Принцип работы элегазового выключателя: Устройство и принцип работы | ВГТ — элегазовые выключатели | Высоковольтные выключатели

Устройство и принцип работы | ВГТ — элегазовые выключатели | Высоковольтные выключатели

Страница 3 из 5

4. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Выключатели серии ВГТ относятся к электрическим коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является: для исполнения У1 — элегаз (SF6), а для исполнения ХЛ1 * — смесь газов (элегаз SF6 + тетрафторметан CF4).
Выключатели ВГТ-35II* и ВГТ-110II* состоят из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и механически связанных друг с другом. Все три полюса выключателя управляются одним пружинным приводом типа ППрК.
В выключателе ВГТ-220II* каждый полюс имеет раму и управляется своим приводом.
Принцип работы выключателей основан на гашении электрической дуги потоком элегаза (газовой смеси), который создается за счет перепада давления, обеспечиваемого автогенерацией, т.е. за счет тепловой энергии самой дуги. Включение выключателей осуществляется за счет энергии включающих пружин привода, а отключение — за счет энергии пружины отключающего устройства выключателя.

5. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ

Рама выключателей ВГТ-35, ВГТ-110 и полюсов ВГТ-220 представляет собой сварную конструкцию, на которой установлены привод, отключающее устройство, колонны и электроконтактные сигнализаторы давления. В полости одного из опорных швеллеров рамы, закрытой крышками, размещены последовательно соединенные тяги, связывающие рычаг привода с рычагами полюсов (колонн). В крышке выполнено смотровое окно указателя положения выключателя. Рама имеет восемь отверстий диаметром 22 мм для крепления к фундаментным стойкам и к опорным металлоконструкциям и снабжена специальным болтом для присоединения заземляющей шины. При указании в заказе за отдельную плату поставляются опорные металлоконструкции, имеющие соответствующие отверстия для крепления к раме выключателя и по два отверстия диаметром 36 мм на каждую опору для крепления к фундаментным стойкам.
Отключающее устройство установлено на противоположном от привода торце рамы и состоит из отключающей пружины, сжимаемой при включении выключателя тягой, соединенной с наружным рычагом крайней колонны. Пружина расположена в цилиндрическом корпусе, на наружном фланце которого находится буферное устройство, предназначенное для гашения кинетической энергии подвижных частей и служащее упором (ограничителем хода) при динамическом включении выключателя.

Полюс выключателя ВГТ-35 и ВГТ-110 представляет собой колонну, заполненную элегазом (газовой смесью) и состоящую из опорного изолятора, дугогасительного устройства с токовыми выводами, механизма управления с изоляционной тягой.
Полюс выключателя ВГТ-220 II* состоит из двух колонн, дугогасительные устройства которых установлены на опорных изоляторах и соединены последовательно двумя шинами. Для равномерного распределения напряжения по дугогасительным устройствам параллельно к ним подключены шунтирующие конденсаторы.
Дугогасительное устройство содержит размыкаемые главные и снабженные дугостойкими наконечниками дугогасительные контакты, поршневое устройство для создания давления в его внутренней полости и фторопластовые сопла, в которых потоки газа приобретают направление, необходимое для эффективного гашения дуги. Надпоршневая полость высокого давления и подпоршневая полость снабжены системой клапанов, позволяющих обеспечить эффективное дутье в зоне горения дуги во всех коммутационных режимах. В верхней части дугогасительного устройства расположен контейнер, наполненный активированным адсорбентом, погло­щающим из газовой полости влагу и продукты разложения газа. Во включенном положении главные и дугогасительные контакты замкнуты. При отключении сначала размыкаются практически без дугового эффекта главные контакты при замкнутых дугогасительных, а затем размыкаются дугогасительные. Скользящий контакт между гильзой поршневого устройства и трубой подвижного контакта осуществляется уложенными в ее углубления контактными элементами, имеющими форму замкнутых проволочных спиралей.
5.6. Механизм управления колонны размещен в корпусе и опорном изоляторе и состоит из шлицевого вала с наружным рычагом и внутренним рычагом. Шлицевой вал установлен в подшипниках и уплотняется системой манжет с «жидкостным затвором». Внутренний рычаг через нерегулируемую изоляционную тягу соединен со штоком подвижного контакта. В корпус механизма встроен клапан автономной герметизации, через который с помощью медной трубки подсоединяется сигнализатор давления, установленный на раме выключателя.
Клапан автономной герметизации состоит из корпуса и подпружиненного клапана, узла подсоединения трубки сигнализатора и заглушки, устанавливаемой на время транспортирования и после заполнения газом при вводе в работу для обеспечения надежной герметизации внутренней полости колонны. При вывернутой до метки на резьбовой части корпуса заглушке полость колонны отделяется от полости, сообщающейся с трубкой сигнализатора. При этом сигнализатор может быть снят для ревизии или замены.
Электроконтактный сигнализатор давления показывающего типа снабжен устройством температурной компенсации, приводящим показания давления к температуре 20°С с тремя парами контактов, разомкнутых при нормальном (рабочем) давлении газа. Первая пара контактов замыкается при снижении давления элегаза до 0,44 МПа абв., а газовой смеси — до 0,62 МПа абс., подавая сигнал о необходимости пополнения полюса. Вторая и третья пары контактов замыкаются при давлении элегаза 0,42 МПа абс., газовой смеси -0,6 МПа абс., подавая сигнал о необходимости включения блокировки подачи команды на электромагниты управления или сигнал принудительного отключения выключателя запретом на его включение.
Пружинный привод типа ППрК с моторным заводом рабочих (цилиндрических винтовых) пружин, представляет собой отдельный, помещенный в герметизированный трехдверный шкаф, агрегат. Привод имеет два электромагнита отключения и снабжен блокировочными устройствами, предотвращающими:
проход команды на включающий электромагнит:
а)        при включенном выключателе,
б)        при невзведенных пружинах,
в)        при положении взводящего пружины кулака, препятствующем включению выключателя;
г)         при положении переключателя режима управления «местное»;
д)        после отказа в работе электродвигателя;
проход команды на отключающие электромагниты при отключенном выключателе: при положении переключателя режимов управления «Местное»;
«холостую» (при включенном выключателе) динамическую разрядку рабочих пружин;
включение электродвигателя завода пружин при ручном их заводе;
повторное включение («прыгание»).
Привод снабжен цепями сигнализации:
«Не включен автоматический выключатель подачи питания на электродвигатель»,
«Неисправность в системе завода пружин»,
«Не включена автоматика управления электродвигателем завода пружин»,
«Не взведены пружины»,
«Включена 2-ая ступень обогрева»,
«Отсутствие питания в цепи обогрева»,
«Положение контактов управляемого выключателя»,
«Включено местное управление ЭУ».
В приводе предусмотрена проверка исправности нагревателей 1-ой и 2-ой ступеней обогрева шкафа (при нажатии кнопки SB2 (стоп) производится включение нагревателей за счет контактов 120-122; 120-121, подключенных параллельно термостатам SQ1 и SQ2).
В приводе могут быть установлены 2 токовых расцепителя на токи 5А и 3А, с мощностью потребления катушек 50 Вт.
Поставка агрегатного шкафа для выключателя ВГТ-220 (см. рис. 18).
Привод позволяет медленно оперировать контактами выключателя при его настройке без каких- либо дополнительных (например, домкратных) устройств. В днище шкафа установлены пластины с просечками различного диаметра для установки кабельных вводов. Диаметр отверстий выбран с учетом возможности применения импортных кабельных вводов. Привод прост в обслуживании и надежен в эксплуатации. Схемы управления приводом приведены на рис. 1 и 2.
Рама выключателя и шкаф привода имеют антикоррозионное покрытие.
Выключатели          транспортируются транспортными единицами:
рама выключателя с установленным на ней приводом, отключающим механизмом и элементами механической связи полюсов;
ящики с тремя колоннами:
— для ВГТ-35 или ВГТ-110;
— для ВГТ-220.
Поставка рамы в соединении с приводом, отключающим механизмом и элементами механической связи колонн обеспечивает высокую заводскую готовность выключателя, простой и быстрый, практически не требующий регулировки, монтаж.
Колонны транспортируются к Заказчику заполненными элегазом (SF6) до транспортного давления (0,13-0,15) МПа абс. При монтаже выключателей производится дозаполнение колонн для исполнения У1 — элегазом,  а для исполнения ХЛ1* — элегазом и тетрафторметаном CF4 до рабочего давления без предварительного вакуумирования.
В комплект поставки выключателей входит:
комплект принадлежностей (групповой комплект ЗИП №1), необходимый для проведения газотехнологических работ при вводе выключателя в работу и в процессе его эксплуатации. Поставляется на группу выключателей, отгружаемых в один адрес;
баллоны с газом (групповой комплект ЗИП №2), поставляются в количестве, необходимом для заполнения выключателей при подготовке к пуску в эксплуатацию.
Групповые комплекты ЗИП (№1 и №2) поставляются при указании в заказе за отдельную плату. По специальному заказу.

Элегазовые выключатели: принцип действия, конструктивные освобенности

Для того чтобы безопасно отключать электропотребителя или нагрузку от сети переменного тока при высоких напряжениях нужны специальные надёжные устройства одни из них называется выключатель элегазовый. Он разработан специально для того, чтобы разрывать большие токи, и возникшую при этом дугу, для того чтобы она не смогла стать причиной пожара или же разрушения. Более техническими словами это коммутационный аппарат, для оперативного дистанционного управления, который может отключать линию от сети в аварийных случаях, чаще всего короткого замыкания или же перегрузки. Особое отличие, с часто применяемыми на подстанциях выключателями с маслинным наполнением, заключается в том что внутри элегазового выключателя нет масла, а значит, отсутствует вероятности возгорания и взрыва. Для коммутации в сетях низкого напряжения такие выключатели не используются, так как в них достаточно и обычных дугогасящих камер.

Принцип действия

Основная особенность этого выключателя это надёжная изоляция каждой из фаз с высоким напряжением, которое считается от 1000 Вольт, за счёт применения специального диэлектрического вещества элегаза. Что же это такое? Элегаз — это электротехнический газ, представляющий собой смесь химических элементов, а точнее, шестифтористую серу (шестифтор).

При обычной рабочей температуре он представляет собой газ:

  1. без цвета;
  2. без запаха;
  3. не поддающийся горению;
  4. не меняющий свои свойства и структуру со временем;
  5. химически не активен, а также не агрессивен к металлу;
  6. распадающийся при возникновении электрической дуги, и быстро восстанавливающийся при её исчезновении.

Высокая электрическая прочность обусловлена особенностью газа захватывать электроны, поэтому даже небольшие расстояния между силовыми контактами дают отличный разрыв электрической цепи, а значит и отключения данного участка от высокого напряжения.

Принцип работы самого механизма разрыва довольно прост. После поступления сигнала на привод, который работает за счёт пружинно-гидравлического механизма, контактная подвижная часть увеличивает расстояние между замкнутыми ранее элементами, возникает, естественно, электрическая дуга которая в среде такого газа быстро тухнет.

Конструктивные особенности и виды выключателей

По конструктивным особенностям элегазовые выключатели делятся на:

  • Колонковые. Они не отличаются от масляных не по размерам ни по внешним признакам, однако, имеют только один разрыв на фазу.

  • Баковые. Имеют значительно меньшие размеры, один общий привод на все три полюса, а также встроенные внутрь устройства трансформаторы тока.

Все данные элегазовые выключатели также можно разделить по способу гашения электрической дуги, возникающей при разрыве цепи. Этот способ зависит от следующих факторов:

  1. Номинального напряжения аппарата;
  2. Номинального тока отключения;
  3. Особенностей мест установки и эксплуатации.

Для гашения дуги используются следующие способы гашения дуги:

  1. Автокомпрессионные с дутьём в элегазе. Имеют одну степень давления, которое создаётся компрессорным механизмом;
  2. С электромагнитным дутьём. Гашение дуги выполняется вращением её по кольцевым контактам под воздействием поперечного магнитного поля, которое создано самим током отключения;
  3. Двухступенчатое давление. В них сжатый предварительно газ поступает из специальной ёмкости где он находится под относительно высоким давлением. Имеет две ступени давления;
  4. Автоматически генерирующимся дутьём. Как и предыдущий вариант имеет продольное дутьё, но теперь повышение давление газа происходит непосредственно за счёт разогрева самой электрической дугой.

Привод данного выключателя должен надёжно удерживать контакты во включенном положении, а также в случае получения сигнала на отключение выполнить его. Вал выключателя и вал самого привода соединяются между собой посредством целой системы рычагов и тяг. Оттого как эта связка работает, зависит надёжность, а также быстрота срабатывания.

Здесь могут применяться два типа приводов:

  • Пружинный. Управляется он за счёт кинематической системы кулачков, валов, а также рычагов;
  • Пружинно-гидравлический, управляется системой, основанной на работе гидравлического механизма.

Преимущества и недостатки

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.

Особенности обслуживания и эксплуатации

В процессе эксплуатации таких коммутационных устройств на ОРУ (открытых распределительных устройствах) нужно учитывать что в шкафах приводов выключателей может скапливаться конденсат, который приводит к коррозии систем механизма, а также вторичных цепей управления и сигнализации. Для этого внутри шкафов заводом изготовителем предусмотрены нагревательные резисторы, работающие постоянно.

Все действия по включению или же отключению аппаратов возможны только, если давление газа не меньше допустимого, если пренебречь этим то появляется высокая вероятность повреждения и выхода со строя относительно дорого выключателя. Для этих целей должна быть налажена сигнализация минимального давления, а также блокировка управляющих цепей. Если же персонал заметил что давление упало, аппарат нужно вывести в ремонт и приступить к поиску причин снижения этого жизненно важного для него показателя. Естественно, что вывод его из работы должен выполняться со всеми необходимыми требованиями безопасности, предъявляемыми к данной электроустановке и изложенных в местных инструкциях. Для контроля давления должен быть обязательно исправный манометр, а после устранения утечки газа стоит дополнить его через специальное присоединение, которое расположено внутри приводного механизма.

Осмотр элегазовых выключателей выполняется ежедневно, а также один раз за две недели в ночное время суток. В сырую влажную погоду нужно обращать внимание на возникновение электрической коронации. Если величина отключаемого тока была предельно допустимая (при коротких замыканиях), то следует обеспечить качественное техническое обслуживание. Количество отключений как плановых, так и аварийных фиксируется в специально выделенных для этих нужд журналах.

Несмотря на существующие недостатки, элегазовый выключатель имеет свои сильные стороны поэтому является достойной заменой не только масляных, но и воздушных выключателей высокого напряжения.

Видео о высоковольтном элегзовом выключателе

Принцип работы элегазового бакового выключателя



Применение и эксплуатация элегазовых выключателей

Для того чтобы безопасно отключать электропотребителя или нагрузку от сети переменного тока при высоких напряжениях нужны специальные надёжные устройства одни из них называется выключатель элегазовый. Он разработан специально для того, чтобы разрывать большие токи, и возникшую при этом дугу, для того чтобы она не смогла стать причиной пожара или же разрушения. Более техническими словами это коммутационный аппарат, для оперативного дистанционного управления, который может отключать линию от сети в аварийных случаях, чаще всего короткого замыкания или же перегрузки. Особое отличие, с часто применяемыми на подстанциях выключателями с маслинным наполнением, заключается в том что внутри элегазового выключателя нет масла, а значит, отсутствует вероятности возгорания и взрыва. Для коммутации в сетях низкого напряжения такие выключатели не используются, так как в них достаточно и обычных дугогасящих камер.

