Электроизоляционные свойства элегаза и его использование аппаратах высокого напряжения

Введение

1.1. Краткая история использования SF6

Синтез гексафторида серы впервые был произведен в лабораториях Facufe de Pharmacie в Париже в 1900 г. учеными Муасаном и Лебо. Фтор, полученный электролизом, вступал во взаимодействие с серой, и в результате сильной экзотермической реакции получался достаточно устойчивый газ. Со временем были определены физические и химические свойства газа, опубликованные Придо (1906 г.), Шлумбом и Гемблом (1930 г.), Клеммом и Хенкелем (1932-35 г.г.) и Естом и Клауссоном (1933 г.)

В их работах особенное внимание уделялось химическим и диэлектрическим свойствам газа. Первое исследование для целей промышленного применения было проведено компанией General Electric в 1937 г

Результаты этого исследования показали, что газ можно использовать в качестве изоляционной среды в электроэнергетике. В 1939 Томсон-Хьюстон запатентовал принцип применения элегаза для изоляции кабелей и конденсаторов. После Второй мировой войны различные публикации и способы применения газа стали быстро появляться один за другим:

• 1947 г.: работа по использованию элегаза для изоляции трансформаторов;
• 1948 г.: развитие промышленного производства SF6 в США в корпорацией Allied Chemical и компанией Pennsalt;
• 1960 г.: организация серийного производства SF6 для строительства электростанций в США и Европе, совпадающая с появлением первых элегазовых выключателей и коммутационных аппаратов высокого и сверхвысокого напряжения.

В компании Merlin Gerin исследовательская работа по использованию элегаза для изоляции и отключения цепей была начата примерно в 1955 г. Это совпадает с появлением первых промышленных изделий в США. Впервые промышленное применение газа было осуществлено компанией Merlin Gerin для сверхвысокого напряжения, затем для устройств среднего напряжения:

• 1964 г.: первая подстанция с элегазовой изоляцией заказана EDF и введена в эксплуатацию в районе Парижа в 1966 г.
• 1967 г.: FA-выключатель был введен в эксплуатацию и постепенно заменил оборудование на сжатом воздухе, которое прочно занимало свое положение во Франции и других странах в течение предыдущих 25 лет.
• 1971 г.: изменения в потребностях промышленности заставили компанию Merlin Gerin начать производство элегазового выключателя среднего напряжения Fluarc.

В последнее время газ SF6 был принят для использования в коммутационной аппаратуре среднего напряжения, ячейках SM6, контакторах и автоматических выключателей, охватывая все потребности распределения электроэнергии.

Рис. 1: Процесс производства SF6 путем непосредственного соединения. Цепь очистки необходима для получения газа высокой степени чистоты. Качество элегаза для поставки определяется Руководством Международной электротехнической комиссии МЭК376, в котором определены допустимые концентрации примесей

1.2. Производство SF6

Единственный используемый в настоящее время промышленный процесс производства использует синтез гексафторида серы, при котором фтор, полученный при электролизе, взаимодействует с серой согласно экзотермической реакции, выраженной формулой:

S + 3F2 = SF6 + 262 ккал

В течение этой реакции формируется некоторое количество других фторидов серы, например, SF4, SF2, S2F2, S2F10 , а так же примесей из-за присутствия влажности, воздуха и угольных анодов, используемых для электролиза фтора. Эти побочные продукты удаляются различными способами очистки (см. рис. 1).

1.3. Другие виды применения SF6

Уникальные свойства SF6 привели к его использованию в различных отраслях науки и промышленности, например:

• медицинская сфера: электрическая изоляция в медицинском оборудовании (в рентгеновских установках) или в хирургии;
• электрическая изоляция в научном оборудовании (электронные микроскопы, ускорители частиц, например, генератор Ван дер Графа);
• акустическая изоляция в оконных стеклопакетах;
• газ для отслеживания потока воздуха в вентиляционных системах (например, в шахтах) или в верхних слоях атмосферы;
• газ для обнаружения утечки в герметичных системах;
• создание специальной атмосферы при металлургической обработке алюминия и магния или для военных целей.

