Выключатель высоковольтный 10 кв – Высоковольтные выключатели: виды и применение

alexxlab | 31.12.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Высоковольтные выключатели: виды и применение

Содержание:

  1. Классификация высоковольтных выключателей
  2. Основные требования к высоковольтным выключателям
  3. Баковые и маломасляные выключатели
  4. Выключатели воздушные
  5. Элегазовые высоковольтные выключатели
  6. Выключатели вакуумного типа

С помощью высоковольтных выключателей выполняется оперативное включение и отключение оборудования энергетической системы, а также ее отдельные цепи в случае ручного или автоматического управления в аварийном или нормальном режиме. В конструкцию стандартного выключателя входит корпус, контактная система, токоведущие части, устройство для гашения дуги, приводной механизм.

Классификация высоковольтных выключателей

Все высоковольтные выключатели классифицируются по различным параметрам. В зависимости от способа гашения дуги, они могут быть автогазовыми и автопневматическими, вакуумными, воздушными, а также масляными и электромагнитными.

По своему назначению эти устройства классифицируются следующим образом:

  • Сетевые. Используются в электрических цепях с напряжением 6 кВ и выше. Основной функцией является пропуск и коммутирование тока в обычных условиях или в ненормальной ситуации в течение установленного времени, например, при коротких замыканиях.
  • Генераторные. Предназначены для работы с напряжением 6-20 кВ. Применяются в цепях электродвигателей с высокой мощностью, генераторов и других электрических машин. Пропускают и коммутируют ток не только в обычном рабочем режиме, но и в условиях пуска и коротких замыканий. Отличаются большим значением тока отключения, а номинальный ток может составлять до 10 тыс. ампер.
  • Устройства для электротермических установок. Рассчитаны на значение напряжений от 6 до 220 кВ и применяются в цепях с крупными электротермическими установками. Как правило, это рудотермические, сталеплавильные и другие печи. Могут пропускать и коммутировать ток в различных эксплуатационных режимах.
  • Выключатели нагрузки. Их основное назначение состоит в работе с обычными номинальными токами, они используются в сетях с напряжением от 3 до 10 кВ и осуществляют коммутацию незначительных нагрузок. Данные устройства не рассчитаны на разрыв сверхтоков.
  • Реклоузеры. Подвесные секционные выключатели, управляемые дистанционно. Они снабжены защитой и предназначены для установки на опорах воздушных линий электропередачи.

Высоковольтный выключатель может устанавливаться разными способами. С соответствии с этим они бывают опорными, подвесными, настенными, выкатными. Кроме того, эти приборы могут встраиваться в КРУ – комплектные распределительные устройства.

Основные требования к высоковольтным выключателям

Все коммутирующие устройства, работающие с высокими токами, должны обладать следующими качествами:

  • Быть надежными и безопасными для персонала и других лиц.
  • Обладать быстродействием, затрачивая минимальное время на отключение.
  • Простой монтаж и удобное дальнейшее обслуживание.
  • Низкий уровень шума в процессе работы.
  • Относительно небольшая стоимость, оптимальное соотношение цены и качества.

Наиболее распространенные конструкции высоковольтных выключателей следует рассмотреть более подробно.

Баковые и маломасляные выключатели

Оба устройства представляют собой масляные типы высоковольтных выключателей. Деионизация дуговых промежутков в каждом из них осуществляется одними и теми же методами. Они отличаются друг от друга лишь количеством используемого масла, а также способами, с помощью которых контактная система изолируется от заземленного основания.

Баковые устройства в настоящее время сняты с производства, поскольку у них имелись серьезные недостатки. Уровень масла в баке требовалось постоянно контролировать. Оно использовалось в большом объеме, из-за чего замена масла отнимала много времени. Эти приборы относились к категории взрыво- и пожароопасных и не могли устанавливаться внутри помещений.

На смену им пришли маломасляные или горшковые выключатели, рассчитанные на все виды напряжений. Они могут устанавливаться в любые распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типа. Масло в данном случае выступает прежде всего в качестве дугогасящей среды и лишь частично выполняет функции изоляции между разомкнутыми контактами.

Токоведущие части изолируются между собой с помощью фарфора и других твердых изолирующих материалов. Выключатели для внутренней установки оборудованы контактами, помещенными в стальной бачок или горшок. Эта конструктивная особенность дала название всему устройству. В зависимости от модели, приводы высоковольтных выключателей могут различаться между собой.

Приборы, рассчитанные на работу при напряжении 35 кВ, помещаются в фарфоровом корпусе. Наибольшее распространение получили подвесные устройства ВМГ-10 и ВМП-10 на 6-10 кВ. У них крепление корпуса осуществляется с помощью фарфоровых изоляторов к основанию, общему для всех полюсов. В свою очередь, каждый полюс оборудуется одним разрывом контактов и камерой для гашения дуги.

При работе с большими номинальными токами недостаточно одной пары контактов, которые одновременно являются рабочими и дугогасительными. Поэтому снаружи выключателя отдельно устанавливаются рабочие контакты, а внутри металлического бачка – дугогасительные.

