Элегазовые выключатели 110, 220 кВ
Производители современного электротехнического оборудования
Модернизация оборудования схем ОРУ 110, 220 кВ. Применение энергосберегающего оборудования
Лекция 9.
РАСКРЫТИЕ ИНФОРМАЦИИ О ДВИЖЕНИИ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ В БУХГАЛТЕРСКОЙ ОТЧЕТНОСТИ
Организации составляют Отчет о движении денежных средств (ф. № 4 годового отчета).
В соответствии с ПБУ 3/2006 в составе бухгалтерской отчетности раскрывается информация о курсовых разницах.
Курсовые разницы отражаютсяв бухучёте отдельно от других видов доходов и расходов организации, в т.ч. финансовых результатов от операций с иностранной валютой.
В бухгалтерской отчетности раскрывается величина курсовых разниц:
‣‣‣ образовавшихся по операциям пересчета выраженной в иностранной валюте стоимости активов и обязательств, подлежащих оплате в иностранной валюте;
‣‣‣ образовавшихся по операциям пересчета выраженной в иностранной валюте стоимости активов и обязательств, подлежащих оплате в рублях;
‣‣‣ зачисленных на счета бухгалтерского учета͵ отличные от счета учета финансовых результатов организации. Вместе с тем, в отчетности дается официальный курс иностранной валюты к рублю, установленный ЦБ РФ, на отчетную дату. В случае если для пересчета выраженной в иностранной валюте стоимости активов или обязательств, подлежащей оплате в рублях, законом или соглашением сторон установлен иной курс, то в бухгалтерской отчетности раскрывается такой курс.
ПАО (до 2015 г. ОАО) ʼʼУралэлектротяжмашʼʼ . Введенный в строй в 1934 году завод, сегодня - ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" (ПАО (до 2015 г. ОАО) УЭТМ) - крупнейшее в России предприятие по выпуску электротехнического оборудования для генерирования, передачи, распределения и потребления энергии. Оно производит более 800 типов изделий для более, чем 2500 Заказчиков в России и в 60 странах мира.
Производственная программа включает:
· высоковольтную аппаратуру;
· электрические машины;
· турбогенераторы;
· трансформаторы;
· преобразовательную технику.
Высокая квалификация и опыт персонала, широкие производственно-технологические возможности обеспечивают ПАО (до 2015 г. ОАО) УЭТМ лидирующие позиции в электротехнической промышленности.
Изделия предприятия успешно эксплуатируются на четырех континентах мира в климатических условиях от тропиков до крайнего севера.
С 1996 года ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" входит в состав корпорации "Энергомаш", ᴦ. Москва.
Первой продукцией с момента пуска завода в 1934 году была высоковольтная аппаратура, которая и сегодня является ведущей отраслью производства на предприятии. За время работы заводом выпущено более 500 тысяч выключателей различных типов в диапазоне напряжений от 600 В до 1150 кВ.
Постоянно обновляемая и совершенствуемая производственная программа по элегазовой высоковольтной аппаратуре включает в себя:
· элегазовые выключатели на напряжение 110, 220, 330 и 500 кВ, оснащенные пневмоприводами (серия ВГУ);
· элегазовые колонковые выключатели нового поколения на напряжения 110 и 220 кВ, оснащенные автономными пружинными приводами (серия ВГТ);
· элегазовые баковые выключатели на напряжение 110 кВ, ток отключения 40 кА, оснащенные встроенными трансформаторами тока и автономными пружинными приводами (серия ВЭБ);
· элегазовые баковые выключатели на напряжение 35 кВ, ток отключения 12,5 кА, оснащенные встроенными трансформаторами тока и электромагнитными приводами (серии ВГБ, модификации ВГБЭ и ВГБЭП).
Элегазовые выключатели на напряжение 110, 220 кВ серии ВГУ. Выключатели элегазовые серии ВГУГ предназначены для коммутации электрических цепей при рабочих и аварийных режимах в сетях трёхфазного переменного тока с заземлённой нейтралью на номинальные напряжения 220 кВ. В качестве дугогасительной и изолирующей среды используется элегаз.
Выключатели имеют автономный гидравлический привод типа ПГВ-12А1Т, ТУ 3414-010-48316876-2001. Выключатель соответствует ГОСТ 687 и имеет сертификат соответствия РОСС RU.ME27.B00983. Технические условия на выключатели согласованы с РАО ʼʼЕЭС Россииʼʼ:
Значения климатических факторов внешней среды - по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 для климатического исполнения У1, при этом:
· высота установки над уровнем моря до 1000 м,
· рабочее значение температуры окружающего воздуха от минус 45°C до плюс 40°C.
Выключатель пригоден для работы при следующих условиях:
· толщина корки льда при гололёде - не более 20 мм,
· скорость ветра при наличии гололёда - не более 15 м/с,
· скорость ветра при отсутствии гололёда - не более 40 м/с,
· допустимое тяжение проводов в горизонтальной плоскости, приложенное к выводам полюса выключателя - не более 1500 Н.
Окружающая среда- невзрывоопасная. Содержание коррозионно-активных агентов - по ГОСТ15150 (для атмосферы типа II).
Основные технические данные выключателей приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1. Основные технические характеристики выключателей серии ВГУ
Срок службы до среднего ремонта - 12 лет.
Срок службы не менее 25 лет.
Гарантийный срок со дня ввода выключателя в эксплуатацию - 2 года при наработке, не превышающей значений ресурса по механической или коммутационной стойкости.
Выключатель представляет собой комплект из 3-х механически не связанных друг с другом полюсов и распределительного шкафа.
Каждый полюс включает в себя дугогасительное устройство с конденсаторами для равномерного распределения напряжения, опорную колонку фарфоровых изоляторов, установленную на цоколе с гидроприводом. Гидропривод осуществляет оперирование выключателем. Связь между приводом и контактами дугогасительного устройства осуществляется посредством изоляционной тяги, проходящей внутри опорного изолятора. Каждый полюс снабжен индикатором плотности элегаза для сигнализации о снижении давления элегаза.
В распределительном шкафу размещены элементы электрической части схем управления выключателем и гидронасосным агрегатом привода. Цоколь с гидроприводом и распределительный шкаф снабжены основным и антиконденсатным подогревами и системой автоматического управления основным подогревом.
Автономный гидравлический привод обеспечивает работу полюсов выключателя в простых операциях ʼʼОʼʼ и ʼʼВʼʼ и в сложных циклах. Привод имеет автоматическую систему управления гидронасосным агрегатом для подкачки масла в систему высокого давления, что позволяет постоянно поддерживать уровень запасенной энергии. Привод имеет счетчики числа срабатываний ʼʼвключение - отключениеʼʼ.
