Элегазовые выключатели: ориентиры выбора и правила подключения

Разновидности вакуумных выключателей

  • вакуумные выключатели до 35 кВ;
  • вакуумные выключатели выше 35 кВ;
  • вакуумные выключатели нагрузки — современная замена автогазовым выключателям нагрузки;
  • Вакуумные контакторы до и свыше 1000 В.

Достоинства

  • простота конструкции;
  • простота ремонта — при выходе из строя камеры она заменяется как единый блок;
  • возможность работы выключателя в любом положении в пространстве;
  • надежность;
  • высокая коммутационная износостойкость;
  • малые размеры;
  • пожаро- и взрывобезопасность;
  • отсутствие шума при операциях;
  • отсутствие загрязнения окружающей среды;
  • удобство эксплуатации;
  • малые эксплуатационные расходы.

Недостатки

  • сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения;
  • возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов — современная разработка вакуумного выключателя с возможностью синхронной коммутации решает эту проблему;
  • небольшой ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания.

Включение и отключение коммутационного аппарата осуществляется за счет соответствующих пружин. Срабатывание пружин осуществляется воздействием специальных электромагнитов (соленоидов) включения и отключения, либо нажатием кнопок включения и отключения непосредственно в приводе ВВ.

Перед включением выключателя необходимо привести в рабочее положение пружину включения, то есть взвести ее. Взвод пружины происходит при подаче оперативного тока на электпродвигатель привода ВВ. При отсутствии возможности подачи оперативного тока, например при обесточении распределительного щита постоянного тока, взвести пружину можно вручную при помощи специальной рукоятки.

Достоинства

Недостатки

Достоинства

Недостатки

Это интересно: Потолочная розетка под люстру: монтаж розетки на потолок

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.

Элегазовые выключатели ВГТ, ВГБ, ВГГ, ВГП, ВГК, ВБ

Элегазовые выключатели — это разновидность высоковольтных выключателей, которые представляют собой коммутационный аппарат, использующий элегаз (шестифтористую серу, SF6) в качестве среды гашения электрической дуги; предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрического оборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Основные достоинства элегазового оборудования определяются уникальными физико-химическими свойствами элегаза. При правильной эксплуатации элегаз не стареет и не требует такого тщательного ухода за собой, как масло.

Привод выключателя обеспечивает 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.

Выключатели серии ВГ

Выключатели элегазовые ВГ предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 110 и 220 кВ.

Условное обозначение выключателя ВГ Х-ХII*-ХХ/ХХХХ У1:

ВГ — выключатель элегазовый
Х — условное обозначение конструктивного исполнения (К, Б, Э, Т, П, Г); 
Х — номинальное напряжение, кВ (110 или 220); 
II* — категория по длине пути утечки по внешней изоляции в соответствии с ГОСТ 9920-89; 
ХХ — номинальный ток отключения, кА (40; 50); 
ХХХХ- номинальный ток, А (2500, 3150); 
У1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89. 

Условное обозначение привода выключателя ППрК-1800С: 
П — привод; 
Пр — пружинный; 
К — кулачковый; 
1800 — работа статического включения, Дж; 
С — специальный.

Условия эксплуатации выключателя ВГ:

  • Высота установки над уровнем моря не более 1000 м.
  • Температура окружающего воздуха от минус 45 до 40°С.
  • Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 20°С. Верхнее значение 100% при температуре 25°С.

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.

Правила обслуживания элегазового выключателя

Обслуживание элегазовых выключателей регламентируется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) 1.8.21.

При подключении системы следует проверить присутствие в баке минимального давления — без этого прибор сломается. Во избежание предупреждений конструкцией предусмотрена сигнализация, предупреждающая о критическом значении давления. Имеется также манометр для визуального контроля.

Шкаф привода содержит не позволяющие возникнуть конденсату на ответственных механизмах нагревательные элементы. Оператор ЭВ обязан следить за постоянной работой нагревателей и не допускать их выключения.

При осмотре ЭВ следует:

  • проконтролировать состояние внешней защиты;
  • убрать загрязнения при их наличии;
  • устранить повреждения;
  • выяснить и устранить причину нагрева контактов при наличии такового;
  • если обнаружены посторонние шумы и треск — выявить их источник;
  • проверить целостность металлической опорной рамы, поскольку она одновременно и часть контура заземления;
  • снять показания манометра и сверить их с указанными производителем паспортными данными;
  • проверить, исправны ли приборы управления и контроля, отремонтировать или заменить вышедшее из строя

При падении давления газа его запасы в камере пополняется.

Элегазовые выключатели 110 кв, 220 кв

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

  1. Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
  2. 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.

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:

  1. Автокомпрессионные или воздушные;
  2. Вращающие;
  3. Продольного дутья;
  4. 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.

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.

