CC BY
204
ПРОБЛЕМА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕГАЗОВЫХ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ Петрова В.В. Email: [email protected]
Петрова Вероника Валерьевна - магистрант, кафедра энергообеспечения предприятий и энергосберегающих технологий, Казанский государственный энергетический университет, г. Казань
Аннотация: в представленной статье рассматривается устройство элегазовых выключателей, как они устроены, принцип их работы. Также представлены условия их работы и описаны требования по эксплуатации. Указаны рекомендации по монтажу и диагностике выключателей с элегазом. Элегазовые высоковольтные выключатели - это устройства оперативного управления для контроля высоковольтной линии энергоснабжения. Данные устройства имеют очень похожую конструкцию с масляными, но при этом используют для гашения дуги не масляную смесь, а соединение газов. Зачастую это сера. Главное достоинство элегаза в его долговечности: он не стареет и минимально загрязняет механические части устройства. Ключевые слова: элегазовые выключатели, автоматические выключатели, выключатели электрооборудования, элегаз.
THE PROBLEM OF USING OF GAS-INSULATED CIRCUIT
BREAKERS Petrova V.V.
Petrova Veronika Valeryevna - Master Student, DEPARTMENT OF ENERGY SUPPLY OF ENTERPRISES AND ENERGY-SAVING
TECHNOLOGIES, KAZAN STATE POWER ENGINEERING UNIVERSITY, KAZAN Abstract: in the presented article the device of gas-insulated circuit breakers is considered. How they are arranged, the principle of their work. The conditions of their operation are also presented, and the operating requirements are described. The recommendations on installation and diagnostics of switches with SF6 gas are specified. Gas-insulated highvoltage switches are devices for operational control for monitoring high-voltage power lines. These devices have a very similar design with oil, but at the same time, not an oil mixture but a gas mixture is used to extinguish the arc. Often this is sulfur. The main advantage of SF6 in its durability: it does not age and minimally pollutes the mechanical parts of the device.
Keywords: gas-insulated circuit breakers, circuit breakers, switches of electrical equipment, SF6 gas.
УДК 629.4.082.3
Высоковольтные выключатели используются для включения и выключения высоковольтной линии, с целью регулирования работы системы электроснабжения, а также для отключения оборудования при авариях.
Для выполнения данных задач применяются высоковольтные выключатели:масляные;воздушные;вакуумные;элегазовые.
Элегазовые выключатели - это устройства оперативного управления для наблюдения за высоковольтной линией энергоснабжения. По конструкции данные механизмы похожи на масляные выключатели, но отличием является то, что для гашения дуги применяются газы, а не масло. Распространенным случаем является то, что применяется сера. Масляные выключатели сложны в эксплуатации по той причине, что необходима частая замена этого масла и частая очистка рабочих контактов. К элегазовым такие требования не предъявляются. Важным
преимуществом элегаза является его долговечность: он не теряет своих свойств со временем и минимально загрязняет механические части устройства.
Рис. 1. Элегазовые выключатели
Элегазовые выключатели классифицируются на:
- Колонковый. Использование такого типа допустимо только для сети 220 кВ. Такой механизм работает на одну фазу. Конструкция состоит из двух систем. Они устанавливаются в емкости с элегазом. Это контактная и дугогасительная система. Эти системы могут работать как в ручном режиме, так и в дистанционном. Данное условие является причиной того, что они обладают такими большими габаритами.
- Баковый. Размеры таких устройств меньше, нежели у колонковых. В строении находится еще один привод, обладающий несколькими фазами. Из-за этого появляется возможность плавно управлять включением и выключением напряжения. Также система обладает трансформатором тока, благодаря которому устройство может переносить большие нагрузки [1].
Кроме конструктивных отличий, выключатели элегазового типа делятся по способу гашения дуги:
Автокомпрессионные или воздушные;
Вращающие;
Продольного дутья;
Продольного дутья с дополнительным разогревом элегаза.
Принцип работы и назначение
Элегазовые выключатели высокого напряжения работают за счет изоляции фаз друг от друга при помощи элегаза. При появлении сигнала о том, что необходимо отключить оборудование, контакты каждой камеры (если устройство колонковое) разъединяются. Так с помощью встроенных контактов появляется дуга, которая находится в газу. Она разделяет газ на отдельные элементы, параллельно снижаясь сама по причине большого давления в емкости. Если установка работает на низком давлении, то применяются вспомогательные компрессоры для увеличения давления и создания газового дутья. Для выравнивания тока дополнительно применяется шунтирование [2]. Внешне схема работы выглядит так:
Рис. 2. Внутреннее устройство элегазовых выключателей
Достоинства элегазовых выключателей:
Универсальность. Такие выключатели применяются для управления сетями различных напряжений;
Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это гарантирует мгновенное отключение всей системы или оборудования в аварийной ситуации;
Допустима эксплуатация в условиях пожароопасности и вибрации;
Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;
Подходят для отключения переменного и постоянного тока высокого напряжения, в то время, как их аналоги - вакуумные модели не могут использоваться на высоковольтных сетях [3].
Также имеются следующие недостатки:
Высокая цена, связана с трудностью производства и дороговизной элегазовой смеси;
Монтаж производится непосредственно на фундамент или специальный электрощит, с предоставлением инструкции;
Выключатели не функционируют при низких температурах;
Для обслуживания необходимо специальное оборудование.