Габаритные размеры полюсов элегазовых выключателей серии ВГУГ приведены на рисунке 3.1.
Элегазовые выключатели на напряжение 110, 220 кВ серии ВГТ. Выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 110 и 220 кВ.
Выключатели изготовлены в климатическом исполнении У и ХЛ*, категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Οʜᴎ предназначены для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом (минус 55°С) при следующих условиях:
· окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание коррозионно-активных агентов по ГОСТ 15150 (для атмосферы типа II);
· верхнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет 40°C;
· нижнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет: для исполнения У1 - минус 45°С при заполнении выключателя элегазом, для исполнения ХЛ 1 * - минус 55°С при заполнении выключателя газовой смесью (элегаз SF6 и тетрафторметан CF4);
· относительная влажность воздуха: при температуре +20°C <80%, при температуре +25°C <100%;
· при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда - при ветре скоростью до 40 м/с;
· высота установки над уровнем моря не более 1000 м;
· сейсмичность-до 9 баллов по шкале MSK-64 (выключатели на 220 кВ должны устанавливаться на фундаментные стойки (бетонные опоры), имеющие сваи С35 с поперечным сечением 35х35 см);
· тяжение проводов в горизонтальном направлении - не более 1000 Н (100 кГс).
По заказу возможна поставка в климатическом исполнении Т1 (верхнее рабочее значение температуры воздуха +55°C).
Элегазовые выключатели соответствуют требованиям ГОСТ 687-78 "Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия" и техническим условиям ТУ16-2000 2БП.029.001 ТУ, согласованным с РАО ʼʼЕЭС Россииʼʼ, имеют сертификат соответствия №РОСС RU.ME25.B01020.
Основные преимущества:
· пониженные усилия оперирования выключателем. Энергия, необходимая для гашения токов короткого замыкания, частично используется из самой дуги, что существенно уменьшает работу привода и повышает надежность;
· использование в соединениях двойных уплотнений, а также ʼʼжидкостного затвораʼʼ в узле уплотнения подвижного вала. Естественный уровень утечек - не более 0,5% в год - подтверждается испытаниями каждого выключателя на заводе-изготовителе по методике, применяемой в космической технике;
· современные технологические и конструкторские решения и применение надежных комплектующих, в т.ч. высокопрочных изоляторов зарубежных фирм.
· высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию;
· высокая коррозионная стойкость покрытий, применяемых для стальных конструкций выключателя;
· высокий коммутационный ресурс, заданный для каждого полюса (п.3.3), превосходящий в 2-3 раза коммутационный ресурс лучших зарубежных аналогов (в расчете на каждый полюс), в сочетании с высоким механическим ресурсом, повышенными сроками службы уплотнений и комплектующих, обеспечивают при нормальных условиях эксплуатации не менее, чем 25-летний срок службы до первого ремонта;
· сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателе;
· отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения.
· низкий уровень шума при срабатывании (соответствует высоким природоохранным требованиям);
· низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
· полная взаимозаменяемость (по присоединительным и установочным размерам) с маломасляными выключателями серии ВМТ.
Основные технические данные выключателей серии ВГТ приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2. Основные технические характеристики выключателей серии ВГТ
Допустимое для каждого полюса выключателя без осмотра и ремонта дугогасительных устройств число операций отключения (ресурс по коммутационной стойкости) составляет:
· при токах в диапазоне свыше 60 до 100% номинального тока отключения - 20 операций (таким образом, для трехполюсного выключателя суммарный коммутационный ресурс составляет в данном диапазоне токов 60 операций);
· при токах в диапазоне свыше 30 до 60% номинального тока отключения - 50 операций;
· при рабочих токах, равных номинальному току - 5000 операций ʼʼвключение - произвольная пауза - отключениеʼʼ.
Допустимое число операций включения для токов короткого замыкания должно составлять не более 50% от допустимого числа операций отключения; допустимое число операций включения при нагрузочных токах равно допустимому числу операций отключения.
Выключатели имеют следующие показатели надежности и долговечности:
· ресурс по механической стойкости до первого ремонта - 10000 циклов ʼʼвключение - произвольная пауза - отключениеʼʼ (В - t n - О);
· срок службы до первого ремонта - не менее 25 лет, в случае если до этого срока не исчерпаны ресурсы по механической или коммутационной стойкости;
· срок службы - не менее 40 лет.
Выключатели серии ВГТ относятся к электрическим коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является: для исполнения У1 - элегаз (SF6), а для исполнения ХЛ1* -смесь газов (элегаз SF6 + тетрафторметан CF4).
Выключатель ВГТ-110М* состоит из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и механически связанных друг с другом. Все три полюса выключателя управляются одним пружинным приводом типа ППрК.
В выключателе ВГТ-220И* каждый полюс имеет раму и управляется своим приводом.
Принцип работы выключателей основан на гашении электрической дуги потоком элегаза (газовой смеси), который создается за счёт перепада давления, обеспечиваемого автогенерацией, ᴛ.ᴇ. за счёт тепловой энергии самой дуги. Включение выключателей осуществляется за счёт энергии включающих пружин привода, а отключение - за счёт энергии пружины отключающего устройства выключателя.
Полюс выключателя ВГТ-110 представляет собой колонну, заполненную элегазом (газовой смесью) и состоящую из опорного изолятора, дугогасительного устройства с токовыми выводами, механизма управления с изоляционной тягой.
Полюс выключателя ВГТ-220И* состоит из двух колонн, дугогасительные устройства которых установлены на сдвоенных опорных изоляторах и соединены последовательно двумя шинами. Для равномерного распределения напряжения по дугогасительным устройствам параллельно к ним подключены шунтирующие конденсаторы.
Дугогасительное устройство содержит размыкаемые главные и снабженные дугостойкими наконечниками дугогасительные контакты, поршневое устройство для создания давления в его внутренней полости и фторопластовые сопла, в которых потоки газа приобретают направление, крайне важно е для эффективного гашения дуги.
Пружинный привод типа ППрК с моторным заводом рабочих (цилиндрических винтовых) пружин, представляет собой отдельный, помещенный в герметизированный трехдверный шкаф, агрегат. Привод имеет два электромагнита отключения и снабжен блокировочными устройствами, предотвращающими:
· проход команды на включающий электромагнит:
– при включенном выключателе,
– при не взведенных пружинах,
– при положении взводящего пружины кулака, препятствующем включению выключателя;
· проход команды на отключающие электромагниты при отключенном выключателе;
· "холостую" (при включенном выключателе) динамическую разрядку рабочих пружин;
· включение электродвигателя завода пружин при ручном их заводе.
