Преимущества и недостатки элегазовых выключателей[править | править вики-текст] к преимуществам элегазовых выключателей можно отнести
К недостаткам элегазовых выключателей можно отнести сложность и дороговизна изготовления — при производстве необходимо соблюдать высокую чистоту и точность;
- высокие требования к качеству элегаза;
- температурные недостатки SF6, необходимость подогрева и использования смесей элегаза с азотом, хладоном и другими веществами, позволяющими работать элегазовым выключателям в условиях низких температур окружающей среды;
- необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6;
- относительно высокая стоимость SF6;
- требуется более внимательное отношение к использованию и учету элегаза.
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.
- 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.
- 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.
Элегазовые выключатели: преимущества, недостатки, применение
Благодаря свойствам газа SF6 (элегаз), таким как прекрасное гашение электрической дуги, высокая электроотрицательная природа, и прекрасная диэлектрическая прочность, элегазовые выключатели приобрели популярность в приложениях высоких и сверхвысоких напряжений. Ниже перечисляются некоторые из преимуществ элегазовых выключателей, и их недостатки.
Преимущества элегазовых выключателей:
Самое главное преимущество элегазовых выключателей заключается в прекрасной изоляции, гашении дуги, физических и химических свойствах газа SF6.
Элегаз не воспламеняется, и химически стабилен. Продукты распада газа не взрывоопасны, т.е., отсутствует риск воспламенения и взрыва.
В связи с диэлектрической прочностью SF6 электрические зазоры очень невелики.
Наружные элегазовые выключатели для сверхвысокого напряжения требуют меньшего количество прерывателей на полюс, чем выключатели с воздушной изоляцией и масляные выключатели. Наружные элегазовые выключатели просты, относительно недороги, они компактные, и не требуют обслуживания.
На их работу не влияют изменения атмосферных условий.
Они работают бесшумно, не производя таких звуков, какие издают во время работы выключатели с воздушной изоляцией.
Не требуется частой замены контактов — время существования дуги невелико из-за хорошего ее гашения газом SF6, и поэтому эрозия контактов снижена. Контакты также не подвержены окислению.
Поскольку во время существования дуги не образуются частицы углерода, не возникает снижение диэлектрической прочности SF6.
Минимальное обслуживание. Выключатель может потребовать обслуживания один раз в 4-10 лет.
Герметичная конструкция предотвращает загрязнение газа влагой, пылью, песком и т.п. Не требуется дорогостоящей системы сжатого воздуха, как в случае выключателей с воздушной изоляцией.
Тот же самый газ возвращается в систему, снижая общую потребность в газе SF6.
Отсутствуют проблемы перенапряжения. Дуга гасится при естественном нулевом токе, без амплитудного ограничения тока, и связанным с ним перенапряжением, возникающим между клеммами выключателя.
Элегазовый выключатель без каких-либо проблем может выполнять различные задачи, такие как блокировка отказов короткого замыкания, разрыв линий передачи электроэнергии, не имеющих нагрузки, конденсаторная коммутация, реакторное переключение, и т.п.
Хорошие границы нагрузки. Для одного и того же размера проводников, благодаря высокой теплопроводности элегаза, предельная токовая нагрузка элегазовых выключателей, примерно в 1.5 раза выше, чем у выключателей с воздушной изоляцией.
Недостатки элегазовых выключателей:
Некачественные стыки в корпусах выключателей приводят к утечкам газа SF6. Требуется непрерывное наблюдение за устройствами.
Элегаз в какой-то степени является удушающим газом. В случае утечки из корпуса выключателя, элегаз, будучи тяжелее воздуха, заполняет окружающее помещение, и может привести к удушению обслуживающего персонала. При этом он не ядовит.
Элегаз, в котором произошло гашение дуги — ядовит, и следует стараться не вдыхать его.
Внутренние части элегазового выключателя требуют тщательной очистки во время профилактического обслуживания в чистом и сухом окружении. Необходимо удалять пыль тефлона и сульфиды.
Для транспортировки элегаза, его передачи, или поддержки качества газа нужно специальное оборудование. Ухудшение качества SF6 влияет на работу и надежность элегазовых выключателей.
Применение элегазовых выключателей:
Элегазовые выключатели, в основном, применяются для высокого напряжения. Благодаря вышеперечисленным характеристикам и свойствам элегаза, такие выключатели применяются для задач коммутации, связанных с высоким и сверхвысоким напряжением.
