УСТРОЙСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Высоковольтные выключатели относятся к классу коммутационных устройств, использующихся в электрических сетях напряжением выше 1000 В.
Главным их отличием от других коммутационных аппаратов – разъединителей, отделителей, высоковольтных выключателей нагрузки, является способность разрывать электрические цепи при протекании аварийных сверхтоков.
Основу выключателя составляет его контактная система, особая конструкция которой и обеспечивает возможность коммутации токов большой величины вплоть до аварийных при номинальном напряжении сети, достигающем 1000 кВ и выше.
В 80-х годах прошлого века в рамках создания сверхмощного энергетического моста «Сибирь – Центр», а именно, для ЛЭП – 1150 кВ переменного тока «Экибастуз – Кокшетау» в Казахстане, НПО «Уралэлектротяжмаш» разработало и изготовило уникальные воздушные коммутаторы ВНВ-1150.
Проект в целом не оказался успешным, в настоящее время линия работает под напряжением 500 кВ, но, тем не менее, такое оборудование существует. Что касается электрических сетей постоянного тока, самая высоковольтная линия, соответственно и аппаратура, работающая на ней, имеет напряжение 1330 кВ. Линия находится в США и работает в сети «Pacific Intertie».
- производство оперативных переключений с целью изменения схемы электрической сети;
- автоматическая коммутация в результате работы устройств релейной защиты и системной автоматики.
- время его отключения;
- отключающая способность, выраженная максимальным значением разрываемого тока;
- время восстановления готовности привода высоковольтного выключателя к повторному включению.
Для проверки рабочих параметров коммутационных аппаратов осуществляются испытания высоковольтных выключателей с использованием специальных приборов контроля.
ТИПЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Основной задачей высоковольтного прибора коммутации является гашение электрической дуги при отключении электрической нагрузки. Для успешного выполнения этой функции применяются различные технологические решения. Базовый принцип классификации высоковольтной коммутационной аппаратуры основан на применяемых способах решения этой задачи.
- масляные, главная контактная группа которых погружена в масло;
- воздушные, осуществляющие гашение дуги воздушным потоком;
- вакуумные, использующие электрическую прочность разрежённого газа;
- элегазовые, в которых применяется специальный электропрочный газ SF6.
МАСЛЯНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Существуют конструктивные разновидности аппаратов данного типа. Так, устройства, коммутация всех трёх фаз которых происходит в одном общем объёме, заполненном маслом, называются однобаковыми.
Такие конструкции характерны для масляных коммутаторов напряжением до 20 кВ. В другом, трёхбаковом варианте исполнения контакт каждой фазы находится в отдельной ёмкости с маслом.
Гашение дуги осуществляется благодаря изоляционным свойствам применяемого трансформаторного масла и особой конструкции контактов, создающих несколько разрывов в каждой фазе.
Баковые конструкции характеризуются внушительными размерами масляных баков и большим объёмом заливаемого масла, которое кроме дугогашения играет роль основной изоляции.
Другая разновидность высоковольтных масляных аппаратов, представлена маломасляными или горшковыми моделями. Они более компактны и требуют значительно меньше масла, выполняющего исключительно дугогасительные функции. Роль основной изоляции играют твердотельные материалы – фарфор или полимеры.
К недостатку всех типов масляных коммутационных аппаратов следует отнести небольшой ресурс работы заливаемого масла, которое довольно быстро разлагается в процессе гашения электрической дуги.
Кроме этого, масло обладает гигроскопичностью, абсорбируя влагу из воздуха. В процессе эксплуатации требуется осуществление регулярного контроля качества масла путём проведения лабораторных анализов.
При отклонении рабочих характеристик масла от нормы необходимо производить процедуры его осушки, очистки и регенерации с использованием специализированного оборудования.
ВОЗДУШНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Применяются воздушные аппараты преимущественно в открытых распределительных устройствах (ОРУ) электрических подстанций. Связано это с их внушительными габаритами и необходимостью наличия компрессорного хозяйства с сетью воздуховодов высокого давления.