Привод снабжен цепями сигнализации:
· ʼʼНе включен автоматический выключатель подачи питания на электродвигательʼʼ,
· ʼʼНеисправность в системе завода пружинʼʼ,
· ʼʼНе включена автоматика управления электродвигателем завода пружинʼʼ,
· ʼʼНе взведены пружиныʼʼ,
· ʼʼОпасное снижение температуры в шкафуʼʼ.
Привод позволяет медленно оперировать контактами выключателя при его настройке без каких-либо дополнительных (к примеру, домкратных) устройств. Привод прост в обслуживании и надежен в эксплуатации.
Рама выключателя и шкаф привода имеют антикоррозионное покрытие.
Габаритно-установочные и присоединительные размеры выключателя ВГТ-110II даны на рисунке 3.2.
Элегазовые выключатели на напряжение 110 кВ серии ВЭБ. ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" выпускает с 2001 года элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-1101Г-40/ 2500 УХЛ1*. Выключатель имеет пружинный привод типа ППрК и встроенные трансформаторы тока.
Выключатель предназначен для эксплуатации в открытых и закрытых распределительных устройствах в сетях переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 110 кВ в районах с умеренным и холодным климатом (до минус 55°С) при следующих условиях:
· окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание коррозионно-активных агентов по ГОСТ 15150 (для атмосферы типа II);
· верхнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет 40°С;
· нижнее рабочее значение температуры окружающего выключатель воздуха составляет минус 55°С;
· при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда -при ветре скоростью до 40 м/с;
· высота установки над уровнем моря - не более 1000 м;
· тяжение проводов в горизонтальном направлении -не более 1000 Н.
При заказе возможна поставка в климатическом исполнении Т1 (верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха плюс 55°С).
Выключатели успешно прошли полный комплекс испытаний на соответствие требованиям российских стандартов. Технические условия согласованы с РАО "ЕЭС России", МПС РФ и ʼʼРосэнергоатомомʼʼ. Имеют сертификаты соответствия: №РОСС RU.MB03.B00090 и №РОСС RU.MB03.H00089.
Выключатель снабжен устройствами электроподогрева полюсов, которые при понижении температуры окружающего воздуха до минус 25°С автоматически включаются и отключаются при температуре минус 19-22°С.
Контроль утечки элегаза из полюсов выключателя осуществляется при помощи электроконтактных сигнализаторов плотности. Полюсы выключателя снабжены аварийной разрывной мембраной.
Выключатель поставляется заказчику в полностью собранном виде, что обеспечивает сохранение заводской регулировки и предельно упрощает монтаж и наладку. Транспортировка к месту монтажа возможна как железнодорожным, так и автомобильным транспортом (автотрейлером).
Шеф-монтаж и шеф-наладка производятся специалистами завода-изготовителя.
Габаритно-установочные и присоединительные размеры даны на рисунке 3.3.
Основные особенности и преимущества выключателя:
· наличие встроенных трансформаторов тока (с высокими классами точности);
· комплектация модернизированным пружинным приводом типа ППрК-2000СМ, электрическая схема которого выполнена на импортной элементной базе: с пружинными клеммными зажимами для подсоединения внешних цепей; с увеличенным количеством сигнальных контактов (12 НО, 12 НЗ и 2 импульсных), длительно пропускающих токи более широкого диапазона (от 5 до 25 А); с возможностью изменения ʼʼуставокʼʼ температуры автоматического включения обогрева и сигнализации об ʼʼопасномʼʼ снижении температуры в шкафу; с измененным, более удобным дизайном панели управления;
· унифицированная с элегазовыми колонковыми выключателям и серии ВГТ конструкция дугогасительного устройства, работающего на базе автогенерации;
· применение чистого элегаза;
· использование в соединениях двойных уплотнений, а также ʼʼжидкостного затвораʼʼ в узле уплотнения подвижного вала. Естественный уровень утечек - не более 0,5% в год - подтверждается испытаниями каждого выключателя на заводе-изготовителе по методике, применяемой в космической технике;
· современные технологические и конструкторские решения и применение надежных комплектующих, в т.ч. высокопрочных изоляторов зарубежных фирм;
· высокая коррозионная стойкость покрытий (горячее цинкование) применяемых для стальных конструкций выключателя;
· эксплуатация как в умеренном, так и в холодном климате (до минус 55°С);
· автоматическое включение и отключение электроподогрева элегаза в резервуарах;
· высокий механический ресурс;
· малые габаритные размеры выключателя и масса;
· высокий коммутационный ресурс, заданный для каждого полюса, превосходящий в 2-3 раза коммутационный ресурс лучших зарубежных аналогов (в расчете на каждый полюс) в сочетании с высоким механическим ресурсом, повышенными сроками службы уплотнений и комплектующих обеспечивает при нормальных условиях эксплуатации не менее, чем 25-летний срок службы до первого ремонта;
· возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления газа в выключателе;
· минимальное технические обслуживание в межремонтный период;
· высокие пожаро- и взрывобезопасность;
· низкий уровень шума при срабатывании (соответствует высоким природоохранным требованиям);
· поставка выключателя в полностью собранном виде;
· полная заводская готовность, быстрые монтаж и наладка (под руководством шеф-персонала завода-изготовителя).
Основные технические данные выключателей серии ВЭБ приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3. Основные технические характеристики выключателей серии ВЭБ
Элегазовые выключатели на напряжение 220 кВ серии ВГК. Выключатель элегазовый ВГК-2201Г-31,5/3150 У1 предназначен для коммутации электрических цепей и шунтирующих реакторов при рабочих и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока с заземленной нейтралью на номинальное напряжение 220 кВ.
Выключатель имеет автономный пружинно-гидравлический привод типа ППГВ-4 А2Т-УХЛ1 двухстороннего действия ТУ 3414-014-48316876-2002. Технические условия на выключатель ТУ 16-2003 2БП.029.005ТУ согласованы с РАО ʼʼЕЭС Россииʼʼ. Выключатель соответствует ГОСТ 687 и имеет сертификат соответствия №.РОСС Ru.Me27.B00544.
Значения климатических факторов внешней среды - по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 для климатического исполнения У, при этом: высота установки над уровнем моря до 1000 м; рабочее значение температуры окружающего воздуха от минус 45°С до плюс 40°С.