Маломасляные выключатели используются в закрытых распределительных устройствах на подстанциях и электростанциях напряжением 6, 10, 20, 35 и 110 кВ. Кроме того, они устанавливаются в комплектных и открытых распределительных устройствах.

Выключатели воздушные

Для гашения дуги в выключателях воздушного типа используется сжатый воздух под давлением 2-4 Мпа. Дугогасительное устройство и токоведущие части изолируются с помощью фарфора и других аналогичных материалов. Воздушные выключатели конструктивно различаются между собой в зависимости от таких факторов, как номинальное напряжение, способ подачи сжатого воздуха и других.

Устройства высокого номинального тока, аналогично маломасляным выключателям, оборудованы главным и дугогасительным контурами. При включении основной ток попадает на главные контакты, расположенные открыто. После отключения они размыкаются первыми и далее ток попадает уже на дугогасительные контакты, расположенные в другой камере. Непосредственно перед их размыканием из резервуара в камеру осуществляется подача сжатого воздуха, гасящего дугу, в продольном или поперечном направлении.

В отключенном положении между контактами создается изоляционный зазор необходимых размеров. С этой целью контакты разводятся на достаточное расстояние. Выключатели для внутренней установки рассчитаны на ток до 20 тыс. ампер и напряжение 10-15 кВ. Они имеют отделитель открытого типа, после отключения которого сжатый воздух перестает поступать в камеры и происходит замыкание дугогасительных контактов.

Типовая конструктивная схема воздушного выключателя состоит из дугогасительной камеры, резервуара со сжатым воздухом, главных контактов, шунтирующего резистора, отделителя и емкостного делителя напряжения на 110 кВ, обеспечивающего два разрыва на фазу. В выключателях открытой установки, рассчитанных на напряжение 35 кВ, вполне достаточно одного разрыва на фазу.

Элегазовые высоковольтные выключатели

Элегазом называется смесь серы и фтора в определенной пропорции. В результате образуется инертный газ с плотностью выше чем у воздуха примерно в 5 раз и электрической прочностью в 2-3 раза больше воздушной.

Данный вид выключателей, используя элегаз, способен погасить дугу, ток которой примерно в 100 раз выше тока, отключаемого в обычном воздухе, в тех же самых условиях. Такая способность объясняется возможностями молекул улавливать электроны, находящиеся в дуговом столбе, с одновременным созданием относительно неподвижных отрицательных ионов. При потере электронов дуга становится неустойчивой и очень легко гаснет. Если элегаз подается под давлением, то электроны из дуги поглощаются еще быстрее.

Конструкция элегазового выключателя включает в себя корпус с тремя полюсами, наполненный элегазом. Внутри создается низкое избыточное давление в пределах 1,5 атмосфер. Сюда же входит механический привод и передняя панель привода, где находится рукоятка ручного взвода пружин. Устройство дополнено высоковольтными силовыми контактными площадками и разъемом для подключения вторичных коммутационных цепей.

Выключатели вакуумного типа

Вакуум обладает электрической прочностью, многократно превышающей этот показатель у масла, элегаза и других сред, используемых в высоковольтных выключателях. Здесь увеличивается средний свободный пробег электронов, молекул, атомов и ионов при снижении давления.

Вакуумная камера включает в себя подвижный и неподвижный контакты, помещенные в плотную оболочку из керамического или стеклянного изоляционного материала. Сверху и снизу установлены металлические крышки и общий металлический экран. Подвижный контакт перемещается относительно неподвижного контакта с помощью специального сильфона. К выводам камеры подключается главная токоведущая цепь выключателя.

Вакуумный выключатель работает в следующем порядке.

  • В исходном положении контакты находятся разомкнутыми, поскольку на них через тяговый изолятор воздействует отключающая пружина.
  • Под действием приложенного к катушке электромагнита напряжения со знаком «плюс», в зазоре магнитной системы происходит нарастание магнитного потока.
  • Поток воздействует на якорь с силой, превышающей усилие отключающей пружины, после чего начинается движение якоря вверх совместно с тяговым изолятором и подвижным контактом вакуумной камеры.
  • Пружина отключения сжимается, в катушке возникает противо-ЭДС, снижающая ток и препятствующая его дальнейшему нарастанию.

Высокая скорость движения якоря исключает появление пробоев и шума работы контактов. Когда контакты замыкаются, якорь резко замедляет движение, поскольку на него начинает действовать пружина дополнительного поджатия контактов. Однако, по инерции он все равно двигается вверх, сжимая пружины отключения и дополнительного поджатия контактов. Чтобы отключить устройство к выводам катушки прикладывается напряжение с отрицательной полярностью.

electric-220.ru

Почему вакуумный выключатель - это лучшее решение для распределительных сетей 6-10 кВ? — Блог — Пресс-центр — Компания — KЭAЗ

Развитие городской инфраструктуры, постройка новых мощных промышленных комплексов, уплотнительные застройки в центре городов-миллионников ставят перед энергетиками непростые задачи по обеспечению электроэнергией потребителей без снижения качества и надежности электроснабжения. В связи со столь высоким ростом объёмов потребления Стратегия ПАО «Россети» направлена на увеличение объёма генерации не менее чем на 13,3% в периоде 2016-2020 гг.