Определение временных характеристик.

РТ — элктрический секундомер; QK — короткозамыкатель; QR — отделитель.

Измерение значения времени включения короткозамыкателей и времени отключения отделителей должна соответствовать данным завода-изготовителя, а при их отсутствии данным.

4) Правила безопасной эксплуатации электроустановок потребителей

1.1.1. Требования настоящих Правил распространяются на работников, обслуживающих действующие электроустановки потребителей напряжением до 220 кВ включительно и являются обязательными для всех потребителей и производителей электроэнергии независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности на средства производства.1.1.2. Требования настоящих Правил должны соблюдаться при эксплуатации действующих электроустановок, электрических станций, электрической части ТАИ, СДТУ, районных котельных потребителей при выполнении в них монтажных, наладочных, испытательных, ремонтных и строительных работ.1.1.3. В настоящих Правилах изложены основные требования безопасности при эксплуатации электроустановок. мероприятия, дополнительно повышающие безопасность, предусматриваемые непосредственно на месте производства работ, не должны противоречить настоящим Правилам или ослаблять их действие.1.1.4. Средства защиты, применяемые в соответствии с настоящими Правилами, должны быть исправны, испытаны и удовлетворять требованиям «Правил применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках / Москва, Энергоатомиздат, 1987», утвержденных Минэнерго СССР 12.02.81.1.1.5. Первичные средства пожаротушения, применяемые в электроустановках, должны соответствовать Правилам пожарной безопасности в Украине, утвержденным Управлением Государственной пожарной охраны МВД Украины 14.06.95 и зарегистрированным в Минюсте Украины 14.07.95 за № 219/755.1.1.6. Применяемые при работах в электроустановках машины и механизмы, приспособления и инструмент, должны быть исправны и испытаны в соответствии с действующими нормативами и сроками.1.1.7. Электрооборудование, конструкции, комплектующие детали, узлы отечественного и иностранного производства должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов в Украине. электрооборудование, подлежащее в Украине обязательной сертификации, должно сопровождаться сертификатом соответствия или свидетельством о признании иностранного сертификата в соответствии с Государственной системой сертификации УкрСЕПРО.В случае поставки электрооборудования из-за рубежа организация-заказчик должна получить сертификат соответствия до заключения контракта на его поставку. паспорт, инструкция и другая эксплуатационная документация, поставляемая с оборудованием или изделиями, должна быть переведена на украинский (русский) язык.Возможные отклонения от нормативной документации должны быть согласованы с Госнадзорохрантруда, Госстандартом и организацией-заказчиком до заключения контракта на их поставку. Копии согласований и сертификаты прикладываются к паспорту оборудования или изделия.1.1.8. При выполнении строительно-монтажных работ в электроустановках обязательно соблюдение также требований СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве».1.1.9. При эксплуатации электроустановок необходимо соблюдать требования пожарной безопасности, изложенные в «Правилах пожарной безопасности в Украине».1.1.10. Требования действующих норм отраслевых правил безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей министерств и ведомств не должны противоречить настоящим Правилам и ослаблять их действие.

Конструкция элегазового выключателя

По конструкции различают колонковые и баковые выключатели. Колонковые ни внешне, ни по размерам принципиально не отличаются от маломасляных, кроме того, что в современных элегазовых выключателях 220 кВ только один разрыв на фазу. Баковые элегазовые выключатели имеют гораздо меньшие габариты по сравнению с масляными, имеют один общий привод на три полюса, встроенные трансформаторы тока.

В элегазовых выключателях применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока отключения и эксплуатационных особенностей в месте установки. В элегазовых дугогасительных устройств в отличие от воздушных дугогасительных устройств при гашении дуги прохождение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различаются следующие элегазовые выключатели:

• автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым посредством компрессионного устройства (элегазовые выключатели с одной ступенью давления);
• в которых гашение дуги в дугогасительных устройствах обеспечивается вращением её по кольцевым контактам под действием поперечного магнитного поля, создаваемого отключаемым током (элегазовые выключатели с электромагнитным дутьем);
• с дугогасительным устройством продольного дутья, в котором предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (элегазовые выключатели с двумя ступенями давления);
• с дугогасительным устройством продольного дутья, в котором повышение давления элегаза происходит за счет разогрева газовой среды дугой отключения в специальной камере (элегазовые выключатели с автогенерирующим дутьем).