Выключатель пригоден для работы при следующих условиях:
· толщина корки льда при гололеде - не более 20 мм;
· скорость ветра при наличии гололеда - не более 15 м/с;
· скорость ветра при отсутствии гололеда - не более 40 м/с;
· допустимое тяжение проводов в горизонтальной плоскости, приложенное к выводам полюса выключателя - не более 1500 Н.
Окружающая среда - невзрывоопасная. Содержание коррозионно-активных агентов - по ГОСТ 15150 (для атмосферы типа II).
Основные технические данные выключателей серии ВГК приведены в таблице 3.4.
Таблица 3.4. Основные технические характеристики выключателей серии ВГК
Срок службы до среднего ремонта не менее 15 лет. Срок службы не менее 30 лет.
Гарантийный срок со дня ввода выключателя в эксплуатацию - 5 лет при наработке, не превышающей значений ресурса по механической или коммутационной стойкости.
Выключатель представляет собой комплект из 3-х механически несвязанных друг с другом полюсов и распределительного шкафа.
Каждый полюс состоит из колонки и цоколя с приводом. Колонка включает в себя дугогасительное устройство и опорный изолятор.
Размещено на реф.рф
Колонка установлена на цоколе с пружинно-гидравлическим приводом. Привод осуществляет включение и отключение выключателя. Связь между приводом и контактами дугогасительного устройства осуществляется посредством трубчатой изоляционной тяги, проходящей внутри опорного изолятора. Каждый полюс снабжен индикатором плотности элегаза для сигнализации о снижении давления элегаза.
В распределительном шкафу размещены элементы электрической части схемы управления выключателем и гидронасосным агрегатом привода. Цоколь с гидроприводом и распределительный шкаф снабжены основным и антиконденсатным подогревами и системой автоматического управления основным подогревом.
Автономный пружинно-гидравлический привод обеспечивает работу полюсов выключателя в простых операциях ʼʼО и Вʼʼ и в сложных циклах. Завод пружин происходит автоматически гидронасосным агрегатом (ГНА), питающимся от трехфазной сети 380 В. Привод имеет автоматическую систему управления гидронасосным агрегатом для подкачки масла в систему высокого давления, что позволяет постоянно поддерживать уровень запасенной энергии. Привод имеет счетчики числа срабатываний ʼʼвключение - отключениеʼʼ.
Габаритные размеры выключателя серии ВГК приведены на рисунке 3.4.
Разъединители на напряжение 110 кВ типа РПД, РПДО. ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" выпускает трехполюсные разъединители наружной установки серии РПД-110УХЛ1 (Т1) и однополюсные- серии РПДО-110УХЛ1 (Т1) на напряжение 110 кВ, номинальные токи 1 600 и 2500 А; заземлители однополюсные наружной установки типа ЗРО-11 0 УХЛ1 (Т1) на напряжение 110 кВ, номинальный ток 1000 А, ток термической стойкости 40 кА. Разъединители и заземлители управляются моторными и ручными приводами.
Основные технические данные разъединителей приведены в таблице 3.5.
Таблица 3.5. Основные технические характеристики разъединителей РПД, и РПДО
Наименование параметра | РПД-110 | РПДО-110 |
Номинальное напряжение, кВ | ||
Наибольшее рабочее напряжение, кВ | ||
Номинальный ток, А, не менее | 1600; 2500 | |
Ток термической стойкости (Iт), кА | ||
Наибольший пик сквозного тока (ток электродинамической стойкости) (Iд), кА | ||
Время протекания тока термической стойкости (для разъединителя/заземлителя), с | 3/1 | |
Значения токов холостого хода трансформаторов, зарядных токов воздушных и кабельных линий, которые допускается отключать и включать разъединителем, при расстоянии между полюсами: - 1800 мм mm - 2000 мм mm | ||
Механический ресурс (N) для главных цепей и цепей заземлителей |
В конструкциях РПД, РПДО используются унифицированные для этого семейства изделий узлы (приводы, контактные группы, элементы механической связи, изоляторы и пр.), в связи с этим в качестве примера приведено описание конструкции трехполюсного разъединителя РПД-110: аппарата͵ имеющего полный набор всех элементов конструкции.
Разъединитель состоит из трехполюсных групп разъединителя и заземлителей (см. рис. 3.5.). Каждая группа управляется своим приводом.
Полюс разъединителя представляет собой две поворотные колонки изоляторов, установленных на раме и несущих на себе токоведущую систему с двумя проходными и одним размыкаемым в горизонтальной плоскости контактом. Высокопрочные фарфоровые изоляторы, закупаемые только по импорту, установлены на поворотных основаниях, вращающихся на подшипниках качения. Внутреннее устройство поворотных оснований защищено от воздействия атмосферы.
Размыкаемый контакт разъединителя выполнен в виде кулачкового контакта͵ закрепленного на конце одного токопровода, и контактных пальцев, закрепленных на конце другого. Во включенном положении разъединителя контактные пальцы охватывают кулачковый контакт. Пальцы и кулачковые контакты имеют серебряное покрытие.
Проходные контакты выполнены в виде ламелей, расположенных вокруг двух соосных медных стержней. Ламели и медные стержни имеют серебряное покрытие и защищены от воздействия атмосферы. Для повышения надежности этого соединения параллельно проходному контакту устанавливаются гибкие связи.
Токопроводы разъединителя выполнены из сварных алюминиевых деталей, что обеспечивает их стабильное электрическое сопротивление.
Разъединитель может комплектоваться одним или двумя заземлителями, ножи которых перемещаются в вертикальной плоскости. В положении ʼʼОʼʼ заземлителя ножи располагаются горизонтально вдоль рам полюсов.
Перемещаясь вверх, ножи заземлителя замыкают контакты, расположенные на токопроводах разъединителя.
Разъединитель снабжен механической блокировкой, предотвращающей включение заземлителей при включенном разъединителе и включение разъединителя при включенных заземлителях.
Управление трехполюсным разъединителем и каждым из заземлителей реализуются отдельными моторными или ручными приводами, причем моторный привод снабжен устройством ручного управления. Оба привода снабжены электромагнитной блокировкой для предотвращения от неправильных операций.
Приводы имеют постоянно включенный антиконденсатный подогрев. Моторный привод имеет дополнительно подогрев мощностью 0,4 кВт, включение и отключение которого производится автоматически. Возможно комплектование изделий моторными приводами с двигателями постоянного тока.