Помимо роста объёмов потребления и генерации электроэнергии не менее важно её распределение, за которое отвечают, как правило, тупиковые подстанции на классы напряжения 6, 10, 20 и 35кВ. Однако более половины таких подстанций находятся в эксплуатации не менее 30 лет. Оборудование данных подстанций сильно изношено, морально устарело и нуждается в замене.

Стоит отметить, что на каждой электрической подстанции основным элементом защиты цепей являются силовые выключатели. Исходя из этих факторов, а также статистических данных ФСК и МРСК можно сделать вывод о том, что в России ежегодно потребляется не менее 20000 силовых выключателей с классами напряжения 6 и 10кВ. Очевидно, что на столь массовый и ответственный элемент системы электроснабжения налагаются жёсткие требования, как со стороны потребителя, так и со стороны надзорных органов. Основными требованиями, предъявляемыми к силовым выключателям, можно выделить:

  • Соответствие техническим параметрам электросети (Наибольшее рабочее напряжение, отключающая способность, и т.п.)
  • Безопасность персонала при эксплуатации
  • Высокий уровень надёжности
  • Компактность
  • Минимальная необходимость в обслуживании
  • Энергоэффективность

Достичь всех этих качеств в одном аппарате – задача нетривиальная, и далее мы рассмотрим тот путь, который пришлось пройти выключателям для достижения современного уровня их технического развития.

Виды выключателей 6-10 кВ

Первыми выключателями, которые защищали отходящие линии 6-10 кВ в комплектных распределительных устройствах, были баковые многообъёмные масляные выключатели, такие как ВМБ-10. Данный выключатель представляет собой металлический бак, массой 170 кг, который вмещает в себя 50 килограммов трансформаторного масла. Трансформаторное масло выступает в качестве изолирующей контакты разных полюсов среды, также в ней происходит разрыв контактов и гашение электрической дуги. При таком способе гашения дуги масло разлагается, образуя газопаровую смесь, состоящую из 70% водорода и паров испаряющегося трансформаторного масла. Данная смесь охлаждает и расщепляет дугу, а также деионизирует место её возникновения, что способствует скорейшему восстановлению электрической прочности масла. Этот процесс протекает достаточно бурно, давление в газовом пузыре может достигать 12 атмосфер. Именно присутствие масла в конструкции данного типа выключателей и определило их основные недостатки. Таким аппаратам  требуется постоянный контроль уровня масла, его доливка,  замена после относительного небольшого количества отключений. Выделение водорода, вкупе с высоким давлением внутри выключателя делает данный способ дугогашения достаточно опасным, нередки случаи взрывов и пожаров при применении таких выключателей. Для исключения разлива масла в случае аварии также необходимо строительство маслоприёмников, способных вместить полный объём масла, находящегося в выключателе.

Очевидно, что данный конструктив выключателей был далёк от идеала и не удовлетворял большинству требований, названных ранее. Именно поэтому следующим этапом развития этого класса аппаратов стали маломасляные выключатели.

Масляный малообъемный выключатель (крупно: указатель уровня масла)

В маломасляных выключателях масло уже не несёт в себе изоляционные свойства, а лишь служит газогенерирующей средой. Это позволило снизить общую массу аппарата, и, что особенно важно, объём заливаемого трансформаторного масла.  Так, например, выключатель ВМП-10 требует заливки лишь 5кг масла. Помимо этого значительно выросли номинальный ток и отключающая способность, с 1000А до 1500А и с 5,7кА до 20кА соответственно (относительно выключателя ВМБ-10). Обновлённый конструктив масляных выключателей также позволил отказаться от необходимости возведения маслоприёмников. Вместе с тем недостатки, характерные для маслонаполненных выключателей, всё же сохранялись. К тому же на базе масляных малообъемных выключателей было невозможно реализовать быстродействующее АПВ (автоматическое повторное включение). Кроме того, само масло представляло опасность для экологии, и поэтому нельзя было допустить  утечку и попадание масла в грунтовые воды.

Трансформаторное масло, как дугогасящая среда, исчерпало себя, поэтому дальнейшее улучшение конструктива не несло в себе каких либо существенных плюсов для характеристик выключателя. Именно поэтому возникла необходимость в поиске более эффективной среды дугогашения. В СССР подобные исследования велись уже в 30-х годах. В ЛФТИ, под руководством известного учёного Б. М. Гохберга, были исследованы электрические свойства ряда газов. Данная работа позволила выявить некоторые полезные свойства шестифтористой серы (SF6), которая получила название «элегаз». Данный газ характеризуется высочайшей электрической прочностью – 89кВ на 1 см. Но промышленное производство элегаза удалось освоить только в конце 1980-х годов.

