О преимуществах элегазовых выключателей

Главная » Рефераты на русском » О преимуществах элегазовых выключателей

Молекула элегазаБольшинство электрических распределительных подстанций класса напряжения 6 кВ и выше были построены в шестидесятых годах прошлого столетия. В настоящее время большое количество электроустановок, в частности подстанции, находящиеся в районах, нуждаются в проведении реконструкции. Так, масляные и воздушные выключатели, широко используемые на районных подстанциях, характеризуются невысокой отключающей способностью, так как давно отработали свой ресурс. Релейная защита также обеспечивает защиту оборудования и линий электропередач не в полной мере, так как большинство ее конструктивных элементов, то есть реле, также отработали свой срок службы. В связи с этим актуальным является вопрос о техническом переоснащении электроустановок районного значения. При планировании работ по техническому переоснащению подстанций одним из основных является вопрос о выборе типа коммутационных аппаратов, в том числе и высоковольтных выключателей. В конце прошлого столетия в мировой энергетике произошел прорыв в технологиях изготовления коммутационных аппаратов высокого напряжения. Масляные и воздушные выключатели стали постепенно уступать место вакуумным и элегазовым выключателям. Это объясняется отличными дугогасящими свойствами вакуума, а также газа с химической формулой SF6, именуемого элегазом, и повышенной безопасностью эксплуатации коммутационного оборудования с их применением. И хотя вакуумное и элегазовое оборудование недешево, пока что не найден достойный конкурент средам гашения дуги — вакууму и элегазу. Элегазовый выключатель – коммутационный аппарат, широко применяемый в электроустановках класса напряжения 6-220 кВ. В роли изолирующей и дугогасительной среды выключателя выступает элегаз (электрический газ). Элегаз — электротехнический газ — представляет собой шестифтористую серу SF6 (шестифтор) (рисунок 1).

При рабочих давлениях и обычной температуре элегаз — безвредный, химически не активный, не горючий газ, который обладает высокой электрической прочностью и теплопроводностью, не горюч, в 5 раз тяжелее воздуха (плотность 6,7 против 1,29 у воздуха), молекулярная масса также в 5 раз больше, чем у воздуха.

Элегаз не стареет, т.е. не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную диэлектрическую прочность. При температурах до 1000 К элегаз инертен и нагревостоек, до температур порядка 500 К химически не активен и не агрессивен по отношению к металлам, применяемым в конструкции элегазовых распределительных устройств. В электрическом поле элегаз обладает способностью захватывать электроны, что обусловливает высокую электрическую прочность элегаза. Захватывая электроны, элегаз образует малоподвижные ионы, которые медленно разгоняются в электрическом поле. Высокая электрическая прочность элегаза позволяет сократить изоляционные расстояния при небольшом рабочем давлении газа, в результате этого уменьшается масса и габариты электротехнического оборудования. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить габариты ячеек комплектно распределительных устройств с элегазовой изоляцией. Недостатком элегаза является переход его в жидкое состояние при сравнительно высоких температурах, что определяет дополнительные требования к температурному режиму элегазового оборудования в эксплуатации.

Для работы элегазового оборудования при отрицательной температуре минус 400С необходимо, чтобы давление элегаза в аппаратах не превышало 0,4 МПа при плотности не более 0,03 г/см3 . При повышении давления элегаз будет сжижаться при более высокой температуре, поэтому для повышения надежности работы электрооборудования при температурах примерно минус 40°С его следует подогревать (например, бак элегазового выключателя во избежание перехода элегаза в жидкое состояние нагревают до плюс 12°С). Особенность гашения дуги в элегазе заключается в том, что при токе, близком к нулевому значению, тонкий стержень дуги еще поддерживается и обрывается в последний момент перехода тока через нуль. К тому же после прохода тока через нуль остаточный столб дуги в элегазе интенсивно охлаждается, в том числе за счет еще большего увеличения теплоемкости плазмы при температурах порядка 2000 К, и электрическая прочность быстро увеличивается. Такая стабильность горения дуги в элегазе до минимальных значений тока при относительно низких температурах приводит к отсутствию срезов тока и больших перенапряжений при гашении дуги. В воздухе электрическая прочность промежутка в момент прохождения тока дуги через нуль больше, но из-за большой постоянной времени дуги у воздуха скорость нарастания электрической прочности после прохождения значения тока через нуль меньше.

Типовая конструкция элегазового выключателя представлена на рисунке 4. Каждый из трех полюсов рассматриваемого коммутационного аппарата – герметичный резервуар из металла, заполненный сжатым под давлением 0,6 МПа элегазом. В полюсе выключателя размещено автопневматическое устройство 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.

Дугогасительное устройство выключателя элегазового типа отличается простотой конструкции и небольшим размером. Гашение дуги производится при небольшом количестве разрывов и достаточно быстро. Учитывая вышесказанное, среди достоинств выключателей элегазового типа можно отметить следующее: — возможность использования элегазовых выключателей на любое из напряжений, применяемых в отечественной энергетике; — небольшие масса и габаритные размеры конструкции элегазовых выключателей (в несколько раз меньше масляного выключателя) в сочетании с бесшумной работой привода; — дуга гасится в замкнутом газовом объеме без доступа в атмосферу; — безвредная для человека, экологически чистая, инертная газовая среда элегазового выключателя; — большой коммутационный ресурс контактной системы; — работа в режиме переключения больших и малых токов без возникновения перенапряжения, что автоматически исключает наличие устройств ОПН (ограничение перенапряжения); — взрыво- и пожаробезопасность оборудования. Однако, как и любое устройство, элегазовый выключатель имеет и недостатки: — высокая стоимость оборудования и текущие затраты на эксплуатацию, так как требования к качеству элегаза очень высоки; — температура окружающей среды влияет на агрегатное состояние элегаза, что требует применения систем подогрева выключателя при пониженных температурах (при -40°С элегаз становится жидкостью); — необходимость высококачественного уплотнения резервуаров и магистралей, так как элегаз очень текуч. Таким образом, подводя итог вышеизложенному, следует отметить, что несмотря на некоторые недостатки, элегазовые выключатели являются достойной заменой масляных и воздушных коммутационных аппаратов и получают все большее и большее распространение на всех классах напряжений. Элегаз за счёт своей электрической прочности, и хороших эксплуатационных показателей обеспечивает высокую надёжность выключателя и гарантирует бесперебойную работу всей защиты в целом, что в свою очередь позволит энергоснабжающим организациям снизить затраты на послеаварийный ремонт.

Загрузка...

ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.