CC BY
46
1 SCIENCE TIME ■
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВАКУУМНЫХ И ЭЛЕГАЗОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ 110-220 кВ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Атамирзаев Тохиржон Усманович, Наманганский инженерно-строительный
институт, г. Наманган
E-mail: t_atamirzaev@umail. uz
Аннотация. Данная статья посвящена перспективам применения вакуумных и элегазовых выключателей 110-220 кВ энергетической системы.
Ключевое слова: элегазовые, вакуумные, дугогасительная камера, выключатели.
Выполнение повышенных требований к выключателям возможно при использовании в распределительных устройствах подстанций современных элегазовых и вакуумных выключателей (ВВ). В настоящее время выключатели с вакуумными и элегазовыми дугогасящими устройствами (ДУ) вытесняют масляные, электромагнитные и воздушные выключатели. Дело в том, что ДУ вакуумных и элегазовых выключателей не требуют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в то время как в масляных выключателях масло при отключениях загрязняется частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости смены масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства воздушных выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки. Кроме того, у изношенных воздушных выключателей имеются утечки сжатого воздуха из ДУ, что исключает возможность нормального оперирования. Дугогасящие устройства вакуумных и элегазовых выключателей заключены в герметичные оболочки, и их внутренняя изоляция не подвергается воздействию внешней среды. Электрическая дуга при отключениях в вакууме или в элегазе также практически не снижает свойств дугогасящей и изолирующей среды.
Давление в ДУ элегазовых выключателей может также снижаться при значительных колебаниях температуры окружающей среды. В случае падения
1 SCIENCE TIME 1
давления ниже заданных пределов критической величины, которая определяется индивидуально для различных типов ДУ, существует опасность пробоя элегазового промежутка или отказа выключателя в момент выполнения коммутации. Для предотвращения такого рода отказов необходимы наличие в элегазовом выключателе контроля рабочего давления в дугогасящей камере с помощью манометра и своевременная подкачка элегаза до заданных пределов. Кроме того, при интеграции элегазовых выключателей в систему цифровой подстанции стоимость организации передачи информации о давлении элегаза сопоставима со стоимостью самого выключателя. Вакуумный же выключатель может эксплуатироваться в диапазоне изменения температур от +50 до -60°С, при этом датчик контроля состояния вакуума устанавливать в ВДК не требуется.
Вакуумные выключатели идеальны с экологической точки зрения, обладают высокой надежностью, имеют больший коммутационный ресурс и могут работать при температурах до -60°С.
В классе напряжений 6—35 кВ вакуумные выключатели давно потеснили позиции элегазовых и успешно эксплуатируются более 15 лет. Единственное исключение — ЗРУ-6 кВ некоторых АЭС и ТЭЦ, где из-за сложившихся стереотипов о возможных перенапряжениях при работе вакуумных выключателей, все еще рассматривается установка элегазовых выключателей, причем как правило, импортного производства — Schneider Electric, АВВ, Areva.
История развития ВДК на высокие классы напряжения насчитывает в мире уже немало лет. Такие страны, как Россия, Германия, Франция, Великобритания, США, Китай, активно проводят исследования по созданию вакуумных выключателей на высокие напряжения и большие отключаемые токи. Фирмой «Сименс» разработаны вакуумные генераторные выключатели с номинальными токами отключения до 80 кА. Задача пропускания больших номинальных токов в этих аппаратах решается путем параллельного соединения нескольких вакуумных дугогасительных камер в каждом полюсе.
Наиболее существенные результаты были получены в Японии, что связано с растущим потреблением энергии в этой стране, а также с аспектами национальной безопасности. В итоге последние достижения: на внутреннем рынке Японии появились ВДК на напряжение 126 кВ, 145 кВ (рис. 1, длина 700 мм, диаметр 200 мм, контакты Cu-Cr, с аксиальным магнитным полем) и даже фарфоровая сдвоенная ВДК на напряжение 168 кВ.
В энергосистемах Японии на протяжении нескольких лет успешно эксплуатируются двух- и одноразрывные вакуумные выключатели на базе ВДК на напряжение 126—168 кВ, на номинальные токи до 2000 А и номинальный ток отключения до 40 кА. На рис. 2, 3 представлены примеры таких вакуумных выключателей.
1 SCIENCE TIME 1
Рис. 1 Вакуумная дугогаси-тельная камера на 145 кВ японской компании АЕ Pow- Рис. 2 Двухразрывный er System Corporation вакуумный выключатель
VCB 168 кВ/31,5 КА/2000А
Рис. 3 Одноразрывный вакуумный выключатель VCB 145 кВ/40 КА/2000А
В настоящее время в Японии одним из главных направлений стало применение ВДК не только в диапазоне средних значений напряжения, но также и в высоковольтных распределительных устройствах подстанций, что обусловлено такими уникальными свойствами ВДК, как высокая отключающая способность, долговечность, безопасность и экономичность.
Россия, в части разработки и внедрения вакуумных выключателей на напряжение 110—220 кВ идет в ногу со своими японскими коллегами и значительно опережает европейских ученых и инженеров. В 2008 г. ФГУП ВЭИ (г. Москва) успешно провел испытания опытных образцов российских ВДК типов КДВ-60-31,5/2000 и КДВ-126-40/3150, рассчитанных соответственно на напряжение 60 и 126 кВ переменного тока частотой 50 Гц, предназначенных для комплектации двухразрывных и одноразрывных вакуумных выключателей 110— 220 кВ.
Камера КДВА-60-31,5/2000 рассчитана на номинальное напряжение 60 кВ, 50 Гц и предназначена для двухразрывного вакуумного выключателя на напряжение 110 кВ (наибольшее рабочее напряжение 126 кВ), номинальный ток отключения 31,5 кА, номинальный ток 2000 А.
Камеру следующего поколения — КДВ-126-40/3150, предполагается использовать для комплектации одноразрывного вакуумного выключателя на напряжение 110 кВ, 50 Гц, на номинальный ток 3150 А, и номинальный ток отключения 40 кА. Кроме того, в перспективе на ее основе может быть создан двухразрывный вакуумный выключатель на напряжение 220 кВ.
Первый российский вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ начали разрабатывать в 2007 г. в г. Саратове на ОАО «НПП «Контакт». Технические
»
31
1 SCIENCE TIME 1
требования на коммутационный аппарат были согласованы с ФСК ЕЭС. В 2009 г. на предприятии был изготовлен опытный образец двухразрывного вакуумного выключателя на базе камер КДВА-60-31,5/2000 с пружинно-магнитным приводом .
Применение вакуумных выключателей 110—220 кВ особенно актуально при использовании в комплектной подстанции необслуживаемых, не содержащих масла и элегаза трансформаторов тока и напряжения. Такие трансформаторы — с оптическими датчиками — широко используются в Северной Америке и Канаде, где вопрос экологической безопасности оборудования стоит на первом месте. Оптические трансформаторы тока и напряжения легко интегрируются в системы цифровой подстанции, т.к. имеют на выходе цифровые сигналы.
Поэтому в электрических сетях 110-220 кВ применения вакуумных выключателей весьма целесообразно, для надёжную работу, облегчению ремонтных работ, а также большие коммутационных ресурсы.
Литература:
1. Васильев А.А., Крюков И.П., Нояшкова Е.Ф., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. - М.: 1995.
2. Эралиев А.Х. Высоковольтных выключателей. Фергана. «Техника»: 2010 г.
3. Арипов Н.М., Жабборов Т.К., Эралиев А.Х. Электр станцияларининг электр жих,озлари. Тошкент: 2005 й.
4. Рожкова Л.Д., Козулин. В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: ВШ, 1999.
