CC BY
145
УДК 621.311
Ю. Н. Зацаринная, Т. А. Нурмеев
ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ В СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
Ключевые слова: элегаз, элегазовые выключатели, электрические установки, современная энергетика.
В статье рассматриваются выключатели с элегазовой изоляцией, их преимущества и недостатки, актуальность их применение в современной энергетике в нашей стране и за рубежом, какие бывают по типу, особенности их эксплуатации.
Key words: insulating gas,, circuit breakers, electrical installations, modern energy.
The article deals issues related to improving the efficiency of enterprises and increased in connection with the need to reduce the probability of negative resuIn article discusses the-breakers with Gas-Insulated, their advantages and disadvantages, the relevance of their application in of modern Energy in our country and abroad, what happen by type, peculiarities of their exploitation.
Применение выключателей с элегазовой изоляцией в России началось с 1976 г. Уже в начале 90-х годов в Москве начали внедряться в эксплуатацию элегазовые выключатели.
Использование элегазовых выключателей позволяет увеличить надежность электроснабжения потребителей.
Выключатель принято считать одним из самых важных и одним из самых основным устройством в электрических установках. Его функцией является как отключение, так и включением цепи в различных режимах: длительная нагрузка, перегруз, короткое замыкание, холостой ход. Наиболее важной операцией принято считать отключение токов при коротком замыкании.
Первые патенты на использование элегаза, как прерывающей среды, были зарегистрированы в 1938 году Виталием Гроссе (AEG) и независимо от него позже в США, в июне 1951 года, Лингалом, Броуном и Штормом (компания «Вестингауз»). Первое применение S56 для прерывания электрического тока датируется 1953 годом. Были разработаны высоковольтные переключатели нагрузки с напряжением от 15 до 161 кВ и с разрывной мощностью 600 Ампер. Первый высоковольтный автоматический выключатель тока, сконструированный компанией «Вестингауз» в 1956 году, мог прерывать ток силой в 5 кА под напряжением 115 кВ, но у него было 6 камер прерывания, расположенных на опоре поочерёдно. В 1957 году в элегазовых выключателях был представлен метод компрессии, где относительное перемещения поршня и цилиндра, соединённого с движущей частью, используется для создания давления достаточного для гашения дуги через форсунку, сделанную из изолирующего материала (рис 1). При использовании этого метода давление в основном поднимается за счёт сжатия газа. Первый высоковольтный элегазовый выключатель с высокой способностью к отключению больших токов был разработан Вестингаузом в 1959 году. Баковый выключатель мог прерывать ток силой 41.8 кА под напряжением 138 кВ (10,000 МВ-A) и 37.6 кА под напряжением 230 кВ (15,000 МВ-A). Его эффективность была уже значительной, но три камеры на одну опору и источник высокого давления, необходимый для гашения (1.35 MPa), были ограни-
чениями, которых следовало избежать в дальнейших разработках. Замечательные свойства элегаза привели к быстрому распространению этого метода. В 70е годы прошлого века он стал использоваться в разработке элегазовых выключателей с высокой прерывающей способностью. Область их применения была ограничена напряжением до 750 киловольт.
В настоящее время элегазовые выключатели наиболее популярны на напряжение 110-1150 кВ. Ведутся многочисленные исследования по разработке малогабаритных электрических выключателей на напряжение 10-55 кВ, которые составят конкуренцию вакуумным выключателям.
Если подробно начать сравнивать элегазо-вый выключатель с воздушным, то обнаружим ряд причин успешного применения элегазовых выключателей по сравнению с воздушными:
- при работе абсолютно без шумны;
- обладают быстрой отключающая способность;
- более надежны по коммутационной и механической стойкости;
- пожаро-взрывобезопасны;
- компактны и герметичны.
В настоящее время актуальны два принципа гашения дуги в элегазовых выключателях, итак, рассмотрим первый: он заключается во взаимство-вании эффекта перетока элегаза из зоны высокого давления в зону низкого давления. В результате этого дуга, которая образовалась, охлаждается, при этом в обход перехода элегаза в жидкое состояние, при котором значительно ухудшается дугогаситель-ная способность, так как образовывается резко неоднородное поле, бак высокого давления нужно нагревать до 10 градусов по Цельсию. Этот принцип получил широкое применение в зарубежных энергетических системах.