Масляные малообъемные выключатели серии ВК

Следующим поколением выключателей, которое пришло на смену масляным, стали элегазовые. В отличие от масляных малообъемных выключателей они являются взрыво- и пожаробезопасными, имеют более высокую коммутационную способность (до 40кА), гораздо больший коммутационный ресурс, а также сниженные массогабаритные характеристики. Однако при эксплуатации элегазового оборудования есть несколько важных моментов. После первого гашения дуги в элегазовой среде образуются химически активные и вредные для человека примеси. Вредны они настолько, что, при замене отработавшего элегаза следует быть особо осторожным: использовать респираторы, обеспечить защиту глаз, а внутреннюю поверхность газовых корпусов нужно обязательно нейтрализовать при помощи раствора гашеной извести. Помимо этого, в закрытых распредустройствах требуется установка специальных датчиков, осуществляющих контроль утечек элегаза. К тому же гексафторид серы был признан вредным для атмосферы, как разрушающий озоновый слой. В связи с этим во всех европейских странах, в том числе и в России, стараются избегать применения элегазового оборудования в сетях 6-10 кВ.

С развитием коммутационной электротехники, в сетях 6-10 кВ на смену элегазовым пришли вакуумные выключатели, которые в настоящее время заняли доминирующее положение в структуре распределительных сетей. Особенности конструкции вакуумных выключателей заключаются в использовании вакуумных камер сравнительно небольших размеров и применении глубокого вакуума (давление в камере составляет порядка 5x10-5 мм.рт.ст.) в качестве среды для гашения дуги, что позволило добиться следующих преимуществ по сравнению с выключателями предыдущих поколений:

  • высокая надежность
  • не требуют обслуживания
  • сниженные массогабаритные характеристики
  • широкий диапазон рабочих температур
  • отсутствие вредных выбросов
  • малая потребляемая мощность в цепях оперативного тока
  • возможность любого расположения в пространстве

Несмотря на высочайшие показатели электрической прочности вакуума, долгое время использование данной технологии было ограничено техническим развитием. Однако с момента первых промышленных образцов технические характеристики  вакуумных выключателей заметно улучшились. В частности, можно отметить возросшие значения отключаемых токов короткого замыкания (до 50кА). Это стало возможным благодаря особенной геометрии контактов.

В конструкции вакуумных выключателей OptiMat V от КЭАЗ применены спиралевидные  контакты . Такая форма контактов вакуумной камеры создаёт радиальное магнитное поле по всей области дуги, что вызывает её быстрое вращение по поверхности контактов и скорейшее затухание, а также минимизирует тепловую нагрузку, позволяет избегать локальных перегревов, выгорания металла контактов, что уменьшает их износ, а также исключает возможность повторного зажигания дуги после прохождения тока через ноль.

Такие разработки позволяют увеличивать общий коммутационный ресурс выключателя.

Контактная система с радиальным магнитным полем вакуумных выключателей OptiMat V

Кроме того, сниженные весо-габаритные параметры вакуумных выключателей (особенно заметно по сравнению с распространенными в России масляными малообъемными выключателями), позволяют специалистам электросетевых компаний производить монтажные и ремонтные работы значительно проще. Сравните: масса вакуумного выключателя OptiMat V - 56 кг, масляного малообъемного серии ВК от 160 до 200 кг + 12 кг масла, а элегазового выключателя ВГП — 120 кг (разница в массе составляет от 2 до 5 раз).

Также большое значение имеет широкий температурный диапазон. Ведь при эксплуатации в зимний период нужно учитывать дополнительные траты на подогрев масла в выключателях предыдущих поколений (масло густеет и препятствует скорейшему расхождению контактов). Здесь же стоит упомянуть и разные токи для катушек включения приводов: 3,9 А при 220 В у вакуумных выключателей OptiMat V и 100 А при 220 В у масляных малообъемных выключателей серии ВК.

Таким образом, вакуумные выключатели, на сегодняшний день, являются самыми современными, технологичными, надежными и экономичными коммутационными аппаратами в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ.

Перейти в каталог

keaz.ru

Вакуумный выключатель 6, 10, 35 кВ: принцип работы (схема)

В высоковольтных линиях до 6, 10 и даже 35 кВ при попытке включения/отключения отдельных цепей возникает мощная электрическая дуга. Для ее эффективного гашения, надежной коммутации используют вакуумный выключатель. Это оборудование, рассчитанное на нормальные и аварийные режимы энергосистемы, то есть номинальные токи и токи коротких замыканий.

ОГЛАВЛЕНИЕ

  • Область применения
  • Принцип действия
  • Особенности конструкции
  • Преимущества вакуумных коммутаторов
  • Особенности выбора
  • Особенности эксплуатации
  • Выводы

Область применения

Вакуумные выключатели являются представителями нового поколения среди коммутационной высоковольтной аппаратуры. Они более эффективны, экономичны по сравнению с традиционными воздушными и электромагнитными выключателями. Как показывает статистика, доля их применения в сетях с напряжением от 6 до 10 и даже 35 кВ стабильно растет. Так, например, высоковольтные линии в Китае практически полностью строятся вокруг таких коммутаторов. В развитых странах Евросоюза их доля превышает две трети. Такое соотношение достигается за счет более надежной, а главное, долговечной конструкции (паспортный показатель достигает 20 лет). Они довольно неприхотливы в обслуживании и эксплуатации, не требуют регулярной очистки, то есть, снижают амортизационные капиталовложения.

