7.5. Выключатель с функциями разъединителя

Современные элегазовые выключатели конструируют так, чтобы их плановые ремонты были минимизированы. Основным элементом выключателя, требующим обслуживания, является пружинный привод. Здесь основные ремонтные работы ограничиваются смазкой узлов после 15 лет эксплуатации. Приводы обладают высокой ремонтопригодностью. Во многих случаях их ремонт со снятием напряжения с выключателя непродолжительный. Как известно, для выключателей нормируется ресурс по механической и коммутационной стойкости (коммутационный ресурс). Первый из них составляет от 5000 до 10 000 циклов включение-отключение, что достаточно для всего расчётного срока службы выключателя. Ресурс по коммутационной стойкости находится в диапазоне от 2000 до 5000 циклов отключения номинального тока выключателя и до 20 циклов коммутации его номинального тока отключения I_{ОТКЛ.НОМ} При токах I < I_{ОТКЛ.НОМ} число отключаемых КЗ возрастает. Оно может быть оценено по приближённой формуле, предлагаемой заводами-изготовителями, например ∑nI^m < К, где n - число КЗ; m по различным данным лежит в диапазонах от 1,4 - 1,7 до 1,8 -2,0, при этом для некоторых типов выключателей К достигает 16 000 – 20 000.

Оказывается, что за расчётный срок службы (примерно 25 лет) выключатели в целом расходуют незначительную часть коммутационного ресурса, и поэтому нет потребности вскрытия их дугогасительных камер, т.е. проведения капитального ремонта. При исследовании линий выдачи мощности электростанций Московского региона за 3-летний период 2005 - 2007 гг. в условиях высокой плотности нагрузок получены следующие результаты. На рис. 7.5 и рис. 7.6 представлены соответственно интегральное распределение фактических токов КЗ I_k и отношений I_k / I_{ОТКЛ.НОМ} на этих линиях. Как видно из рис. 5, максимальные токи КЗ на линиях не превышают 14-19 кА, что в 2,0 - 2,5 раза ниже максимальных расчётных токов КЗ. Около 90% выключателей отключают токи КЗ, не превышающие (0,35-0,47) I_{ОТКЛ.НОМ}. При этом среднее значение I_k / I_{ОТКЛ.НОМ} составило 0,16 и 0,26 при напряжении соответственно 110 и 220 кВ.

I_k , кА

n, %

16

12

8

4

20

40

60

80

0

1

2

Рисунок 7.5 - Распределение фактических токов КЗ на линиях выдачи мощности электростанций в сети: 1 – 110 кВ; 2 – 220 кВ

Ik / iоткл.Ном., отн.Ед.

0,4

0,3

0,2

0,1

20

40

60

80

n, %

0

2

1

Рисунок 7.6 - Распределение отношения I_k / I_{ОТКЛ.НОМ} на линиях выдачи мощности электростанций в сети: 1 – 110 кВ; 2 – 220 кВ

В среднем на отдельно взятой линии 110 кВ короткое замыкание происходит примерно раз в 3 года (средняя длина линии 5,7 км, 70% линий кабельных и воздушно-кабельных, оставшиеся 30% - воздушные), а на линии 220 кВ - раз в 2,5 года (средняя длина линии 12,4 км, 33% линий кабельных и воздушно-кабельных).

Тем не менее для отечественных энергосистем данный вопрос требует дополнительного изучения, так как протяжённость отдельно взятых линий электропередачи единой национальной электрической сети заметно выше, чем в Московском регионе. Кроме того, на линиях выдачи мощности используется автоматическое повторное включение (АПВ) с контролем наличия напряжения или синхронизма. Неуспешное АПВ практически не желательно. Следовательно, при действии АПВ ресурс по коммутационной стойкости выключателей будет расходоваться интенсивней.

Наконец, потенциальная частота аварийно-восстановительных ремонтов выключателей сравнительно невелика (параметр потока отказов в пределах 0,01…0,001 1/год).

К тому же использование комбинированных выключателей гораздо более безопасно. По этим причинам сделан вывод, что упрощённая конфигурация схемы РУ с одной секционированной системой сборных шин является более предпочтительной в сравнении со схемой с двумя системами сборных шин, несмотря на более высокую гибкость последней.

Поэтому с позиции надёжности и экономичности желательно иметь схемы РУ 110 кВ и выше вообще без разъединителей. Это оказалось возможным за счёт создания выключателей с функциями разъединителя.

Функции разъединителя выполняют главные контакты выключателя, которые в разомкнутом состоянии должны отвечать требуемым уровням испытательных напряжений для разъединителей. Когда такой выключатель используется как разъединитель (во время работ по ремонту смежного оборудования), необходимо, чтобы его контакты находились в разомкнутом заблокированном состоянии. Блоки­ровка аппарата заключается в электрическом и механическом блокировании привода так же, как и механическое блокирование связи привода и полюса аппарата.

В разомкнутом положении привод выключателя с функциями разъединителя заблокирован катушкой без напряжения, управляемой механическим контактом-запором. Впоследствии было предусмотрено механическое блокирование приводного вала. Когда механическая блокировка включена, в цепь системы блокировки подаётся сигнал "выключатель находится в положении разъединителя". В случае необходимости заземления присоединения выключатель переводится в положение "разъединено", проверяется напряжение на точке заземления, и только тогда система блокировки даёт импульс на включение заземляющего ножа. Выключатели с функциями разъединителя выпускаются на напряжение до 420 (500) кВ (рис. 7.7).

1

1

2

3

3

2

а)

б)

Рисунок 7.7 - Выключатель с функциями разъединителя:

а – 110 кВ; б – 420 (500) кВ; 1 – элегазовый выключатель; 2 – заземлитель; 3 – привод выключателя с системой блокировок

Несмотря на наличие отмеченных блокировок, существует опасность утечки элегаза из полостей выключателя и пробоя изоляционного проме­жутка между его контактами. Поэтому обязательно используется устройство отключения системы сборных шин, к которой присоединён рассматриваемый выключатель, при снижении давления элегаза до заданного предела.

При необходимости проведения ремонтных работ собственно на выключателе предусматриваются быстросъёмные разборные соединения. Они состоят из стандартного набора арматуры, применяемой на подстанциях.