Для обеспечения безопасности персонала при работе от ручного управления привод разъединителя установлен на крайней опоре с наружной стороны, а подвижные контакты разъединителя при отключении имеют направление от привода, во внутрь разъединителя.
Основные особенности и преимущества:
· Высокопрочные стержневые фарфоровые изоляторы, закупаемые только по импорту.
· Сварные алюминиевые токопроводы с минимальным количеством контактных соединений, обуславливают многолетнее стабильное электрическое сопротивление.
· Размыкаемые контакты без дополнительных пружин и шарниров.
· Прочные поворотные основания на подшипниках качения выдерживают большие изгибающие нагрузки, обеспечивают стабильность механических характеристик.
· Закупаемые по импорту самосмазывающиеся шарниры, не требующие обслуживания в течение всего срока службы.
· Фиксированное положение ведущих рычагов привода с переходом за ʼʼмертвуюʼʼ точку исключает возможность непроизвольных переключений под воздействием внешних факторов.
· Максимальная заводская готовность, обеспечивающая простой и быстрый монтаж. Разъединитель поставляется отрегулированным и должна быть укомплектован заводскими опорами (подставками).
· Дополнительная безопасность - привод разъединителя расположен на крайней опоре, снаружи, а контакты разъединителя при отключении движутся в направлении от привода.
· Рамы и подставки (кронштейны) разъединителя покрыты горячим цинком.
· Минимальное техническое обслуживание при эксплуатации.
· Срок эксплуатации-40лет, гарантийный период-5лет.
ПАО (до 2015 г. ОАО) "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт высоковольтного аппаратостроения" ᴦ. Санкт-Петербург . ПАО (до 2015 г. ОАО) "НИИВА" - имеет 125 летнюю историю, вначале в составе завода и объединения "Электроаппарат", а затем с 1952 года - как самостоятельная организация; с 1993 года - Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт высоковольтного аппаратостроения" (ПАО (до 2015 г. ОАО) "НИИВА").
Высоковольтная коммутационная и измерительная аппаратура, разработанная в институте за эти годы, выпускается многими заводами России и зарубежными странами, ею оснащена практически вся энергетика России, стран СНГ и многих стран мира.
В стенах института в различные годы работали ученые-электротехники с мировым именем, здесь практически были заложены теоретические основы высоковольтного аппаратостроения.
За последние годы институтом разработаны одноразрывные баковые элегазовые выключатели на 110-750 кВ, колонковые выключатели на напряжение 110 кВ, измерительные элегазовые трансформаторы на 110-220 кВ, выпускаемые ПАО (до 2015 г. ОАО) “Энергомеханический завод”, ПАО (до 2015 г. ОАО) ВО “Электроаппарат”, ᴦ. C.-Петербург; комбинатом “Электрохимприбор”, ᴦ. Екатеринбурᴦ. А также совместно с фирмой “Hyundai Heavy Industries Co., LTD”, Республика Корея – КРУЭ 362 и 800 кВ с токами отключения 63 и 50 кА и номинальным током 8000 А, КРУЭ 500 кВ с током отключения 50 кА и номинальным током 3150А.
Элегазовые выключатели 110, 220 кВ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Элегазовые выключатели 110, 220 кВ" 2017, 2018.
А. Назарычев, главный инженер ООО «Контакт T&D», зав. кафедрой Ивановского энергетического университета, проректор по научной работе ПЭИПК, д.т.н., профессор; А. Суровов, директор ООО «Контакт T&D»; В. Чайка, главный конструктор ОАО «НПП «Контакт»; А. Таджибаев, ректор Петербургского энергетического института повышения квалификации (ПЭИПК), д.т.н., профессор
Техническое перевооружение распределительного электросетевого комплекса является основой модернизации экономики регионов России. Разработанная в Холдинге МРСК Программа реновации электросетевого комплекса на период с 2011 по 2020 г., в качестве первоочередных задач ставит снижение износа оборудования до 46-48%, потерь электроэнергии - до 6,1%, а также двукратное снижение количества технологических нарушений.
Воздушные и масляные выключатели
Важнейшим оборудованием распределительных сетей являются коммутационные аппараты, от работы которых зависит надежность всех подстанций, линий электропередачи и распределительных устройств во всех режимах эксплуатации.
Выключатели высокого напряжения являются основными коммутационными аппаратами в электрических установках и служат для отключения и включения цепей в любых режимах: номинальном длительном, при перегрузках, коротких замыканиях (КЗ), холостом ходе, несинхронной работе. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание. Общее количество высоковольтных выключателей напряжением 110-750 кВ, находящихся в эксплуатации, составляет около 30 тысяч. По классам напряжения они распределены так, как показано в табл. 1.
Табл. 1. Распределение общего количества парка высоковольтных выключателей по классам напряжения 110-750 кВ
Номинальное
напряжение, кВ |
Общее количество выключателей, шт . |
Количество выключателей от общего числа, % |
Из табл. 1 видно, что наибольшее количество выключателей - 95,7% эксплуатируется в классе напряжения 110-220 кВ.
Достаточно длительное время в энергосистемах в этих классах напряжения применялись масляные баковые, маломасляные колонковые и воздушные выключатели различных типов. Сегодня число выключателей, отработавших нормативный срок службы, составляет 40% от общего количества выключателей, находящихся в эксплуатации, в том числе отработали свой нормативный ресурс 90% баковых масляных выключателей типа МКП-110 и 40% выключателей типа У-110, 30% воздушных выключателей ВВН-110, 40% воздушных выключателей ВВН-220. За последние годы заметно выросло количество повреждений отечественных выключателей. Основными причинами являются:
износ основных сборочных узлов выключателей;
несовершенство конструкции, находящихся в эксплуатации аппаратов;
несоответствие климатическим условиям эксплуатации;
дефекты, обусловленные низким качеством ремонта и применяемых при ремонте материалов;
дефекты изготовления;
нарушения нормативных и директивных документов по срокам ремонта и режимам эксплуатации;
установка в цепях шунтирующих реакторов и конденсаторных батарей, для коммутации которых выключатели не предназначены;
установка в цепях, где токи КЗ и восстанавливающее напряжение превышают нормированные параметры выключателя.
Положения Технической политики в распределительном сетевом комплексе предъявляют к современным выключателям высокого напряжения следующие достаточно высокие требования:
надежное отключение любых токов (включая токи КЗ);
быстрота операций, т.е. наименьшее время отключения и включения;
пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;
наличие коммутационного и механического ресурса, обеспечивающего межремонтный период эксплуатации не менее 15-20 лет;
минимальное количество операций технического обслуживания в процессе эксплуатации;
максимальное уменьшение массогабаритных показателей;
сокращение эксплуатационных расходов;
взрыво- и пожаробезопасность.
