Элегазовый силовой выключатель

Элегазовый выключатель  — это разновидность высоковольтного выключателя, коммутационный аппарат, использующий элегаз (шестифтористую серу, SF₆) в качестве среды гашения электрической дуги. Предназначен для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, при нормальных или аварийных режимах, а также ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Элегазовый выключатель на 115 кВ в Канаде

Введение

На сегодняшний день, использование элегаза в качестве дугогасящей среды, более эффективной по сравнению со сжатым воздухом и маслом, является наиболее перспективным и быстроразвивающимся направлением развития выключателей переменного тока высокого и сверхвысокого напряжения. Основные достоинства элегазового оборудования определяются уникальными физико-химическими свойствами элегаза. При правильной эксплуатации элегаз не стареет и не требует такого тщательного ухода за собой, как масло.

Элегазовому оборудованию также присущи: компактность; большие межревизионные сроки, вплоть до отсутствия эксплуатационного обслуживания в течение всего срока службы; широкий диапазон номинальных напряжений (6-1150 кВ); пожаробезопасность и повышенная безопасность обслуживания.

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. Также ведущие зарубежные фирмы практически полностью перешли на выпуск комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и элегазовых выключателей для открытых распределительных устройств на классы напряжения 110 кВ и выше.

Конструкция элегазового выключателя

По конструкции различают колонковые и баковые выключатели. Колонковые ни внешне, ни по размерам принципиально не отличаются от маломасляных, кроме того, что в современных элегазовых выключателях 220 кВ только один разрыв на фазу. Баковые элегазовые выключатели имеют гораздо меньшие габариты по сравнению с масляными, имеют один общий привод на три полюса, встроенные трансформаторы тока.

В элегазовых выключателях применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока отключения и эксплуатационных особенностей в месте установки. В элегазовых дугогасительных устройствах, в отличие от воздушных дугогасительных устройств, при гашении дуги прохождение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объём камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различаются следующие элегазовые выключатели:

• Автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым посредством компрессионного устройства (элегазовые выключатели с одной ступенью давления);
• С электромагнитным дутьём. Гашение дуги выполняется вращением её по кольцевым контактам под воздействием поперечного магнитного поля, которое создано самим током отключения;
• Двухступенчатое давление. В них сжатый предварительно газ поступает из специальной ёмкости где он находится под относительно высоким давлением. Имеет две ступени давления;
• Автоматически генерирующимся дутьём. Как и предыдущий вариант имеет продольное дутьё, но теперь повышение давление газа происходит непосредственно за счёт разогрева самой электрической дугой.

Привод выключателя

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателях применяют два типа приводов:

• пружинный привод, управляющим органом которого является кинематическая система рычагов, кулачков и валов;
• пружинно-гидравлический привод, управляющим органом которого является гидросистема.

Преимущества и недостатки элегазовых выключателей

Преимущества

• возможность применения на все классы напряжений свыше 1 кВ;
• гашение дуги происходит в замкнутом объёме без выхлопа в атмосферу;
• относительно малые габариты и масса;
• пожаро- и взрывобезопасность;
• быстрота действия;
• высокая отключающая способность;
• надежное отключение малых индуктивных и емкостных токов в момент перехода тока через нуль без среза и возникновения перенапряжений;
• малый износ дугогасительных контактов;
• бесшумная работа;
• возможность создания серий с унифицированными узлами;
• пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки

• сложность и дороговизна изготовления — при производстве необходимо соблюдать высокую чистоту и точность;
• высокие требования к качеству элегаза;
• температурные недостатки SF6, необходимость подогрева и использования смесей элегаза с азотом, хладоном и другими веществами, позволяющими работать элегазовым выключателям в условиях низких температур окружающей среды;
• необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6;
• относительно высокая стоимость SF6;
• требуется более внимательное отношение к использованию и учёту элегаза.

Литература

• Аметистов Е. И. Основы современной энергетики под общей редакцией чл.-корр. РАН Е. В. Аметистова — М.: Издательство МЭИ, 2004.- 822с.
• Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций / Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков — М.:Энергоатомиздат,1989.- 605с.
• Полтев А. И. Конструкции и расчёт элегазовых аппаратов высокого напряжения. — Л.: Энергия, 1979. −240 с.;
• Электрические аппараты высокого напряжения/ Под редакцией Г. Н. Александрова. — Л.: Энергоатомиздат, 1989. — 344 с.;
• Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения/ Под редакцией В. В. Афанасьева. — Л.: Энергоатомиздат, 1987. — 544 с.;