Высоковольтные элегазовые выключатели

Конструктивные особенности

Каждая модификация низковольтного и высоковольтного вакуумного выключателя различается по своей компоновочной схеме. Это связано с работой при разном номинале значения тока и напряжения. Производители тоже не остаются в стороне. Каждый реализует свои инновационные идеи в железе, что сказывается на комплектности аппарата дополнительными элементами и компоновке. Мы же не будем разбираться в , а посмотрим на конструкцию аппарата в целом и разберемся, как он устроен и работает.

Выключатель состоит из общего корпуса с приводом коммутации, на котором закреплены 3 полюса силовых цепей. Внутри каждого установлена герметичная вакуумная камера, состоящая из контактной группы и специальных экранов, защищающих внутренние изолирующие поверхности от металлического налета, вследствие эрозии контактов.

Контактная система включает 2 элемента: неподвижный контакт, жестко закрепленный к нижнему фланцу, и подвижный, соединенный с верхним фланцем так, что герметичность вакуумной дугогасительной камеры не нарушается.

Конструкция вакуумного выключателя включает два элемента: подвижный и неподвижный контакты. Устройство оснащается тремя полюсами, на каждом из которых имеются пофазно установленные электромагнитные приводы. Эти приводы монтируются на одном основании.

Читать далее: Грунтовка бетоноконтакт кнауф технические характеристики

Размещенные внутри прибора фазные приводы соединяются друг с другом за счет вала, который осуществляет синхронизацию фаз и защищает от неполных фаз. Кроме того, вал предназначен для механической блокировки расположенных поблизости распределительных систем и управления индикацией расположения контактов.

В качестве примера рассмотрим особенности вакуумного выключателя от (серия BB/TEL).

Условные обозначения:

  1. Вакуумная камера с функцией дугогашения.
  2. Основание.
  3. Крышка.
  4. Вал синхронизации.
  5. Дополнительные контакты.
  6. Блокировочная тяга.
  7. Привод.
  8. Узел блокировочный торцевой.

На рисунке видно, что вакуумный выключатель нагрузки включает в себя три полюса, которые имеют пофазно встроенные приводы электромагнитного типа. Приводы установлены на общем основании. Все приводы соединяются друг с другом при помощи вала.

Особенности одного из полюсов с номинальным током 2 тысячи ампер показаны на рисунке ниже.

  1. Вывод в верхней части.
  2. Дугогасящая камера, вмонтированная в полые изоляторы. Подвижные контакты за счет изоляционных тяг скреплены жестким соединением с приводами.
  3. Дополнительные контакты.
  4. Кулак.
  5. Блокировочная тяга.
  6. Вал синхронизации.
  7. Электромагнитный вал, оснащенный защелкой на магните.
  8. Пружина для прижатия контактов.
  9. Пружина отключения контактов.
  10. Приводной якорь.
  11. Кольцевой магнит.
  12. Приводная катушка.
  13. Плоский привод.
  14. Тяговый изолятор.
  15. Опорное изолирующее устройство.
  16. Нижний вывод.

Магнитный привод может располагаться в одном из двух положений: «включено» или «выключено». Закрепление якоря в указанных положениях осуществляется без использования механических щеколд. Фиксация возможна благодаря упругой пружине в положении «выключено» и кольцевому магниту в положении «включено». Подключение и отключение производится за счет передачи управляющих импульсов разнополярных напряжений на обмоточную катушку привода.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II*-40/ 2500 УХЛ1*. Выключатель имеет пружинный привод типа ППрК и встроенные трансформаторы тока.

Выключатель предназначен для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в сетях переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 110 кВ в районах с умеренным и холод­ным климатом (до минус 55°С) при следующих услови­ях:

окружающая среда — невзрывоопасная, не содержа­щая агрессивных газов и паров в концентрациях, раз­рушающих металлы и изоляцию. Содержание коррозионно-активных агентов по ГОСТ 15150 (для атмос­феры типа II);

  • верхнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет 40°С;
  • нижнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет минус 55°С;
  • при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм и вет­ре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда -при ветре скоростью до 40 м/с;
  • высота установки над уровнем моря — не более 1000м;
  • тяжение проводов в горизонтальном направлении — не более 1000 Н.