Воздушные приборы коммутации разделяются на два подтипа – аппараты с отделителем и без отделителя. В дугогасительной камере воздушных аппаратов первого подтипа располагаются основные контакты, разрывающие электрическую дугу.
В каждом из полюсов последовательно с дугогасительными контактами располагается отделитель – контакт, обеспечивающий разрыв полюса в отключенном положении.
При отключении привода воздушного аппарата открывается пневмоклапан, подающий воздух на приводные поршни дугогасительных контактов. Перемещение поршня вызывает их размыкание, а также открывает клапан, обеспечивающий поступление сжатой воздушной струи в дугогасительные камеры.
Создаваемое воздушное дутьё гасит дугу, после чего происходит разъединение контактов отделителя. После прекращения воздушной подачи дугогасительные контакты возвращаются в замкнутое состояние, и разрыв полюсов в отключенном положении обеспечивается только контактной группой отделителей.
В воздушных моделях без отделителей главная контактная группа выполняет функции как дугогашения, так и создания разрыва при отключении.
Воздушные приборы относятся к устаревшему виду коммутационного оборудования. В силу своих габаритов и потребности во вспомогательных системах они не вписываются в компоновку современных распределительных устройств.
ВАКУУМНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
В основе конструкции вакуумных высоковольтных коммутаторов лежит идея использования разрежённой воздушной среды не склонной к ионизации, для гашения электрической дуги, которая возникает при разрыве токовой цепи.
При высокой степени разрежения количество вещества, находящегося в вакуумной камере выключателя настолько мало, что горение электрической дуги может поддерживаться только за счёт эмиссии электронов с поверхности металлических контактов.
В результате гашение дуги в вакуумной камере происходит в течение первого полупериода при прохождении значения переменного тока через ноль.
Ключевыми элементами вакуумных коммутационных аппаратов являются вакуумные камеры, представляющие собой неразборные узлы.
Необходимый уровень разрежения воздуха внутри вакуумной камеры создаётся на заводе при её изготовлении и не требует корректировки в процессе эксплуатации. Это обстоятельство делает вакуумный вид коммутационной аппаратуры привлекательным с точки зрения удобства в эксплуатации.
- малые габаритные размеры, позволяющие встраивать вакуумные выключатели в ячейки различного типа;
- низкие затраты на проведение технического обслуживания;
- высокая надёжность вакуумного оборудования;
- низкая степень пожароопасности.
ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Применение шестифтористой серы SF6, именуемой элегазом в качестве среды для гашения дуги позволило существенно уменьшить габариты дугогасительных камер и упростить конструкцию контактных групп элегазовых выключателей. Элегазовые коммутационные аппараты имеют баковую или колонковую конструкцию.
Элегазовая аппаратура наряду с вакуумной постоянно наращивает своё присутствие на рынке электротехнических устройств и относится к одному из самых перспективных направлений развития отрасли.
© 2012-2024 г. Все права защищены.
Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
Высоковольтные выключатели: устройство и принцип действия
admin 5 июля 2022
Высоковольтные выключатели переменного тока и как они работают
Автоматические высоковольтные выключатели — это коммутационные устройства, которые могут размыкать или замыкать цепь за малую долю секунды. Это достигается за счёт разъёмных контактов. Замыкание и размыкание цепи позволяет установить или прервать циркуляцию тока по цепи в обычных или специальных условиях работы, например, при коротком замыкании.
Высоковольтные выключатели: принцип действия
Процесс прерывания тока в высоковольтном выключателе начинается, когда подвижные контакты начинают разъединяться. Как следствие, площадь контакта уменьшается, а плотность тока становится больше, пока энергия не приведёт к испарению металла и возникновению дуги. Несмотря на физическое разделение переключающих контактов, возникшая дуга позволяет току продолжать течь. Прерывание циркулирующего тока будет достигнуто, когда прерывающая среда превратит плазму несущей дуги в изолирующую среду.
В начале дуговых явлений основным источником заряженных частиц является пар электрода. Однако по мере увеличения контактного разделения степень ионизации столба дуги также зависит от характеристик окружающей среды, за исключением вакуумных высоковольтных выключателей.