Принцип действия

Основная особенность этого выключателя это надёжная изоляция каждой из фаз с высоким напряжением, которое считается от 1000 Вольт, за счёт применения специального диэлектрического вещества элегаза. Что же это такое? Элегаз — это электротехнический газ, представляющий собой смесь химических элементов, а точнее, шестифтористую серу (шестифтор).

При обычной рабочей температуре он представляет собой газ:

  1. без цвета;
  2. без запаха;
  3. не поддающийся горению;
  4. не меняющий свои свойства и структуру со временем;
  5. химически не активен, а также не агрессивен к металлу;
  6. распадающийся при возникновении электрической дуги, и быстро восстанавливающийся при её исчезновении.

Высокая электрическая прочность обусловлена особенностью газа захватывать электроны, поэтому даже небольшие расстояния между силовыми контактами дают отличный разрыв электрической цепи, а значит и отключения данного участка от высокого напряжения.

Принцип работы самого механизма разрыва довольно прост. После поступления сигнала на привод, который работает за счёт пружинно-гидравлического механизма, контактная подвижная часть увеличивает расстояние между замкнутыми ранее элементами, возникает, естественно, электрическая дуга которая в среде такого газа быстро тухнет.

Конструктивные особенности и виды выключателей

По конструктивным особенностям элегазовые выключатели делятся на:

  • Колонковые. Они не отличаются от масляных не по размерам ни по внешним признакам, однако, имеют только один разрыв на фазу.

  • Баковые. Имеют значительно меньшие размеры, один общий привод на все три полюса, а также встроенные внутрь устройства трансформаторы тока.

Все данные элегазовые выключатели также можно разделить по способу гашения электрической дуги, возникающей при разрыве цепи. Этот способ зависит от следующих факторов:

  1. Номинального напряжения аппарата;
  2. Номинального тока отключения;
  3. Особенностей мест установки и эксплуатации.

Для гашения дуги используются следующие способы гашения дуги:

  1. Автокомпрессионные с дутьём в элегазе. Имеют одну степень давления, которое создаётся компрессорным механизмом;
  2. С электромагнитным дутьём. Гашение дуги выполняется вращением её по кольцевым контактам под воздействием поперечного магнитного поля, которое создано самим током отключения;
  3. Двухступенчатое давление. В них сжатый предварительно газ поступает из специальной ёмкости где он находится под относительно высоким давлением. Имеет две ступени давления;
  4. Автоматически генерирующимся дутьём. Как и предыдущий вариант имеет продольное дутьё, но теперь повышение давление газа происходит непосредственно за счёт разогрева самой электрической дугой.

Привод данного выключателя должен надёжно удерживать контакты во включенном положении, а также в случае получения сигнала на отключение выполнить его. Вал выключателя и вал самого привода соединяются между собой посредством целой системы рычагов и тяг. Оттого как эта связка работает, зависит надёжность, а также быстрота срабатывания.

Здесь могут применяться два типа приводов:

  • Пружинный. Управляется он за счёт кинематической системы кулачков, валов, а также рычагов;
  • Пружинно-гидравлический, управляется системой, основанной на работе гидравлического механизма.

Преимущества и недостатки

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.

Особенности обслуживания и эксплуатации

В процессе эксплуатации таких коммутационных устройств на ОРУ (открытых распределительных устройствах) нужно учитывать что в шкафах приводов выключателей может скапливаться конденсат, который приводит к коррозии систем механизма, а также вторичных цепей управления и сигнализации. Для этого внутри шкафов заводом изготовителем предусмотрены нагревательные резисторы, работающие постоянно.

Все действия по включению или же отключению аппаратов возможны только, если давление газа не меньше допустимого, если пренебречь этим то появляется высокая вероятность повреждения и выхода со строя относительно дорого выключателя. Для этих целей должна быть налажена сигнализация минимального давления, а также блокировка управляющих цепей. Если же персонал заметил что давление упало, аппарат нужно вывести в ремонт и приступить к поиску причин снижения этого жизненно важного для него показателя. Естественно, что вывод его из работы должен выполняться со всеми необходимыми требованиями безопасности, предъявляемыми к данной электроустановке и изложенных в местных инструкциях. Для контроля давления должен быть обязательно исправный манометр, а после устранения утечки газа стоит дополнить его через специальное присоединение, которое расположено внутри приводного механизма.

Осмотр элегазовых выключателей выполняется ежедневно, а также один раз за две недели в ночное время суток. В сырую влажную погоду нужно обращать внимание на возникновение электрической коронации. Если величина отключаемого тока была предельно допустимая (при коротких замыканиях), то следует обеспечить качественное техническое обслуживание. Количество отключений как плановых, так и аварийных фиксируется в специально выделенных для этих нужд журналах.

Несмотря на существующие недостатки, элегазовый выключатель имеет свои сильные стороны поэтому является достойной заменой не только масляных, но и воздушных выключателей высокого напряжения.

Видео о высоковольтном элегзовом выключателе

Источник

Что такое элегазовый выключатель и для чего он нужен

1. Назначение и принцип работы

Элегазовый выключатель — это разновидность высоковольтного выключателя, коммутационный аппарат, использующий элегаз в качестве среды гашения электронной дуги; предназначенный для оперативных подключений и отключений индивидуальных цепей или электрооборудования в энергосистеме.

Рисунок 1 – Схема элегазового выключателя

Элегазовые выключатели начали усиленно разрабатываться с 1980 г. и имеют большие перспективы при напряжениях 110…1150 кВ и токах отключения до 80 кА. В технически развитых странах элегазовые выключатели высокого и сверхвысокого напряжения (110-1150 кВ) практически вытеснили все другие типы аппаратов.

Элегазовые выключатели высокого напряжения выполняют работу за счет изоляции фаз друг от друга посредством элегаза. Когда срабатывает уведомление о том, что нужно отключить электрооборудование, контакты некоторых камер (если аппарат колонковый) размыкаются. Таким способом, встроенные контакты образуют дугу, которая помещена в газовую среду. Она разлагает газ на разные компоненты, но при этом и сама уменьшается из-за высокого давления в емкости.

В процессе использования элегазового выключателя выполняются циклы подключения и отключения коммутационного аппарата. При различных дейсвий с выключателем в режимных целях, в большинстве случаев, ток отключения располагается в границах обозначенных значений. Количество потенциально возможных операций зависимо от тока отключения устанавливает изготовитель. Для того, найти суммарное число операций отключения, существенно нужно пользоваться особой диаграммой взаимосвязи, которую можно найти в паспорте выключателя. Чем больше ток, тем меньшее количество возможных циклов включения/отключения элегазового выключателя. Выключатель специализирован для установки в ОРУ 110кВ, так как его номинальное рабочее напряжение – 126кВ. Выключатель делает работу в согласовании с заявленными производственным изготовителем при условиях:

  • установки на возвышенности над ярусом морского побережья не больше тысячи м-ов;
  • температуры окружающей среды от -350 С до +400 С;
  • установки в согласовании с необходимыми условиями завода-изготовителя;

Элегазовые выключатели различают

Принцип действия

Основная особенность этого выключателя это надёжная изоляция каждой из фаз с высоким напряжением, которое считается от 1000 Вольт, за счёт применения специального диэлектрического вещества элегаза. Что же это такое? Элегаз — это электротехнический газ, представляющий собой смесь химических элементов, а точнее, шестифтористую серу (шестифтор).

При обычной рабочей температуре он представляет собой газ:

  1. без цвета;
  2. без запаха;
  3. не поддающийся горению;
  4. не меняющий свои свойства и структуру со временем;
  5. химически не активен, а также не агрессивен к металлу;
  6. распадающийся при возникновении электрической дуги, и быстро восстанавливающийся при её исчезновении.

Высокая электрическая прочность обусловлена особенностью газа захватывать электроны, поэтому даже небольшие расстояния между силовыми контактами дают отличный разрыв электрической цепи, а значит и отключения данного участка от высокого напряжения.

Принцип работы самого механизма разрыва довольно прост. После поступления сигнала на привод, который работает за счёт пружинно-гидравлического механизма, контактная подвижная часть увеличивает расстояние между замкнутыми ранее элементами, возникает, естественно, электрическая дуга которая в среде такого газа быстро тухнет.

Принцип гашения дуги

Успехи в разработках элегазовых выключтаелей откровенно оказали значительное воздействие на введение в эксплуатационную деятельность компактно размещенных на небольшой территории открытых распределительных устройствах размещенных на открытом воздухе, закрытых распределительных устройствах – размещенных в помещении и элегазовых комплектно распределительных устройствах. В элегазовых выключателях могут использоваться, разные методы гашения дуги зависимо от номинального напряжения, номинального тока отключения и объективных оценок энергосистемы (а также различных электроустановок).

В элегазовых дугогасительных устройствах , в сравнение от воздушных дугогасительных устройств, при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в воздушную среду, а в скрытный в себе объем камеры, наполненный элегазом при условно сравнительно маленьком лишнем давлении.

По методике гашения электрической дуги при выключении различают последующие элегазовые выключатели:

  • Автокомпрессионный элегазовый коммутационный аппарат , где существенно нужный крупно масштабный расход элегаза через сопла компрессионного дугогасительного устройства создается по ходу подвижной системы выключателя (автокомпрессионный выключатель с одной ступенью давления).
  • Элегазовый выключатель с электромагнитным дутьем, в котором гашение дуги в дугогасительном устройстве гарантируется вращением её по кольцевым контактам под воздействием магнитного поля, формируемого отключаемым током.
  • Элегазовый выключатель с камерами низкого и высокого давления, в каком принцип снабжения газового дутья через сопла в дугогасительном аппарате аналогичен воздушным дугогасительным устройствам (Элегазовый выключатель с 2 – мя ступенями давления).
  • Автогенерирующий элегазовый выключатель, где очень важный крупномасштабный расход элегаза через сопла дугогасительного устройства формируется за счет подогрева и увеличения давления элегаза дугой отключения в специально подготовленной камере (автогенерирующий элегазовый выключатель с одной ступенью давления).

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.

5. Достоинства и недостатки

Учитывая вышеупомянутое, между плюсами выключателей элегазового типа можно отметить следующее:

  • возможность установки в электроустановках как закрытого, так и открытого выполнения буквально всех классов напряжения;
  • отмечается простота и надежность конструкции в эксплуатации;
  • высокая интенсивность скорости срабатывания;
  • низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
  • неплохая отключающая способность;
  • небольшие габаритные пропорции и сумма веса;
  • наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева;
  • большой коммутационный ресурс контактной системы;

Недостатки элегазовых выключателей:

  • требуется более внимательное отношение к использованию и учету элегаза;
  • высокие необходимые условия к качеству элегаза;
  • необходимость специально подготовленных устройств для заполнения, перекачки и фильтрации элегаза;
  • относительно высокая стоимость элегаза;
  • сложность и накладность изготовления — при производственном изготовлении неизбежно нужно соблюдать высокоё качество аппарата;
  • дороговизна конструкции и второстепенных элементов;
  • при выводе из строя выключателя в режиме ЧП, починка данного аппарата может быть не актуальной.

Особенности обслуживания и эксплуатации

В процессе эксплуатации таких коммутационных устройств на ОРУ (открытых распределительных устройствах) нужно учитывать что в шкафах приводов выключателей может скапливаться конденсат, который приводит к коррозии систем механизма, а также вторичных цепей управления и сигнализации. Для этого внутри шкафов заводом изготовителем предусмотрены нагревательные резисторы, работающие постоянно.

Все действия по включению или же отключению аппаратов возможны только, если давление газа не меньше допустимого, если пренебречь этим то появляется высокая вероятность повреждения и выхода со строя относительно дорого выключателя. Для этих целей должна быть налажена сигнализация минимального давления, а также блокировка управляющих цепей. Если же персонал заметил что давление упало, аппарат нужно вывести в ремонт и приступить к поиску причин снижения этого жизненно важного для него показателя. Естественно, что вывод его из работы должен выполняться со всеми необходимыми требованиями безопасности, предъявляемыми к данной электроустановке и изложенных в местных инструкциях. Для контроля давления должен быть обязательно исправный манометр, а после устранения утечки газа стоит дополнить его через специальное присоединение, которое расположено внутри приводного механизма.

Осмотр элегазовых выключателей выполняется ежедневно, а также один раз за две недели в ночное время суток. В сырую влажную погоду нужно обращать внимание на возникновение электрической коронации. Если величина отключаемого тока была предельно допустимая (при коротких замыканиях), то следует обеспечить качественное техническое обслуживание. Количество отключений как плановых, так и аварийных фиксируется в специально выделенных для этих нужд журналах.

Несмотря на существующие недостатки, элегазовый выключатель имеет свои сильные стороны поэтому является достойной заменой не только масляных, но и воздушных выключателей высокого напряжения.

6. 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

Конструкция элегазового выключателя

Если сравнивать элегазовые устройства с аналогами других видов, то по конструкции они ближе всего к масляным приборам. Разница заключается в наполнении камер для гашения дуги. В качестве наполнителя у масляных выключателей используется масляная смесь, а у элегазовых – 6-фтористая сера. Преимущество второго варианта в долговечности и минимуме технического обслуживания.

Схема элегазового устройства колонкового типа. Дугогасительные модули, закрепленные на высокой стойке, находятся в верхней части, шкаф управления – в нижней

Способы гашения электродуги зависят от многих факторов, среди которых решающими являются номинальный ток и напряжение, а также условия использования устройства. Всего выделяют четыре вида ЭВ:

  • с электромагнитным дутьем;
  • с дутьем в элегазе – с 1 ступенью давления;
  • с продольным дутьем – с 2-мя ступенями давления;
  • с автогенерирующим дутьем.

Если в воздушных приборах в процессе гашения дуги газ поступает в атмосферу, то в элегазовых он остается в замкнутом пространстве, наполненном газовой смесью. При этом сохраняется небольшое избыточное давление.

Колонковые и баковые устройства

На практике применяются два вида элегазовых установок:

Отличия касаются как конструкционных особенностей, так и принципа гашения электродуги. По внешнему устройству колонковые напоминают маломасляные аналоги: состоят из двух функциональных частей – дугогасительной и контактной, имеют одинаково объемные размеры. Отключающие устройства рассчитаны на работу от сети 220 В и относятся к однофазному оборудованию.

Пример элегазового выключателя колонкового типа — LF 10 Schneider Electric.

Управление оборудованием может производиться двумя различными способами: вручную, когда регулировка и контроль осуществляются с помощью механических устройств, и дистанционно, автоматически

Баковые элегазовые приборы меньше по размерам и оснащены приводом с несколькими фазами. Такое распределение позволяет лучше контролировать и плавно регулировать параметры напряжения.

Одно из преимуществ баковых ЭВ – способность выдерживать увеличенные нагрузки. Такое качество обеспечивает внедренный в конструкцию трансформатор тока

Образцом бакового устройства является элегазовая установка DT2-550 F3 Alstom Grid. Подобные устройства положительно зарекомендовали себя в электросистемах с напряжением 500 кВ. Конструкция собрана и оснащена таким образом, что функционирует без сбоев при низких температурах (критических), повышенной влажности, а также в регионах с сейсмической активностью и превышенной загрязненностью атмосферы.

Принцип гашения дуги

Как срабатывает устройство, рассмотрим на примере выключателя LW36 китайского производителя CHINT.

При отключении пружина действует на динамические элементы цилиндра, и они опускаются вниз. Все контакты, кроме дугогасительных, размыкаются. Когда отсоединяются и дугогасительные контакты, по которым проходит ток, возникает электрическая дуга. Горячий газ перемещается в тепловую камеру, срабатывает обратный клапан. Когда газ из тепловой камеры выдувается в промежуток, происходит гашение дуги.