При заказе возможна поставка в климатическом ис­полнении Т1 (верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха плюс 55°С).

Выключатели успешно прошли полный комплекс ис­пытаний на соответствие требованиям российских стандартов. Технические условия согласованы с РАО «ЕЭС России», МПС РФ и «Росэнергоатомом». Имеют сертификаты соответствия: №РОСС RU.MB03.B00090 и №РОСС RU.MB03.H00089.

Выключатель снабжен устройствами электроподогрева полюсов, которые при понижении температуры окружающего воздуха до минус 25°С автоматически включаются и отключаются при температуре минус 19 122°С.

Контроль утечки элегаза из полюсов выключателя осуществляется при помощи электроконтактных сигнализаторов плотности. Полюсы выключателя снабжены аварийной разрывной мембраной.

Выключатель поставляется заказчику в полностью собранном виде, что обеспечивает сохранение завод­ской регулировки и предельно упрощает монтаж и на­ладку. Транспортировка к месту монтажа возможна как железнодорожным, так и автомобильным транспортом (автотрейлером).

Шеф-монтаж и шеф-наладка производятся специалистами завода-изготовителя.

Габаритно-установочные и присоединительные размеры даны на рисунке 1, электрические схемы — на рисунках 2, 3, и 4.

Форма опросного листа-заявки приведена в приложении.

Газонаполненное оборудование – ЗАО «ЗЭТО»

Назначение

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.

Конструкция

Выключатели состоят из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и управляемых одним пружинным приводом ППрМ. Конструкция взрывобезопасного исполнения.

Пониженные усилия оперирования выключателем. Энергия, необходимая для гашения токов короткого замыкания, частично используется из самой дуги за счет специальной конструкции узлов управления потоком газа, что существенно уменьшает нагрузку привода и повышает надежность. Использование четырех ступеней уплотнений совместно с гидравлическим затвором в узле уплотнения вала поворотного механизма обеспечивает стабильно низкий уровень утечек: не более 0,5% в год.

Современные технологические и конструкторские решения в области применения и обработки материалов, применение надежных комплектующих, в том числе высококачественных покрышек ведущих зарубежных фирм.

Стальные части выключателя и опорные металлоконструкции имеют коррозионно-стойкие покрытия.

Выключатели могут поставляться по заказу с укороченными заводскими опорными стойками, а также с высокими опорными стойками или без них.

Преимущества:

  1. Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 84 кВ в случае потери избыточного давления газа в выключателе.
  2. Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения.
  3. Низкий уровень звуковых шумов при срабатывании (соответствует природоохранным требование).
  4. Низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры.
  5. Надежность и безопасность пружинного привода ППрМ подтверждена многолетним опытом управления колонковыми выключателями.
  6. Наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева (антиконденсатный и основной) шкафа привода и контроль их исправности.
  7. Комплектующие изделия закупаются у ведущих, зарекомендовавших себя отечественных и зарубежных производителей.
  8. Блочно-модульная конструкция выключателя позволяет осуществлять поставку заказчику продукции в удобной таре с минимальным объемом при минимальных транспортных затратах, а также обеспечить удобный и оперативный монтаж и ввод в эксплуатацию, которые выполняются под руководством шеф-инженера.

Технические характеристики

Номинальное напряжение, кВ: 110
Наибольшее рабочее напряжение, кВ: 126
Номинальный ток, А 2000, 3150
Номинальный ток отключения, кА 40
Нормированное процентное содержание апериодической составляющей, % не более 45
Нормированные параметры тока включения, кА
  • наибольший пик
  • начальное действующее значение периодической составляющей
102

40

Нормированные параметры сквозного тока короткого замыкания, кА:
  • наибольший пик (ток электродинамической стойкости), кА
  • среднеквадратичное значение тока за время его протекания, кА
  • время протекания тока короткого замыкания, с
102

