5.6 Элегазовые выключатели
Элегазовые выключатели (ЭВ), в которых гашение дуги осуществляется сжатым электроотрицательным газом. Электроотрицательные газы, такие как элегаз – SF6, фреон – CClF2 и другие, обладают свойством захватывать свободные электроны и присоединять их к своим нейтральным молекулам. Элегаз SF6 представляет собой инертный газ, плотность которого в 5 раз превышает плотность воздуха. Электрическая плотность элегаза в 2-3 раза выше прочности воздуха. Интенсивная рекомбинация электрически заряженных частиц быстро понижает проводимость межконтактного промежутка и очень существенно повышает скорость увеличения его электрической прочности после погасания дуги. При этом при равном эффекте гашения дуги требуются гораздо меньшие количества элегаза и меньшие давления, чем в воздушных выключателях.
|
Рис. 5.10. Схема дугогасительного устройства ЭВ с односторонним дутьем 1–неподвижный полый контакт, 2– сопло из фторопласта, 3– подвижный контакт, 4 – подвижный стержень, 5 – поршень |
Интенсификации гашения дуги способствует еще очень малая постоянная времени дуги, горящей в элегазе. Она составляет примерно 1/100 постоянной времени дуги в воздухе. Действие элегаза как гасящей среды можно представить себе проводя грубую аналогию с губкой, всасывающей влагу: таким же образом элегаз как бы всасывает в себя электроны из дугового промежутка. В ЭВ применяются автокомпрессионные дугогасительные устройства (рис. 5.10). При отключении цилиндр 4 вместе с контактом 3 перемещается вниз, образуется разрыв между подвижным 3 и неподвижным 1 контактами и загорается дуга. Поршень 5 остается неподвижным, поэтому при движении цилиндра вниз элегаз над поршнем сжимается, создается дутье в объем камеры и полый контакт 1, столб дуги интенсивно охлаждается, и она гаснет. При включении цилиндр 4 перемещается вверх, контакт 1 оказывается в верхней камере цилиндра и цепь замыкается. ЭВ представляет собой замкнутую систему без выброса газа наружу. Более эффективным является двустороннее дутье, именно такие дугогасительные камеры применяются в современных ЭВ, построенных на модульном принципе. Так, в выключателях на 110 кВ— один дугогасительный модуль, на 220 кВ — два, на 500 кВ — четыре. Соответственно меняется изоляция относительно земли. На рис. 5.11 показан выключатель ВГУ-220-45/3150У1 (Uном = 220кВ, Iоткл.ном = 45 кА, Iном =3150 А, климат - умеренный, установка - |
открытая). Полюс имеет Y-образную компоновку. Емкостные делители обеспечивают равномерное распределение напряжения между разрывами полюса. Отключение осуществляется пневматическим приво дом, включение пружинами, которые заводятся при отключении. Механический ресурс выключателя 3000 циклов ВО; ресурс коммутационной способности: при токе 45 кА число операций О/В - 15/17; при токе 27 кА - 22/11, при рабочем токе 3150А - 3000/3000.
Распределительный шкаф 4 предназначен для пневматической и электрической связи трех полюсов выключателя.
Новая серия баковых выключателей на 35 кВ позволяет иметь встроенные трансформаторы тока (рис. 5.12), что упрощает конструкцию распределительных устройств. Вводы и трансформаторы тока укреплены на баке, внутри которого находятся контактная и дугогасительная системы. Номинальное давление элегаза 0,45 МПа, при снижении давления до 0,33 МПа срабатывает сигнализация, а при 0,3 МПа выключатель отключается автоматически. Гашение дуги осуществляется за счет вращения электрической дуги в элегазе с помощью магнитного поля, созданного отключаемым током. Привод выключателя электромагнитный. По сравнению с масляными выключателями С-35 и ВТ-35 элегазовый
|
Рис. 5.11. Выключатель элегазовый ВГУ-220-45/3150 1 – модуль дугогасительный, 2- колонка опорная, 3 – шкаф управления с приводом, 4 – шкаф распределительный, 5 – конденсаторы (емкостные делители)
|
выключатель имеет значительные преимущества и более совершенные трансформаторы тока. Рассмотренный выключатель ВГБЭ-35-12,5/630 рассчитан на ток отключения 12,5 кА, полное время отключения 0,07 с, электродинамическую стойкость 35 кА. Выключатель пригоден для АПВ. Элегазовые выключатели имеют большую механическую и коммутационную износоустойчивость. Баковые выключатели с элегазом на 110 кВ выпускаются фирмой АББ типа 145РМ40, номинальный ток 3000 А, ток динамической устойчивости 100 кА, tоткл=0,05 с. Дугогасительное устройство подобно рассмотренному выше (см. рис. 5.10). На наружной части ввода располагаются трансформаторы тока. Колонковые выключатели этой же фирмы типа LTB145D1/B рассчитаны на напряжение 110 кВ, номинальный ток 3150 А, ток отключения 40 кА. В этой серии выпускаются выключатели напряжением до 800 кВ. Особенностью серии LTB являются: высокая сейсмостойкость, возможность работы в экстремальных условиях окружающей среды. Колонковые выключатели с элегазом выпускаются ОАО «Уралэлектротяжмаш» на напряжение 110 -500 кВ. На основе унифицированных конструкции ДГК с автопневматическим дутье создана модульная серия ЭГВ на напряжение до 750 кВ и мощности отключения до 50 ГВА. Созданы опытные образцы выключателя на напряжение |
Рис. 5.12. Выключатель элегазовый баковый ВГБЭ-35
1 — ввод; 2 — трансформатор тока; 3 — бак с контактной и дугогасительной системами; 4 — коробка механизма; 5 — клапан; 6 — сигнализатор давления;7— клеммная коробка; 8 — подогрев; 9 — шкаф с приводом
1150 кВ и номинальный ток отключения до 40 кА.
Для замены устаревших выключателей в КРУ типов К-Х, K-X1I, K-XXV, K-XXV1 фирмой АББ производятся выкатные элементы с элегазовыми выключателями серий VF и HD2GT.
Преимущества элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами (модулями), пригодность для наружной и внутренней установки.
Недостатки элегазовых выключателей: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость SF6.