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:

  1. Универсальность. Данные выключатели используются для контроля сетей с любым напряжением;
  2. Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это позволяет обеспечить быстрое аварийное отключение подконтрольной системы;
  3. Подходят для эксплуатации в условиях пожароопасности и вибрации;
  4. Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;
  5. Подходят для отключения переменного и постоянного тока высокого напряжения, в то время, как их аналоги – вакуумные модели не могут использоваться на высоковольтных сетях.

Области применения

Устройства приводов для элегазовых выключателей подвергаются серьезным силовым нагрузкам, особенно в конструкциях для сверхмощных напряжений, в которых вес подвижной части превышает 100 кг, а движение контакта происходит до 25см, со скоростью 8 м/с, при нагрузке 80 кН.

Качественной работе привода уделяется особое внимание, так как большинство аварий, произошедших с ЭВ, связаны именно с механической частью устройств. • Хороший энергоресурс – запас прочности на большое количество циклов отключений и включений. • Хороший энергоресурс – запас прочности на большое количество циклов отключений и включений

• Хороший энергоресурс – запас прочности на большое количество циклов отключений и включений

• Возможность использования для коммутации сетей с любым напряжением, в том числе высоким, а также возможность быстрого аварийного отключения

Повышенная надежность и безопасность эксплуатации элегазовых выключателей, обеспечивает постепенное вытеснение этими моделями масляных аппаратов с перспективой полной их замены в основных высоковольтных сетях.

Пружинные приводы BLG применяются в составе выключателей следующих типов: HPL B

LTB E1 (с трехполюсным режимом привода) LTB E2 LTB E4

Среди основных преимуществ выключателей с элегазовым наполнением выделяются:

  1. Широкий спектр применения на всевозможные напряжения выше 1000 В;
  2. Сам процесс гашения дуги происходит в замкнутом изолированном пространстве поэтому нет выхлопа в атмосферу;
  3. Небольшие габариты, соответственно и вес;
  4. Быстродействие;
  5. Взрывобезопасен, а также не вызывает не контролируемого горения, то есть пожара;
  6. Высокая отключающая способность;
  7. Надёжность отключения небольших индуктивных, а также емкостных переменных токов в момент перехода тока через нулевую отметку без появления перенапряжений и среза;
  8. Низкий износ контактов, участвующих в дугогашении;
  9. При работе не производит большого шума;
  10. Пригоден как для наружной, так и для внутренней электроустановки;
  11. Можно эксплуатировать в различных климатических условиях даже очень суровых для человека;
  12. Возможно изготовление серийных устройств с идентичными унифицированными узлами.

Как и любое устройство элегазовые выключатели имеют свои недостатки:

  1. Требуется очень высокая точность при изготовлении, что влечёт за собой высокую стоимость продукции.
  2. Нельзя использовать некачественный или низкокачественный газ;
  3. Нужны дополнительные устройства для перекачки, наполнения, а также очистки элегаза;
  4. Относительная дороговизна самого элегаза, без которого устройство работает не эффективно.

Элегазовые выключатели принцип действия

Метод гашения дуги разнообразными газовыми смесями давно известен как в научной физике, так и производственном процессе.

Современное оборудование, имеющее внутри себя подготовленный газ, широко используют в производственных целях для предотвращения аварийных ситуаций.

Но то, какие именно процессы в этот момент происходят в самом приборе, известно далеко не всем. Потому ниже мы рассмотрим принципы, на которых основан такой прибор как элегазовый выключатель.

Особенности конструкции

Элегазовый выключатель – прибор, предназначенный для контроля и осуществления надзора за высоковольтными электросетями. По своим конструкционным принципам он близок к масляному выключателю, но вместо масляной смеси внутри находится газ. Также подобное сравнение показывает, что элегазовый аппарат порядком долговечнее и требует меньшего ухода.

Обычно в качестве газа применяют серу, но существую и иные смеси.

Существуют следующие разновидности конструкции:

Также данный прибор классифицируют исходя из метода гашения:

  • вращающий;
  • воздушный;
  • продольный.

Принцип работы и сфера применения

Работа устройства основана на изоляции фаз методом использования элегаза.

Детально принцип работы колонкового выключателя выглядит следующим образом:

  1. Поступление сигнала выключения заставляет сигналы камер разомкнуться.
  2. После этого встроенные контакты прибора создают дугу.
  3. Среда с активированной дугой заставляет газ активно делится на частицы.
  4. Вызванное этим процессом высокое давление, снижает саму качественную проводимость среды и дуга тухнет.

В некоторых конструкциях предусмотрен отдельный компрессор, который помогает нагнетать ситуацию в приборах работающих не низком давлении. Также, при газовом дутье применяется шунтирование, благодаря которому сила тока выравнивается и процесс стабилизируется.