40

3

Нормированный ток отключения ненагруженной воздушной линии, А 31,5
Нормированный ток отключения конденсаторной батареи, А 320
Собственное время отключения, при номинальном напряжении на элементах управления, мс, не более 38
Полное время отключения, при номинальном напряжении на элементах управления, мс, не более 55
Собственное время включения, при номинальном напряжении на элементах управления, мс, не более 60
Нормированная бестоковая пауза при АПВ, с 0,3
Развновременности замыкания и размыкания контактов полюсов с, не более

при включении

при отлючении

0,0018

0,0015

Удельеная длина пути утечки, см/кВ 2,5
Допустимый уровень утечки газа в год, % не более 0,5
Давление газа (SF6), приведенное к плюс 20ºС, МПа, избыточное:
  • номинальное (заполнения)
  • срабатывания предупредильной сигнализации
  • блокировки управления (или автоматического отключения с блокировкой включения)
0,4

0,35

0,32

Номинальное напряжение катушек включения и отключения, В, постоянное 220/110
Номинальное напряжение питания электродвигателя привода, В, переменное
  • трехфазное
  • однофазное
  • постоянное
400 или 230

230

220

Ток катушек включения и отключения при номинальном напряжении, А, не более 3/5
Номинальное напряжение питания устройств подогрева, В, переменное 230
Число пар коммутирующих контактов для внешних цепей:
  • нормально открытых
  • нормально закрытых
12

12

Температура включения устройств подогрева, ºС 1±1
Масса, кг 1570

www.zeto.ru

Конструктивные различия устройств

Различают три вида высоковольтных выключателей с использованием электротехнического газа:

Колонковые – имеют вид вертикальных наборов изоляторов (два или более), представляющих колонны – полюсы. В верхнем элементе располагается дугогасящее устройство, а нижний является опорным и служит диэлектрической прослойкой между аппаратом и металлической рамой. Рама может быть индивидуальной для каждого полюса, а может быть общей для всех трех. Внутри нижнего элемента находится рычаг (изоляционная тяга), передающий движение от приводной системы на подвижный контакт выключателя.

Баковые – изготовлены в виде металлической емкости цилиндрической формы, сверху которой размещаются два изолятора, являющиеся вводами высокого напряжения. Устройство для погашения электрической дуги помещено в металлическую емкость, заполненную элегазом.

Комбинированные – совмещают две предыдущие модели, то есть металлический бак с двумя рядами фарфоровых изоляторов. Один из них содержит дугогасящее устройство. Во втором изоляторном ряду находится встроенный токовый трансформатор.

Электрические дуговые разряды приводят к возникновению в элегазе вредных для человеческого организма примесей. Их образование может увеличиваться из-за присутствия частиц кислорода или водяных паров. Этот факт способен понизить электроизоляционные параметры аппарата, поэтому в верхней части первого изоляторного ряда, помещается фильтр для вбирания влаги и продуктов газового распада.

Преимущества и минусы элегазовых выключателей

Приборы обладают несомненными плюсами:

  • универсальность. Их можно ставить в сетях с практически любым напряжением;
  • неприхотливость — ЭВ работают даже в пожароопасных местах и сейсмоопасных зонах;
  • скорость срабатывания. Элегаз реагирует на возникновение дуги за доли секунды, благодаря чему происходит почти моментальное обесточивание защищаемых устройств;
  • долговечность. Газ не изнашивает соприкасающиеся с ним элементы, газовая смесь не деградирует и не нуждается в регулярной замене, а внешняя оболочка ЭВ прочна и хорошо защищает от неблагоприятных воздействий;
  • работают и с переменным, и с постоянным высоким напряжением. Это выгодно отличает их от не способных функционировать в высоковольтных сетях вакуумных;
  • взрыво- и пожаробезопасность;
  • замкнутая рабочая среда — при срабатывании не происходит выхлопа вовне.

Но есть и обусловленные конструкцией недостатки:

  • высокая стоимость. Элегазовый выключатель просто устроен, но сложен в производстве, синтез газовой смеси также довольно трудоемок и затратен;
  • нельзя поставить в произвольном месте. Выключатели монтируются только на особый электрический щит или специально подготовленных фундамент;
  • требовательность к температурным условиям — при низких температурах ЭВ неэффективны (но элегаз можно подогревать);
  • для обслуживания требуются специфические навыки и оборудование;
  • система с электромагнитным приводом нуждается в емком аккумуляторе.