Принцип действия

Работа вакуумных выключателей, независимо от номинала напряжения (6, 10, 35 кВ), подчиняется определенным принципам. Вся теория их использования строится вокруг явления возникновения дуги между размыкаемыми/замыкаемыми контактами. Причиной ее возникновения является ток коммутации, вызывающий процесс ионизации, испарения металла на контактных поверхностях. Пар закономерно образует плазму, являющуюся токопроводящим элементом. За счет зоны вакуума, куда происходит испарение, в момент, когда значение тока достигает отметки «0», дуга угасает, пар мгновенно конденсируется. Одновременно происходит восстановление напряжения на контактах.

Особенности конструкции

Каждая из моделей низковольтных и высоковольтных выключателей имеет различную конструктивную схему. Так происходит потому, что используется разный номинал напряжения и тока. К тому же свои идеи реализуют различные производители. В качестве примера при рассмотрении устройства оборудования, используем вакуумный выключатель VF12. Это отечественная разработка, рассчитанная на номинальное напряжение 10 кВ и ток до 3150 А. Основные его узлы можно видеть на следующем рисунке:

Основой выключателя служит металлический корпус со встроенным приводом. С ним соединены три полюса токоведущей цепи. Каждый полюс состоит из контактной группы со встроенной дугогасительной камерой. Все эти элементы собраны в синтетический литой корпус, который служит изолятором. В данном случае используется комбинация силиконовых и эпоксидных смол. Внутренне устройство корпуса можно видеть на следующем рисунке:

Главным элементом VF12 является вакуумная камера, которая состоит из следующих основных элементов:

Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют "Экономитель энергии Electricity Saving Box". Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

загрузка...

Что касается корпуса самого выключателя, то та часть, где расположен привод, имеет секционную схему. Такое решение позволяет повысить общую надежность работы, безопасность обслуживания. Сам привод является пружинным – его взвод происходит автоматически (рабочий режим) или вручную рукояткой, которая монтируется в соответствующее гнездо. Общую схему привода, а также расположения органов управления можно видеть на рисунке:

Преимущества вакуумных коммутаторов

Вакуумные выключатели на 6, 10 и 35 кВ обладают очевидными преимуществами по сравнению с конкурентными решениями, что обуславливает широкое их применение. К очевидным достоинствам можно отнести:

  • Безопасность. Любой вакуумный коммутационный узел 6, 10 или 35 кВ намного легче аналогов для этого номинала напряжений. Это обеспечивает снижение динамических нагрузок, шума, мощности привода, что комплексно сказывается на безопасности эксплуатации;
  • Автономность. В отличие от масляных, вакуумные выключатели не требуют периодической компенсации уровня рабочей среды, снижая объемы работ по обслуживанию к минимуму;
  • Быстродействие. Малый ход контактной группы обеспечивает более быстрое срабатывание, а значит, меньший износ узлов.

Особенности выбора

Ввиду наличия высокого спроса на такой вид выключателей, их производство налажено огромным количеством независимых компаний. Это порождает различие конструкций, технических характеристик, а значит, вынуждает использовать определенные критерии выбора.

Для подбора правильного исполнительного механизма необходимо точно определить такие показатели (критерии):

  • Характеристики оборудования;
  • Номиналы напряжения, мощности, сопротивления;
  • Значения токов отключения, динамической устойчивости;
  • Номинал теплового импульса сети;
  • Принцип работы бортового микропроцессора;
  • Входные, выходные значения сигнала;
  • Мощность дуги.

Особенности эксплуатации

Несмотря на неприхотливость выключателей от 6 до 35 кВ, их ревизию, обслуживание нужно проводить не реже 1 раза в 4 года (в зависимости от производителя и модели этот термин может отличаться). К общим рекомендациям можно отнести:

  • Необходимость периодической проверки скорости срабатывания;
  • Использование для установки силовых розеток;
  • Необходимость проверки корректности работы после скачков напряжения;
  • При поломке в первую очередь проверяется на состояние контактов и проводки.

Выводы

Вакуумные выключатели с номинальным напряжением 6, 10 и 35 кВ являются одним из наиболее востребованных сегодня типов коммутационного оборудования высоковольтных сетей. Они более надежны в эксплуатации, долговечны и безопасны для обслуживающего персонала и окружающей среды.

electricvdele.ru

Выбор выключателей 6-10 кВ: достоинства и недостатки






 

Перед электрическими сетями и предприятиями, имеющими на своем балансе высоковольтные выключатели напряжением 6-10 кВ, время от времени появляется необходимость их приобретения, и как следствие, возникает вопрос: «Какой тип выключателя выбрать?». Ответ на этот вопрос зависит от конкретных условий эксплуатации, а также, финансовых возможностей организации, но рассмотренные далее основные достоинства и недостатки различных типов выключателей, надеемся, окажут помощь при выборе оборудования для покупки.

Малообъемные масляные выключатели


 

Начнем с самого старого, из имеющихся в продаже, типа выключателей 6-10 кВ – малообъемных масляных. Их основные достоинства – относительно, невысокая цена, универсальность многих узлов. Такие выключатели отличаются простотой конструкции, часто их проще монтировать при реконструкции, когда не планируется замена ячеек. Некоторые модели можно устанавливать как в открытых, так и закрытых распредустройствах.