Привод выключателя

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателях применяют два типа привода:

• пружинный привод, управляющим органом которого является кинематическая система рычагов, кулачков и валов;
• пружинно-гидравлический привод, управляющим органом которого является гидросистема.

Из чего состоит элегазовый выключатель и как это всё приводит к отключению дуги

Так как выключатели могут иметь исполнение баковое, колонковое или же быть вообще для установки в КРУ. А кроме этого существуют различные виды ДУ, то и для каждого выключателя будет отдельный принцип работы и состав частей.

Рассмотрим, например, в этой статье для примера популярный выключатель шнайдер электрик с автокомпрессией на напряжение 12 кВ типа LFP.

Выключатель трехполюсный. Каждый полюс находится в изолированном корпусе, который заполнен элегазом под невысоким давлением. Внутри корпуса находится ДУ, на контакты которого посылаются команды включения, отключения или допустимых циклов. Эти команды подаются с пружинного привода, расположенного на лицевой панели или дистанционно.

Также в устройство входят датчики контроля давления элегаза в корпусе и датчики прироста величины давления. Для подключения к силовой цепи есть специальные зажимы сзади корпуса, также имеются клеммники для подключения вторичных цепей.

Принцип работы выключателя построен на автокомпрессионном способе гашения дуги.

Посмотрим на заводскую картинку, приведенную выше. У нас имеются основные контакты (под буквой а, рыжие) и дугогасительные контакты (буква б, темно-синие). Значит поступает команда на отключение выключателя. Основные контакты размыкаются, дугогасительные также размыкаются. В момент когда дугогасительные размыкаются между ними в расширительном объеме (буква с — область ограниченная розовой линией) образуется дуга. На верхнем из дугогасительном контактов расположены катушки. Так вот электрическая дуга под действием магнитного поля этой катушки начинает закручиваться. Объем газа под тепловым воздействием дуги начинает расширяться. Давление газа увеличивается и он ищет выход в область с меньшим давлением. Этот поток элегаза затягивает дугу в нижний дугогасительный контакт (область е на рисунке) и дуга растягивается. А затем в момент, когда ток проходит через ноль — дуга гаснет. В этот момент считается, что выключатель отключен. Это время составляет 70 мс.

В состав пружинного привода входят: двигатель взвода пружин, катушки отключения (YO1, YO2), катушка включения (YF), катушка отключения минимального напряжения (YM), реле прямого действия mitop, счетчик циклов В-О и прочие устройства необходимые для удобства при обслуживании выключателя. У катушек имеется различное число нормально закрытых, нормально открытых контактов и перекидывающий контакт.

Устройство и виды элегазовых выключателей

Эти системы предназначены для оперативного контроля состояния высоковольтных линий электропередач. Они очень похожи на масляные, но имеют иную рабочую среду — принцип действия основан на свойствах соединения газов вместо масла. В качестве среды используется SF6 (шестифтористая сера).

Преимущество элегаза — неприхотливость. Если масляным моделям требуется особый уход, периодическая замена масла и очистка, то элегазовые с такой проблемой не сталкиваются. Кроме того, газ долговечен: он не деградирует со временем и почти не вредит механическим элементам выключателя.

Элегазовые выключателя (далее ЭВ) бывают двух видов:

• баковый;
• колонковый ЭВ.

Колонковые ЭВ применяют в сетях 220 В, это стандартные однофазные выключатели. Они состоят из двух связанных между собой частей:

• дугогасительная;
• контактная часть.

Обе имеют одинаковые размеры и объем.