Основной недостаток смеси — наблюдающийся при определенных условиях ее переход в жидкую фазу. Это происходит при некоторых соотношениях температуры и давления. Например, в холодных условиях (минус 40 градусов Цельсия) требуется давление не выше 0.4 МПа с плотностью газа ниже 0.03 килограмма на кубический сантиметр — что не обеспечивает должных характеристик. Поэтому на практике во избежание перехода в состояние жидкости элегаз подогревают.

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:

  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.

Но, такие приборы имеют определенные недостатки:

  1. Высокая цена, обусловленная сложностью производства и дороговизной элегазовой смеси;
  2. Монтаж осуществляется только на фундамент или специальный электрощит, причем, для этого нужна специальная инструкция и опыт;
  3. Выключатели не работают при низких температурах;
  4. При необходимом обслуживании должно использоваться специальное оборудование.

Фото — промышленный элегазовый выключатель нагрузки

Видео: особенности элегазовых выключателей

Из чего состоит оборудование и какие бывают конструкции?

Элегазовый высоковольтный выключатель – это устройство, назначение которого управлять и осуществлять контроль над высоковольтной линией энергоснабжения. Конструкция такого оборудования напоминает механизм масляного устройства, только для гашения применяется соединение газов вместо масляной смеси. Как правило, используется сера. В отличие от масляного прибора, элегазовый не требует особого ухода. Его главным достоинством считается долговечность.

Элегазовые выключатели делятся на:

  1. Колонковый. Применение такого строения оптимальное только для сети 220 кВ. Это отключающее устройство работает на одну фазу. В конструкцию входит две системы, которые размещаются в емкости с элегазом. Это контактная и дугогасительная система. Также они могут быть как ручными, так и дистанционными. Это считается основной причиной их больших размеров.
  2. Баковый. По габаритам меньше, чем колонковые. В конструкции имеется дополнительный привод, который имеет несколько фаз. Благодаря этому можно плавно и мягко регулировать включение и выключение напряжения. А из-за того, что в систему встроен трансформатор тока, механизм способен переносить большие нагрузки.

По методу гашения электрической дуги элегазовые силовые выключатели делятся на:

  • воздушный, его еще называют автокомпрессионный;
  • вращающий;
  • продольного дутья.

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.

Назначение, устройство и эксплуатационные показатели аппарата

Элегазовый выключатель (ЭВ) – это коммутационный узел, предназначенный для осуществления переключений в высоковольтных электроустановках с целью перераспределения токов и напряжений в линиях электропередач.

Дугогасящим элементом (элегазом) в аппаратах выступает шестифтористая сера (SF6), которая обладает следующими показателями:

• Высокая электрическая прочность;

• Химическая нейтральность;

• Повышенные теплопередающие свойства;

• Хорошие изоляционные характеристики.

Все эти качества придают составу отличные дугогасящие способности. Конструкция ЭВ является трехполюсной. Каждый из полюсов – это герметичная емкость с элегазом под давлением 0,6 МПа и дугогасящим механизмом.

Технические характеристики

В таблице приведены технические характеристики выключателей ВГТ — 110 кВ. Таблица 5.1 – Основные технические данные выключателя ВГТ — 110 кВ

Параметр Допустимое значение
Номинальное напряжение 110 кВ
Время отключения 0,035 с
Номинальный ток 2500 А
Рабочее напряжение (максимальное) 126 кВ
Максимальный ток отключения 40 кА
Пауза при АПВ 0,3 с
Ток КЗ (максимальный) 100 кА
Время протекания тока КЗ 3 с
Утечка элегаза за 12 месяцев 0,8 %
Напряжение подогревательных устройств 220 В
Тип привода Пружинный
Длина пути утечки 270 см
Масса элегаза 6,3 кг
Количество приводов 1
Масса выключателя 1700 кг
Срок до планового ремонта 12 лет
Срок эксплуатации 25 лет

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.

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.