К недостаткам малообъемных масляных выключателей можно отнести их пожаро- и взрывонебезопасность. Ограниченная способность к быстродействию и частоте осуществления АПВ. Эксплуатация таких выключателей обходится дороже: замена и периодическая доливка масла, износ дугогасящих контактов, текущие ремонты. При работе МВ на низких температурах могут возникнуть трудности с подогревом масла. Отключающая способность масляных выключателей может оказаться недостаточной.

Вакуумные выключатели


 

Вакуумные выключатели 6...10 кВ абсолютно пожаро- и взрывобезопасностны, сохраняют свою работоспособность при практически любых температурах окружающей среды. К достоинствам вакуумных выключателей можно отнести большой ресурс отключений-включений номинальных токов, возможность их эксплуатации в агрессивных средах, высокая скорость коммутаций и готовность к повторным включениям. Следует добавить, что это самый «чистый» тип выключателя – никаких проблем с загрязнением распредустройства и выделением небезопасных для экологии веществ, они практически бесшумны в работе. Дальновидный хозяин при выборе покупки учтет невысокую стоимость эксплуатации вакуумных выключателей: протирка изоляции, текущие ремонты привода (малая мощность) и крайне редко требуемая замена дугогасительных камер, не вызовут особых сложностей. Малые габариты и возможность произвольного их расположения позволяют уменьшить размеры распределительного устройства и предоставляют свободу в их компоновке, например, размещение ячеек в несколько ярусов. Установленные на линейных присоединениях вакуумники без проблем отключают зарядные токи кабельных или воздушных линий, находящихся под напряжением.

Но при отключении такими вакуумными выключателями небольших индуктивных токов (холостой ход трансформатора), есть вероятность коммутационных перенапряжений. В случае потери вакуума в одной из дугогасительных камер происходит приваривание контактов – необходим постоянный контроль отсутствия напряжения на всех трех фазах после отключения присоединения. Ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания не очень велик.

Элегазовые выключатели


 

Следующий кандидат для покупки - элегазовые выключатели. Как и вакуумные выключатели они полностью пожаро- и взрывобезопасностны, и часто, взаимозаменяемы с этим типом выключателей. Имеют высокую отключающую способность. Элегазовые выключатели можно устанавливать как в ЗРУ так и в ОРУ. Длительный срок службы дугогасительного устройства.

Основная сложность при эксплуатации этих выключателей - SF6 (элегаз, шестифтористая сера), которая сама по себе недешевая, плюс в обслуживании требуются устройства для очистки, заполнения и ее перекачки.

Электромагнитные выключатели

Последний, и самый малораспространенный тип выключателей (сейчас практически не выпускаются) – электромагнитный. Опять же, как и предыдущий тип выключателей они пожаро- и взрывобезопасностны, обладают высокой отключающей способностью, дугогасительное устройство имеет малый износ. В условиях частых коммутаций – электромагнитные выключатели хороший выбор.

Электромагнитные выключатели имеют довольно сложную дугогасящую камеру. Такие недостатки как малая пригодность для открытых распределительных устройств и ограничения по величине номинального напряжения, как правило, некритичны для распредустройств 6-10 кВ.




Всего комментариев: 0


ukrelektrik.com

«Высоковольтный союз»: вакуумные выключатели 6‑10 кВ - Энергетика и промышленность России - № 9 (61) сентябрь 2005 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 9 (61) сентябрь 2005 года

«Проблема» перенапряжений

Первые разработки и опытные образцы вакуумных выключателей появились еще в конце 70‑х. Ряд недостатков конструкции существенно замедлил внедрение новых аппаратов. Состав материала контактов первых вакуумных камер не обеспечивал быстрой конденсации плазмы паров металла в камере, вследствие чего существовала вероятность повторного зажигания дуги с сопутствующей эскалацией напряжения, даже при выполнении относительно простых коммутационных задач. Появление современных ОПНов сняло актуальность этой проблемы. Но, единожды проявившись, она породила недоверие к новой технике со стороны электротехников, публики априори консервативной.

Второй причиной недовольства эксплуатационников стали перенапряжения, вызываемые большим срезом тока в первых сериях вакуумных выключателей при отключении индуктивной нагрузки. В этих моделях в контактах применялся вольфрам. Преимущество тугоплавкости вольфрама и малая истираемость контактов нивелировались высоким контактным сопротивлением и быстрым спаданием плотности паров металла при подходе тока к нулю. Возникал срез тока и, соответственно, перенапряжение на индуктивную нагрузку. Проблему удалось решить применением сплавов на основе меди, легированной добавками, например хромом. Современные вакуумные выключатели по своим характеристикам не уступают другим типам выключателей, имеют повышенный коммутационный ресурс и неприхотливы в эксплуатации.

Предприятия «Высоковольтного союза» вот уже почти полвека производят коммутационные аппараты среднего класса напряжения (выключатели 10 кВ – с 1958 года, выключатели 35 кВ – с 1964 года). За это время более миллиона выключателей 6‑35 кВ были поставлены во многие страны Европы, Азии и Африки.