Эти требования трудновыполнимы при традиционных методах гашения дуги в масле или воздухе. Возможности дальнейшего существенного совершенствования выключателей с традиционными способами гашения дуги практически исчерпаны.
Вакуумные и элегазовые 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.
Нормативными документами ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК закреплено решение о преимущественном применении при строительстве, реконструкции, техническом перевооружении и замене оборудования подстанций напряжением 330-750 кВ элегазовых выключателей, а на подстанциях напряжением 6, 10, 20, 35 кВ - вакуумных выключателей. В классе напряжения 110-220 кВ сегодня на вновь вводимых в эксплуатацию подстанциях, как правило, в отсутствии каких-либо альтернативных вариантов предлагается применять элегазовые выключатели, которые при всех своих достоинствах имеют и ряд следующих проблемных моментов.
Физические особенности применения в высоковольтных выключателях элегаза (гексафторида серы - SF6) в качестве изолирующей и дугогасящей среды подразумевают необходимость поддержания в ДУ повышенного давления (1,5-2,5 атм.) для обеспечения требуемого уровня коммутационной способности и электрической прочности межконтактного промежутка. В процессе длительной эксплуатации выключателя возможны утечки элегаза. При этом давление в дугогасящей камере снижается. В вакуумных выключателях современные технологии изготовления вакуумных дугогасительных камер (ВДК) доведены до уровня, который гарантирует необходимый вакуум на протяжении всего срока службы ВДК - 25-40 лет.
Давление в ДУ элегазовых выключателей может также снижаться при значительных колебаниях температуры окружающей среды. В случае падения 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 +50о до -60°С, при этом датчик контроля состояния вакуума устанавливать в ВДК не требуется.
Например, известен случай блокировки цепей управления 59 элегазовых баковых выключателей 110-500 кВ производства ряда европейских компаний при температуре окружающего воздуха -41°С в Тюменской области в 2006 году из-за несовершенства конструкции, недостаточной мощности, низкой надежности обогревающих устройств баков и недостатков системы контроля давления (плотности) элегаза. Поэтому при выборе выключателей для регионов с холодным климатом предпочтение следует отдавать либо выключателям, заполненным газовой смесью, не требующей подогрева, либо необходимы: установка дополнительной теплоизоляции баков, дополнительный обогрев импульсных газовых трубок, увеличение мощности подогревателей. Все это усложняет и удорожает конструкцию элегазовых выключателей и увеличивает расход электроэнергии на собственные нужды, а значит, делает элегазовые выключатели энергонеэффективными. Следует также отметить и относительно высокую стоимость производства, очистки и утилизации элегаза.
Несмотря на доказанную практикой эксплуатации безвредность элегазовых выключателей при нормальных режимах работы, тем не менее, экологические проблемы остро возникают при ремонте и утилизации отработавших нормативный ресурс выключателей. Дело в том, что некоторые продукты разложения элегаза весьма токсичны и могут наносить вред человеку и окружающей среде. В табл. 2 приведена степень опасности продуктов разложения элегаза.
Табл. 2. Степень опасности продуктов разложения элегаза SF6
Продукты |
Степень |
Срок жизни после выброса в атмоcферу |
Опасность для здоровья человека |
||
неизвестен |
|||||
неизвестен |
|||||
неизвестен |
|||||
минуты после выброса) |
|||||
про |
от минут до часов |
относительно |
|||
при вдыхании |
|||||
очень |
неиз |
очень низкая |
Анализируя табл. 2, можно сделать вывод о том, что наиболее опасным в экологическом отношении является попадание в окружающую среду как самого элегаза, так и продуктов его разложения, в составе которых имеются токсичные вещества. Так как экологические требования сегодня выходят на первый план, законодательство России и стран-участниц Монреальского протокола запрещают выброс в атмосферу фторосодержащих веществ, к которым относится и элегаз. Поэтому для обеспечения безопасности и выполнения современных экологических требований, повышения качества и культуры эксплуатации при внедрении элегазового оборудования необходимо оснащение предприятий распределительного электросетевого комплекса современными газотехнологическими аппаратами, а также оборудованием для очистки элегаза и утилизации продуктов его разложения, что потребует серьезных финансовых затрат.
В соглашении (Пакт о климатических изменениях), подписанном большинством стран мира в японском городе Киото в 1997 г., имеется прямое упоминание относительно SF6, как о потенциально опасном газе, обладающем тепличным (парниковым) эффектом, и участникам соглашения предписывается воздерживаться от его применения. Поэтому во многих странах были предприняты попытки, направленные на разработку высоковольтных ВДК, которые заменили бы действующие сегодня повсеместно элегазовые выключатели.
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. При модернизации и новом строительстве ЗРУ 6-10 кВ на подстанциях ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК иные типы выключателей помимо вакуумных, совсем не рассматриваются. 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.
Разработка вакуумных выключателей 110-220 кВ неоднократно обсуждалась в докладах и материалах Международного симпозиума по разряду и электрической изоляции в вакууме (ISDEIV - International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum), что, несомненно, указывает на интерес разработчиков и производителей вакуумной коммутационной техники к высоким классам напряжения. На основе материалов симпозиума можно говорить о следующих тенденциях исследования и развития вакуумной коммутационной техники на высокие классы напряжения:
снижение габаритов вакуумных выключателей возможно за счет оптимизации по электрической прочности контактной системы ВДК и повышения плотности отключаемых токов на единицу площади контактов;
на основе новейших результатов исследований электрической прочности в вакууме создание конструкций выключателей и ВДК на большие классы напряжений (конструирование одноразрывных камер на большие напряжения) и конструктивных решений по многоразрывным камерам и многокамерным выключателям;
решение проблемы обеспечения восстановления электрической прочности в ВДК после погашения дуги. Эрозионные процессы и термический разогрев контактов значительно ограничивают скорость и уровень восстановления электрической прочности ВДК. Современный уровень знаний позволил разработать ВДК на напряжение до 145 кВ, что позволяет создать одно- и двухразрывные вакуумные выключатели 110 кВ и двухразрывные вакуумные выключатели 220 кВ;
продолжаются работы по оптимизации материалов контактов и конструкции ВДК.
Вакуумные дугогасительные камеры
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.
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.