Баковые ЭВ меньше. В их состав входит один из видов, рассмотренных ниже приводов. Распределение привода идет на несколько фаз, благодаря чему устройство мягко изменяет уровень напряжения. Еще одно достоинство баковых — большая допустимая нагрузка, что достигается наличием встроенного трансформатора.

Привод здесь — одновременно и регулятор: он обеспечивает включение/разрыв потока электричества и поддержания электродуги. Выделяют следующие типы приводов ЭВ:

• пружинно-гидравлические (ППРГ);
• более простые пружинные (ППРМ).

Обычно привод монтируется на низкой опоре или у земли, чтобы обслуживающий персонал мог легко до него добраться и отрегулировать. Деталь состоит из:

• включающего механизма;
• устройства расцепления;
• фиксирующей защелки.

Пружинные надежны и устроены весьма просто, в них используется лишь несложная механика. При вводе в эксплуатацию устанавливается определенное сжатие пружины, а после смещения контрольного рычага происходит ее распрямление с дальнейшим размыканием контактов. Этот тип ЭВ часто служит стендом для презентаций поведения шестифтористой серы под действием электрического поля.

Пружинно-гидравлическое элегазовое оборудование имеет гидравлическое управление. Оно дороже, но эффективнее, поскольку способно самостоятельно менять позицию фиксатора.

Помимо конструкции, различают виды ЭВ по принципу прерывания электрической дуги:

• вращающие;
• воздушные (автокомпрессионные) ЭВ;
• продольного дутья;
• аналогичные предыдущему пункту, с разогревом газа.

Все внутренние компоненты ЭВ размещены в заполненной элегазом емкости. Контроль работы осуществляется дистанционно, с помощью электроники, или механическим способом вручную. Схема расположения всех компонентов типичного ЭВ:

Такие особенности приводят к довольно крупным габаритам приборов. Отметим, что сугубо ручное управление актуально для маломощных образцов, в других случаях прибегают к:

• механическому контролю;
• грузовому управлению;
• пружинному;
• электромагнитному способу;
• пневматическому.

Но практически везде предусмотрен аварийный ручной рычаг.

Электромагнитный привод нуждается во внешнем питании, поэтому такой ЭВ подключают к источнику тока на 220 В и 58 А. Система весьма надежна и успешно эксплуатируется в неблагоприятных условиях. У пневматического, рабочим узлом выступает цилиндр с поршнем. Действие сжатого воздуха обеспечивает высокую скорость срабатывания.

Основные физико-химические свойства элегаза.

Элегаз (шестифтористая сера,  SF6) — газ без цвета и запаха. В нем содержится 21,95 % серы и 78,05 % фтора. Его молекулярная масса 146,06. При абсолютном давлении р — 0,229 МПа и выше (давление тройной точки) элегаз в зависимости от температуры может находиться во всех трех агрегатных состояниях (твердом, жидком и газообразном). При давлении 0,229 МПа температура тройной точки составляет 222,95 К, а теплота парообразования в ней 120 Дж/г. Плотность элегаза при Θ = 273 К и р = 0,1 МПа составляет 6,56 кг/м3. Абсолютная диэлектрическая постоянная еа = 1,0021. Критическое давление равно 3,71 МПа, а критическая температура составляет 318,7 К. Полное число степеней свободы молекулы элегаза равно 36. Из них три степени свободы — в поступательном движении, три — во вращательном, а остальные — в колебательном. Диаметр молекулы элегаза равен 5,33 А.

Для обеспечения стабильного переходного сопротивления поверхности скользящих контактов рекомендуется никелировать. Так как основными продуктами разложения элегаза в электрическом разряде являются фтористые соединения, то не рекомендуется использовать в элегазовой аппаратуре в качестве конструкционных материалы, содержащие кремний, такие как стекло, стеклопластики, кварцевый песок, в качестве наполнителя для эпоксидных компаундов. Поверхность фарфора желательно защищать от воздействия продуктов разложения.
Практически не подвержены действию продуктов разложения элегаза изоляционные материалы на основе лавсана. Хорошо зарекомендовали себя фторопласт, эпоксифторопласт, полиуретан, уретановые эластомеры, композиции на основе полидивинилового и полидивинилизопренового каучуков, резины НО-68, В-14, 1225А, 1345, 1376, 1481. Из эпоксидных смол стойкими к продуктам разложения элегаза являются смолы ЭДЛ, ЭД-6, нестойкими — циклоолифатическая СУ-175, НПС-609-21М, ЭД-5. Поэтому для изоляторов элегазовой аппаратуры рекомендуется использовать смолы ЭДЛ и ЭД-6 с наполнителями типа волластонита, кордиерита, муллита, фтористого кальция и электрокорунда белого, особенно с двумя последними.
При реально встречающемся в нормальной эксплуатации оборудования с элегазовой изоляцией содержании продуктов разложения элегаза допускается применять практически любые металлы в качестве конструкционных. При этом предполагается, что содержание кислорода в элегазе в процессе эксплуатации не превышает 0,03 весовых процента, а точка росы для паров воды не выше —40 °С. Сохранение содержания паров воды и продуктов разложения в элегазе в процессе эксплуатации достигается с помощью осушителей при запуске газа, технологии изготовления и монтажа оборудования, гарантирующих утечку газа не более 3 % в год, встроенных в оборудование фильтров — поглотителей продуктов разложения.
В качестве осушителя элегаза от паров воды и поглотителя продуктов разложения элегаза может быть рекомендован цеолит NaX. Его поглотительная способность составляет; по воде около 10 % сухой массы и по продуктам разложения около 6 %. В связи с сильной зависимостью количества образующихся продуктов разложения от чистоты газа и типа конструкционных материалов сформулировать конкретные рекомендации по необходимому количеству поглотителя затруднительно. Можно лишь привести конкретный пример, что коммутация тока 31,5 кА в выключателе на напряжение 110 кВ приводит к разложению 5—7 см3 элегаза на 1 кДж выделяемой в дуге энергии

Появление в элегазе в процессе эксплуатации АВН вредных для человека примесей (фторидов) является существенным недостатком элегаза как дугогасящей и изолирующей среды и требует особых мер предосторожности при ревизии элегазового оборудования (применения противогазов, защитных перчаток и других мер по технике безопасности).
Основные химико-физические свойства элегаза приведены в табл. 6. Таблица 6

Физико-химические свойства газообразного элегаза * Давление р — в МПа

Таблица 6. Физико-химические свойства газообразного элегаза * Давление р — в МПа.

Факторы, влияющие на электрическую прочность элегаза при заданном его давлении, можно условно разделить на две группы: физико-химические и механические. К первой группе относятся температура элегаза, примеси в нем других газов, включая пары воды, материал электродов. Ко второй группе относятся степень шероховатости поверхности электродов и число диэлектрических и проводящих частиц в объеме элегаза и на поверхности электродов. Влияние части перечисленных факторов на напряженность зажигания разряда уже рассмотрено.

Правила подключения и обслуживания ЭВ

Все действия, касающиеся монтажа, включения/выключения, ремонта и обслуживания элегазовых устройств, подчиняются строгим правилам, которые регламентированы ПУЭ 1.8.21.

Для подключения установки необходимо проверить наличие минимального давления в газонаполненной камере, иначе выключатель выйдет из строя. Чтобы предотвратить повреждения, установлена сигнализация, которая срабатывает при критическом понижении параметров давления. Уровень давления можно отследить с помощью манометра.

В шкафу привода установлены нагревательные элементы, эффективно препятствующие возникновению конденсата на элементах механизма. Оператору необходимо следить, чтобы нагреватели постоянно находились во включенном состоянии.

Осмотр установки производится каждый день в светлое время суток и примерно 2 раза в месяц в темное время суток. Если произошло аварийное отключение по одной из причин, требуется внеплановый осмотр

В процессе осмотра выключателя необходимо проверить наружную защиту, удалить загрязнения, исправить повреждения. Если нагреваются контакты, следует выяснить причину. При наличии треска, подозрительного шума нужно выявить источник. Металлическая монтажная конструкция одновременно является частью заземляющего контура, поэтому следует проверять ее целостность.