Если происходит отключение небольших по величине токов, то давления в тепловой камере недостаточно, поэтому привлекается давление из компрессионной камеры (оно всегда выше). Открывается обратный клапан, газ беспрепятственно поступает в промежуток и при переходе через ноль гасит дугу.

Схема внутреннего расположения и работы подвижных, неподвижных клапанов, декомпрессионных, обратных клапанов. Позиция 1 – включение; позиция 2 – отключение больших токов; позиция 3 – отключение малых токов; позиция 4 – отключение прибора

Современные колонковые установки обладают улучшенными характеристиками. Техническое обслуживание снижено до минимума, коммутационный ресурс увеличен. Элегазовые выключатели отличаются низким уровнем шума, надежной механикой, простотой монтажных и испытательных работ.

Регулировка баковых моделей производится с помощью привода и трансформаторов. Пружинный или пружинно-гидравлический привод контролирует процессы включения/отключения, уровень удержания электродуги.

Для чего нужен привод

Привод призван выполнять все операции, связанные с включением/выключением или удержанием установки в определенном положении. На схеме показано, где именно может располагаться привод. Обычно это поверхность земли или невысокая опора, обеспечивающая обслуживающему персоналу легкий доступ к регулирующим устройствам.

Схема конструкции бакового выключателя: 1 – фарфоровые или полимерные модули; 2 – трансформаторы; 3 – бак с газогасительным устройством; 4 – камера с газом; 5 – привод гидравлического типа; 6 – металлическая рама; 7 – разъем для введения элегаза

Привод состоит из механизма включения, фиксирующего устройства – защелки, расцепляющего механизма. Процесс включения должен происходить максимально быстро, что избежать приваривания контактов. Во время включения прилагают большие усилия для преодоления силы трения всех задействованных элементов. Отключение производится проще и заключается в обратном движении защелки, которая обеспечивает включение и его удержание.

Способов включения/отключения несколько:

  • механический;
  • пружинный;
  • грузовой;
  • пневматический;
  • электромагнитный.

Для маломощных систем используют ручное управление. В этом случае достаточно силы одного оператора. Выключение ручных механизмов обычно осуществляется в автоматическом режиме. Пружинный привод также приводится в действие вручную, но иногда привлекаются маломощные электродвигатели.

Традиционное расположение привода – около монтажной металлической рамы. Целостность и функционирование механизма обеспечивает прочный металлический кожух – ящик с удобной дверцей для операторской работы

Для применения электромагнитного привода требуется больше энергии, поэтому необходим постоянный источник тока примерно 58 А с напряжением 220 В. В качестве резервного механизма отключения имеется ручной рычаг. Электромагнитные устройства отличаются надежностью, поэтому их успешно эксплуатируют в зонах с суровыми зимами. Минус – потребность в мощном аккумуляторе.

Пневматический привод отличается тем, что вместо электромагнита главным рабочим элементом является пара цилиндр/поршень. Благодаря сжатому воздуху скорость включения намного выше, чем у предыдущих моделей.

Правила подключения и обслуживания ЭВ

Все действия, касающиеся монтажа, включения/выключения, ремонта и обслуживания элегазовых устройств, подчиняются строгим правилам, которые регламентированы ПУЭ 1.8.21.

Для подключения установки необходимо проверить наличие минимального давления в газонаполненной камере, иначе выключатель выйдет из строя. Чтобы предотвратить повреждения, установлена сигнализация, которая срабатывает при критическом понижении параметров давления. Уровень давления можно отследить с помощью манометра.

В шкафу привода установлены нагревательные элементы, эффективно препятствующие возникновению конденсата на элементах механизма. Оператору необходимо следить, чтобы нагреватели постоянно находились во включенном состоянии.

Осмотр установки производится каждый день в светлое время суток и примерно 2 раза в месяц в темное время суток. Если произошло аварийное отключение по одной из причин, требуется внеплановый осмотр

В процессе осмотра выключателя необходимо проверить наружную защиту, удалить загрязнения, исправить повреждения. Если нагреваются контакты, следует выяснить причину. При наличии треска, подозрительного шума нужно выявить источник. Металлическая монтажная конструкция одновременно является частью заземляющего контура, поэтому следует проверять ее целостность.

Обязательно снимаются показатели манометра. Давление должно соответственно норме, рассчитанной производителем. Необходимо проверить исправность регулирующих и контролирующих приборов, а при выходе из строя одного или нескольких элементов принять меры – совершить замену или отправить в ремонт.

Если давление газа уменьшилось, следует пополнить камеру элегазом. Изоляция в чистке не нуждается, так как конструкция полностью герметична.

Источник

виды + правила и особенности эксплуатации

Функционирование высоковольтных электрических сетей по токовым характеристикам не сопоставимо с работой бытовых аналогов. Соответственно, при возникновении аварийной ситуации для отключения оборудования и гашения электродуги необходимы более мощные устройства, чем стандартные автоматические приборы.

В качестве защитных конструкций применяют элегазовые выключатели (ЭВ), которыми можно управлять как в ручном режиме, так и с помощью автоматики. Мы детально описали конструктивные особенности и принцип действия устройств. Привели рекомендации по установке, подключению и обслуживанию.

Содержание статьи:

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.

Конструкция элегазового выключателя

Если сравнивать элегазовые устройства с аналогами других видов, то по конструкции они ближе всего к масляным приборам. Разница заключается в наполнении камер для гашения дуги.

В качестве наполнителя у используется масляная смесь, а у элегазовых – 6-фтористая сера. Преимущество второго варианта в долговечности и минимуме технического обслуживания.

Схема элегазового устройства колонкового типа. Дугогасительные модули, закрепленные на высокой стойке, находятся в верхней части, шкаф управления – в нижней

Способы гашения электродуги зависят от многих факторов, среди которых решающими являются номинальный ток и напряжение, а также условия использования устройства.

Всего выделяют четыре вида ЭВ:

  • с электромагнитным дутьем;
  • с дутьем в элегазе – с 1 ступенью давления;
  • с продольным дутьем – с 2-мя ступенями давления;
  • с автогенерирующим дутьем.

Если в воздушных приборах в процессе гашения дуги газ поступает в атмосферу, то в элегазовых он остается в замкнутом пространстве, наполненном газовой смесью. При этом сохраняется небольшое избыточное давление.

Колонковые и баковые устройства

На практике применяются два вида элегазовых установок:

  • баковые;
  • колонковые.

Отличия касаются как конструкционных особенностей, так и принципа гашения электродуги. По внешнему устройству колонковые напоминают маломасляные аналоги: состоят из двух функциональных частей – дугогасительной и контактной, имеют одинаково объемные размеры.

Отключающие устройства рассчитаны на работу от сети 220 В и относятся к однофазному оборудованию. Пример элегазового выключателя колонкового типа — LF 10 Schneider Electric.

Управление оборудованием может производиться двумя различными способами: вручную, когда регулировка и контроль осуществляются с помощью механических устройств, и дистанционно, автоматически

Баковые элегазовые приборы меньше по размерам и оснащены приводом с несколькими фазами. Такое распределение позволяет лучше контролировать и плавно регулировать параметры напряжения.

Одно из преимуществ баковых ЭВ – способность выдерживать увеличенные нагрузки. Такое качество обеспечивает внедренный в конструкцию трансформатор тока

Образцом бакового устройства является элегазовая установка DT2-550 F3 Alstom Grid. Подобные устройства положительно зарекомендовали себя в электросистемах с напряжением 500 кВ.

Конструкция собрана и оснащена таким образом, что функционирует без сбоев при низких температурах (критических), повышенной влажности, а также в регионах с сейсмической активностью и превышенной загрязненностью атмосферы.

Принцип гашения дуги

Как срабатывает устройство, рассмотрим на примере выключателя LW36 китайского производителя CHINT.

При отключении пружина действует на динамические элементы цилиндра, и они опускаются вниз. Все контакты, кроме дугогасительных, размыкаются. Когда отсоединяются и дугогасительные контакты, по которым проходит ток, возникает электрическая дуга.

Горячий газ перемещается в тепловую камеру, срабатывает обратный клапан. Когда газ из тепловой камеры выдувается в промежуток, происходит гашение дуги.

Если происходит отключение небольших по величине токов, то давления в тепловой камере недостаточно, поэтому привлекается давление из компрессионной камеры (оно всегда выше). Открывается обратный клапан, газ беспрепятственно поступает в промежуток и при переходе через ноль гасит дугу.

Схема внутреннего расположения и работы подвижных, неподвижных клапанов, декомпрессионных, обратных клапанов. Позиция 1 – включение; позиция 2 – отключение больших токов; позиция 3 – отключение малых токов; позиция 4 – отключение прибора

Современные колонковые установки обладают улучшенными характеристиками. Техническое обслуживание снижено до минимума, коммутационный ресурс увеличен. Элегазовые выключатели отличаются низким уровнем шума, надежной механикой, простотой монтажных и испытательных работ.

Регулировка баковых моделей производится с помощью привода и трансформаторов. Пружинный или пружинно-гидравлический привод контролирует процессы включения/отключения, уровень удержания электродуги.

Для чего нужен привод?

Привод призван выполнять все операции, связанные с включением/выключением или удержанием установки в определенном положении. На схеме показано, где именно может располагаться привод. Обычно это поверхность земли или невысокая опора, обеспечивающая обслуживающему персоналу легкий доступ к регулирующим устройствам.

Схема конструкции бакового выключателя: 1 – фарфоровые или полимерные модули; 2 – трансформаторы; 3 – бак с газогасительным устройством; 4 – камера с газом; 5 – привод гидравлического типа; 6 – металлическая рама; 7 – разъем для введения элегаза

Привод состоит из механизма включения, фиксирующего устройства – защелки, расцепляющего механизма. Процесс включения должен происходить максимально быстро, что избежать приваривания контактов.

Во время включения прилагают большие усилия для преодоления силы трения всех задействованных элементов. Отключение производится проще и заключается в обратном движении защелки, которая обеспечивает включение и его удержание.

Способов включения/отключения несколько:

  • механический;
  • пружинный;
  • грузовой;
  • пневматический;
  • электромагнитный.

Для маломощных систем используют ручное управление. В этом случае достаточно силы одного оператора. Выключение ручных механизмов обычно осуществляется в автоматическом режиме. Пружинный привод также приводится в действие вручную, но иногда привлекаются маломощные электродвигатели.

Традиционное расположение привода – около монтажной металлической рамы. Целостность и функционирование механизма обеспечивает прочный металлический кожух – ящик с удобной дверцей для операторской работы

Для применения электромагнитного привода требуется больше энергии, поэтому необходим постоянный источник тока примерно 58 А с напряжением 220 В. В качестве резервного механизма отключения имеется ручной рычаг. отличаются надежностью, поэтому их успешно эксплуатируют в зонах с суровыми зимами. Минус – потребность в мощном аккумуляторе.

Пневматический привод отличается тем, что вместо электромагнита главным рабочим элементом является пара цилиндр/поршень. Благодаря сжатому воздуху скорость включения намного выше, чем у предыдущих моделей.

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.

Правила подключения и обслуживания ЭВ

Все действия, касающиеся монтажа, включения/выключения, ремонта и обслуживания элегазовых устройств, подчиняются строгим правилам, которые регламентированы ПУЭ 1.8.21.

Для подключения установки необходимо проверить наличие минимального давления в газонаполненной камере, иначе выключатель выйдет из строя. Чтобы предотвратить повреждения, установлена сигнализация, которая срабатывает при критическом понижении параметров давления. Уровень давления можно отследить с помощью манометра.

В шкафу привода установлены нагревательные элементы, эффективно препятствующие возникновению конденсата на элементах механизма. Оператору необходимо следить, чтобы нагреватели постоянно находились во включенном состоянии.

Осмотр установки производится каждый день в светлое время суток и примерно 2 раза в месяц в темное время суток. Если произошло аварийное отключение по одной из причин, требуется внеплановый осмотр

В процессе осмотра выключателя необходимо проверить наружную защиту, удалить загрязнения, исправить повреждения. Если нагреваются контакты, следует выяснить причину.

При наличии треска, подозрительного шума нужно выявить источник. Металлическая монтажная конструкция одновременно является частью , поэтому следует проверять ее целостность.

Обязательно снимаются показатели манометра. Давление должно соответственно норме, рассчитанной производителем. Необходимо проверить исправность регулирующих и контролирующих приборов, а при выходе из строя одного или нескольких элементов принять меры – совершить замену или отправить в ремонт.

Если давление газа уменьшилось, следует пополнить камеру элегазом. Изоляция в чистке не нуждается, так как конструкция полностью герметична.

Выводы и полезное видео по теме

Как устроены элегазовые выключатели, по какому принципу происходит гашение дуги и какие бывают виды устройств, вы можете узнать из полезного и информативного видео.

Видео #1. Обзор элегазовых выключателей с описанием устройства и принципа работы:

Видео #2. Особенности конструкции установок:

Видео #3. Как производится монтаж выключателя:

Элегазовые выключатели выходят с заводского конвейера в полной эксплуатационной готовности и предназначены для работы в разнообразных климатических зонах, от тропической до холодной, поэтому активно применяются промышленными компаниями различных стран.

Блог инженера теплоэнергетика | Элегазовый выключатель: устройство, принцип действия, виды

       Здравствуйте! Элегазовые выключатели выгодно отличаются от масляных аналогов благодаря особым качествам электротехнического газа, посредством которого гасится дуга, возникающая при переключении высоких напряжений. Газ не загрязняется, как масло и не нуждается в периодической замене. Он не оказывает отрицательного воздействия на детали, с которыми взаимодействует. Устройства, работающие с применением элегаза, характеризуются своей простотой, долговечностью и экономичностью.

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.

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.

Классификация по способу гашения электрической дуги

      Дугогасящие устройства различаются по способу воздействия на электрическую дугу с целью ее охлаждения:

• Автопневматический (компрессионный) обдув происходит при переходе газа в момент разрыва контакта из емкости с давлением 1,5 — 2 МПа в емкость с более низким давлением. За счет обдува дуга охлаждается и гаснет.

• Магнитное (вращающее) воздействие возникает при разрыве контактов, оснащенных постоянными магнитами или последовательно подключенной катушкой. Магнитное (электромагнитное) поле, возникающее между ними, создает завихрение электрической дуги, ее охлаждение и постепенное гашение.

• Продольное дутье провоцируется при перемещении подвижного контакта оснащенного перегородкой в сторону поршня. Элегаз под действием давления, возникающего между поршнем и перегородкой, выдувается через предусмотренные отверстия и формируется в газовую струю специальным соплом.

     Особенностью шестифтористой серы является ее способность сжижаться при довольно высоких температурах, что делает затруднительным использования выключателей в холодный период. Для решения этой проблемы применяется нагреватель, работающий на схеме автоматики, который обеспечивает постоянную температуру SF6.

     Таким образом, некоторые модели ЭВ способны работать при температурах от -35°С до +45°С и на высоте более 1000 м над уровнем моря.

Виды приводов элегазовых выключателей

     Разрыв электрических контактов в герметичной камере ЭВ, заполненной элегазом, происходит за счет перемещения подвижной части дугогасящего устройства через изоляционную тягу, приводимую в действие специальным приводом. Привод представляет собой сложный силовой механизм, посредством которого приводится в действие контактная группа.

     Различают три основных вида приводных устройств:

1. Пневматический

2. Гидравлический

3. Пружинный.

     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.

Принцип действия приводных механизмов

     Пневматический привод работает за счет давления сжатого воздуха, перемещающегося из одной камеры в другую, приводя в движение поршни, которые в конечном итоге оказывают давление на изоляционную тягу. Изначальный командный импульс передается на электромагниты (включения или отключения), которые втягивая сердечники, открывают доступ сжатого воздуха к поршневым камерам.