Также в Японии прослеживается тенденция совмещения высокоскоростных ВДК с технологией сверхпроводимости. Ведутся активно исследования по проблеме применения сверхпроводящих материалов в конструкциях ВДК. Выяснилось, что такое нововведение подошло бы для устройств ограничения тока в мощных энергетических системах. Целый ряд лабораторных исследований проводится с целью установления принципов работы таких устройств, в которых ограничитель тока подключался бы к элементу с высокотемпературной сверхпроводимостью параллельно цепи мощного источника энергии. Когда сверхпроводящий элемент начинает гасить ток в результате перегрузки, ВДК легко размыкает цепь и направляет весь ток в ограничитель тока, что приводит к сохранности сверхпроводящего материала и сокращению его размеров.
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 представлена на рис. 4., 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.
Рис. 4. Вакуумная дугогасительная камера типа КДВА-60-31,5/2000
Камеру следующего поколения - КДВ-126-40/3150, представленную на рис. 5, 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.
Рис. 5. Вакуумная дугогасительная камера типа КДВ-126-40/3150
Первый российский вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ начали разрабатывать в 2007 г. в г. Саратове на ОАО «НПП «Контакт». Технические 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 (рис. 6).
Рис 6. Вакуумный выключатель двухразрывный типа ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ 1
В этом же году начались полномасштабные испытания выключателя в лабораториях самого завода, ФГУП ВЭИ и НИЦ ВВА. Параллельно шел диалог со специалистами-эксплуатационниками, появлялись рекомендации, вносились изменения в конструкцию выключателя.
В 2010 г. на основании положительных результатов испытаний был получен сертификат на первый российский вакуумный выключатель 110 кВ и началось серийное производство ВБП-110кВ.
Небольшой период времени, затраченный ОАО «НПП «Контакт» на разработку и постановку на производство ВБП-110 кВ, объясняется использованием в конструкции выключателя технических решений и узлов, серийно производимых для вакуумных выключателей серии ВБПС-35кВ. К ним относится пружинно-магнитный привод (для ВБП-110 кВ привод был усилен, изменены настройки), полюса выключателя, механические узлы тяг и валов. Параметры выключателя ВБП-110 приведены в табл. 3.
Табл. 3 Основные параметры выключателя ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ 1
Номинальное напряжение, кВ | |
Номинальный ток, А |
|
Номинальный ток отключения, кА |
|
Ток электродинамической стойкости, кА |
|
Ток термической стойкости, кА |
|
Собственное время включения, мс |
|
Собственное время отключения, мс |
|
Тип провода |
пружинный |
Ресурс по механической стойкости |
|
Ресурс по коммутационной стойкости |
|
Ресурс по коммутационной стойкости при номинальном токе отключения |
25 циклов ВО |
До конца 2010 г., по согласованию с Холдингом МРСК первые серийные ВБП-110 кВ будут смонтированы на подстанциях филиалов Холдинга МРСК - МРСК Центра и Приволжья, Северо-Запада, Сибири, Волги, Северного Кавказа.
В 2009-2010 гг. на базе камеры КДВ-126-40/3150 разработан одноразрывный вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ, 50 Гц, номинальный ток 3150 А и номинальный ток отключения 40 кА. Выключатель имеет классическую для колонковых выключателей компоновку. Внешний вид выключателя типа ВБП-110III-40/3150 УХЛ1 приведен на рис. 7. Серийное производство такого выключателя планируется начать уже в 2011 г. Как и в двухразрывном выключателе, в ВБП-110III-40/3150 УХЛ1 предполагается использование ранее разработанных и проверенных в условиях эксплуатации (на выключателях класса 35 кВ и на первых ВБП-110 кВ) узлов и конструктивных решений.
Преимуществами выключателей ВБП-110III-31, 5/2000 и 40/3150 УХЛ1 являются:
экологическая безопасность;
возможность ручного включения и отключения;
большой коммутационный и механический ресурс;
устойчивая работа в сложных климатических условиях;
механизм свободного расцепления привода, позволяющий отключать выключатель в любой момент независимо от положения механизма;
пожаро- и взрывобезопасность;
малые габариты и вес.
Для распределительного электросетевого комплекса России при выборе элегазовых или вакуумных выключателей решающее значение могут иметь ремонтно-эксплуатационные расходы за весь нормативный период эксплуатации. Проведенные расчеты показали, что ремонтно-эксплуатационные расходы элегазовых выключателей значительно выше (до 100-300 раз), чем у вакуумных.
Уникальные разработки российских ученых и инженеров двухразрывного и одноразрывного вакуумного выключателей позволят не только создать реальную альтернативу элегазовым выключателям, но и быть основой программы замены масляных выключателей и пар отделитель-короткозамыкатель (ОД-КЗ) 110 кВ, а в будущем и 220 кВ. Кроме того, применение инновационных видов вакуумных выключателей высокого напряжения позволит развивать и совершенствовать распределительные устройства 110-220 кВ для создания новых блочно-модульных схемных решений, обеспечивающих:
экологическую безопасность оборудования;
высокую степень надежности и безопасности эксплуатации;
повышение уровня заводской готовности и укрупнение блочности поставки;
максимальное уменьшение массо-габаритных показателей;
сокращение эксплуатационных расходов и обеспечение удобства выполнения технического обслуживания и ремонта;
развитие необслуживаемых дистанционно управляемых цифровых подстанций;
создание закрытых распредустройств КРУ и ЗРУ-110 кВ с воздушной и комбинированной изоляцией, без использования элегаза.
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.
В следующих статьях мы рассмотрим идеологию построения современных блочных подстанций 110 и 220 кВ с применением самых современных электрических аппаратов и конструктивных решений, в том числе и описанных в данной статье вакуумных выключателей 110-220 кВ и оптических трансформаторов тока и напряжения.
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 оборудованиеОни бывают:
- Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
- 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.
Фото – чертеж конструкции
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:
- Автокомпрессионные или воздушные;
- Вращающие;
- Продольного дутья;
- 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. Визуально схема работы выглядит так:
Фото – схема работы
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:
- Пружинные;
- Пружинно-гидравлические.
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.
Фото – ВГУ-35
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 :
- Универсальность. Данные выключатели используются для контроля сетей с любым напряжением;
- Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это позволяет обеспечить быстрое аварийное отключение подконтрольной системы;
- Подходят для эксплуатации в условиях пожароопасности и вибрации;
- Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;
- Подходят для отключения переменного и постоянного тока высокого напряжения, в то время, как их аналоги – вакуумные модели не могут использоваться на высоковольтных сетях.