Обязательно снимаются показатели манометра. Давление должно соответственно норме, рассчитанной производителем. Необходимо проверить исправность регулирующих и контролирующих приборов, а при выходе из строя одного или нескольких элементов принять меры – совершить замену или отправить в ремонт.

Если давление газа уменьшилось, следует пополнить камеру элегазом. Изоляция в чистке не нуждается, так как конструкция полностью герметична.

Особенности выбора

Для того чтобы правильно подобрать данный вид высоковольтных выключателей, в соответствии с местными условиями работы и конкретного оборудования, стоит обратить внимание на следующие критерии:

• Номинальное напряжение;
• Динамическая устойчивость;
• Параметры систем управления;
• Номинальный ток в рабочем режиме и режиме короткого замыкания;
• Частота включений и отключений;
• Климатическое исполнение;
• Скорость срабатывания выключателя ;
• Частота профилактических ремонтов и осмотров, в электроустановках без местного дежурного персонала это очень важный аспект;
• Износостойкость при коротких замыканиях;
• Габариты и размер вакуумной установки.

Преимущества и недостатки использования ЭВ

Элегазовые выключатели, как и другие типы электрораспределительных устройств, имеют ряд преимуществ и недостатков. При выборе установки производят необходимые расчеты и, кроме технических характеристик и конструкционных особенностей, учитывают плюсы и минусы моделей.

Галерея изображений
Фото из
Элегазовые выключатели отличаются универсальностью – их используют вне зависимости от напряжения сети

Чтобы погасить электрическую дугу при наступлении аварийного случая, элегазовому устройству необходимы доли секунды

Все части установки способны работать без ремонта на протяжении десятилетий, а элегаз не требует регулярной замены

Элегазовые дугогасительные устройства легко справляются с отключением высоковольтных систем. Для сравнения – вакуумные аналоги не выдерживают высокого напряжения

Универсальное применение в высоковольтных системах

Оперативность выполнения рабочих функций

Надежность и долговечность конструкции

Работают с током высокого напряжения

Выключатели элегазового типа функционируют в сложных условиях с периодическими вибрациями, низкими температурами (с подогревом), в пожароопасных зонах.

К недостаткам относят высокую стоимость наполнителя – элегаза, специфику монтажа на щит или фундамент, необходимость определенной квалификации операторского состава.

Разновидности вакуумных выключателей

• вакуумные
  выключатели до 35 кВ;

• вакуумные
  выключатели выше 35 кВ;

• вакуумные
  выключатели нагрузки — современная
  замена автогазовым
  выключателям нагрузки;

• Вакуумные
  контакторы до и свыше 1000 В.

Достоинства

• простота
  конструкции;

• простота
  ремонта — при выходе из строя камеры
  она заменяется как единый блок;

• возможность
  работы выключателя в любом положении
  в пространстве;

• надежность;

• высокая
  коммутационная износостойкость;

• малые
  размеры;

• пожаро-
  и взрывобезопасность;

• отсутствие
  шума при операциях;

• отсутствие
  загрязнения окружающей среды;

• удобство
  эксплуатации;

• малые
  эксплуатационные расходы.

Недостатки

• сравнительно
  небольшие номинальные токи и токи
  отключения;

• возможность
  коммутационных перенапряжений при
  отключении малых индуктивных токов —
  современная разработка вакуумного
  выключателя с возможностью синхронной
  коммутации решает эту проблему;

• небольшой
  ресурс дугогасительного устройства
  по отключению токов короткого замыкания.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Включение
и отключение коммутационного аппарата
осуществляется за счет соответствующих
пружин. Срабатывание пружин осуществляется
воздействием специальных электромагнитов
(соленоидов) включения и отключения,
либо нажатием кнопок включения и
отключения непосредственно в приводе
ВВ.

Перед
включением выключателя необходимо
привести в рабочее положение пружину
включения, то есть взвести ее. Взвод
пружины происходит при подаче оперативного
тока на электпродвигатель привода ВВ.
При отсутствии возможности подачи
оперативного тока, например при
обесточении распределительного
щита постоянного тока,
взвести пружину можно вручную при помощи
специальной рукоятки.