Другой принцип, который нашел свое применение на нашей Родине, носит название автокомпрессионный. Здесь применяется перепад давления, которое создает компрессионное устройство в самой дугогасительной камере. Для этого выключатель наполняют элегазом, давление у которого равняется приблизительно 0,6 мПа, вследствие чего получается надёжное применение при низших температурах,
даже при таких как 40 градусов по Цельсию ниже нуля.
Выключатели, наполненные элегазом бывают нескольких типов, два из которых рассмотрены в данной статье. Первый тип получил свое незамысловатое название: с двумя ступенями давления. С дугогасительным устройством продольного дутья, перед началом работы в которого поступает сжатый газ из резервуара с высоким давлением элегаза, но пользование выключателей с двумя ступенями давления осложнено конструкцией, а именно присутствием двух элегазовых трактов и очистительных фильтров, потому как газ нужно регенерировать после каждой операции. Наличие уплотнений дутьевого клапана в тракте высокого давления имеет шансы ослабить надежность всего устройства.
Второй тип носит название автокомпрессионный. У этого устройства присутствует одна ступень давления. Настоящая конструкция выключателей в нынешнее время получила довольно широкое применение за рубежом на напряжение 420 кВ и на напряжение 550 кВ. Положительные стороны у этих выключателей заключаются в простоте конструкции и высокой отключающей способностью. Но можно еще сделать конструкцию полюса элегазового выключателя более простой, по сравнению с воздушным выключателем, что повысит надежность у первых. Наиболее важный элемент устройства - это передача, которая обеспечивает движение автокомпрессионного устройства. Многочисленные исследования вывели, что при низких температурах наблюдается ухудшение отключающей способности. Наиболее вероятная причина этого конденсация элегаза при его сжатии и повышения давления.
Подводя итог публикации, хотелось бы обратить внимание на недостатки элегазовых выключателей. Несмотря на все положительные стороны выключателей, наполненных элегазом, существуют
и отрицательные, считаю уместным о них указать в настоящей статье:
- дорог в изготовлении;
- строгие требования к качеству элегаза;
- вынужденный подогрев и использование элегаза в смеси с азотом, хладоном и другими веществами, позволяющих работать в условиях низких температур окружающей среды;
- требуется специальное оборудование для наполнения, перекачки и очистки 8Б6;
- достаточно дорогая стоимость 8Б6;
- более внимательное отношение необходимо к использованию и учету элегаза.
Неизвестно какие открытия в энергетике нас ждут в будущем, но сегодня становится предельно ясно, что элегазовые выключатели ведут активную конкуренцию с вакуумными и с воздушными выключателями за право быть необходимыми в современных электрических установках.
Литература
1. Кузин П.В., Якобсон И.А. Накладка элегазового оборудования. / П.В. Кузин, И.А. Якобсон. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 112 с.
2. Кох Д., «Свойства БЕ6 и его использование в коммутационном оборудовании среднего и высокого напряжения» / Д. Кох - г. Гренобль,
3. М.А. Аронов, Т.В.Лопухова 'элегазовое оборудование высокого напряжения
4. Балобанов Р.Н., Лопухова Т.В., Зацаринная Ю.Н. Влияние времени эксплуатации элегазового оборудования на состояние изоляции / Балобанов Р.Н., Лопухова Т.В., Зацаринная Ю.Н.// Вестник Казанского технологического университета. . - 2012. - №14
5. Зацаринная Ю.Н., Габбасов М.Ф., Зорин А.П. Элегаз и его применение в энергетике / Зацаринная Ю.Н., Габбасов М.Ф., Зорин А.П. // Вестник Казанского технологического университета. . - 2014. - №6
© Ю. Н. Зацаринная - канд. тех. наук, доцент кафедры Электрических станций КГЭУ, доцент кафедры Автоматизированных систем сбора и обработки информации КНИТУ, [email protected]; Т. А. Нурмеев - студент группы ЭП-3-11 Казанского Государственного Энергетического Университета
© J. N. Zatsarinnaya - Candidate. those. Associate Professor, Department of electric power stations, Kazan State Power Engineering University, Associate Professor, Department of Automated systems for the collection and processing of information KNRTU, [email protected]; Т. А. Nurmeev- VC-student group 3-11 Kazan State Power Engineering University.