Но, такие приборы имеют определенные недостатки :
- Высокая цена, обусловленная сложностью производства и дороговизной элегазовой смеси;
- Монтаж осуществляется только на фундамент или специальный электрощит, причем, для этого нужна специальная инструкция и опыт;
- Выключатели не работают при низких температурах;
- При необходимом обслуживании должно использоваться специальное оборудование.
Фото – промышленный элегазовый выключатель нагрузки
Видео: особенности элегазовых выключателей
Технические характеристики
Рассмотрим технические характеристики выключателей разных производителей и типов работы.
МЕК SF6 элегазовый пружинный выключатель HD4 (завод завод ABB – АВВ):
ВГБЭП-35 (ВГБ-35, ВГБЭ):
ВГТ-35 (ВМТ-35):
Колонковый ВГТ-110:
ВГУ-110 (газовый силовой):
Колонковый выключатель GL314 Alstom:
Генераторные силовые отключающие устройства с пружинным приводом – FKG 2:
Элегазовый компрессионный выключатель фирмы Siemens (Сименс)3AP1FG-245 (для установки нужны фундаменты):
Купить подходящие элегазовые выключатели можно в любом электротехническом магазине. Их стоимость зависит от типа устройства и его производителя. Прайс-лист в Самаре, Москве, Екатеринбурге и других городах варьируется от 100 долларов до нескольких тысяч.
Воздушные выключатели
В воздушных выключателях дуга гасится при помощи дутья сжатым воздухом (при давлении 2-4 МПа и выше), поступающим из резервуара, чаще всего составляющего одно целое с основанием.
ДУ воздушных выключателей выполняют с одним или несколькими разрывами в фазе и с продольным или поперечным воздушным дутьем.
Дугогасительное устройство с одним разрывом может быть использовано для отключения значительного тока только при относительно небольшом напряжении. Выключатели напряжением 220 кВ и выше должны иметь несколько разрывов, включенных последовательно. Так, например, при давлении воздуха 4 МПа и напряжении 110 кВ выключатель с одним разрывом способен отключить ток около 40 кА. Выключатель 220 кВ должен иметь два разрыва, а выключатель 500 кВ - четыре разрыва.
Воздушные выключатели с номинальным напряжением от 110 до 1150 кВ проектируют сериями и собирают из унифицированных частей, из которых важнейшим является дугогасительный модуль с двумя разрывами, рассчитанный на некоторое условное напряжение порядка 110-250 кВ в зависимости от давления воздуха. Число модулей, включенных последовательно, выбирают в соответствии с номинальным напряжением.
Необходимым условием удовлетворительной работы выключателей с многократным разрывом является равномерное распределение восстанавливающего напряжения между разрывами. Для обеспечения равномерного распределения напряжения между разрывами при любой частоте восстанавливающего напряжения, целесообразно применение емкостных делителей напряжения (рис.1.а). Эти выключатели обычно снабжают также шунтирующими резисторами, включенными параллельно каждому разрыву (рис.1.б). При этом в каждом разрыве необходимы небольшие гасительные устройства (обозначены 1,2,3,4) для отключения сопровождающего тока.
Рис. 1.
Серии воздушных выключателей
Конструктивные схемы воздушных выключателей, применяемых на подстанциях, в основном определяются способом создания изоляционного промежутка между контактами выключателя, находящегося в отключенном положении, способом подачи сжатого воздуха в дугогасительные устройства, системой управления выключателем, наличием шунтирующих резисторов и делителей напряжения и некоторыми другими особенностями. Различают следующие серии воздушных выключателей.
Выключатель серии ВВБ для номинальных напряжений от 110 до 750кВ
Наиболее совершенные воздушные выключатели, у которых дугогасительная камера размещается непосредственно в баке со сжатым воздухом. Дугогасительные модули с двумя разрывами и односторонним дутьем имеют условное напряжение 110 кВ. Число модулей у выключателей с номинальным напряжением 110, 220, 330, 500 и 750 кВ равно соответственно 1, 2, 4, 6 и 8. Модули устанавливают на колоннах из фарфоровых изоляторов. Выключатели 110 кВ имеют один модуль и одну опорную колонну. Выключатели 220-750 кВ - по два модуля на каждой колонне, расположенных один над другим и соединенных последовательно перемычкой. На рис.2 показан воздушный выключатель типа ВВБ-220Б-31,5/2000У1 на номинальное напряжение 220 кВ, тип изоляции Б, номинальный ток отключения 31,5 кВ. номинальный ток 2000 А, для установки в умеренном климате на открытом воздухе.
Их полное время отключения составляет 0,06 - 0,08 с. в зависимости от номинального напряжения. Эксплуатация показала их высокую надежность.
Рис. 2. Выключатель серии ВВБ-220 с двумя модулями на одной колонне:1 - шкаф управления; 2 -- опорный изолятор; 3 -- дугогасительное устройство; 4 - делитель напряжения; 5 - соединительный проводник; 6 - шунтирующий резистор.
Давление воздуха для выключателей 110, 220 и 500 кВ равно 2 МПа; для выключателей 750 кВ - 2,6 МПа; 330 кВ - 2 и 2,6 МПа.
Выключатели серии ВВБ имеют пневматическую систему управления. В полых опорных колоннах проложены воздуховоды из изоляционного материала, из которых один служит для пополнения бачков сжатым воздухом, а второй - для управления контактными и дутьевыми клапанами модулей, находящимися под напряжением.
На рис. 3.а показан полюс выключателя серии ВВБ на напряжение 110кВ. Бак со сжатым воздухом 1 располагается на опорном изоляторе 2, в этом же изоляторе проходят управляющие воздуховоды. Шкаф управления 3 расположен в основании выключателя. ДУ соединяется с внешней цепью токоведущими частями проходных изоляторов 4. Равномерное распределение напряжения между двумя разрывами устройства обеспечивается с помощью конденсаторов 5. Схема устройства представлена на рис.3.б, где 5 -шунтирующие конденсаторы, обеспечивающие равенство напряжений на двух разрывах устройства; 6 - основные контакты; 7 - вспомогательные; 8 -шунтирующие резисторы, служащие для снижения скорости восстановления напряжения. Ток через шунтирующие резисторы отключаются контактами 7 после гашения дуги в основных разрывах 6. Из рис. 3.б видно, что корпус бака 2 находится под напряжением.
Рис. 3.
В рассмотренной конструкции под высоким давлением находится только стальной бак. Это позволяет повышать давление воздуха в баке до 3,5 -4 МПа и увеличивать отключаемый ток.