Дугогасительное устройство выключателя элегазового типа характеризуется малыми размерами и легкостью конструкции. Гашение дуги осуществляется при малом числе разрывов и быстро. Далее представлены конструктивные особенности и способ гашения дуги в выключателе.
1 /2 4
/ 5 /
в процессе отключения
Рис. 3. Конструктивные особенности гашения дуги
Каждый из трех полюсов рассматриваемого коммутационного аппарата -герметичный резервуар из металла, который заполнен элегазомс давлением 0,6 МПа. В полюсе выключателя находится автопневматическиймеханизм для гашения дуги. При включенном положении неподвижный контакт 5 плотно соединен с ламелями подвижного контакта 3. При отключении выключателя цилиндр 4, подвижный контакт 3 и сопло из фторопласта 4 опускаются вниз, сжимая при этом элегаз в камере 6. Находящийся по давлением электрический газ движется в сопло, где гасит электрическую дугу, возникающую при расхождении подвижного и неподвижного контактов (см. изображение).
Эксплуатация элегазового выключателя на подстанциях с обслуживающим оперативным персоналом
Элегазовые выключатели, используемые на открытых распределительных устройствах электроустановок, подвержены появлению конденсата, которые образуется в шкафу привода самого выключателя. Он способен привести к повреждению механизма привода выключателя и вторичных цепей управления и сигнализации. Из-за этого необходимо обеспечить наличие нагревательных резисторов, которые всегда включены.
Операции включения и выключения необходимо проводить только при условии, что система обладает необходимым давлением элегаза. В негативном случае произойдет повреждение выключателя. Для ликвидации таких случаев предусмотрена система, сигнализирующая о пониженном давлении, а также блокировка цепей управления выключателем при понижении давления элегаза до критического значения, при котором не осуществляется изоляция и гашение дуги при коммутации токов[4].
Если давление в коммутационном аппарате падает, то необходимо отключить его и направить на ремонт, определить причину снижения давления, при обнаружении причины - ликвидировать ее и возместить разницу газа. Для добавки газасуществует специальное присоединение, которое находится внутри шкафа привода. Для наблюдения за давлением - установлен манометр.
Оперативный персонал обязан осуществлять осмотр элегазового выключателя ежедневно и дополнительно один раз в две недели в темное время суток, преимущественно в сырую погоду на предмет коронации. При неблагоприятных погодных условиях, сильном загрязнении, а также в случае аварийной ситуации, то есть после автоматического отключения коммутационного аппарата необходимо производить дополнительные осмотры.
Во время осмотра коммутационного аппарата следует:
Исследовать целостность ошиновки и контактных соединений, а также отсутствие их нагрева;
проверить отсутствие внешних повреждений коммутационного аппарата, загрязнений;
убедиться в отсутствии посторонних шумов и потрескиваний внутри полюсов выключателя, разрядов;
осмотреть состояние металлических конструкций, площадки обслуживания выключателя, целостности заземляющего контура;
проверить соответствие давления элегаза в коммутационном аппарате номинальному значению, указанном в паспортных данных (в соответствии с температурой окружающей среды);
произвести осмотр привода выключателя, обратить особое внимание на уплотнения дверок, работоспособность обогрева, состояние проводов вторичной коммутации, отсутствие влаги и коррозии.
При наличии данных неисправностей элегазового выключателя, необходимо сразу жеуведомить вышестоящий персонал. В зависимости от уровня неисправностей принять меры, ликвидирующие аварийную ситуацию [5]. Техническое обслуживание элегазового выключателя
Детали выключателя подвергаются износу, что при негативном сценарии может привести к появлению аварий. Для невозможности появления аварийной ситуации по данной причине, рекомендуется производить своевременное техническое обслуживание.
Графики текущего и капительного ремонта рекомендуется составлять в зависимости от количества произведенных коммутационных операций. Также определены сроки, по достижению которых, необходим ремонт, в независимости от коммутационных операций. В соответствии с требованиями завода-изготовителя этот срок составляет 25 лет. Кроме этого, осуществляется осмотр выключателя по истечению двенадцати лет после ввода его в эксплуатацию или в случае производства 50% допустимых операций включения/отключения. Техническое обслуживание предусматривает ревизию деталей выключателя, при необходимости их замену, а также принятие мер по предупреждению дальнейшего окисления и повреждения деталей.
Список литературы /References
1. Аметистов Е.И. Основы современной энергетики под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. Москва: Издательство МЭИ, 2004. 822 с.
2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Москва: Энергоатомиздат,1989. 605 с. Усов С.В. Электрическая часть станций / С.В.Усов [и др.]; М.:Энергия,1977. 420 с.
3. Электрические аппараты высокого напряжения / Под редакцией Г.Н. Александрова. Ленинград: Энергоатомиздат, 1989. 344 с.
4. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения / Под редакцией В.В. Афанасьева. Ленинград: Энергоатомиздат, 1987. 544 с.
5. Афонин В.В. Элегазовые выключатели распределительных устройств высокого напряжения: учебное пособие / В.В. Афонин, К.А. Набатов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. 96 с.