Достоинства

Недостатки

Достоинства

Недостатки

Элегазовые выключатели 110 кв, 220 кв

Для гашения электрической дуги часто используются различные газовые смеси. Элегазовые выключатели 110 кВ и 220 кВ работают именно по такому принципу и могут использоваться для работы в аварийных ситуациях.

Конструкция и виды

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. Масляные выключатели требуют за собой особого ухода: по нормам необходимы периодическая замену масла и очистка рабочих контактов. Элегазовые в этом не нуждаются. Главное достоинство элегаза в его долговечности: он не стареет и минимально загрязняет механические части устройства.

Фото – высоковольтное оборудование

1. Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
2. Баковые (ABB 242PMR, DT2-550 F3 – производитель Areva).

Колонковый элегазовый выключатель представляет стандартное отключающее устройство, работающее только на одну фазу (например, LF 10 от Шнайдер Электрик). Он используется для сети 220 кВ. Конструктивно состоят из двух систем: контактной и дугогасительной. Обе они располагаются в емкости, наполненной элегазом. Могут быть как ручными (контроль производится исключительно механически) или дистанционными. Из-за такого разделения они имеют довольно большие габаритные размеры.

Баковые имеют меньшие габариты, их дополняет привод ППРМ 2 для элегазового выключателя. Привод распределяется на несколько фаз, что позволяет обеспечить мягкое регулирование напряжения (включение и выключение). Также их достоинство в том, что они могут переносить большие нагрузки благодаря встроенному в систему трансформатору тока.

Помимо конструктивных особенностей, выключатели элегазового типа классифицируются по принципу гашения дуги:

1. Автокомпрессионные или воздушные;
2. Вращающие;
3. Продольного дутья;
4. Продольного дутья с дополнительным разогревом элегаза.

Принцип работы и назначение

Элегазовые выключатели высокого напряжения работают за счет изоляции фаз друг от друга посредством элегаза. Когда срабатывает сигнал о том, что нужно отключить электрооборудование, контакты отдельных камер (если устройство колонковое) размыкаются. Таким образом, встроенные контакты образуют дугу, которая помещена в газовую среду. Она разлагает газ на отдельные компоненты, но при этом и сама снижается из-за высокого давления в емкости. Если система установлена на низком давлении, то используются дополнительные компрессоры для нагнетания давления и создания газового дутья. Для выравнивания тока дополнительно используется шунтирование.

Отдельно нужно сказать про модели бакового типа. Их контроль выполняется приводами и трансформаторами. Приводной механизм для этой установки является регулятором: он необходим для включения, выключения электрической энергии и удержания дуги (при надобности) на определенном уровне. Приводы бывают:

Пружинный имеет очень простой принцип действия и высокий уровень надежности. В нем вся работа выполняется только за счет механических деталей. Пружина зажимается и фиксируется на определенном уровне, а при изменении положения контрольного рычага она разжимается. На основании его принципа работы часто готовится научная презентация действия шестифтористой серы в электрической среде.

Современные пружинно-гидравлические приводы помимо пружины дополнительно оснащены гидравлической системой управления. Они считаются более эффективными, т. к. пружинные механизмы могут сами поменять положение фиксатора.

Достоинства элегазовых выключателей:

1. Универсальность. Данные выключатели используются для контроля сетей с любым напряжением;
2. Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это позволяет обеспечить быстрое аварийное отключение подконтрольной системы;
3. Подходят для эксплуатации в условиях пожароопасности и вибрации;
4. Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;
5. Подходят для отключения переменного и постоянного тока высокого напряжения, в то время, как их аналоги – вакуумные модели не могут использоваться на высоковольтных сетях.

Похожие записи:

Закон ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение Калькулятор перевода квт в лошадиные силы (л.с.) Лучшие ультрафиолетовые лампы Какие бывают ряды номиналов резисторов? Типоразмеры компонентов для монтажа на поверхностьstandard sizes of packages smd-components Education & technology blog