Обзор конструкций элегазовых выключателей

В элегазовых выключателях гашение дуги происходит так же, как и в воздушных выключателях при интенсивном охлаждении дуги потоком газа. Дугогасительная способность элегаза в 4 - 4,5 раза выше, чем воздуха при сопоставимых условиях. Это преимущество объясняется различиями теплофизических свойств элегаза и воздуха. Канал столба дуги в элегазе должен обладать меньшим теплосодержанием по сравнению с воздухом, что обуславливает и меньшее значение тепловой постоянной времени – около 1 мкс (около 100 мкс в воздухе) при подходе тока к нулю. Малое значение постоянной времени объясняют высокой способностью элегаза захватывать свободные электроны. В результате количество носителей тока – свободных электронов – в столбе дуги вследствие этого уменьшается, баланс их может стать отрицательным и дуга гаснет. Явление захвата электронов особенно благоприятно сказывается после перехода тока через нуль, вследствие чего элегазовые выключатели мало чувствительны к частоте восстанавливающегося напряжения. Как показали исследования, в элегазе практически до естественного перехода тока через нуль не происходит разрушения канала столба дуги, обладающего высокой проводимостью. Это исключает возможность появления перенапряжений при отключении ненагруженных трансформаторов и линий электропередач. В противоположность этому в воздушных выключателях интенсивными турбулентными процессами столб дуги может разрушаться раньше естественного нуля тока, что приводит к появлению перенапряжений, для ограничения которых воздушные выключатели снабжаются шунтирующими сопротивлениями [5].

Элегазовые выключатели делятся на баковые и колонковые.

Преимущества баковых выключателей со встроенными трансформаторами тока перед комплектами «колонковый выключатель плюс отдельно стоящий трансформатор тока»:

- повышенная сейсмостойкость

- меньшая площадь отчуждаемой территории подстанции

- меньший объем требуемых фундаментных работ при строительстве подстанций

повышенная безопасность персонала подстанции (дугогасительное устройство расположено внутри заземленного резервуара)

- возможность применения подогрева элегаза

-высокая степень унификации с выключателями КРУЭ (ДУ, резервуары, опорные конструкции)

Колонковые выключатели используют меньший объем элегаза, имеют меньшую стоимость. Также большим преимуществом является их модульное построение.

Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами, пригодность для наружной и внутренней установки. Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость газа.

Наиболее повреждаемым элементом элегазовых выключателей является привод (41,9 % дефектов), дефект которого был допущен при изготовлении на заводе-изготовителе.

В элегазовых выключателях применяются различные способы гашения дуги в зави­симости от номинального напряжения, номинального тока отклю­чения и жесткости сети. В элегазовых дугогасительных устройствах в отличие от воздушных дугогасительных устройств при гашении дуги истечение 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 виды дугогасительных устройств:

1) компрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым по­средством компрессионного устройства (элегазовые выключатели с одной ступенью давления);

2) ДУ с магнитным дутьем, в которых гашение дуги в дугогасительных устройствах обеспечивается вращением сё по кольцевым контактам под действием поперечного маг­нитного ноля, создаваемого отключаемым током (элегазовые выключатели с элек­тромагнитным дутьем);

3) с дугогасительным устройством продольного дутья, в которую предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (элегазовые выключатели с двумя ступенями давления);

4) автокомпрессионные ДУ продольного дутья, использующие энергию дуги, в которых повышение давления эле­газа происходит за счет разогрева газовой среды дугой отключения в специальной камере (элегазовые выключатели с автогенерирующим дутьем).

Интенсивное газодинамическое воздействие аксиального потока элегаза на столб электрической дуги является наиболее эффективным способом гашения дуги. Поэтому оно используется в большинстве современных конструкций ДУ элегазовых выключателей. Гашение дуги происходит в соплах в потоке элегаза высокого давления (0,5,-0,6 МПа) как при одностороннем так и при двустороннем несимметричном газовом дутье.

1.3 Обзор элегазовых выключателей на класс напряжения 110 кВ компании «Уралэлектротяжмаш» (Екатеринбург)

ВГТ-110

· Выключатели изготовлены в климатических исполнениях У и ХЛ*, категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Они предназначены для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом

· Управление выключателем осуществляется пружинным приводом, с электродвигателем завода пружин и различными исполнениями по напряжению питания двигателя

· Для закрытых распределительных устройств имеется специальное исполнение ВГТЗ-110 с уменьшенным габаритом по длине, для встраивания в шестиметровую ячейку ЗРУ

· Высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию

· Естественный уровень утечек - не более 0,5 % в год

· Возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления газа в выключателе

· Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателе

· Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения

· Низкий уровень шума при срабатывании - соответствует высоким природоохранным требованиям.

Рисунок 1.2 - ВГТ-110

ВГТ-220

· Выключатели изготовлены в климатических исполнениях У и ХЛ*, категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Они предназначены для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом

· Управление выключателем осуществляется пружинными приводами (каждый полюс выключателя управляется своим приводом), с электродвигателем завода пружин и различными исполнениями по напряжению питания двигателя

· Для закрытых распределительных устройств имеется специальное исполнение выключателей ВГТЗ-220 с уменьшенным габаритом по длине, для встраивания в шестиметровую ячейку ЗРУ

· Дополнительно выключатели на 220 кВ могут комплектоваться агрегатными шкафами, предназначенными для объединения цепей управления сигнализации приводов полюсов выключателя

· Высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию

· Естественный уровень утечек - не более 0,5 % в год

· Возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления газа в выключателе

· Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателе

· Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения

· Низкий уровень шума при срабатывании - соответствует высоким природоохранным требованиям.

Рисунок 1.3- ВГТ-220

ВГТ-1А1-220

· Выключатели изготовлены в климатических исполнениях У и ХЛ*, категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Они предназначены для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом

· Трехполюсное исполнение: три полюса (колонки с одноразрывным дугогасительным устройством) размещаются на общей раме и управляются одним пружинным приводом повышенной мощности

· Высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию

· Естественный уровень утечек - не более 0,5 % в год

· Возможность отключения тока нагрузки 3150 А при потере избыточного давления газа

· Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателе

· Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения

· Низкий уровень шума при срабатывании - соответствует высоким природоохранным требованиям.

Рисунок 1.4- ВГТ-1 А1-220

ВЭБ -110

· Выключатели изготовлены в климатических исполнениях У, УХЛ*, УХЛ; категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Они предназначены для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом

· Трехполюсное исполнение: три полюса (с одноразрывным дугогасительным устройством) размещаются на общей раме и управляются одним пружинным приводом повышенной мощности

· Высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию

· Естественный уровень утечек - не более 0,5 % в год

· Возможность отключения тока нагрузки 3150 А при потере избыточного давления газа

· Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателе

· Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения

· Низкий уровень шума при срабатывании - соответствует высоким природоохранным требованиям

· Повышенная сейсмостойкость

· Повышенная безопасность персонала подстанции

· Возможность применения подогрева элегаза

Рисунок 1.5- ВЭБ-110

ВЭБ-220

· Выключатели производятся в климатическом исполнении УХЛ категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Они предназначены для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом

· Управление выключателем осуществляется пружинным приводом с электродвигателем завода пружин и различными исполнениями по напряжению питания двигателя

· Высокая заводская готовность, простой быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию

· Естественный уровень утечек - не более 0,5 % в год

· Возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления газа в выключателе

· Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателе

· Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения

· Низкий уровень шума при срабатывании - соответствует высоким природоохранным требованиям.

· Повышенная сейсмостойкость

· Повышенная безопасность персонала подстанции

· Возможность применения подогрева элегаза

Рисунок 1.6 - ВЭБ-220