Содержание
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.
Фото — высоковольтное оборудование
- Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
- Баковые (ABB 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.
Фото — чертеж конструкции
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:
Фото — схема работы
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:
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.
Фото — ВГУ-35
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.
Фото — промышленный элегазовый выключатель нагрузки
Видео: особенности элегазовых выключателей
Технические характеристики
Рассмотрим технические характеристики выключателей разных производителей и типов работы.
МЕК SF6 элегазовый пружинный выключатель HD4 (завод завод ABB – АВВ):
| Напряжение, кВ | 12 … 40,5 |
| Ток, А | 630 … 3 600 |
| Аварийный ток, кА | 16 … 50 |
Элегазовый выключатель LTB 145D1/B производства АББ:
| Напряжение, кВ | 145 |
| Ток (номинальный/отключения), А/кА | 3150/40 |
| Время выключения, мс | 25 |
| Бестоковая пауза, мс | 300 |
| Привод | Пружинно-моторного типа |
| 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 |
| Ток, А | 630 |
| Климатическое исполнение | УХЛ |
| Напряжение в трехфазной сети переменного тока, В | От 35 до 1000 |
| Частота, Гц | 50 |
| Номинальный ток, А | 220 |
| Ток отключения, кА | 2500 |
| Напряжение, кВ | 250 |
| Число приводов | 1 |
| 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.
Выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 110 кВ.
- Выключатели могут быть изготовлены в трехполюсном, двухполюсном или однополюсном исполнении:
- Трехполюсное и двухполюсноеисполнение: полюса размещаются на одной раме и управляются одним пружинным приводом;
- Однополюсное исполнение: каждый полюс размещается на собственной раме и имеет свой привод.
Назначение
Выключатель элегазовый ВТБ-110III (в дальнейшем именуемый – «выключатель») предназначен для выполнения коммутационных операций (включений и отключений), а также циклов АПВ при заданных условиях в нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока с заземленной нейтралью (коэффициент замыкания на землю не выше 1,4) при номинальном напряжении 110 кВ и номинальной частоте 50 Гц.
Выключатель не предназначен для коммутации шунтирующего реактора, и конденсаторной батареи.
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.
Выключатель заполняется элегазом, соответствующим требованиям ТУ 6-02-1249-83.