     Гидравлический привод работает за счет давления жидкости, создаваемого насосной станцией небольшой мощности. Управление происходит посредством гидравлического сигнала (увеличение давления). Таким образом, приводится в действие ряд клапанов, которые передают движение на изоляционную тягу, а она в свою очередь приводит в действие подвижной контакт элегазового выключателя. Обратный ход механизма осуществляется путем снижения давления жидкости.

     Пружинный привод имеет самую простую схему работы, которая основана на свойствах пружины. Действие такого устройства основано чисто на механических узлах. Мощная пружина фиксируется при определенных параметрах сжатия. С помощью контрольной рукояти фиксация устраняется и пружина, разжимаясь, приводит в движение тягу. Некоторые механизмы дополняются гидравлическими системами для более надежной фиксации.

Требования, предъявляемые к изоляционной тяге

      Важную роль в работе элегазового выключателя играет изоляционная тяга, передающая усилие от приводного механизма к подвижной части дугогасящего устройства. Поэтому она должна соответствовать определенным требованиям:

• устойчивость к значительным механическим нагрузкам;

• легкость;

• прочность к воздействию напряженности электрического поля;

• сопротивляемость продуктам распада SF6.

     Главные критерии работы приводных систем ЭВ – надежность в процессе эксплуатации.

Преимущества применения элегазовых выключателей

     По сравнению с масляными и вакуумными аналогами, элегазовые выключатели имеют ряд достоинств:

• Компактные габариты

• Пожарная безопасность

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

• Длительность эксплуатации

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

• Простота исполнения.

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


принцип работы, основные преимущества и недостатки

Высоковольтные элегазовые выключатели (ВЭВ) – вид высоковольтных выключателей, в которых в качестве изолирующей и дугогасящей среды используется элегаз (шестифтористая сера SF4). Принцип работы и процесс гашения дуги в ВЭВ похожи на воздушный выключатель. Стоит отметить особенности, присущие элегазу. Прежде всего, это повышенная электрическая прочность, обусловленная “электроотрицательностью” – способностью молекул элегаза захватывать электроны с образованием отрицательных ионов, обладающих большой инертностью и медленно разгоняющихся под действием электрического поля. Элегаз обладает большей плотностью по отношению к воздуху (порядка 5 раз), большей объемной теплоемкостью.

Как было указано выше, процесс гашения дуги имеет тот же самый принцип, как и у воздушных выключателей — за счет потока газа столб электрической дуги интенсивно охлаждается, происходит его деионизация. Дугогасительные свойства элегаза в 4-5 раз выше, чем у воздуха. Это обусловлено лучшей теплопроводимостью плазмы элегаза практически на всем участке температур от 2000 до 6000 К.

По конструкции устройства для создания потока элегаза можно выделить два типа ВЭВ. В первом используются два резервуара – высокого и низкого давления, заполненые газом. В момент расхождения контактов происходит срабатывание специального механизма, открывающего переток элегаза из одного резервуара в другой. Для предотвращения перехода элегаза в жидкое состояние в баке высокого давления предусмотрен автоматический подогрев, не допускающий снижения температуры элегаза ниже 12 °C. В выключателе второго типа контакты находятся в среде элегаза с давлением 0,3-0,4 МПа Поток элегаза за счет перепада давления создается компрессором, имеющим механическую связь с подвижным контактом выключателя.

К преимуществам элегазовых высоковольтных выключателей можно отнести: компактные размеры и небольшой вес, бесшумность работы, пожаробезопасность, безвредность для окружающей среды, надежность и длительный межсервисный интервал. Недостатками элегазовых выключателей являются высокая стоимость производства изделия и последующей эксплуатации, а также необходимость использования системы подогрева при эксплуатации при низких температурах.

Сравнение вакуумных и элегазовых выключателей среднего напряжения

Страница 2 из 3

Для анализа эксплуатационной надежности элегазовых и вакуумных выключателей рассмотрим их конструктивные особенности и принципиальные различия. Ниже, более подробно, рассмотрим наиболее распространенные элегазовые и вакуумные выключатели среднего напряжения, их принцип работы и применение. В настоящее время надёжность коммутационного аппарата определяется надежностью дугогасительной камеры. Это определяется тем, что современные выключатели среднего напряжения имеют почти одинаковую надёжность привода и она гораздо выше надежности дугогасительной камеры.

Компрессионные элегазовые выключатели


Рассмотрим принцип действия автокомпрессионного элегазового выключателя Основные составные части этого выключателя изображены на (рис. 5.).
Рис. 5. Автокомпрессионный элегазовый выключатель
Верхний токовый ввод
Абсолютное давление элегаза 0,5 бар.
Герметизирующая насадка
Неподвижный дугогасительный контакт
Подвижный основной контакт
Соединения между подвижными и неподвижными частями
Подвижный дугогасительный контакт
Напорная камера
Поршень
Вентиль
Пружина
Нижний токовый ввод
Главный шток из изолирующего материала
Рычаг вала
Система уплотнений
Вал
Молекулярное сито
Место крепления
При включенном состоянии ток течёт через верхний токовый ввод (1), неподвижный дугогасительный контакт (4), подвижный основной контакт (5) и нижний токовый ввод (12) (рис. 6,а). После команды отключения привод приводит в действие вал (16), который вращаясь, через систему уплотнения (15) передает механический момент главному штоку (13) через рычаг вала (14) и происходит сжатие элегаза в напорной камере (8) (рис. 6,б). При этом неподвижный и подвижный дугогасительные контакты (4 и 7) остаются замкнутыми в силу поджатия пружины (11). После этого начинается расхождение неподвижного и подвижного дугогасительного контакта (4 и 7) в силу ослабления пружины (11) (рис. 6,в). Главный шток из изолирующего материала (13) начинает отдалять их друг от друга. При расхождении неподвижного и подвижного дугогасительных контактов между ними начинает гореть дуга. Как видно на рис. 5. к подвижному дугогасительному контакту прикреплен поршень (9) с герметизирующей насадкой (3), движущийся в напорной камере (8), обеспечивая при этом одновременно охлаждение и выдувание дуги элегазом под высоким давлением. Напорная камера с поршнем и герметизирующей насадкой при полном расхождении контактов обеспечивает полное гашение в дугогасящей камере (рис. 6,г).
Более усовершенствованной и надежной моделью автокомпрессионного выключателя является автокомпрессионный выключатель с главными токоведущими контактами. Рассмотрим его принцип действия и определим его составные части:
При включенном состоянии ток течёт по главному токопроводу, состоящего из верхнего и нижнего токового ввода (22 и 19) и из неподвижного и подвижного контакта главного токопровода (20 и 21). После команды отключения привод приводит в действие вал (14), который вращаясь, через систему уплотнения (13) передает механически момент шатуну (17), закрепленный к главному штоку (10). Главный шток тянет за собой вниз подвижный контакт главного токопровода и происходит разрыв главного токопровода. При этом неподвижный и подвижный дугогасительные контакты (4 и 6) остаются замкнутыми в силу поджатия пружины (9) и отключаемый ток перераспределяется от главного токопровода на дугогасительный токопровод, подсоединяется к нижнему токовому вводу (19) через главный шток (10) и гибкую шину (18).

Рис. 6. Принцип работы автокомпрессионного выключателя
Крышка
Герметизирующая оболочка
Полюсное устройство
Неподвижный дугогасительный контакт
Герметизирующая насадка
Подвижный дугогасительный контакт
Поршень
Напорная камера
Пружина
Главный шток
Полюсное устройство
Изогнутая рукоятка
Система уплотнений
Вал
Молекулярное сито
Крышка
Шатун
Гибкая шина
Нижний токовый ввод
Подвижный контакт главного токопровода (наклонный ножевой контакт)
Неподвижный контакт главного токопровода
Верхний токовый ввод

Рис.  7. Автокомпрессионный элегазовый выключатель с главными токоведущими контактами

Замкнутый выключатель Разомкнутый главный контакт  Период дугогашения       Разомкнутый
выключатель
Рис. 8. Принцип работы автокомпрессионного выключателя с главными токоведущими контактами
После перераспределения тока от главного токопровода на дугогасительный токопровод начинается расхождение неподвижного и подвижного дугогасительных контактов (4 и 6), в силу ослабления пружины (9) главный шток начинает все больше и больше отдалять их друг от друга. При расхождении неподвижного и подвижного дугогасительных контактов между ними начинает гореть дуга. Как видно на рис. 7. к подвижному дугогасительному контакту прикреплен поршень (7) с герметизирующей насадкой (5), движущийся в напорной камере (8), обеспечивая при этом одновременно охлаждение и выдувание дуговой плазмы элегазом под высоким давлением. Напорная камера с поршнем и герметизирующей насадкой при полном расхождении контактов обеспечивает полное гашение в дугогасящей камере. Описанный процесс изображен на рис. 8.

Элегазовый выключатель с гашением дуги вращением.

Элегазовые выключатели среднего класса напряжения имеют больше разновидностей, чем вакуумные. Выше мы рассмотрели наиболее распространенный элегазовый компрессионный выключатель. Сейчас рассмотрим принцип действия более нового элегазового выключателя, принцип действия которого радикально отличается от описанного выше выключателя. На рис. 9. представлен элегазовый выключатель с гашением дуги вращением.
При включенном состоянии ток течёт по главному токопроводу, который состоит из верхнего и нижнего токового ввода (1и 14) и из неподвижного дугогасящего контакта и подвижного контакта главного токопровода и дугогасящего контакта (7,10 и 11). После команды отключения привод приводит в действие вал (13), который вращаясь через систему уплотнения, передает механически момент рычагу (12).

1 — верхний токовый ввод.
абсорбирующий материал.
корпус из изолирующего материала
точки крепления
катушка
главный токовый ввод
неподвижный дугогасящий контакт
верхнее кольцо дуги
нижнее        кольцо дуги
подвижный контакт главного токопровода
подвижный дугогасящий контакт
рычаг из изолирующего материала
вал с герметизируюииш уплотнением
нижний токовый ввод

Рис. 9. Элегазовый выключатель с гашением дуги вращением.


Замкнутый выключатель Разомкнутый главный контакт  Период дугогашения       Разомкнутый
выключатель
Рис. 10. Принцип работы элегазового выключателя с гашением дуги вращением.
Рычаг тянет за собой вниз подвижный контакт главного токопровода, на котором закреплен подвижный дугогасящий контакт. После разрыва главного токопровода дуга начинает гореть между неподвижным и подвижным дугогасящими контактами и переходит между верхним и нижним кольцами дуги. При этом отключаемый ток перераспределяется от главного токопровода на дугогасительный токопровод, протекая через катушку (5) верхнего и нижнего колец дуги . После перераспределения тока от главного токопровода на дугогасительный, под воздействием магнитного поля катушки, дуга начинает вращаться на поверхности колец, выдуваясь и охлаждаясь элегазом. После гашения тока при переходе через нуль дуга полностью гаснет и элегаз восстанавливает изоляционную прочность между верхним и нижним кольцами. Описанный процесс изображен на рис. 10.
Гибридной конструкцией вышеописанных, автокомпрессионного и с гашением дуги вращением, элегазовых выключателей является, так называемый, автокомпрессионный элегазовый выключатель с гашением дуги вращением, принцип действия которого приводится на рис  11.

Рис. 11. Принцип работы автокомпрессионного элегазового выключателя с гашением дуги вращением.
Из рисунка видно, что при включенном состоянии ток течет через главный токопровод. После команды отключения, в начальный момент, происходит разрыв главного токопровода. При этом неподвижный и подвижный дугогасящие контакты остаются замкнутыми и отключаемый ток перераспределяется от главного токопровода на дугогасительный токопровод протекая через катушку неподвижного дугогасящего контакта, подвижный дугогасящий контакт и через гибкую шину. После расхождения неподвижного и подвижного дугогасящих контактов, между ними загорается дуга, которая под воздействием магнитного поля катушки вращается по поверхности неподвижного и подвижного дугогасящих контактов, выдувается и охлаждается элегазом через подвижный дугогасительный контакт под воздействием избыточного давления дугогасительной камеры. При полном расхождении контактов дуга полностью гаснет и элегаз восстанавливает изоляционную прочность между контактами.

Вакуумные выключатели

Что касается вакуумных выключателей, то здесь гашение дуги в дугогасящей камере имеет совсем другой принцип, чем гашение дуги в элегазовых выключателях. Гашение дуги происходит в вакуумной камере (рис. 12.). Коммутационная камера (4) находится между двумя керамическими изоляторами (3). Неподвижный и подвижный контакты подключаются внешним токовым вводам. Неподвижный контакт жестко прикрепляется к корпусу выключателя, а подвижный контакт — к приводу выключателя, который может перемещаться в вакуумной камере без нарушения вакуума только на несколько миллиметров за счет наличия металлического сильфона ( «гармошка» из металла цельнотянутая или сварная). Внутреннее давление вакуумной камеры, как отмечалось выше, составляет меньше чем 10+7 бар. Характеристики контактного материала и сама геометрия контактов соответствует техническим требованиям выключателя.

Процесс отключения тока в вакуумной камере происходит следующим образом. После расхождения контактов дуга отключаемого тока, вызвавшая испарение материала
Рис. 12. Вакуумная камера
1 — неподвижный контакт
2 — место подключения
3 — изолятор (керамический)
4 — коммутационная камера
5 — металлический сильфон
6 — направляющая шайба
7 — подвижный контакт
8 — резьба для присоединения к приводу
контактов, гасится при первом переходе тока через нуль. Пары металла, образованные дугой отключаемого тока, конденсируются на поверхности контактов в течение нескольких микросекунд после погасания дуги, теряя при этом свои токопроводящие свойства. После конденсации паров металла на поверхности контактов изоляционный промежуток между ними восстанавливает свои изоляционные свойства. Пары металлов в очень малом количестве конденсируются на поверхности коммутационной камеры (4), которая защищает керамические изоляторы (3) от напыления проводящим металлическим слоем и, тем самым, защищает от нарушения их изоляционных свойств, т.е. коммутационная камера выступает как защита от нарушения диэлектрической прочности изоляторов (3).
При расхождении контактов в вакуумной камере возникает электрическая дуга, представляющая собой проводящую среду из паров металла контактов. Для токов отключения до 10 кА дуга равномерно распределена по поверхности контактов , т.е. имеется случай, так называемой, диффузной вакуумной дуги. При более высоких токах, из- за пинч-эффекта, дуга в вакуумной камере сосредоточена в одной точке [38]. С целью исключения термических перегрузок контактов при токах к.з. до 50 кА была изобретена, так называемая, контактная система с радиальным магнитным полем или RMF-система. RMF контактная система устроена таким образом, что магнитное поле отключаемого тока заставляет дугу вращаться по поверхности контактов. Эксплуатационные требования гашения дуги в вакуумной среде при токе к.з. более чем 50 кА дали толчок к изобретению камеры с аксиальным магнитным полем или AMF-системы, являющейся особым видом контактной системы.

Рис. 13 Контактные системы:
а)       RMF(radial magnetic field) радиальная;
б)      AMF(axial magnetic field) аксиальная

Рис. 14.Зависимость тока отключения от диаметра AMF — контактов [38]
Идея AMF состоит в наличии одного витка в структуре контакта выключателя [39], который создает аксиальное магнитное поле, удерживающее дугу равномерно распределенной по поверхности контакта при любой величине отключаемого тока, т.е. создает диффузионную дугу. Простая и экономичная в изготовлении контактная система AMF приведена на рис. 13,6.
Для оптимального использования поверхности, контакт рассчитан методом приближения [40] и имеет такую конструкцию, что аксиальные компоненты магнитной индукции контакта Bz/I составляют от 3,5 цТ/А до 5 цТ/А.
Диапазон отключающих способностей AMF-контакта зависит от диаметра контакта и определяется как (рис. 14.):
где I — максимальный ток отключения в к A, D — диаметр контакта, в мм.
Например, при контакте диаметром 100 мм возможно отключение тока до 72 кА. При дальнейшем увеличении диаметра контактов можно достигнуть более высоких значений отключаемого тока.
Следует отметить, что метод гашения дуги в вакуумной среде с помощью AMF — контактов можно использовать для гашения несинусоидальных токов.
Благодаря преимуществам принципа гашения дуги в вакууме, вакуумные выключатели превосходят по своему техническому уровню другие, а система AMF- контактов представляет собой самый экономичный на сегодняшний день принцип гашения.

Энергия дуги

Горение дуги в элегазе при отключении основано на генерации дугой высокотемпературной проводящей плазмы. Для гашения дуги необходимо иметь дугогасящую камеру, обеспечивающую одновременно охлаждение и выдувание плазмы элегазом под высоким давлением. В связи с этим, современные элегазовые дугогасящие камеры представляют собой сложную конструкцию, состоящую более чем из 20 подвижных механических частей.

Рис. 15 Энергия дуги

Горение дуги в вакуумной камере при отключении токов основано на проводящей среде паров металла контактов, которая еще до полного расхождения контактов конденсируется в течение нескольких микросекунд и диэлектрическая прочность вакуума восстанавливается полностью . Это явление в значительной мере обеспечивается тем, что энергия горения дуги паров металла из специально подобранных сплавов контактных материалов, в вакууме гораздо меньше, чем энергия горения дуги в плазме элегаза в дугогасительной камере элегазового выключателя (рис. 15). При этом вакуумная дугогасительная камера имеет только две подвижные части (рис. 12.).

Эксплуатационная надежность элегазовых и вакуумных выключателей

Необходимо отметить, что основной задачей силовых выключателей является отключение токов короткого замыкания и, тем самым, защита электрооборудования от воздействий на него, вызываемых аварийными токами. Силовые выключатели должны справляться с этой задачей с высокой эффективностью и надежностью.
Одним из важных критериев оценки эффективности и надежности электрооборудования является показатель эксплуатационной надежности (MTBF — mean time between failures), который определяется как среднее ожидаемое число лет безаварийной работы. Обратной величиной MTBF является частота отказов. Как показал многолетний анализ эксплуатационной надежности маломасляных, элегазовых и вакуумных выключателей MTBF приблизительно обратно пропорционален числу составных частей коммутационной камеры выключателя. Основываясь на этом, были проведены исследования современных маломасляных, элегазовых и вакуумных выключателей среднего класса напряжения, где было определено среднее число составных частей коммутационных камер (табл. 2.1.).
Табл. 2.1. Сравнение числа составных частей коммутационной камеры маломасляных, элегазовых и вакуумных выключателей.

 

Маломасляный

Элегазовый

Вакуумный

Общее число составных частей коммутационной камеры

43

52

22

Число подвижных частей

18

24

9

Число подвижных частей дугогасящей камеры.

17

24

2

К примеру MTBF вакуумного выключателя фирмы Siemens составляет около 1000 лет, a MTBF самих вакуумных дугогасительных камер Siemens — 24.000 лет. Сравнение между вакуумными и элегазовыми выключателями показывает, что дугогасительная часть элегазовых выключателей содержит значительно большее количество деталей, чем вакуумный выключатель. Особо существенным при этом также является количество подвижных деталей коммутационной камеры. Частота отказов подвижных деталей естественно выше, чем у неподвижных деталей. Коммутационная камера элегазового выключателя имеет большее количество подвижных деталей.
При этом сравнении не были приняты во внимание приводы коммутационных систем, хотя и здесь вакуумный выключатель имеет преимущества по сравнению с элегазовым выключателем из-за своей низкой энергии привода. Сравнение показывает, что на основании выше приведенных соображений, от вакуумного выключателя можно ожидать значительно большей надежности, чем от выключателей, использующих другие принципы дугогашения.
Этот вывод можно сделать на основании опыта производства фирмой Siemens более 300.000 вакуумных выключателей, изготовленных заводом выключателей в Берлине и более чем 20 партнерами по производству и обладателями лицензии во всем мире.
Обобщая вышеприведенные результаты различных независимых исследований, можно сделать вывод, что в отношении надежности принцип вакуумного дугогашения превосходит все другие. Немецкие электроснабжающие предприятия приняли решение об использовании вакуумных силовых выключателей на АЭС, главным образом, благодаря их безотказности. В Германии вакуумный выключатель со своим удельным весом, составляющим 95% рынка, определённо занял главенствующее положение.
Из-за разного числа составных частей коммутационной камеры техобслуживание того или иного типа коммутационного аппарата имеет различный временной промежуток. Кроме того, число составных частей влияет на номинальное число коммутаций аппарата, величина которого является одним из важных факторов коммутационных аппаратов среднего напряжения. В вакуумном выключателе номинальное число коммутационных циклов рабочих токов и токов короткого замыкания значительно выше, чем в элегазовых выключателях.
Например, стандартный вакуумный выключатель фирмы Siemens на 12 кВ / 31,5 кА / 2500 А 3Ah3 может отключать ток:
20 кА 250 раз
31,5 кА        85 раз
4,5 кА          10.000 раз
2500 А         30.000 раз
Табл.2.2. Техобслуживание

 

Вакуум

SF6

Коммутации номинального тока к.з.

30-400

10-50

Коммутации номинального рабочего тока

до 30.000

до 10.000

Интервал техобслуживания (лет)

10-20 — без техобслуживания

5-10

Техобслуживание привода

Просто (в большинстве случаев не нужно)

Просто

Техобслуживание полюсов

не нужно

Сложно (заводские специалисты, высокие требования к безопасности)

Механическая долговечность составляет 60.000 коммутационных циклов. Исходя из этого вакуумные выключатели хорошо подходят для частых кратковременных отключений в сетях воздушных линий электропередач.
Если, в исключительных случаях, этого количества коммутационных циклов недостаточно (например, для дуговых печей), то можно использовать вакуумные выключатели с механической долговечностью 120.000 коммутационных циклов.
Вакуумные выключатели типа 3AH (Siemens) не нуждаются в техническом обслуживании до истечения 10.000 коммутационных циклов. Это означает, что в нормальных условиях эксплуатации в течение всего, более чем 20-летнего, срока эксплуатации нет необходимости ни в смазке, ни в регулировке. В отдельных случаях, когда требуется большее число коммутационных циклов, или в сложных условиях окружающей среды, следует проводить простые работы по техническому обслуживанию, в основном смазку.
При всех других принципах дугогашения трудоемкость технического обслуживания выключателей значительно выше. Для элегазовых выключателей среднего напряжения необходимы, в зависимости от типа выключателей, ежегодные осмотры: каждые пять лет небольшие и, в любом случае, каждые десять лет большие проверки. И даже, если за 10 лет выключателем пользовались лишь изредка, предусмотрен ремонт всей дугогасящей камеры.
В табл. 2.2. приведены усредненные данные по номинальному числу коммутаций вакуумных и элегазовых выключателей среднего напряжения.
Токсичность и взрывоопасность
При отключении тока в элегазовой камере электрическая дуга вызывает разложение элегаза. При этом образуются газообразные низшие фториды серы SF,, SF4 и металлические фториды, частицы которых абсорбируются на поверхности контактной системы и других частях камеры [44]. Сам элегаз не является токсичным газом , но его газообразные продукты разложения при взаимодействии с парами воды могут вызвать токсические отравления у обслуживающего персонала при проведении технического осмотра , либо при повреждении выключателя. В связи с этим, элегазовые выключатели не являются экологически чистыми и их утилизация требует дополнительных средств.
Кроме того, элегазовая дугогасительная камера, в отличие от вакуумной, состоит из изолирующих синтетических частей и резиновых прокладок (рис. 16), в силу наличия которых вероятность взрывоопасности и пожароопасности при повреждении коммутационного аппарата очень велика.

Рис. 16. Сравнение составных частей коммутационной камеры маломасляного, элегазового и вакуумного выключателей.

Применение изолирующих синтетических материалов в вакуумном выключателе практически исключено (используется электроизоляционная керамика). Фазные полюсы выключателя изолированы относительно земли стандартным опорным изолятором и изолирующими штангами.
В производстве элегазовых выключателей используется значительное количество синтетических материалов, особенно тогда, когда все три полюса расположены в общем корпусе. Это приводит к необходимости поперечной изоляции между тремя полюсами с высокой электрической напряженностью поля, так как изолирующие промежутки малы и постоянно находятся под линейным напряжением. Высокое содержание синтетических материалов имеет следующие недостатки:
повышенная опасность частичных разрядов при эксплуатации
в случае аварийной ситуации электрическая дуга может вызвать возгорание синтетических материалов при потере дугогасящей среды (элегаза) всегда есть опасность взрыва вследствие негашения дуги, что ведет к аварийной электрической дуге между тремя полюсами (трехфазное к.з.) и мгновенному сгоранию синтетических материалов в изолирующем баке. Некоторые производители элегазовых выключателей среднего напряжения имеют
конструкции выключателя, где отдельные полюсы каждой фазы объединены в общую систему. При отказе гашения какой-либо из фаз выключателя, такие конструкции часто являются источниками двух- или трехфазных коротких замыканий.
Как было указано выше, гашение дуги в вакуумной камере имеет совсем другой принцип, основанный на образовании паров металлов и конденсации их на поверхности
Табл. 2.3 Срок службы

 

Вакуум

SF6

Энергия привода

20%

35 % (Автокомпрессионные)

Энергия дуги

10%

100 % (Компрессионные)

Число частей полюса

невелико

значительно

Эксплуатационная надежность коммутационной камеры

= 24.000 лет

= 2.500…8.000 лет

контактов при гашении дуги. При этом нет никаких токсичных выделений и утилизация вакуумных камер является экологически чистой.
Герметичность
Контроль дугогасящей среды оказывает большое влияние на эксплуатационную надежность и срок службы коммутационного аппарата среднего напряжения. В частности, у элегазовых выключателей дугогасящая среда коммутационной камеры герметизируется от окружающей среды различными резиновыми прокладками или эпоксидными соединениями, подверженными старению и ухудшению диэлектрических и герметизирующих свойств в течение срока службы выключателя.
Диэлектрические свойства элегаза снижаются из-за накопления продуктов разложения в коммутационной камере при нарастании числа коммутаций также в течение всего срока службы. При этом возникает настолько сильное обгорание контактов, что необходимо их разделение на главные и дугогасящие контакты. В большинстве случаев контроль дугогасящей среды обеспечивается манометром без показания качества элегаза.
В отличие от элегазовых, вакуумные камеры не имеют резиновых прокладок. Герметизация дугогасящей среды в вакуумной камере от окружающей среды производится высококачественной аргоновой сваркой, которая не теряет своих уплотняющих свойств в течение всего эксплуатационного периода. Такие соединения не подвержены старению. При этом чистота вакуума сохраняется в течение всего срока эксплуатации. Вакуумные камеры, которые не были в эксплуатации, сохраняют свою работоспособность более 20 лег. Тем самым готовность к коммутациям не ограничена временем простоя.
Так как при коммутациях в вакуумной камере гашение дуги происходит без каких- либо продуктов разложения, вакуум не ухудшает свои диэлектрических свойств. Благодаря отсутствию в вакууме окисления, поверхности контактов остаются чистыми. При этом в течение всего срока эксплуатации сохраняется очень низкое переходное сопротивление контактов.
Подводя итоги вышесказанного и учитывая проведенный анализ эксплуатационной надежности элегазовых и вакуумных выключателей на фирме Siemens, можно составить табл. 2.3 по сроку службы .

Элегазовый выключатель

— конструкция, типы, работа и применение

Элегазовый автоматический выключатель (автоматический выключатель с гексафторидом серы) — конструкция и принцип работы

Автоматические выключатели

используются для защиты от токов короткого замыкания в электрических системах. Они резко разрывают цепь и безопасно гасят дугу. Часть, размыкающая цепь, проста, так как это просто разъединение контакта, но дуга, которая возникает после этого, что предотвращает разрыв цепи и вызывает повреждение, должна быть погашена как можно быстрее.Сила дуги зависит от многих переменных, таких как напряжение, зазор между контактами, температура, давление и т. д. Дугу можно погасить, используя различные методы и среды. Элегазовый выключатель является одним из многих типов автоматических выключателей , которые используют газ SF6 в качестве среды гашения дуги для безопасного разрыва высоковольтной цепи.

Что такое элегазовый выключатель?

Гексафторид серы или Элегазовый выключатель представляет собой тип автоматического выключателя, в котором для гашения дуги используется элегаз под давлением.Это диэлектрический газ, обладающий превосходными изоляционными и дугогасительными свойствами, намного лучшими, чем у воздуха или масла. Применяется для гашения дуги в высоковольтных выключателях до 800 кВ на электростанциях, в электрических сетях и т.п.

Газ

SF6 имеет очень высокую электроотрицательность. Он имеет сильную тенденцию поглощать свободные электроны. Когда между контактами зажигается дуга, она поглощает из них свободные электроны. Он превращается в отрицательные ионы, которые тяжелее электронов. Из-за тяжелого веса его подвижность снижена.Поэтому подвижность зарядов в газе SF6 имеет низкую подвижность, что повышает диэлектрическую прочность среды, поскольку движение зарядов отвечает за протекание тока.

Похожие сообщения:

Свойства газа SF6

Тот факт, что элегаз лучше гасит дугу, обусловлен его физическими и химическими свойствами, которые приведены ниже.

Физические свойства

Физические свойства газа SF6

  • Это негорючий газ.
  • Это бесцветный газ без запаха.
  • Обладает отличной теплопроводностью.
  • Имеет высокую плотность и тяжелее воздуха.
  • Сжижается при низкой температуре, зависящей от давления.
Химические свойства

Химические свойства газа SF6

  • Элегаз стабилен и инертен.
  • Он нетоксичен в чистом виде, но его продукты токсичны.
  • Обладает высокой электроотрицательностью, что означает сильное сродство к свободным электронам.
  • Очень легко рекомбинирует после гашения дуги для повторного использования.
  • Они не вызывают коррозии.
Электрические свойства
  • Обладает превосходной диэлектрической прочностью, которая прямо пропорциональна давлению.
  • Его способность гашения дуги почти в 100 раз лучше, чем у воздуха.
  • Частота напряжения не влияет на его электрическую прочность.

Конструкция элегазового выключателя

Элегазовые выключатели состоят из двух основных частей

  • Прерыватель
  • Газовая система
Прерыватель

Блок прерывателя состоит из двух типов токоведущих контактов i.е. неподвижный и подвижный контакт. Неподвижные контакты, как следует из названия, не двигаются, в то время как подвижный контакт перемещается вперед и назад с помощью рычага, приводимого в действие механизмом.

Имеется вентиляционное отверстие для входа и выхода сжатого газа SF6 для охлаждения дуги, а также для ее гашения.

Газовая система

Элегаз является очень дорогим газом, и выбросы образующихся при его использовании газов опасны для окружающей среды. Поэтому используется закрытая газовая система, в которой использованный элегаз рекомбинируется для повторного использования.Его давление также поддерживается, так как от него сильно зависит диэлектрическая прочность.

Принцип работы элегазового выключателя

Газ SF6 сжимается и хранится внутри резервуара. В условиях неисправности контакты размыкаются и между ними зажигается дуга. В тот же момент выпускается газ SF6 под высоким давлением.

Дуга, по которой движется заряд, содержит свободные электроны. SF6, будучи сильно электроотрицательным, поглощает свободные электроны, образуя отрицательные ионы.Эти ионы тяжелее и имеют низкую подвижность по сравнению со свободными электронами.

SF6 + e = SF6

SF6 + e = SF5 + F

Из-за большой массы образующихся отрицательных ионов движение зарядов между контактами уменьшается. Это увеличивает диэлектрическую прочность среды, которая гасит дугу при нулевом токе. Взрыв элегаза также снижает температуру дуги, что также снижает ее прочность.Давление газа также прямо пропорционально диэлектрической прочности газа SF6.

Типы элегазовых выключателей

Ниже подробно описаны следующие типы элегазовых выключателей.

  • Элегазовый автоматический выключатель без буфера
  • Элегазовый выключатель с одинарным нагнетателем
  • Элегазовый выключатель двойного давления
Элегазовый выключатель без демпфера

Такой тип элегазового выключателя является первым изобретённым автоматическим выключателем, который не включает в себя газонаполненный цилиндр.Этот автоматический выключатель работает по тому же принципу, что и воздушный выключатель. Его конструкция и механизм работы приведены ниже.

Строительство

Состоит из газовой камеры и прерывателя. Газ SF6 сжимается и хранится внутри газовой камеры. Газовая камера соединена с блоком прерывателя через клапан. Клапан связан с движением контактов. как только контакты разъединяются, клапан открывается, чтобы выпустить взрыв SF6.

Гашение дуги происходит внутри прерывателя или дугогасительной камеры.Он имеет два типа контактов: подвижный контакт и фиксированный контакт. Контакты представляют собой полые цилиндры. Неподвижные контакты включают дугогасительные рожки, которые используются для защиты от дуги. Наконечник рожков дуги покрыт медно-вольфрамовым покрытием для повышения сопротивления. Подвижный контакт включает вентиль. Вентиляционное отверстие используется для выпуска газа SF6 из дугогасительной камеры.

Подвижный контакт перемещается вперед и назад, замыкая или размыкая цепь. Он соединен с исполнительным механизмом через изолирующий стержень, который приводит в действие весь узел подвижных контактов, двигаясь вперед и назад.Привод синхронизирован с клапаном газовой камеры, который выпускает газ одновременно с размыканием контакта.

Рабочий

В нормальных условиях контакты остаются замкнутыми, а сжатый элегаз остается в газовой камере. При возникновении неисправности подвижный контакт начинает двигаться и отделяется от неподвижного контакта. Среда, окружающая контакты, ионизируется, и между контактами возникает дуга.

В то же время клапан газовой камеры откроется и выпустит элегаз под давлением в дуговую камеру.Элегаз гасит дугу, как описано выше. Взрыв SF6 также охлаждает дугу.

Элегаз вытекает через выпускное отверстие, где происходит рекомбинация газа. Газ повторно сжимается и хранится в газовой камере для повторного использования. Газовая система полностью закрыта и постоянно контролируется на наличие утечек.

Элегазовый выключатель с одинарным нагнетателем

Автоматический выключатель элегазового типа в основном включает в себя цилиндр дутья. Пуфферный цилиндр представляет собой подвижный полый цилиндр, который действует как мост между двумя неподвижными контактами.Он скользит вверх и вниз в осевом направлении вдоль контактов, замыкая и размыкая контакт между двумя неподвижными контактами.

Строительство

Два фиксированных контакта с небольшим зазором между ними. Сверху на него кладется пуфовый цилиндр. Баллон заполнен газом SF6. Внутри цилиндра находится неподвижный поршень. При движении цилиндра его объем изменяется за счет неподвижного поршня. Поршень также давит на газ, увеличивая его давление, в то время как давление также увеличивается за счет использования энергии дуги.

Внутри цилиндра есть вентиляционные отверстия и фиксированные контакты для входа и выхода газа. Вентиляционные отверстия внутри цилиндра перекрыты неподвижным контактом, который размыкается при движении цилиндра вниз. Отверстие внутри неподвижного контакта используется для впуска газа, когда цилиндр переходит в закрытое положение.

Цилиндр может двигаться вверх и вниз с помощью подвижного рычага.

Рабочий

В нормальных условиях цилиндр нагнетателя находится в закрытом положении, когда соединительная перемычка соединяет два неподвижных контакта.Баллон заполнен газом SF6. Поскольку вентиляционные отверстия закрыты неподвижным контактом, газ SF6 остается внутри цилиндра.

При возникновении неисправности цилиндр перемещается вниз, чтобы разорвать соединение между фиксированными контактами. Среда ионизируется, и между контактами возникает дуга.

Из-за движения вниз и неподвижного поршня объем внутри цилиндра уменьшается, что приводит к сжатию газа SF6 внутри. Внутри цилиндра есть вентиляционные отверстия, которые предварительно перекрыты верхним неподвижным контактом.

Вентиляционные отверстия открываются, когда цилиндр движется дальше вниз. Сжатый газ SF6 выходит с высокой скоростью через вентиляционные отверстия. Поток элегаза гасит дугу.

Элегазовый выключатель двойного давления

В элегазовых выключателях такого типа для гашения дуги используется сжатый элегаз в баллоне. Такие CB устарели и больше не используются.

Строительство

Такой элегазовый выключатель имеет фиксированный контакт и подвижный контакт.Подвижный контакт выполнен полым изнутри и имеет цилиндр, в котором хранится сжатый элегаз. Наконечник подвижного контакта выполнен таким образом, что образует сопло, увеличивающее скорость газа при прохождении через него.

Неподвижный контакт сконструирован таким образом, что в закрытом положении он блокирует поток элегаза. Когда контакты разъединяются, открывается путь для газового потока, который выпускает струю элегаза.

Работает так же, как воздушный выключатель, за исключением того, что газ рекомбинируется, сжимается и снова хранится в газовом баллоне.Из-за чего для работы требуется очень сложная и достаточно дорогая газовая система.

Рабочий

В нормальных условиях контакты замкнуты, блокируя элегаз внутри. При возникновении неисправности подвижный контакт отделяется от неподвижного контакта и возникает дуга. Из-за движения контактов высвобождается газ SF6 под высоким давлением.

Давление внутри баллона выше давления снаружи, поэтому газ вытекает.Сопло помогает увеличить скорость газа, который гасит дугу, как обсуждалось ранее.

Высвобожденный газ SF6 фильтруется, рекомбинируется, компримируется и затем хранится в баллоне для дальнейшего повторного использования. Система, необходимая для поддержания газа, достаточно сложна и дорога. Следовательно, эти автоматические выключатели устарели и больше не используются. Кроме того, из-за изменений давления температура газа очень быстро падает, что может привести к сжижению газа. Поэтому для предотвращения сжижения газа также используется система нагрева.

Техническое обслуживание элегазового выключателя Элегазовые выключатели

используются для высоких и сверхвысоких напряжений. Их техническое обслуживание очень важно для бесперебойной работы. Они не требуют такого частого обслуживания, потому что

  • Имеет герметичную газовую систему замкнутого контура
  • Не образуется нагар, снижающий диэлектрическую прочность среды.
  • Отсутствие вероятности попадания влаги внутрь.

Тем не менее, есть только одна вещь, которую необходимо поддерживать, а именно проверять утечку газа SF6.Утечка SF6 может вызвать следующие проблемы.

  • Утечки побочных газов токсичны для окружающей среды (парниковый газ) и вызывают проблемы с дыханием.
  • SF6 тяжелее воздуха, поэтому он вытесняет кислород в замкнутом пространстве, вызывая проблемы с дыханием.
  • Падение давления вызывает снижение диэлектрической прочности элегаза.
  • SF6 очень дорогой.

Утечку можно контролировать с помощью манометра или с помощью детектора SF6.

Похожие сообщения:

Преимущества и недостатки элегазового выключателя

Преимущества

  • Гексафторид серы или газ SF6 обладает превосходными свойствами гашения дуги, которые в 100 раз эффективнее воздуха.
  • Время горения дуги очень короткое.
  • SF6 обладает высокой диэлектрической прочностью из-за электроотрицательности. Она увеличивается с повышением давления.
  • Из-за высокой диэлектрической прочности необходимое расстояние между контактами невелико, чтобы предотвратить повторное зажигание дуги.
  • Благодаря высокой диэлектрической прочности может прерывать большой ток.
  • Имеет компактный дизайн. Таким образом, требуется небольшое пространство и затраты на установку.
  • Газ
  • SF6 может справиться со всеми видами коммутационных явлений.
  • SF6 CB имеет замкнутую газовую систему без утечек. Поэтому его можно установить в любых экстремальных условиях.
  • Благодаря замкнутой газовой системе не возникает проблем с влажностью.
  • Диэлектрическая прочность не снижается, поскольку при дуговом разряде не образуются частицы углерода.
  • Не требует дорогостоящей и громоздкой системы сжатия воздуха, за исключением устаревшего типа с двойным давлением.
  • Работа элегазового выключателя бесшумна.
  • Газ
  • SF6 в чистом виде нетоксичен.
  • Газ
  • SF6 негорюч, поэтому пожароопасности нет.
  • Поскольку его работа безупречна, он требует меньше обслуживания.

Недостатки

  • Утечки побочных газов, образованных элегазом во время дугового разряда, токсичны для окружающей среды
  • Разложившийся SF6 токсичен.
  • SF6 — дорогой газ, поэтому эти автоматические выключатели дороги.
  • Необходимо постоянно контролировать утечку элегаза из соединений.
  • Требуется специальная транспортировка и поддержание качества газа.
  • SF6 тяжелее кислорода и может вызвать затруднение дыхания.
  • Для рекомбинации и восстановления элегаза требуется дополнительное оборудование.

Применение элегазового выключателя Элегазовые выключатели

в основном используются для защиты цепей очень высокого напряжения до 800 кВ от тока короткого замыкания.он может безопасно разорвать и обесточить цепь высокого напряжения для любого вида проверки или обслуживания.

Каждый прерыватель может выдерживать ток 60 кА в диапазоне 80 кВ. Несколько блоков прерывателей соединены последовательно, чтобы увеличить их пропускную способность по напряжению в соответствии с системой. Они используются для защиты систем передачи и распределения электроэнергии. Их устанавливают на электростанциях и в электрических сетях.

Похожие сообщения:

Элегазовые автоматические выключатели

— конструкция и принцип работы

Автоматический выключатель на основе гексафторида серы (SF6):

В элегазовых выключателях в качестве дугогасящей среды используется газообразный гексафторид серы (SF6).SF6 является электроотрицательным газом и имеет сильную тенденцию поглощать свободные электроны. Контакты выключателя размыкаются в потоке элегаза под высоким давлением, и между ними зажигается дуга. Проводящие свободные электроны в дуге быстро захватываются газом с образованием относительно неподвижных отрицательных ионов. Эта потеря проводящих электронов в дуге быстро создает достаточную прочность изоляции , чтобы погасить дугу. Было обнаружено, что элегазовые выключатели очень эффективны для работы с высокой мощностью и высоким напряжением.

Конструкция элегазового выключателя:

На рисунке выше показаны части типичного элегазового выключателя . Он состоит из фиксированных и подвижных контактов, заключенных в камеру (называемую камерой дугового отключения), содержащую элегаз. Эта камера соединена с резервуаром для газа SF6. Когда контакты выключателя размыкаются, клапанный механизм позволяет газу SF6 под высоким давлением течь из резервуара в камеру дугогасительной камеры.

            Неподвижный контакт представляет собой полый цилиндрический токоведущий контакт, оснащенный дугогасительным рожком.Подвижный контакт также представляет собой полый цилиндр с прямоугольными отверстиями по бокам, что позволяет газу SF6 выходить через эти отверстия после прохождения вдоль и поперек дуги. Наконечники неподвижного контакта, подвижного контакта и дугогасительного рупора покрыты медно-вольфрамовым дугостойким материалом. Поскольку элегаз дорог, он восстанавливается и утилизируется подходящей вспомогательной системой после каждой операции выключателя.

Принцип работы элегазового выключателя:

В замкнутом положении элегазового выключателя контакты остаются окруженными элегазом под давлением около 2,8 кг/см2.При срабатывании выключателя подвижный контакт раздвигается и между контактами зажигается дуга. Движение подвижного контакта синхронизировано с открытием клапана, который пропускает газ SF6 под давлением 14 кг/см2 из резервуара в дугогасительную камеру.

                Поток SF6 под высоким давлением быстро поглощает свободные электроны на пути дуги, образуя неподвижные отрицательные ионы, которые неэффективны в качестве носителей заряда. В результате среда между контактами быстро приобретает высокую диэлектрическую прочность и вызывает гашение дуги.После срабатывания выключателя (т. е. после гашения дуги) клапан закрывается под действием набора пружин.

Элегазовые выключатели Преимущества:

Благодаря превосходным дугогасительным свойствам элегаза элегазовые выключатели имеют много преимуществ по сравнению с масляными или воздушными автоматическими выключателями. Некоторые из них перечислены ниже: 

(i) Благодаря превосходному гашению дуги элегазом SF6 такие выключатели имеют очень короткое время дугообразования.

(ii) Поскольку диэлектрическая прочность газа SF6 в 2-3 раза больше, чем у воздуха, такие выключатели могут отключать гораздо большие токи.

(iii) Элегазовый выключатель обеспечивает бесшумную работу благодаря замкнутому газовому контуру и отсутствию выброса в атмосферу, в отличие от выключателя с воздушным дутьем.

(iv) Закрытое газовое ограждение сохраняет внутреннее пространство сухим, поэтому не возникает проблем с влажностью.

(v) В таких выключателях отсутствует риск возгорания, поскольку элегаз не воспламеняется.

(vi) Отсутствуют углеродистые отложения, что устраняет проблемы с трекингом и изоляцией.

(vii) Элегазовые автоматические выключатели имеют низкие затраты на техническое обслуживание, легкие требования к фундаменту и минимальное вспомогательное оборудование.

(viii) Поскольку элегазовые выключатели полностью закрыты и изолированы от атмосферы, они особенно подходят для использования во взрывоопасных зонах, например, в угольных шахтах.

Элегазовые выключатели Недостатки:

(i) Элегазовые выключатели дороги из-за высокой стоимости SF6.

(ii) Поскольку газ SF6 необходимо восстанавливать после каждой операции выключателя, для этой цели требуется дополнительное оборудование.

Элегазовые выключатели Применение:

Типовой элегазовый выключатель состоит из блоков прерывателей, каждый из которых может работать с токами до 60 кА и напряжениями в диапазоне 50–80 кВА. Количество блоков соединено последовательно в соответствии с напряжением системы. Элегазовые выключатели были разработаны для напряжения от 115 кВ до 230 кВ, номинальной мощности от 10 МВА до 20 МВА и времени отключения менее 3 циклов.

Что такое элегазовый выключатель? Конструкция, принцип работы, преимущества и недостатки элегазового выключателя

Автоматический выключатель, в котором для гашения дуги используется газ под давлением SF 6 , называется автоматическим выключателем SF 6 .Газ SF 6 (гексафторид серы) обладает превосходными диэлектрическими, дугогасительными, химическими и другими физическими свойствами, которые доказали его превосходство над другими дугогасящими средами, такими как масло или воздух. Автоматический выключатель SF 6 в основном делится на три типа

  • Поршневой автоматический выключатель без демпфера
  • Однопоршневой автоматический выключатель.
  • Поршневой автоматический выключатель с двойным амортизатором.

Автоматический выключатель, в котором в качестве изолирующей среды использовались воздух и масло, их сила гашения дуги нарастала относительно медленно после движения размыкания контактов.В случае высоковольтных выключателей используются свойства быстрого гашения дуги, требующие меньше времени для быстрого восстановления, нарастания напряжения. Автоматические выключатели SF 6 имеют в этом отношении хорошие характеристики по сравнению с масляными или воздушными автоматическими выключателями. Так в ВН до 760 кВ применяют автоматические выключатели СФ 6 .

Свойства автоматического выключателя на основе гексафторида серы

Гексафторид серы обладает очень хорошими изоляционными и дугогасящими свойствами. Эти свойства

  • Бесцветный, без запаха, нетоксичный и негорючий газ.
  • SF 6 Газ чрезвычайно стабилен и инертен, а его плотность в пять раз превышает плотность воздуха.
  • Обладает более высокой теплопроводностью, чем воздух, и способствует лучшему охлаждению токоведущих частей.
  • SF 6 Газ сильно электроотрицательный, что означает, что свободные электроны легко удаляются из разряда путем образования отрицательных ионов.
  • Обладает уникальным свойством быстрой рекомбинации после удаления искры, питающей источник.Он в 100 раз более эффективен по сравнению со средой гашения дуги.
  • Его диэлектрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воздуха, и на 30% меньше, чем у диэлектрического масла. При высоком давлении диэлектрическая прочность газа увеличивается.
  • Влага очень вредна для автоматического выключателя SF 6 . Из-за сочетания влажности и газа SF 6 образуется фтористый водород (при гашении дуги), который может повредить части автоматических выключателей.

Конструкция SF

6 Автоматические выключатели Автоматические выключатели

SF 6 в основном состоят из двух частей, а именно (а) блока прерывателя и (б) газовой системы.

Прерыватель – Этот блок состоит из подвижных и неподвижных контактов, состоящих из набора токоведущих частей и дугогасительного датчика. Подключен к газовому резервуару SF 6 . Этот блок состоит из скользящих вентиляционных отверстий в подвижных контактах, которые пропускают газ под высоким давлением в основной бак.

Газовая система – Замкнутая газовая система используется в автоматических выключателях SF 6 . Газ SF 6 является дорогостоящим, поэтому его утилизируют после каждой операции.Этот блок состоит из камер низкого и высокого давления с сигнализатором низкого давления и предупредительными выключателями. Когда давление газа очень низкое, из-за чего снижается диэлектрическая прочность газов и ставится под угрозу дугогасительная способность выключателей, эта система подает предупредительный сигнал.

Принцип работы SF

6 Автоматический выключатель

В нормальных условиях эксплуатации контакты прерывателя замкнуты. Когда в системе возникает неисправность, контакты размыкаются, и между ними зажигается дуга.2 таким образом; хранится в резервуаре низкого давления. Этот газ низкого давления возвращается в резервуар высокого давления для повторного использования.

Теперь давление поршня дневного нагнетателя используется для создания давления гашения дуги во время операции открытия с помощью поршня, прикрепленного к подвижным контактам.

Преимущество автоматического выключателя SF

6

SF 6 Автоматические выключатели имеют следующие преимущества по сравнению с обычным выключателем

  1. SF 6 газ обладает отличными изоляционными, дугогасительными и многими другими свойствами, которые являются самыми большими преимуществами автоматических выключателей SF 6 .
  2. Газ негорючий и химически стабильный. Продукты их разложения не взрывоопасны, поэтому нет риска возгорания или взрыва.
  3. Электрический зазор значительно уменьшен из-за высокой диэлектрической прочности SF 6 .
  4. На его работу не влияют изменения атмосферных условий.
  5. Обеспечивает бесшумную работу и отсутствие проблем с перенапряжением, поскольку дуга гасится при нулевом естественном токе.
  6. Диэлектрическая прочность не снижается, так как при дуговом разряде не образуются частицы углерода.
  7. Требует меньше обслуживания и не требует дорогостоящей системы сжатого воздуха.
  8. SF 6 без проблем выполняет различные задачи, такие как устранение коротких замыканий на линии, переключение, размыкание ненагруженных линий электропередачи, реактора трансформатора и т. д.

Недостатки SF

6 автоматических выключателей
  1. SF 6 газ в некоторой степени удушающий.В случае утечки в баке гидромолота газ SF 6 тяжелее воздуха и, следовательно, SF 6 оседает в окружающей среде и приводит к удушью обслуживающего персонала.
  2. Попадание влаги в бак гидромолота SF 6 очень вредно для гидромолота и вызывает несколько отказов.
  3. Внутренние детали нуждаются в очистке во время периодического обслуживания в чистой и сухой среде.
  4. Требуется специальное сооружение для транспортировки и поддержания качества газа.

Элегазовые автоматические выключатели. Конструкция, типы и работа

Неподвижный контакт представляет собой полый цилиндрический токопроводящий контакт, оснащенный дугогасительным рожком. Подвижный контакт также представляет собой полый цилиндр с прямоугольными отверстиями по бокам.

Отверстия позволяют газообразному гексафториду серы (SF6) выходить через них после прохождения вдоль и поперек дуги.

Наконечники неподвижного контакта, подвижного контакта и дугогасительного рожка покрыты медно-вольфрамовым дугостойким материалом .

Поскольку элегаз дорог, его восстанавливают и утилизируют с помощью подходящей вспомогательной системы после каждой операции выключателя.

Так как давление газа очень высокое, необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить утечку газа в стыках, обеспечивая идеальное масштабирование.

Системы низкого и высокого давления оснащены сигнализаторами низкого давления и набором блокировочных выключателей, которые подают предупреждение в момент, когда давление газа падает ниже определенного значения, поскольку в противном случае будет снижена диэлектрическая прочность и способность гашения дуги выключателя находится под угрозой.

При достижении предела опасности предохранительные устройства блокируют выключатель. Устройства первостепенной защиты следят за тем, чтобы неисправность в цепи управления не позволяла компрессору создать избыточное давление в ресивере высокого давления или продолжить откачку газа в атмосферу в случае крупной утечки.

Температура 20◦C для предотвращения сжижения газа в камере высокого давления при низкой температуре; в камере высокого давления установлен нагреватель.Термостат настроен на включение при температуре окружающей среды ниже 16◦C.

В замкнутом положении выключателя контакты остаются окруженными элегазом (SF6) под давлением около 2,8 кг/см 2 .

Когда выключатель срабатывает , подвижный контакт раздвигается и между контактами возникает дуга. (Для получения более подробной информации см. явление дугового разряда в выключателе.)

Поток газообразного гексафторида серы (SF6) под высоким давлением быстро поглощает свободные электроны на пути дуги.Он образует неподвижные отрицательные ионы, которые неэффективны в качестве носителей заряда.

В результате среда между контактами быстро приобретает высокую диэлектрическую прочность и вызывает гашение дуги.

В этом видеоролике показано практическое отключение и включение элегазового выключателя.

Типы элегазовых выключателей

Элегазовый выключатель был разработан несколькими производителями, и появилось несколько конструкций. Типы элегазовых выключателей можно в целом определить как

.
  1. Двойное давление Тип SF6 CB
  2. Одинарная напорная форсунка, тип SF6 CB

В элегазовом выключателе двойного давления газ из системы высокого давления выпускается в систему низкого давления через сопло во время процессов гашения дуги. Этот дизайн устарел .

Система двойного давления работала по принципу, очень похожему на конструкцию воздушной продувки, но была модифицирована для создания системы с замкнутым контуром для выхлопных газов. После гашения дуги газы в резервуаре низкого давления фильтруются, сжимаются и затем сохраняются в резервуаре высокого давления для дальнейшего использования. Также были установлены нагреватели, чтобы газ не превращался в жидкость при низких температурах, что делало бы среду непригодной для использования в качестве прерывателя.

Элегазовый выключатель двойного давления

В элегазовом выключателе одинарного давления элегаз сжимается системой подвижного цилиндра и выпускается через сопло при гашении дуги. Эта конструкция наиболее популярна в широком диапазоне напряжений от 13,6 кВ до 760 кВ.

Элегазовые выключатели с одним нагнетателем типа

Элегазовые выключатели были впервые успешно изготовлены компанией Westinghouse в 1957 году. К 1970-м годам высоковольтные распределительные устройства с элегазом стали популярными.

В первоначальных конструкциях использовалась система двойного давления, которая была заменена в 1970-х годах конструкцией типа дутья одинарного давления.

Принцип действия элегазового выключателя

Конструкции элегазового выключателя (рабочий бак и мертвый бак)

Как для двойного давления, так и для одинарного давления распределительные устройства с элегазом имеют конструкцию либо с мертвым баком, либо с рабочим баком.

Конструкция мертвого бака предназначена для наружной установки, а работающего бака (или модульная конструкция) — для внутренней установки.Баковые выключатели все чаще интегрируются в подстанции с элегазовой изоляцией для внутренней или наружной установки.

Доступны элегазовые выключатели следующих конструкций.

  1. баковый автоматический выключатель
  2. Баковый автоматический выключатель
  3. конструкции резервуаров с заземлением.

Резервуар под напряжением означает, что прерывание происходит в корпусе, который находится под потенциалом линии. Такой элегазовый выключатель имеет камеру прерывателя, которая установлена ​​на изоляторах и находится под линейным потенциалом.Прерыватель с такой модульной конструкцией может быть соединен последовательно для работы при более высоких уровнях напряжения.

Автоматический выключатель рабочего бака и резервного бака

Резервный бак означает, что прерывание происходит в заземленном корпусе. Трансформаторы тока расположены по обеим сторонам разрыва (т. е. контакты прерывателя). В таких автоматических выключателях обслуживание отключения происходит на уровне земли. И его сейсмостойкость лучше, чем у автоматических выключателей с конструкциями бака под напряжением.

Однако им требуется больше изолирующего газа, чтобы обеспечить надлежащую изоляцию между прерывателем и заземленным корпусом резервуара. Модульный мертвый резервуар CB был специально разработан для интеграции систем подстанций с элегазовой изоляцией.

Заземленный резервуар означает, что прерывание происходит в корпусе, который частично находится под потенциалом линии и частично под потенциалом земли. Эволюция конструкции выключателя с заземленным резервуаром является результатом установки прерывателя выключателя в рабочем резервуаре в конструкцию выключателя в бездействующем резервуаре.

Свойства газа SF6

Важными свойствами элегазового выключателя являются:

  1. Токсичность
    • SF6 представляет собой без запаха, цвета, вкуса и нетоксичный в чистом виде. Однако он может исключить доступ кислорода и вызвать удушье. Если нормальное содержание кислорода в воздухе снижается с 21 процента до менее 13 процентов, удушье может произойти без предупреждения.
  2. Диэлектрическая прочность
    • SF6 имеет диэлектрическую прочность примерно , что в три раза больше, чем у воздуха при давлении в одну атмосферу для данного расстояния между электродами.Диэлектрическая прочность увеличивается с увеличением давления; а при трех атмосферах диэлектрическая прочность примерно эквивалентна трансформаторному маслу.
  3. Теплопроводность
    • Теплопроводность SF6 ниже, чем у воздуха, но его общая способность к теплопередаче, особенно с учетом конвекции, превосходна, поскольку она аналогична теплопроводности таких газов, как водород и гелий, и выше, чем у воздуха.
    • При высоких температурах кривая теплопроводности SF6 выявляет одно из исключительных свойств газа, которое позволяет использовать его для гашения дуги путем теплового переноса.
  4. Гашение дуги
    • SF6 приблизительно в 100 раз эффективнее воздуха при гашении ложной дуги. Элегаз также обладает высокой теплоемкостью, которая может поглощать энергию дуги без значительного повышения температуры.
  5. Электрические свойства
    • Отличные диэлектрические свойства SF6 обусловлены электроотрицательным характером его молекул. Он имеет ярко выраженную тенденцию захватывать свободные электроны, образуя тяжелые ионы с низкой подвижностью, что очень затрудняет развитие электронных лавин.
    • Из-за способности SF6 гасить дугу коронный разряд и искрение в SF6 не возникают до тех пор, пока уровень напряжения не превысит уровень возникновения коронного разряда и дугового разряда в воздухе. SF6 будет медленно разлагаться при постоянном воздействии коронного разряда.
  6. Химические свойства
    • SF6 полностью удовлетворяет требованиям валентности молекулы серы. Его молекулярная структура октаэдрическая с молекулой фтора на каждой вершине. Шесть связей являются ковалентными, что объясняет исключительную стабильность этого соединения.
    • SF6 можно нагревать без разложения до 500°C в отсутствие каталитических металлов. Элегаз негорюч, а водород, хлор и кислород не действуют на него. SF6 нерастворим в воде и не подвергается воздействию кислот .
  7. Токсичность продуктов дуги
    • T продукты кислородного разложения образуются , когда газ SF6 подвергается воздействию электрической дуги. Продукты разложения представляют собой фториды металлов и образуют порошок белого или желтовато-коричневого цвета.
    • Также образуются токсичные газы, имеющие характерный запах тухлых яиц.

Преимущества и недостатки газа SF6

В чистом виде газ SF6 бесцветен, не имеет запаха, вкуса и нетоксичен . При комнатной температуре и давлении он является газообразным и имеет плотность 6,16 г/л, что примерно в пять раз превышает плотность воздуха. Поскольку его критическая температура составляет 45,6°C, он может быть сжижен при сжатии и обычно транспортируется в жидком виде.

Благодаря превосходным дугогасительным свойствам газа элегаза (SF6), автоматические выключатели на основе элегаза (SF6) имеют много преимуществ по сравнению с масляными выключателями и выключателями с воздушным дутьем.

Преимущества элегазового выключателя

Важными преимуществами элегазового выключателя являются:

  1. Превосходное гашение дуги газообразным гексафторидом серы (SF6). Благодаря этому элегазовые выключатели имеют очень короткое время дуги .Следовательно, газ SF6 используется на подстанциях с газовой изоляцией.
  2. Диэлектрическая прочность газа гексафторида серы (SF6) в 2-3 раза выше, чем у воздуха. Таким образом, элегазовые выключатели могут прерывать гораздо большие токи .
  3. Выключатель на элегазе (SF6) обеспечивает бесшумную работу благодаря замкнутому газовому контуру и отсутствию выброса в атмосферу, в отличие от выключателя с воздушным дутьем.
  4. Компактная конструкция выключателей с элегазом существенно снижает требования к пространству и затраты на установку в здании.
  5. Элегазовые выключатели справляются со всеми известными коммутационными явлениями.
  6. Элегазовые автоматические выключатели прекрасно адаптируются к экологическим требованиям . Они имеют полностью закрытую газовую систему, исключающую выхлоп во время операций переключения.
  7. Расстояние между контактами составляет минимум в элегазовых выключателях из-за диэлектрической прочности, обеспечиваемой элегазом высокого давления.
Недостатки элегазового выключателя

В целом важным недостатком элегазовых выключателей по сравнению с другими автоматическими выключателями является их относительно высокая стоимость .Стоимость в последние годы несколько снизилась.

Некоторые другие недостатки элегазового выключателя:

  1. Операции переключения в тяжелых условиях могут генерировать вредные побочные продукты разложения . Во время типичной герметичной работы эти побочные продукты рекомбинируют в SF6. Однако во время дуги или в случае отказа распределительного устройства SF6 и его побочные продукты могут выбрасываться в окружающую среду .
  2. Неисправные соединения в элегазовом выключателе приводят к утечке элегаза.Таким образом, требуется устройств непрерывного мониторинга .
  3. Газообразный элегаз SF6 является ядовитым и его нельзя вдыхать.
  4. Хотя SF6 в чистом виде не токсичен, он не поддерживает жизнь и поэтому может стать опасным для дыхания , если он накопится. Поскольку он тяжелее воздуха, он обычно может собираться близко к земле, например, в кабельных траншеях или дренажных системах. Поэтому персонал площадки проинструктирован заботиться о такой среде.
  5. Воздействие твердых побочных продуктов при вдыхании включает раздражение открытых участков кожи и глаз, носа, горла и легких; дополнительные симптомы могут возникнуть, если достаточный объем достигает желудочно-кишечного тракта.
  6. Специальные средства необходимы для транспортировки газа, передачи газа и для поддержания качества газа. Ухудшение качества газа влияет на рабочие характеристики и, следовательно, на надежность элегазового выключателя.

Безопасность и техническое обслуживание элегазового выключателя

Техническое обслуживание элегазового выключателя необходимо из-за его важности для обычных переключений и защиты другого оборудования.

Система электропередачи выходит из строя, и оборудование может выйти из строя, если автоматический выключатель не сработает из-за отсутствия профилактического обслуживания.

Выключатели, которые простаивают в течение 6 месяцев и более, следует размыкать и замыкать несколько раз подряд, чтобы проверить правильность работы и удалить любое скопление пыли или инородных материалов на движущихся частях и контактах.

Хотя чистый элегаз не токсичен, он не содержит кислорода и поэтому не поддерживает жизнь.

Высокая плотность SF6, в пять раз превышающая плотность воздуха, означает, что любая утечка приведет к скоплению газа в низких местах, таких как кабельные траншеи, и операторы должны быть осведомлены об опасности удушья.

Однако смесь 20 % кислорода и 80 % SF6 можно безопасно вдыхать, и такие смеси использовались в лабораторных экспериментах на людях при изучении аэродинамики легких.

Дуга в элегазе будет производить низшие фториды серы, газообразные и токсичные.Эти газы эффективно контролируются и поглощаются подходящими агентами, т.е. активированный оксид алюминия или молекулярные сита, входящие в комплект оборудования.

Кроме того, газы имеют резкий неприятный запах, который служит достаточным предупреждением об их присутствии.

Как упоминалось выше, фториды металлов в виде тонкой пыли также образуются в процессе прерывания. Эти фториды являются раздражителями, поэтому большинство производителей рекомендуют надевать пылезащитную маску, защитные очки и пластиковые перчатки во время обслуживания прерывателя, хотя есть зарегистрированные заметные исключения.

Очень долгий срок службы контактов элегазового выключателя означает, что в большинстве случаев контакты и сопла никогда не придется менять, что сводит к минимуму проблемы технического обслуживания, хотя периодические плановые проверки кислотности газа будут необходимы для убедитесь, что абсорбирующий агент все еще активен и эффективен.

Далее: Вакуумные автоматические выключатели

Элегазовый выключатель – принцип работы, конструкция, преимущества

В элегазовом выключателе в качестве дугогасительной среды используется газообразный гексафторид серы.Газ SF6 используется потому, что он обладает высокой диэлектрической прочностью, которая действует как хорошая среда для гашения дуги. SF6 является электроотрицательным газом и обладает высокой способностью поглощать свободные электроны. Контакты элегазовых выключателей размыкаются в потоке элегаза под высоким давлением, и дуга застревает между контактами выключателей. Свободные электроны в дуге внезапно поглощаются газом с образованием отрицательных неподвижных ионов, и дуга быстро гаснет. Выключатель

SF6 производится для номинального напряжения от 6,6 кВ до 760 кВ, а также представляет собой инертный, нетоксичный, негорючий газ.Диэлектрическая прочность SF6 в 2,35 раза выше, чем у воздуха при атмосферном давлении.

{tocify} $title={Table of Contents}

Свойства газа SF6

Физические свойства 

  • Газ SF6 бесцветный, без запаха
  • Неопасный
  • Газ SF6 тяжелый, его плотность в 5 раз больше плотности воздуха при температуре 20 градусов
  • Обладает отличной теплопроводностью

Химические свойства газа SF6 Температура

  • Химически инертный газ
  • нернобезоподъемность на амбиантном температуре
  • Электротехничный газ
  • Он рекомбинетирует в течение короткого времени после того, как дуги погасит
  • Диэлектрические свойства

    • Диэлектрический прочность газа SF6 составляет 2.2. Разрушитель гексафторида серы состоит из двух частей, в основном, блока прерывателя и блока газа.

      На приведенной ниже схеме показана конструкция элегазового выключателя демпферного типа.

      Подвижные цилиндры крепятся к подвижному кондуктору против неподвижного поршня. Как показано на схеме прерывателя гексафторида серы с полностью закрытым положением прерывателя и имеет место относительное движение между неподвижным поршнем и подвижным цилиндром. За счет этого газ сжимается между этим контактом.Этот сжатый газ в полости выпускается через сопло в процессе гашения дуги.

      Принцип работы элегазового выключателя

      Обычно контакты выключателя находятся в закрытом положении, когда в системе питания возникает неисправность. Контакты разъединяются, и дуга застревает между неподвижным контактом и подвижным контактом во время разъединения контактов, сжатый газ SF6 в полости высвобождается над дугой, что уменьшает диаметр дуги за счет осевого преобразования и радиального рассеяния. При текущем нуле диаметр дуги становится слишком маленьким и дуга гаснет.

      Преимущества элегазового выключателя

      Преимущества элегазового выключателя заключаются в следующем
      • Размер элегазового выключателя меньше, чем у обычного выключателя того же номинала.
      •  Газ SF6 негорюч и химически стабилен, следовательно, нет опасности возгорания.
      • Потребность в газе мала, так как один и тот же газ рециркулирует в контуре.
      • Не издает звуков во время работы в качестве воздушного выключателя из-за замкнутого газового контура.
      • Закрытая конструкция предотвращает попадание влаги, пыли и т. д. 
      • Требуется меньше обслуживания.
      • Имеет возможность прерывания слабого и сильного тока.
      • Замена контактов не требуется из-за небольшой коррозии контактов

      Недостатки

      Недостатки элегазового выключателя

      • Проблемы с уплотнением возникают из-за типа конструкции
      • Если соединение не обеспечивает идеальное соединение, может быть утечка газа.
      • Элегазовый выключатель стоит дорого из-за высокой стоимости газа SF6
      • Газ SF6, создаваемый дугой, ядовит, и его нельзя вдыхать.

      Читайте также

      Предохранитель HRC

      Векторные группы трансформатора

       

      Принцип работы элегазового выключателя

      В элегазовом выключателе используется самоподдерживающаяся конструкция дугогашения, в которой в основном используется поток воздуха с тепловым расширением под высоким давлением в цилиндре высокого давления и блокирующий эффект ударной дуги для увеличения давления газа в цилиндре высокого давления при открытии дуги. автоматический выключатель.Работа элегазового выключателя делится на два типа: один — размыкание; другой — операция закрытия. Ниже приводится введение в эти две операции.

      (1) Открытие. Операция размыкания элегазового выключателя заключается в управлении внутренним рычагом опоры с помощью пружинного рабочего механизма, чтобы потянуть изолирующий тяговый стержень, чтобы опустить сопло, а затем создать определенную дугу за счет разделения основного контакта и статический контакт.Эти дуги проходят. Горение будет производить относительно высокую температуру, а затем будет производить газ под высоким давлением. Когда газ высокого давления поступает в цилиндр давления, давление в цилиндре давления увеличивается. Газ под высоким давлением в цилиндре давления может быть выброшен из горловины подвижного дугового контакта, тем самым гася дугу для достижения цели короткого замыкания.

      (2) Операция закрытия. Операция замыкания выключателя с гексафторидом серы заключается в управлении внутренним рычагом опоры с помощью пружинного рабочего механизма, чтобы потянуть изолирующий стержень для перемещения сопла вверх, чтобы было достигнуто замкнутое состояние, а затем газообразный гексафторид серы поступает в цилиндр давления.Внутри ждет следующего срабатывания элегазового выключателя.

      Выключатель с элегазом в основном состоит из шести частей, в том числе: токопроводящая часть выключателя с элегазом, устройство гашения дуги выключателя с элегазом, изолирующая часть выключателя с элегазом и выключатель с гексафторидом. . Вспомогательное соединительное устройство серного выключателя и электрическая структура управления и эксплуатации элегазового выключателя.В соответствии со структурой и составом элегазовых выключателей, элегазовые выключатели можно разделить на два типа автоматических выключателей: один представляет собой высоковольтный элегазовый выключатель резервуарного типа; другой представляет собой автоматический выключатель из гексафторида серы керамического колонного типа. Устройство.

      Два типа элегазовых выключателей имеют свои особенности и методы работы. Среди них высоковольтный элегазовый выключатель бакового типа можно комбинировать с изолирующими выключателями, автоматическими выключателями и т. д., чтобы сформировать электроприбор с открытой комбинацией, который может уменьшить площадь земли и сократить время обслуживания, такие автоматические выключатели SF6 очень подходят для использования в Синьцзяне, потому что высоковольтные выключатели SF6 бакового типа особенно адаптируются к окружающей среде, и природные условия в Синьцзяне относительно суровые. Обычный элегазовый выключатель очень подвержен отказам при фактическом использовании, в то время как высоковольтный элегазовый выключатель резервуарного типа редко выходит из строя при использовании в Синьцзяне, что обеспечивает безопасность Синьцзяна.Тем не менее, выключатель из гексафторида серы фарфорового колонного типа также имеет определенные преимущества. Процесс установки элегазофторидного выключателя с фарфоровой колонной относительно прост и также может в определенной степени сэкономить экономические затраты, но сейсмостойкость фарфорового колонного элегазового выключателя невелика, а центр тяжести относительно низком уровне, что приведет к тому, что автоматический выключатель на основе гексафторида серы с керамической стойкой будет использоваться только в некоторых районах, поэтому этот тип выключателя на основе гексафторида серы не будет использоваться в Синьцзяне.

      Принцип работы элегазового выключателя

      Привет, друзья, в этой статье я объясняю принцип работы и конструкцию элегазового выключателя . Эта статья расширит ваши знания; Я надеюсь, что это так.

      В масляных, воздушных и маломасляных выключателях гашение дуги происходит медленно после момента разъединения контактов. Следовательно, дуга обычно гаснет после того, как несколько полупериодов тока проходят через нуль.

      Быстрое гашение дуги требует высокой диэлектрической прочности дугового тракта и ее быстрого восстановления после момента нулевого тока.В случае Х.В. автоматические выключатели, это важно. В этом отношении элегазовые и вакуумные выключатели обладают лучшими характеристиками по сравнению с другими автоматическими выключателями.

      Поэтому в настоящее время предпочтение отдается элегазовым выключателям и вакуумным выключателям ВН. системы над другими обычными автоматическими выключателями . Масляные выключатели, воздушные выключатели и выключатели с низким уровнем масла в настоящее время устаревают.

      Мы можем разделить элегазовый выключатель на два блока, а именно:

      • Блок прерывателей
      • Газовая система

      Блок прерывателей : Этот блок состоит из подвижных и неподвижных контактов в камере, заполненной элегазом.Неподвижный контакт представляет собой полый цилиндрический контакт, содержащий дугогасительный рожок.

      Подвижный контакт также представляет собой полый цилиндрический контакт с отверстиями по бокам, известными как боковые вентиляционные отверстия. Боковые вентиляционные отверстия в подвижном контакте позволяют газу под высоким давлением поступать в основной резервуар после прохождения вдоль и поперек дуги.

      Когда подвижный контакт выводится из фиксированного контакта, между контактами возникает дуга. Газ SF6 продувается в осевом направлении вдоль дуги газовой системой выключателя. Газ направляется из зоны высокого давления в зону низкого давления через сопло.

      Сопло расположено так, что газ течет в осевом направлении по длине дуги. Тепло от дуги отводится осевой конвекцией и радиальным рассеянием. Это уменьшает диаметр дуги, и дуга гаснет в текущий нулевой момент.

      Газовая система : В элегазовом выключателе используется замкнутая газовая система. SF6 – дорогостоящий газ. Поэтому он обновляется и перерабатывается после каждой операции выключателя. Для этого изготавливается необходимая вспомогательная система.Газ хранится в камере высокого давления при 16 атмосферах, тогда как давление газа на стороне низкого давления составляет 3 атмосферы.

      Выключатель также имеет систему сигнализации. Система сигнализации выдает предупреждение, если давление газа падает ниже определенного значения, а система безопасности блокирует выключатель, если давление газа достигает опасного предела. Поскольку при низком давлении диэлектрическая прочность газа SF6 снижается, что снижает его способность гашения дуги.

      Герметизация выполняется очень тщательно, чтобы предотвратить утечку газа в местах соединений.В камере высокого давления предусмотрен нагреватель, чтобы избежать сжижения газа при низкой температуре, который поддерживает его температуру на уровне 200°С.

      Мы используем элегаз в автоматических выключателях из-за его уникальных электрических и химических свойств. Это как под:

      1. Это химически стабильный и инертный газ, который не вступает в реакцию с материалами, используемыми в конструкции элегазового выключателя. Срок службы металлических частей, контактов больше при использовании элегаза.

      2. Диэлектрическая прочность газа SF6 равна 2.В 35 раз больше, чем у воздуха, и меньше, чем у диэлектрического масла при атмосферном давлении. Увеличивая давление, его диэлектрическая прочность может быть больше, чем у диэлектрического масла . Таким образом, используя элегаз под высоким давлением, можно уменьшить размеры элегазового выключателя.

      3. Способность атома притягивать и удерживать электроны известна как его электроотрицательность. Газ SF6 очень электроотрицателен. Благодаря чему газ SF6 быстро поглощает свободные электроны, образующие дугу, и образует отрицательные ионы.

      Эти отрицательные ионы относительно тяжелее и неподвижны по сравнению со свободными электронами. Следовательно, они неэффективны в качестве носителя заряда. Таким образом, ионизированный элегаз обладает высокой диэлектрической прочностью по сравнению с неионизированными газами той же плотности.

      Таким образом, газ SF6 не только обладает хорошей диэлектрической прочностью , но и быстро восстанавливает свою диэлектрическую прочность после конечного нулевого тока из-за его электроотрицательности и низкой постоянной времени. Постоянная времени – это время между нулевым током и моментом, когда проводимость контактных пространств достигает нулевого значения.

      Однако влага значительно ухудшает свойства газа SF6.

      Преимущества элегазовых выключателей

      Элегазовые выключатели

      имеют следующие преимущества перед OCB, ACB и MOCB:

      • Выдающиеся изоляционные, дугогасительные и химические свойства газа SF6 являются дополнительным преимуществом SF6
      • Этот газ и продукты его разложения не воспламеняются, т. е. отсутствует риск возгорания или взрыва.
      • Электрические зазоры значительно уменьшены благодаря высокой диэлектрической прочности элегаза
      • Короткое время дуги и превосходные дугогасительные свойства элегаза снижают износ контактов.
      • Благодаря герметичной конструкции на его работу не влияют атмосферные условия.
      • Элегазовые выключатели используются в высоковольтных электростанциях. систем от 72 до 550 кВ на ток отключения от 20 до 63 кА при номинальном токе 1200 – 12000 А.

      Проблемы с элегазовым выключателем

      • Проблемы с газоуплотнением.
      • Попадание влаги в автоматический выключатель очень вредно.
      • Для поддержания качества газа и его транспортировки необходимы специальные сооружения.Плохое качество газа влияет на производительность и, следовательно, на надежность элегазового выключателя.

      Спасибо, что прочитали о «Принципе работы элегазового выключателя». Для получения более подробной информации посетите Википедию.

      .

    0 comments on “Принцип работы элегазового выключателя: Устройство и принцип работы | ВГТ — элегазовые выключатели | Высоковольтные выключатели

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.