. Процесс включения должен происходить максимально быстро, что избежать приваривания контактов.
Во время включения прилагают большие усилия для преодоления силы трения всех задействованных элементов. Отключение производится проще и заключается в обратном движении защелки, которая обеспечивает включение и его удержание.
Способов включения/отключения несколько:
- механический;
- пружинный;
- грузовой;
- пневматический;
- электромагнитный.
Для маломощных систем используют ручное управление. В этом случае достаточно силы одного оператора. Выключение ручных механизмов обычно осуществляется в автоматическом режиме. Пружинный привод также приводится в действие вручную, но иногда привлекаются маломощные электродвигатели.
Традиционное расположение привода – около монтажной металлической рамы. Целостность и функционирование механизма обеспечивает прочный металлический кожух – ящик с удобной дверцей для операторской работы
Для применения электромагнитного привода требуется больше энергии, поэтому необходим постоянный источник тока примерно 58 А с напряжением 220 В. В качестве резервного механизма отключения имеется ручной рычаг. Электромагнитные устройства отличаются надежностью, поэтому их успешно эксплуатируют в зонах с суровыми зимами. Минус – потребность в мощном аккумуляторе.
Пневматический привод отличается тем, что вместо электромагнита главным рабочим элементом является пара цилиндр/поршень. Благодаря сжатому воздуху скорость включения намного выше, чем у предыдущих моделей.
Преимущества и недостатки использования ЭВ
Элегазовые выключатели, как и другие типы электрораспределительных устройств, имеют ряд преимуществ и недостатков. При выборе установки производят необходимые расчеты и, кроме технических характеристик и конструкционных особенностей, учитывают плюсы и минусы моделей.
Галерея изображений
Фото из
Универсальное применение в высоковольтных системах
Оперативность выполнения рабочих функций
Надежность и долговечность конструкции
Работают с током высокого напряжения
Выключатели элегазового типа функционируют в сложных условиях с периодическими вибрациями, низкими температурами (с подогревом), в пожароопасных зонах.
К недостаткам относят высокую стоимость наполнителя – элегаза, специфику монтажа на щит или фундамент, необходимость определенной квалификации операторского состава.
Правила подключения и обслуживания ЭВ
Все действия, касающиеся монтажа, включения/выключения, ремонта и обслуживания элегазовых устройств, подчиняются строгим правилам, которые регламентированы ПУЭ 1.8.21.
Для подключения установки необходимо проверить наличие минимального давления в газонаполненной камере, иначе выключатель выйдет из строя. Чтобы предотвратить повреждения, установлена сигнализация, которая срабатывает при критическом понижении параметров давления. Уровень давления можно отследить с помощью манометра.
В шкафу привода установлены нагревательные элементы, эффективно препятствующие возникновению конденсата на элементах механизма. Оператору необходимо следить, чтобы нагреватели постоянно находились во включенном состоянии.
Осмотр установки производится каждый день в светлое время суток и примерно 2 раза в месяц в темное время суток. Если произошло аварийное отключение по одной из причин, требуется внеплановый осмотр
В процессе осмотра выключателя необходимо проверить наружную защиту, удалить загрязнения, исправить повреждения. Если нагреваются контакты, следует выяснить причину.
При наличии треска, подозрительного шума нужно выявить источник. Металлическая монтажная конструкция одновременно является частью заземляющего контура, поэтому следует проверять ее целостность.
Обязательно снимаются показатели манометра. Давление должно соответственно норме, рассчитанной производителем. Необходимо проверить исправность регулирующих и контролирующих приборов, а при выходе из строя одного или нескольких элементов принять меры – совершить замену или отправить в ремонт.
Если давление газа уменьшилось, следует пополнить камеру элегазом. Изоляция в чистке не нуждается, так как конструкция полностью герметична.
Выводы и полезное видео по теме
Как устроены элегазовые выключатели, по какому принципу происходит гашение дуги и какие бывают виды устройств, вы можете узнать из полезного и информативного видео.
Видео #1. Обзор элегазовых выключателей с описанием устройства и принципа работы:
Видео #2. Особенности конструкции установок:
Видео #3. Как производится монтаж выключателя:
Элегазовые выключатели выходят с заводского конвейера в полной эксплуатационной готовности и предназначены для работы в разнообразных климатических зонах, от тропической до холодной, поэтому активно применяются промышленными компаниями различных стран.