Производство вакуумных выключателей было освоено еще в 1991 году (серии ВВЭ-10 и ВВ‑10). В 2000‑2001 годах разрабатывается конструкция и налаживается серийное производство вакуумных выключателей серии ВР с литыми из эпоксидного компаунда полюсами на номинальные токи до 3150 А и токи отключения до 40 кА (в том числе и для АЭС с ударным током 128 кА). В 2004 году в связи с освоением производства нового поколения КРУ серий КУ10С и КУ6С начато производство вакуумных выключателей серии ВРС.

Серия ВР

Вакуумные выключатели серии ВР применяются для коммутации любых видов нагрузки при номинальных токах до 3150 А и токах отключения до 40 кА. Выключатели данной серии применяются во вновь возводимых РУ, но особенно широко для реконструкции устаревших КРУ и КСО по программе Ретрофит. Выключатели ВР1 – наиболее часто применяемые коммутационные аппараты, используются как в промышленности, так и коммунальными энергетиками. Выключатель ВР0 представляет собой «облегченную» версию ВР1 и ориентирован на применение в малонагруженных сетях, например в сельском и коммунальном хозяйстве и на небольших предприятиях. Выключатели ВР2 и ВР3 применяются в условиях больших токовых нагрузок в промышленности. Конструктивно ВР3 выпускается в виде выкатного элемента. Выключатели серии ВР6 применяются в сетях электрогенерации и предприятий угольной отрасли. Выключатели ВР6В и ВР6К выпускаются в виде выкатных элементов и используются для замены устаревших электромагнитных выключателей на атомных и тепловых электростанциях.

Серия ВРС

Серия ВРС – новое поколение вакуумных выключателей – запущена в производство в 2004 году. Выключатели данной серии применяются для коммутации любых видов нагрузок на напряжении 6‑10 кВ при номинальных токах до 3150 А и токах отключения до 40 кА. Выключатели устанавливаются в новых КРУ с расположением выдвижного элемента в средней части шкафа. Конструктивно выключатели ВРС схожи с выключателями серии ВР, имеют стандартные унифицированные корпуса и модифицированный электромагнитный привод. Помимо систем управления и защиты, в корпусе выключателя может быть смонтирован блок диагностики и он-лайн контроля параметров работы выключателя и соответствующий интерфейс (функция «умный выключатель»).

Конструктивные принципы

В вакуумных выключателях «Высоковольтного союза» применяются современные вакуумные камеры производства Siemens. Электрическая дуга при коммутации горит в парах металла, испаряющегося в вакууме с поверхности контактов‑электродов. Дуга мягко гасится при естественном переходе тока через ноль, при этом исключается возможность возникновения перенапряжений при коммутации большинства видов нагрузок.

Для удержания контактов выключателя во включенном или выключенном положении используется энергия мощных постоянных магнитов. Фиксация происходит за счет использования принципа «магнитной защелки», а именно: замыкания магнитной цепи включения или отключения якорем, который механически связан с подвижным контактом вакуумной камеры. Привод управляется универсальным электронным блоком управления, расположенным непосредственно в корпусе выключателя.

Ретрофит

Важной составляющей производственной программы «Высоковольтного союза» является производство вакуумных выключателей 6‑10 кВ для замены устаревших маломасляных и электромагнитных выключателей в КРУ и КСО прежних лет выпуска. Разработанная специалистами предприятия программа Ретрофит включает разработку комплектов монтажных частей, модулей и выкатных элементов Ретрофит, которые позволяли бы адаптацию вакуумных выключателей серии ВР в разнообразных типах КРУ и КСО. В настоящее время имеется свыше двух сотен готовых решений, позволяющих осуществить эффективную модернизацию КРУ, БРУ и КСО различных лет выпуска. Более подробно эта тема будет освещена в одном из последующих номеров «Энергетики и промышленности России».

Новые выключатели 35 кВ

В апреле (№ 4) «Энергетика и промышленность России» подробно рассматривала решения «Высоковольтного союза» на напряжения 27,5 и 35 кВ. Однако время не стоит на месте. Линейка вакуумных выключателей 35 кВ обогатилась новым аппаратом. Выключатель серии ВР35НТ с «сухой» кремний-органической изоляцией полюсов и современным пружинным приводом был создан совместными усилиями конструкторов РЗВА и НТЭАЗ, которые с октября прошлого года работают совместно в составе «Высоковольтного союза».

www.eprussia.ru

Высоковольтные выключатели 6(10) кВ до 2000А напряжением 35 кв

Высоковольтный выключатель серии ВВ/TEL нового поколения, воплотивший в себе самые передовые технологии, создан, чтобы превосходить ожидания потребителей в сравнении с традиционными выключателями - как своими техническими характеристиками и удобством эксплуатации, так и эргономикой.
Выключатель нового поколения позволяет применить высококачественную продукцию марки TEL в КРУ с номинальными параметрами до 31,5кА и 2000А, приступить к замене отслуживших масляных выключателей.
С Шелл открываются возможности применить полностью однотипное оборудование на подстанции и получить широко известные во всем мире преимущества применения ВВ/TEL на новом уровне.