Достоинства и недостатки элегаза
Гексафторид серы – бесцветный, негорючий и нетоксичный газ, используемый в качестве газобаллонного диэлектрика в высоковольтной аппаратуре и обладающий лучшими, по сравнению с воздухом, дугогасящими свойствами. Впервые использование гексафторида серы (элегаза) в коммутационных аппаратах было предложено в СССР, но, как и многие другие изобретения, не получило практической реализации в стране на то время. Эксплуатация элегазовых коммутационных аппаратов всегда вызывала ожесточенные споры из-за наличия в равной степени, как достоинств, так и недостатков. Ниже будут подробно описаны некоторые из них.
Одним из недостатков использования элегаза является опасность для обслуживающего персонала и окружающей среды полученных, в результате электрохимической реакции, веществ. Действительно, вследствие возникновения электрической дуги в объеме, заполненном гексафторидом серы, образуются такие вещества, как низшие фториды и соединения серы, а так же, при определенных условиях – наличие хотя бы малого количества влаги, велика вероятность появление плавиковой кислоты и агрессивных соединений фтороводорода. Физически, это можно ощутить сразу же после вскрытия полюса выключателя после коммутации, по наличию в воздухе специфического серного запаха. На практике, для нейтрализации этого негативного фактора, используются полностью герметичные элегазовые коммутационные аппараты с установленными внутри фильтрами – адсорберами, которые активно поглощают влагу и продукты разложения газа. Твердые продукты разложения при этом оседают на дне самого коммутационного аппарата. Во избежание различных негативных последствий, демонтаж, ремонт либо утилизация элегазового аппарата должны проводиться обученным персоналом, с применением специальных технологий и соответствующего оборудования.
Следующей опасностью при использовании гексафторида серы является текучесть этого газа. Несмотря на то, что элегаз, действительно, настолько текуч, что просачивается не только через разъемные уплотнители но и просто через металл оболочки, на практике, объем улетучившегося вещества ничтожно мал. Например, при использовании элегаза в КРУЭ, давление внутри которых соответствует 5-7 атмосферам, нормативное значение годовой утечки газа не должно превышать 0,5 – 1 %. Практические замеры реальных значений этого показателя говорят о том, что это число гораздо меньше требуемого нормами эксплуатации. Вместе с тем, коммутационные аппараты конструктивно изготавливают таким образом, что бы было возможным осуществлять отключение электропитания при пониженном давлении и выполнять коммутацию рабочих токов при нулевом избыточном давлении. Что обязательно подтверждается испытаниями готовой продукции. Внутри объема КРУЭ или коммутационного аппарата так же проверяют электрическую прочность устройства, при изготовлении используют современные уплотнители, которые не подвержены деформациями и устойчивы к воздействию продуктов разложения гексафторида. Так же необходимо учесть, что в моноблоках, используемых при средних значениях напряжений, отсутствуют разъемные соединения.
Еще одним недостатком использования элегазовых коммутационных аппаратов является их повышенная взрывоопасность. Такая ситуация возможна из-за того, что при появлении короткого замыкания «на корпус» возможно возникновение устойчивой дуги, что приводит к скачкообразному повышению давления внутри аппарата. Один из многих механизмов защиты от этого явления – обязательное оснащение аппаратов КРУЭ клапанами для сброса избыточного давления. Практически, уровень взрывоопасности современных элегазовых коммутационных аппаратов не выше уровня взрывоопасности кухонной скороварки.
При использовании элегаза, необходимо учитывать тот факт, что при снижении температуры часть его переходит в жидкое состояние и снижается давление внутри аппарата. Как было описано выше, данные физико-химические свойства газа учитываются производителями в процессе изготовления коммутационных аппаратов при обеспечении их электрической прочности. А для обеспечения дугогасящей способности, при эксплуатации в условиях ХЛ1, применяют смесь элегаза с азотом или просто нагревают сам аппарат. Кроме того, предполагается, что КРУЭ устанавливаются в отапливаемых помещениях.
Главным преимуществом в использовании гексафторида серы является его дугогасительная способность, которая в несколько раз больше чем у воздуха. Процесс гашения электрической дуги в элегазе более продолжительный и плавный. Особенность процесса заключается в том, что при «околонулевых» значениях тока поддерживается стержень дуги и обрывается именно в последний момент перехода через ноль. Недостатком можно считать тот факт, что при значениях 0,62 – 0,68 Iном. возникает такой режим работы коммутатора, вследствие которого возможен отказ выключателя. В последнее время производителями оборудования тщательно исследуется данная проблема, и все экземпляры проходят обязательную проверку.
Стоимость и сложность элегазовых аппаратов различна. В сравнении с вакуумными коммутаторами, элегазовые выключатели сложнее и дороже при использовании их на средних значениях напряжения. В случае применения коммутационных аппаратов на напряжениях в 110 кВ и, особенно, 330 кВ применение элегаза более оправдано. Кроме того, изоляционные свойства гексофторида позволяют изготавливать распределительные устройства гораздо меньших размеров, по сравнению с устройствами, использующими другие технологии в процессе работы. В том случае, если монтаж и запуск в работу выполнены в соответствии с технологическими требованиями, сама эксплуатация не требует значительных временных затрат и наличия большого штата квалифицированного персонала. Для правильной работы с аппаратом нужно лишь освоить органы управления элегазового моноблока. Сам же монтаж и ввод в эксплуатацию аппарата необходимо выполнять в строгом соответствии с технологией и силами специально обученного, опытного персонала. Этот же персонал требуется и в случае выполнения ремонта КРУЭ
Выбор устройства для эксплуатации по изолирующей и дугогасящей среде в нем необходимо осуществлять, учитывая многочисленные факторы – в одних случаях дешевле и удобнее использовать традиционные КРУ с воздушной изоляцией, в других, особенно это касается высоких напряжений порядка 110 – 330 кВ, правильнее будет использование элегазовых коммутирующих аппаратов. Например, в условиях Севера, где на счету каждый кубометр помещения, использование гексафторида серы позволит уменьшить размеры ячеек КРУЭ. Подобных факторов много и все их необходимо учесть при выборе.
Элегазовые выключатели: плюсы и минусы эксплуатации
Статья о преимуществах и недостатках высоковольтных элегазовых выключателей.
Высоковольтные выключатели применяются для изменения состояния высоковольтной линии «включено-выключено» с целью оперативного управления имеющейся системой энергоснабжения и для отключения оборудования или участка сети в аварийных ситуациях.
Для этих целей используются высоковольтные выключатели:
Названия выключателей отражают состав сред гашения дуги между контактами выключателя, которая возникает при коммутации высоких напряжений. Здесь уместны некоторые оговорки в отношении масляного выключателя — правильнее будет говорить, что гашение дуги происходит в неком газовом пузыре, образующемся при возникновении дуги в толще масляного объема. Масляные выключатели просты и дешевы в эксплуатации, но пожаро- и взрывоопасны.
В воздушном выключателе дугу гасит мощный поток воздуха из резервуаров высокого давления. Как и масляные выключатели, воздушные высоковольтные выключатели могут быть изготовлены на весь диапазон применяемых напряжений и токов. Но их конструкции сложнее и дороже, чем масляные, а эксплуатация требует наличия компрессорной станции для получения чистого сухого воздуха.
Дуга вакуумного выключателя гаснет в разреженном пространстве дугогасительной камеры. Электрическая прочность вакуума чрезвычайно высока и очень быстро восстанавливается после электрического пробоя. Кроме того такие выключатели отличает высокая надежность и уменьшенные затраты на обслуживание, простота конструкции.
Из недостатков вакуумных выключателей отмечается:
- высокая стоимость;
- возможность возникновения перенапряжения в сети при определенных ее состояниях;
- для созданий выключателей на высшие напряжения требуются определенные технические ухищрения.
Элегазовые высоковольтные выключатели , чьи дугогасительные устройства работают в среде «электротехнического газа» SF6, сочетают в себе преимущества различных типов выключателей:
- возможно использование элегазовых выключателей на любое из напряжений, применяемых в отечественной энергетике;
- небольшие масса и габаритные размеры конструкции элегазовых выключателей 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;
- увеличенная коммутационная способность элегазового выключателя;
- работа в режиме переключения больших и малых токов без возникновения перенапряжения, что автоматически исключает наличие устройств ОПН (ограничение перенапряжения);
- высокая надежность элегазового выключателя, межремонтный период увеличен до 15 лет;
- пожаробезопасность оборудования.
К недостаткам элегазовых выключателей следует отнести:
- высокую 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);
- коммутационный ресурс элегазового выключателя ниже, чем у аналогичного вакуумного выключателя;
- необходимы высококачественные уплотнения резервуаров и магистралей, так как элегаз очень текуч.
В конце прошлого столетия в мировой энергетике произошел прорыв в технологиях 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.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: