Розанов учебник(ЭЭА) / prilog4

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ, ВЫПУСКАЕМОМ КОМПАНИЕЙ «ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК» (ФРАНЦИЯ)

Международная компания «Шнейдер Электрик» занимает лидирующее положение в производстве, передаче и распределении электроэнергии; в электроснабжении и производстве электротехнических установок; в автоматизации производственных процессов и промышленном контроле.

На протяжении многих лет в России в ключевых отраслях промышленности (нефтедобыча и нефтепереработка, черная и цветная металлургия, газовая промышленность и др.) успешно используется продукция этой компании:

–комплектные распределительные устройства (КРУ) с элегазовыми выключателями;

–трансформаторные подстанции (ТП);

–системы учета и контроля электропотребления и многие другие.

В настоящее время важными направлениями работы компании «Шнейдер Электрик» в России являются: модернизация оборудования электроэнергетических объектов, технологическая поддержка ведущих отраслей промышленности, автоматизация и диспетчеризация систем электросбережения. Продукция «Шнейдер Электрик» имеет высокую степень безопасности для электроустановок и персонала, высокий электрический и механический ресурс при отключении как номинальных токов, так и токов КЗ, простоту в эксплуатации и обслуживании, легкую адаптацию к любым схемам распределения электроэнергии.

Ниже рассмотрено несколько высоковольтных аппаратов на напряжения 6-10 кВ, выпускаемых компанией «ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК» и предлагаемых на рынке России:

–элегазовый выключатель;

–элегазовый контактор;

–элегазовый выключатель нагрузки;

–вакуумный выключатель.

Компания «ШНЕЙДЕР ЭЛЕКТРИК» является пионером и мировым лидером в производстве элегазовых коммутационных аппаратов и технологий гашения дуги в элегазе.

Элегаз – шестифтористая сера (SF6) – нетоксичный, химически инертный газ, приблизительно в 5 раз тяжелее воздуха. В электрических аппаратах используется благодаря высокой электрической прочности, хорошей дугогасительной и теплоотводящей способности. Газ не оказывает генетического или канцерогенного влияния на здоровье человека.

Благодаря высокой стабильности молекулы газа, он не включен в перечень веществ, подлежащих запрету или ограничению применения согласно Монреальской Конвенции.

ЭЛЕГАЗОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕРИИ LF

Особенностью элегазовых выключателей является отсутствие коммутационных перенапряжений, что делает их незаменимыми в сетях с двигательной нагрузкой. Полностью отпадает необходимость в использовании ограничителей перенапряжений, которые имеют место при применении вакуумных выключателей.

Габаритные размеры элегазовых выключателей серии LF представлены на рис. 1а. На рис. 1б даны габариты выкатных элементов для ячеек с указанными выключателями.

Данный выключатель относится к типу элегазовых аппаратов, оболочка которых запаяна на весь срок службы (не менее 30 лет). В этом случае в течение всего срока службы выключатели не требуют ухода, ремонта, контроля давления газа и его добавления. Выключатель имеет высокий механический ресурс – 10 тыс. циклов.

383

a

á

Рис. 1. Элегазовый выключатель серии LF

Процесс гашения дуги базируется на принципе автокомпрессии в элегазе. Три главных полюса находятся в изолирующей оболочке, заполненной элегазом под сравнительно низким давлением в 0,15 МПа (1,5 бар). Использование элегаза под низким давлением обеспечивает высокую надежность герметизации.

Принцип работы построен на технике вращения дуги и эффекте температурного расширения. На рис. 2а показано положение включенного выключателя – здесь разделены главные токоведущие и дугогасительные контакты (последние помещены в отдельную камеру).

Рис. 2б показывает первую стадию процесса отключения – размыкание главных токоведущих контактов.

На рис. 2в показан процесс гашения дуги, возникающей между дугогасительными контактами – дуга охлаждается, поворачиваясь под воздействием магнитного поля, порожденного катушкой на неподвижном контакте. Избыточное давление в камере расширения, обусловленное повышенной температурой, сдвигает дугу, принуждая ее к разрыву и гашению (рис. 2г). Данный принцип позволяет отключать токи короткого замыкания с высокой степенью несимметрии по фазам.

Выключатели типа LF приводятся в действие пружинным приводом RI c ручным подзаводом, который обеспечивает независимость от оператора скорости включения и выключения электроаппарата. Сочетание пружинного привода RI и стандартного мотор-редуктора обеспечивает дистанционное управление и осуществление цикла повторного включения.

384

Рис. 2. Процесс отключения выключателя LF

Рассмотренный тип выключателя используется в ячейках для систем электроснабжения, содержащих ответственную электродвигательную нагрузку на шинах 6-10 кВ – собственные нужды атомных и тепловых электростанций, мощные компрессорные станции, нефтеперерабатывающие, металлургические и другие производства.

385

Рис. 3. Разрез контактора ROLLARC-400:

1 – контакты; 2 – электромагнит; 3 – дугогасящая катушка; 4 – неподвижный главных контакт; 5 – неподвижный дугогасительный контакт; 6 – подвижный главный контакт; 7 – подвижный дугогасительный контакт; 8 – система уплотнения; 9 – гибкий соединитель; 10 – корпус; 11 – молекулярная сетка

Три фазы находятся в корпусе, заполненном элегазом и запаянном на весь срок службы, с давлением 3,5 атм. Эта система обеспечивает максимальную надежность работы и коммутационный ресурс до 300 тысяч циклов. Герметичность корпуса, снабженного предохранительной мембраной, проверяется на заводе-изготовителе.

На рис. 3 представлен разрез высоковольтного контактора ROLLARC-400.

Âконтакторах в качестве принципа гашения дуги использован принцип вращения дуги в элегазе. Процесс отключения начинается с размыкания главных токоведущих контактов при замкнутых дугогасительных контактах (рис. 4а). Следующим этапом происходит размыкание дугогасительных контактов и возникновение дуги между ними (рис. 4б). На дугу воздействует электромагнитное поле, создаваемое дугогасительной катушкой, и пропорциональное величине отключаемого тока. Дуга быстро вращается под действием электромагнитных сил и охлаждается за счет принудительной конвекции (рис. 4в).

Благодаря фазовому сдвигу между током и напряженностью электромагнитного поля, эта сила продолжает существовать и в момент прохождения тока через ноль (рис. 4г).

При токе, равном нулю, в промежутке между дугогасительными кольцами восстанавливается исходная диэлектрическая напряженность благодаря уникальным диэлектрическим свойствам, присущим элегазу.

Выпускаются два типа элегазовых контакторов: ROLLARC-400 с магнитным держателем и ROLLARC400D с механическим фиксирующим устройством.

Âкачестве приводов используются пружинные с ручным подзаводом или моторизованные. Ниже

âтабл. 1 приведены основные технические характеристики контакторов серии ROLLARC-400 в составе ячеек SM6.

386

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НАГРУЗКИ (РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ) И ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ

387

димого разрыва). Здесь заземляющий разъединитель, находящийся в баке с элегазом, обладает, в соответствии с нормативными требованиями, стойкостью к включению на короткое замыкание.

В данной конструкции для усиления охлаждения дуги создается ее движение в элегазовой среде. Взаимодействие рабочего тока с полем, создаваемым постоянным магнитом, приводит к закручиванию дуги относительно неподвижного контакта, в результате чего происходит растяжение и охлаждение дуги до момента ее погасания при первом переходе тока через ноль. К этому моменту расстояние между рабочими контактами становится достаточным, чтобы выдержать восстанавливающееся напряжение.

Данная конструкция проста, надежна и долговечна благодаря чрезвычайно низкому износу рабочей поверхности контактов.

Ниже (табл. 2) приводятся основные характеристики выключателя нагрузки (разъединителя).

Таблица 2

ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ «ЭВОЛИС»

Данный выключатель предназначен для применения в распределительных и промышленных сетях с напряжением 6-10 кВ.

На рис. 7 представлен внешний вид кассеты с выключателем и основные габариты выключателя «ЭВОЛИС».

Характерной особенностью данного аппарата является использование компактного пружинного привода с ручным и электрическим управлением, хорошо себя зарекомендовавшего в течение длительного срока эксплуатации на мощных низковольтных автоматических выключателях «Masterpact».

388

Âсостав пружинного привода выключателя входят:

·кнопки включения и отключения;

·счетчик коммутаций;

·указатель энергии пружины;

·мотор-редуктор;

·катушка отключения на подачу напряжения;

·катушка отключения с минимальным потреблением энергии (MITOP);

·катушка включения;

·блок-контакты;

·блокировка навесными замками.

Особая форма рабочих контактов в вакуумных камерах выклю- чателя и перемещение дуги в процессе ее гашения обеспечивает максимально возможную в данном типе выключателей «мягкость» гашения дуги. Однако, абсолютное исключение процессов

Рис. 7. Кассета с выключателем «ЭВОЛИС» срыва тока и возникновение перенапряжений во внешней сети невозможно.