Принципы работы колонковых устройств несколько отличаются:

  • контроль прибора осуществляется трансформаторами и дополнительными приводами. Такой подход обеспечивает возможность удерживания дуги в рамках определенной мощности, а также контролируемое выключение и включение всей сети;
  • сами приводы бывают гидравлическими и пружинными. Сугубо пружинные механизмы полностью построены на механических сочленениях, потому они конструктивно простые и надежные. Гидравлические приводы — являются дополненной гидравликой версией пружинного механизма.

Гидравлическая система более надежна благодаря гидравлической страховке, но при этом обременена рисками, связанными с ней же.

Достоинства и недостатки

Любой механизм или прибор обладает рядом преимуществ и недостатков.

В нашем случае к первым относят:

  1. Многофункциональность – напряжений, с которыми не мог бы справиться прибор, попросту не существует.
  2. Скорость – скорость реакции элегаза измеряется тысячными секунды, что позволяет произвести аварийное отключение в действительно короткие сроки.
  3. Пожаробезопасность и устойчивость к вибрации.
  4. Срок эксплуатации – корпус устройства надежно защищен, а контакты, защищаемые газовой средой, не подлежат износу в принципе.
  5. Работоспособность в сетях высокого напряжения – те же вакуумные приборы этого не могут.

На этом лучшие особенности такого выключателя заканчиваются, потому перейдем к недостаткам:

  1. Цена – сама элегазовая смесь стоит дорого, при этом и работы по созданию прибора являются достаточно затратными, потому этот выключатель достаточно дорогой.
  2. Низкие температуры – самый большой минус этого аппарата. Прибор в принципе не способен работать при маленьких температурах, ведь они сильно влияют на физические свойства содержимого, нарушая работоспособность всей системы.
  3. Дорогое обслуживание – работы по ремонту устройств данного типа достаточно редкое явление. Его конструктивные особенности помогают ему оставаться надежным почти всегда, но если ремонт необходим – он будет стоить очень дорого. Во-первых, производить такой ремонт можно только высокоточной техникой, которая сама по себе редкость, во-вторых, специалисты, умеющие обращаться с этой техникой, также просят высокую плату.
  4. Дорогой монтаж – ситуация полностью аналогична обслуживанию. Монтаж крайне сложен в исполнении, потому работы по подготовке специальной платформы может производить только профессионал.

Подробнее ознакомиться с устройством и принципом действия элегазового выключателя вы можете на видео ниже:

Напоследок

Надеемся, что теперь для вас не осталось пробелов в теоретических принципах работы элегазовых выключателей высокого напряжения.

Эксплуатация элегазовых выключателей ВЭБ-110

4.1.Выключатель предназначен для работы в следующих условиях:

— Диапазон температур окружающего воздуха от минус 60 до плюс 40°С;

— Высота над уровнем моря не более 1000 м;

— Характеристика окружающей среды: окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. 

4.2.Выключатели должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ», «Правил устройств электроустановок», «Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок», заводской инструкцией.

4.3.Выключатели должны эксплуатироваться в условиях, соответствующих их климатическому исполнению и категории размещения.

4.4.Надежная эксплуатация выключателей должна обеспечиваться:

— Соблюдением номинальных и допустимых режимов работы оборудования в соответствии с заводскими инструкциями по эксплуатации.

— Содержанием в исправном состоянии устройств защиты оборудования.- Своевременным проведением испытаний, ТО и ремонтов.

4.5.Техническое обслуживание, ремонт выключателей и его диагностику следует проводить в сроки, установленные техническим руководителем ПМЭС.

4.6.Допуск к ремонтным работам, техническому обслуживанию  и испытаниям выключателя, связанными с выводом его из работы, выполняется с соблюдением организационных и технических мероприятий по обеспечению безопасности работ со снятием напряжения, в соответствии с требованиями «Правил по охране труда  при эксплуатации электроустановок»

4.7.Персонал, производящий эксплуатацию выключателя должен пройти специальную подготовку, знать устройство, принцип действия выключателя и при¬вода, правила технической эксплуатации.

Выводы

Очевидно, что оба типа выключателей имеют свои конкурентные преимущества и наиболее рациональным является выбор выключателя, основанный на анализе специфики объекта, на котором реализовывается электроснабжение.

Компания «РОСПОЛЬ-ЭЛЕКТРО+» предлагает своим клиентам решения, основанные на их индивидуальных потребностях и отвечающие как техническим, так и экономическим требованиям заказчика. В ассортименте нашей компании имеются ячейки КРУ на напряжение 6-35 кВ на базе как вакуумного, так и элегазового выключателях (РПЭ-40 и UMC-36). Для более простых схем мы предлагаем нашим заказчикам бюджетные ячейки типа КСО 6-20 кВ серии Ecosmart MIX (с вакуумным выключателем) и КСО 6-20 кВ серии HMH-24 (на базе элегазового выключателя). На напряжение 35 кВ наша компания предлагает уникальное решение, не имеющее на данный момент аналогов в России — КСО 35 кВ типа HMH-36 на базе элегазового выключателя.

Все Статьи

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий

Adblock
detector