Преимущества

«Сердцем» выключателя ВВ/TEL новой конструкции является вакуумная дугогасительная камера четвертого поколения.
Применение ВВ/TEL позволяет полностью отказаться от затрат на поддержание работоспособности выключателя, так как на протяжении всего срока службы не требует проведения ремонтных работ любой сложности, что отражено в сопроводительной документации на выключатель.
Простая конструкции выключателя на современных компонентах имеют не существенный износ на протяжении 30 лет или 30 000 операций «ВО».

Возможность применения одного и того же исполнения выключателя на всем существующем диапазоне напряжений оперативного питания позволяет применить его как на постоянном так и переменном питании, без ущерба техническим и эксплуатационным характеристикам. Такая возможность позволяет не формировать широкую номенклатуру ЗИП и практически полностью от нее отказаться.
Дополнительные разъемы на блоках управления ВВ/TEL дают возможность полностью повторить схемы РЗиА, построенные еще на электромеханических реле, без их изменения, что экономит время и сохраняет панель управления присоединением.

Конструкция ВВ/TEL последнего поколения позволяет беспрепятственно применять его с любым типом релейных защит, как при замене масляных выключателей, так и при проектировании новых КРУ в существующих схемах. Передача сигналов от выключателя через блок управления может быть организована любым способом, в том числе и дистанционно с помощью телемеханических систем.

Блоки управления БУ/TEL позволяют существенно сократить энергопотребление по цепи оперативного питания, так как не потребляют мощность из сети при включении или выключении выключателя, при этом обеспечивают стабильно минимальное время на операцию, а так же передачу информации в схему РЗиА. Даже в отсутствии оперативного питания блоки управления серии TEL длительно сохраняют возможность оперативного отключения ВВ/TEL или его включения с использование блока механического включения БМВ/TEL.Все это дает широкие возможности по применению ВВ/TEL.

Тип блока управленияДиапазон напряжений оперативного питания, В
БУ/TEL-12-01А=24 ... 60
=100/ 127/ 220
~110/ 200
БУ/TEL-12-02А
БУ/TEL-12-03А

ВВ/TEL нового поколения можно оценить уже. Минимальные габариты дают возможность адаптировать выключатель в любое существующее КРУ, и сделать распределительное устройство легче и дешевле. Эксплуатация по достоинству оценила возможности нового аппарата и с его помощью получила возможность продлить сроки службы существующих распределительных устройств с высоким экономическим эффектом, а конструктора оценили перспективность применения Шелл в КРУ нового поколения.

Надежная работа в любых условиях

Тяговые изоляторы лабиринтного типа выключателей ВВ/TEL нового поколения отличаются меньшими (на 30%) по сравнению с традиционными размерами, и высокой стойкостью на разрыв. Они полностью защищают внутренние элементы конструкции от загрязнений в виде пыли и капель влаги и препятствует возникновению пробоя по поверхности даже при напряжении свыше 60 кВ в таких условиях. Опорная изоляция ВВ/TEL выполнена из термореактивного композита, обладающей высокой трекинго и термостойкостью, дополнительно защищает выключатель от механических повреждений, выполняет роль несущей конструкции и осуществляет дополнительную направленную вентиляцию каждого полюса в отдельности.

Простота и легкость ошиновки

Никогда еще «ошиновка» выключателя не была такой простой и удобной. Конструкция терминалов ВВ/TEL обеспечивает свободу по месту установки шин без потери качества самого соединения - расстояние между шинами одной фазы может варьироваться от 280 до 310мм. Каждый терминал покрыт серебром, что заметно снижает переходное сопротивление контактного соединения и увеличивает его пропускную способность.
Терминалы выполнены в форме, обеспечивающей эффективный теплоотвод от контактных соединений за счет естественной конвекции, что обеспечивает работоспособность аппарата в жестких температурных условиях.

Безопасность при эксплуатации

Для удобства, все ВВ/TEL нового поколения имеют гибкий выносной указатель положения главных цепей аппарата, который, жестко связан с валом выключателя и может устанавливаться в любом удобном месте для визуального контроля.

www.energoregion.su

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ - Разряд-М

Высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для оперативного включения и отключения отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтные выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электростанциях и подстанциях. Они представляют собой конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.

В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьём и дугогасительными камерами с узкими щелями или решётками, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в вакуумной дугогасительной камере (ВДК).

Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Высоковольтный выключатель состоит из:

  • контактной системы с дугогасительным устройством,
  • токоведущих частей,
  • корпуса,
  • изоляционной конструкции
  • приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Требования к высоковольтным выключателям

Выключатель является самым ответственным аппаратом в высоковольтной системе, при авариях он всегда должен обеспечивать четкую работу. Отказ в работе выключателя приводит к авариям и тяжелым разрушениям, связанным с невозможностью доступа к электроэнергии и прекращением работы крупных предприятий.

В связи с этим основным требованием к выключателям является высокая надежность их работы во всех возможных эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. В связи с тем, что режим короткого замыкания для системы является наиболее тяжелым, выключатель должен обеспечивать отключение цепи за минимально возможное время.

Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами:

  • ГОСТ Р52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.»
  • ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий».
  • ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В.»
  • ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции».

Замена выключателя для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителей. В связи с этим выключатель должен допускать как можно большее число отключений коротких замыканий без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до 15 коротких замыканий при полной мощности отключения.

www.razrad.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *