Елегазовий силовий вимикач - це
Елегазовий силовий вимикач
Цей термін має також інші значення див. Елегазові силовий вимикач (значення).
Елегазовий вимикач - це різновид високовольтного вимикача. комутаційний апарат. використовує елегаз (шестифториста сірку, SF6) в якості середовища гасіння електричної дуги; призначений для оперативних включень і відключень окремих ланцюгів або електрообладнання в енергосистемі. в нормальних або аварійних режимах, при ручному дистанційному або автоматичному управлінні.
На сьогоднішній день, використання елегазу як дугогасящей середовища, більш ефективною в порівнянні зі стисненим повітрям і маслом, є найбільш перспективним і швидко розвиваються напрямком розвитку вимикачів змінного струму високої і надвисокої напруги. Основні переваги елегазового обладнання визначаються унікальними фізико-хімічними властивостями елегазу. При правильній експлуатації елегаз не старіє і не вимагає такого ретельного догляду за собою, як масло.
Елегазові обладнанню також притаманні: компактність; великі межревізіонние терміни, аж до відсутності експлуатаційного обслуговування протягом всього терміну служби; широкий діапазон номінальних напруг (6-1150 кВ); пожежна безпека і підвищена безпека обслуговування.
Елегазові вимикачі почали посилено розроблятися з 1980 р і мають великі перспективи при напружених 110 ... 1150 кВ і токах відключення до 80 кА. У технічно розвинених країнах елегазові вимикачі високої і надвисокої напруги (110-1150 кВ) практично витіснили всі інші типи апаратів. Також провідні зарубіжні фірми практично повністю перейшли на випуск комплектних розподільних пристроїв з елегазової ізоляцією (КРУЕ) і елегазових вимикачів для відкритих розподільчих пристроїв на класи напруги 110 кВ і вище.
Конструкція елегазового вимикача
Схема основних частин колонкового елегазового вимикача на прикладі вимикача 120-SFM-32B на номінальну напругу 110 кВ, виробництва компанії Crompton Greaves
По конструкції розрізняють колонкові і бакові вимикачі. Подвійні колонкові ні зовні, ні за розмірами принципово не відрізняються від маломасляних, крім того, що в сучасних елегазових вимикачах 220 кВ тільки один розрив на фазу. Бакові елегазові вимикачі мають набагато менші габарити в порівнянні з масляними, мають один спільний привід на три полюси, вбудовані трансформатори струму.
Елегазовий вимикач складається з трьох основних частин:
- Полюс з порцелянової ізоляцією, що складається з опорного ізолятора і дугогасильні камери;
- Пружинний привід;
- Рама і підтримують стійки.
Схематично, можна визначити такі основні частини колонкового елегазового вимикача.
Основні складові частини елегазових вимикачів
дугогасительниє Пристрої
Мал. 1: Включене стан
Мал. 2: Вимкнене стан
Мал. 3: Принцип гасіння дуги
У елегазових вимикачах застосовуються різні способи гасіння дуги в залежності від номінальної напруги, номінального струму відключення і експлуатаційних особливостей в місці установки. У елегазових дугогасильних пристроїв на відміну від повітряних дугогасильних пристроїв при гасінні дуги проходження газу через сопло відбувається не в атмосферу, а в замкнутий об'єм камери, заповнений елегазом при відносно невеликому надлишковому тиску. За способом гасіння дуги в елегазі різняться такі елегазові вимикачі:
- автокомпрессіонние з дуттям в елегазі, створюваним за допомогою компресійного пристрою (елегазові вимикачі з одним ступенем тиску);
- в яких гасіння дуги в дугогасильних пристроях забезпечується обертанням її з кільцевих контактам під дією поперечного магнітного поля, створюваного відключається струмом (елегазові вимикачі з електромагнітним дуттям);
- з дугогасительного пристрою поздовжнього дуття, в яку попередньо стиснений газ надходить з резервуара з відносно високим тиском елегазу (елегазові вимикачі з двома ступенями тиску);
- з дугогасительного пристрою поздовжнього дуття, в яких підвищення тиску елегазу відбувається за рахунок розігріву газового середовища дугою відключення в спеціальній камері (елегазові вимикачі з автогенерірующім дутьем).
Розглянемо конструкцію і принцип роботи найбільш часто використовуваних в вимикачах 110-220кВ автокомпрессіонних дугогасильних пристроїв.
Дугогасильні камери, наповнена елегазом під тиском, знаходиться у верхній частині полюса і складається з нерухомого контакту, сопла, рухомого контакту, компресійного циліндра і закріпленого плунжера (Рис. 1). Під час операції «Відключення» (Рис. 2) рухомий контакт разом з компресійним циліндром опускається вниз. Нерухомий і рухомий контакти розходяться. У момент розбіжності між нерухомим дуговим контактом і рухомим дуговим контактом виникає електрична дуга. Рух компресійного циліндра стискає елегаз до закріпленого плунжеру, створюючи таким чином потужний потік елегазу над дугою. Після досягнення деякої відстані між контактами за рахунок потоку елегазу істотно збільшується діелектрична міцність розриву, внаслідок чого гаситься дуга.
Надійність системи ще більш збільшується з використанням одиночного розриву дуги і протилежної руху елегазу з його розпиленням, які зменшують кількість рухомих елементів і допоміжних систем у вимикачі. Даний принцип показаний на Рис. 3.
привід вимикача
Мал. 4: Вимикач включений (пружина включення зведена)
Мал. 5: Вимикач відключений
Мал. 6: Вимикач включений
Приводи вимикачів забезпечують управління вимикачем - включення, утримання у включеному положенні і відключення. Вал приводу з'єднують з валом вимикача системою важелів і тяг. Привід вимикача повинен забезпечувати необхідну надійність і швидкість роботи, а при електричному керуванні - найменше споживання електроенергії. У елегазових вимикача застосовують два типи приводів:
- пружинний привід, керуючим органом якого є кінематична система важелів, кулачків і валів;
- пружинно-гідравлічний привід, керуючим органом якого є гідросистема.
Розглянемо конструкцію і принцип роботи найбільш часто використовуваних в вимикачах 110-220кВ пружинних приводів. Пружинний привід складається з двох пружин - включає і відключає. Що включає пружина стискається за допомогою кулачка з храповим механізмом, які управляються електричним двигуном. На Рис. 4 показаний вимикач у включеному положенні (що включає пружина зведена). Обидві пружини (що включає і відключає) знаходяться в зведеному стані. Пружина відключення створює крутний момент на важелі в напрямку проти годинникової стрілки. На даному етапі блокуючий пристрій, яке називається «клямка фіксації відключення», запобігає переміщенню важеля.
Під час спрацьовування електромагніта відключення важіль звільняється від блокуючого пристрою і обертається до моменту досягнення положення «ВІДКЛЮЧЕНО». На Рис. 5 показаний автоматичний елегазовий вимикач в відключеному стані.
Пружина відключення знаходиться в розрядженому стані. Пружина включення створює крутний момент на кулачку і храповогоколеса в напрямку проти годинникової стрілки. Під час подачі напруги на електромагніт включення кулачок обертається в напрямку проти годинникової стрілки, при цьому важіль обертається в напрямку за годинниковою стрілкою. Даний рух важеля призводить вимикач в положення «ВКЛЮЧЕНО» і одночасно заряджає пружину відключення. На Рис. 6 показаний елегазовий вимикач у включеному стані (пружина включення розряджена). Відразу ж після включення елегазового вимикача подається напруга на двигун заведення пружини включення. Пружина включення заводиться за допомогою храпового колеса, пов'язаного з електродвигуном. Після повного заведення пружини включення кінцевий вимикач відключає харчування двигуна і клямка фіксації включення утримує енергію стиснутої пружини до моменту наступного її спрацьовування.
Переваги та недоліки елегазових вимикачів
До переваг елегазових вимикачів можна віднести
- можливість застосування на всі класи напруг понад 1 кВ;
- гасіння дуги відбувається в замкнутому просторі без вихлопу в атмосферу;
- відносно малі габарити і маса;
- пожежо-і вибухобезпечність;
- швидкість дії;
- висока здатність, що відключає;
- надійне відключення малих індуктивних і ємнісних струмів в момент переходу струму через нуль без зрізу і виникнення перенапруг;
- малий знос дугогасильних контактів;
- безшумна робота;
- можливість створення серій з уніфікованими вузлами;
- придатність для зовнішньої і внутрішньої установки.
До недоліків елегазових вимикачів можна віднести
- високі вимоги до якості елегазу;
- температурні недоліки SF6, необхідність підігріву і використання сумішей елегазу з азотом, хладоном і іншими речовинами, що дозволяють працювати елегазовим вимикачів в умовах низьких температур навколишнього середовища;
- необхідність спеціальних пристроїв для наповнення, перекачування і очищення SF6;
- відносно висока вартість SF6;
- потрібно більш уважне ставлення до використання і обліку елегазу.