Ряд особенностей вакуумного выключателя «ЭВОЛИС» выгодно отличают его от других аппаратов данного типа:

·пружинный привод с ручным подзаводом позволяет осуществлять оперативные переключения в сети без наличия оперативного тока на подстанции или распределительном пункте;

·при собственной ширине аппарата от 470 до 660 мм (в зависимости от номинального тока отключения) данный выключатель может быть встроен в любой существующий тип ячеек 6-10 êÂ;

·современные технологии, использованные при создании данного выключателя, позволяют отключать токи до 40 кА и работать в сетях с рабочими токами до 3000 А;

·возможность производить до 100 коммутаций 100% номинального тока отключения;

·возможность использования оперативного тока любого типа (постоянного, переменного) и любого напряжения (110 ¸380 В).

На базе выключателя «ЭВОЛИС» разработана кассета с выкатным элементом для встраивания в любой существующий в российской практике тип ячеек. Кассета отвечает всем требованиям к аппаратам данного типа и обеспечивает безопасность и удобство обслуживания.

Ниже рассмотрена основная низковольтная аппаратура, выпускаемая компанией «Шнейдер Электрик»:

·главные распределительные щиты (ГРЩ) на токи до 6300А серии “Masterbloc” и “Prisma”, оборудованные коммутационной аппаратурой со стационарными, втычными и выкатными выключателями; ГРЩ отличаются высокой надежностью и обеспечивают непрерывность технологи- ческого процесса;

389

·автоматические выключатели серии “Compact NS” на токи от 12,5 до 630 А, в которых применен новый принцип разрыва дуги, запатентованный во многих странах;

·серия автоматических модульных выключателей “Multi-9” на токи от 1 до 125А, оснащенных различной вспомогательной электроаппаратурой (например, устройством защитного отключения);

·автоматические выключатели серии “Compact” на токи от 16 до 3200 А с высокой отключающей способностью; компания выпускает следующие модели выключателей: разъединители с видимым разрывом цепи; выключатели-разъединители; автоматические или ручные переключатели источников питания на токи от 16 до 1250 А, токоограничивающие;

·источники гарантированного питания большой мощности (40 – 4800 кВ.А), защита контрольноизмерительных приборов, подавление электрических помех и улучшение электропитания, блоки бесперебойного питания для компьютеров, а также защита компьютерных сетей предприятий;

·низковольтные конденсаторы для компенсации реактивной мощности (КРМ) с подавлением или без подавления гармоник;

390

·разъединители низкого напряжения на номинальные рабочие токи от 20 до 100А; модульная система “Vigilohm” для постоянного контроля изоляции сетей, позволяющая обнаружить и точно локализовать повреждения;

·автоматические выключатели серии “Masterpact”, оснащенные блоками управления на основе микропроцессора для осуществления функций защиты, контроля и передачи данных и воплотившие в себе новую концепцию силового автомата модульной конструкции; имеют большой диапазон токов: от 800 до 6300 А переменного тока и от 1000 до 8000 А постоянного тока. Так, для автоматических выключателей на номинальный ток до 6300 А при 150 кА отключающие способности, коммутационный ресурс составляет 10 тыс. Циклов при токе 1600 А и 30 циклов при токе КЗ до 150 кА. Аппарат обладает высокой теплостойкостью и прочностью, надежностью и простотой в эксплуатации. Возможность замены неподвижных и подвижных контактов и дугогасительных камер удваивает срок службы автомата, что обеспечивает значительный экономический эффект. Автомат оснащается различными блоками управления: от простой защиты кабелей и шин до универсального многофункционального варианта, позволяющего проводить диагностику отключения, передавать информацию на центральный диспетчерский пункт по информационной шине, производить измерения мощности, тока, степени износа контактов и т.д.

В блоках управления с микропроцессором имеется термическая память, позволяющая оптимизировать защиту проводников и приемников электроэнергии от перегрева, вызванного предшествующими перегрузками и КЗ. Эти функции особенно необходимы при частых пусках и остановках электродвигателей, резкопеременной нагрузке, повторных включениях после КЗ. Благодаря термической памяти значительно снижается тепловой износ изоляции и повышается долговечность элементов систем электросбережения;

·установка автоматического ввода резервного источника питания на аппаратах серии “Masterpact”, которая обеспечивает переключение с рабочего источника на резервный источник питания с помощью блока автоматики;

·магнитные пускатели, контакторы и тепловые реле на ток от 6 до 2750 А, а также электронные реле перегрузки на ток от 6 до 1600 А;

391

·системы освещения и системы контроля и управления освещением;

·адресная система пожарной сигнализации и станции противопожарной безопасности;

·автоматические выключатели с устройством защитного отключения;

·устройства защитного отключения;

·системы контроля и диспетчерского управления с частичным резервированием программируемых контроллеров;

·распределительные щиты на 480 В с системой электробезопасности;

·устройство управления потреблением электроэнергии;

·комплектные шинопроводы различных конструкций и назначений на токи от 16 до 5000 А.

392