Высоковольтные выключатели: основные разновидности
В зависимости от среды и метода, используемого для прерывания тока, автоматические выключатели могут быть сгруппированы в следующие типы:
- Масляные высоковольтные выключатели.
- Вакуумные автоматические выключатели.
- Воздушно-магнитные автоматические выключатели.
- Воздушные взрывные автоматические выключатели.
- Серногексафлоридные (SF6) автоматические выключатели.
Масляные автоматические выключатели были первым типом устройств такого типа в сети, благодаря своей способности прерывать большие токи. Процесс прерывания основан на образовании пузырьков водорода и ацетилена, так как масло разлагается в результате дуги, возникающей между коммутационными контактами. Недостатки использования масла в качестве гасящей среды в автоматических выключателях, такие как воспламеняемость и высокая стоимость обслуживания, заставили искать другие среды гашения.
Были разработаны воздушно-струйные и магнитно-воздушные автоматические выключатели, но они не прижились на рынке из-за некоторых недостатков, таких как громоздкость и массивность. В середине века, считаясь новым поколением силовых выключателей, появились SF6 и вакуумные силовые выключатели. SF6 силовые выключатели начали быстро заменять масляные и воздушные силовые выключатели для высоковольтных приложений, так как большинство свойств SF6 превосходят другие прерывающие среды, такие как высокая диэлектрическая прочность или более высокая теплопроводность. Напротив, вакуумные СВ начали распространяться на уровне среднего напряжения до номинальных напряжений около 36 кВ.
Несмотря на то, что многие СВ первого поколения, с маслом или воздухом в качестве закалочной среды, все еще работают, SF6 СВ, несомненно, является наиболее распространённым СВ, используемым в настоящее время для высоковольтных приложений во всём мире.
ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Запчасти для разъединителей, приводов, выключателей и т.п.
Выключатели нагрузки
Вакуумные выключатели
Масляные выключатели
Элегазовые выключатели
Выключатели Э (электрон) — автоматические выключатели
Высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для оперативного включения и отключения отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.
Высоковольтные выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электростанциях и подстанциях. Они представляют собой конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.
В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьём и дугогасительными камерами с узкими щелями или решётками, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в вакуумной дугогасительной камере (ВДК).
Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.
Высоковольтный выключатель состоит из:
- контактной системы с дугогасительным устройством,
- токоведущих частей,
- корпуса,
- изоляционной конструкции
- приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).
Требования к высоковольтным выключателям
Выключатель является самым ответственным аппаратом в высоковольтной системе, при авариях он всегда должен обеспечивать четкую работу. Отказ в работе выключателя приводит к авариям и тяжелым разрушениям, связанным с невозможностью доступа к электроэнергии и прекращением работы крупных предприятий.
В связи с этим основным требованием к выключателям является высокая надежность их работы во всех возможных эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. В связи с тем, что режим короткого замыкания для системы является наиболее тяжелым, выключатель должен обеспечивать отключение цепи за минимально возможное время.
Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами:
- ГОСТ Р52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.»
- ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий».
- ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В.»
- ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции».
Замена выключателя для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителей. В связи с этим выключатель должен допускать как можно большее число отключений коротких замыканий без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до 15 коротких замыканий при полной мощности отключения.
- ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОПН
- РАЗРЯДНИКИ
- РАЗЪЕДИНИТЕЛИ и ЗАЗЕМЛИТЕЛИ
- ПРИВОДЫ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
- ИЗОЛЯТОРЫ
- ШИНОДЕРЖАТЕЛИ и КОМПЕНСАТОРЫ
- ШИННЫЕ ОПОРЫ
- ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ и ПАТРОНЫ
- ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ КОНТАКТНАЯ СЕТЬ и ОБОРУДОВАНИЕ
- ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
- ЩИТОВОЕ и ТРАНСФОРМАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ (КРУ, КСО, ЩО, КТП, Трансформаторы)
- ОПОРЫ ЛЭП
- ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ (ЗИП)
- ДРУГАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ПО ЗАПРОСУ
Высоковольтные выключатели переменного тока — Выбор типа выключателя
1-4. НЕКОТОРЫЕ СООБРАЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ ТИПА ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
Выбор типа и варианта конструкции выключателя с заданными параметрами, принимаемого для проектирования и производства, является весьма сложной и ответственной задачей, для успешного решения которой необходимо знание характерных особенностей отдельных типов и конструкций современных выключателей переменного тока высокого напряжения, их технико-эксплуатационных и технико-экономических показателей. При решении данной задачи должны учитываться не только заданные предполагаемые (нормированные) условия работы, но также современные тенденции в развитии научного и технического прогресса как в области выключателестроения, так и в области проектирования и строительства современных электроэнергетических сооружений (1]. Весьма важное значение эти вопросы имеют при выборе типа и конструкции выключателя, предназначенного для массового или крупносерийного производства Особенно важное значение они имеют также при. разработке новых уникальных конструкций выключателей па сверхвысокие параметры (номинальное напряжение 500 кВ и выше, номинальный ток 16 кА и выше и др.).
Во всех случаях выбор должен основываться, во-первых, на сопоставлении всех показателей существующих типов выключателей на данные, параметры, а во-вторых, на оценке принципиальной и практической возможностей получения от конструкции выбранного типа требуемых исходных характеристик.
Ниже приводятся краткая классификация и некоторые ориентировочные соображения по сравнительной оценке отдельных типов выключателей переменного тока высокого напряжения-
С точки зрения выбора типа целесообразно классифицировать выключатели по следующим признакам:
а) по роду дугогасящей среды;
б) по способу гашения дуги;
в) по способу электрической изоляции находящихся под высоким напряжением токоведущих и других частей;
г) по номинальному напряжению;
д) по номинальному току; : е) по коммутационной (отключающей и включающей) способности;
ж) по степени быстродействия;
з) по пригодности для мгновенных АПВ;
и) по конструктивной связи приводного механизма выключателей с приводом;
к) по роду установки.
В табл. 1-2 дается классификация выключателей по роду дугогасящей среды й по. способу гашения дуги. В табл. 1-3 приводятся характерные преимущества и недостатки основных типов выключателей на различные классы номинального напряжения: На рис. 1-5—1-11 представлены конструкции некоторых типов выключателей.
По номинальному напряжению выключатели можно разбить на две основные группы: выключатели на напряжение 35 кВ и выше, к этой группе относятся так называемые подстанционные выключатели; выключатели на номинальное напряжение 20 кВ и ниже, к ним относятся генераторные и так называемые фидерные выключатели.
К подстанционным относится большая группа выключателей, обычно на номинальные токи до 4000 а. К ним предъявляются весьма высокие требования в отношении их отключающей способности (номинальные токи отключения до 50—60 кА)., быстродействия, пригодности для мгновенного АПВ и ряда других характеристик.
В качестве подстанционных [2, 3, 4] применяются преимущественно выключатели: а) воздушные (воздухонапорные); б) масляные малообъемные; в) масляные баковые.
В последнее время появился новый тип выключателей, в котором в качестве дугогасящей среды используется элегаз (шестифтористая сера SF6), обладающий исключительно высокой дугогасящей способностью. Этот тип выключателя имеет весьма высокие технико-эксплуатационные и технико-экономические характеристики [10, 11, 14].
Из сопоставления данных табл. 1-3 и по имеющимся сведениям об освоенных в настоящее время выключателях можно сделать вывод о существенных преимуществах воздушных выключателей перед другими. Особенно очевидны эти преимущества для выключателей на номинальные напряжения 110 кВ и выше. Следует отметить, что в воздушных (и вообще в газонапорных) выключателях в отличие от других типов может, быть применено и конструктивно осуществлено синхронное сверхбыстрое размыкание дугогасительных контактов непосредственно в конце полупериода тока (за 2—3 мсек до перехода тока через нуль). Это позволяет существенно увеличить коммутационную отключающую способность выключателя данного типа при сохранении ограниченного расход воздуха (газа), необходимого для гашения дуги,
Классификация выключателей по роду дугогасящей среды
Способ гашения дуги
Тип дугогасительиого устройства
Гашение открытой дуги в масле
Простой разрыв контактов в масле
Интенсивное охлаждение ствола дуги в потоках газообразных продуктов разложения масла (газопаровой смеси)
Камеры с продольным или поперечным автодутьем в масле
Масляные с дугогасительными камерами
Масляные объемные горшковые
Негорючая жидкость (вода)
Интенсивное охлаждение дуги в потоках водяного пара
Камеры с автодутьем в воде
Род дугогасящей среды
Способ гашения дуги
Тип дугогасительного устройства
Твердое газогене- рирующее вещество
Интенсивное охлаждение ствола дуги в потоках газообразных продуктов разложения твердого газогенери- рующего вещества
Камеры с продольным или поперечным автодутьем
Интенсивное охлаждение ствола дуги в потоках сжатого воздуха
Камеры продольного или поперечного воздушного дутья
Камеры продольного дутья с шунтирующими низкоомными сопротивлениями
Воздушные с изолирующими сопротивлениями
Род дугогасящей среды
Способ гашения дуги
Тип дугогасительного , устройства
Воздух и охлаждающие поверхности стенок камеры
Перемещение поперечным магнитным полем и охлаждение ствола дуги в узких щелях камеры
Камеры щелевого типа с системой магнитного дутья
Воздушные с магнитными камерами
Воздух и охлаждающие поверхности электродов
Деление ствола дуги на большое число последовательных дуг с перемещением магнитным полем
Камеры с охлаждающими решетками, с системой магнитного дутья
Воздушные с магнитной дуговой решеткой
Элегаз (шестифтористая сера SFe)
Охлаждение ствола дуги в потоке элегаза
Камеры элегазового продольного или поперечного дутья
, Распад ствола дуги в вакууме при простом размыканий контактов
Таблица 1-3
Сравнительная качественная оценка различных типов выключателей
Баковый масляный с дугогасящими камера* ми на 110 кВ и выше
Относительная простота конструкции
Возможность установки встроенных трансформаторов тока
Высокая отключающая способность
Пригодность для наружной установки
V
Взрыво- и пожароопас- ность
Необходимость периодического контроля состояния и уровня масла в баке и в высоковольтных вводах
Большой объем масла и связанная с этим большая затрата времени на ревизию дугогасительных камер и контактных систем. Большая затрата времени на замену масла
Необходимость наличия на подстанциях больших запасов масла и более мощных маслоочистительных установок
Практическая непригодность для установки внутри помещений
Ограниченная пригодность для работы в цикле многократных мгновенных АПВ
Относительно большой износ дугогасительных контактов
Большая затрата металла на изготовление баков
Большой общий вес, неудобство перевозки, монтажа и наладки
Невозможность создания единой серии с применением унифицированных крупных узлов
Малообъемный масляный выключатель на 35 кВ и выше
Небольшое количество масла
Относительно малый общий вес
Более простая по сравнению с воздушными выключателями конструкция
Относительно низкая стоимость
Взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у выключателей, указанных выше
Сложность осуществления многократных мгновенных АПВ
Трудность осуществления подогрева масла
Необходимость в периодическом контроле, доливке и относительно частой замене масла в дугогасительных бачках
Малообъемный масляный выключатель на 35 кВ и выше
Пригодность как для внутренней, так и для наружной установки
Более легкий, чем у баковых выключателей на 35 кВ и выше, доступ к дугогасительным контактным системам
Возможность создания серии с применением унифицированных узлов
Относительно большой износ дугогасительных контактов
Непригодность для работы с частыми отключениями
— Трудность установки встроенных трансформаторов тока
Относительно малая предельная отключающая способность
Воздушный выключатель на 35 кВ и выше
Взрыво- и пожаробезопасность
Быстродействие и пригодность для работы в любом цикле АПВ
Высокая отключающая способность
Надежное отключение емкостных токов холостых линий
Возможность осуществления синхронного размыкания контактов непосредственно перед переходом тока через нуль, а также и синхронного замыкания контактов при переходе напряжения на линии через нуль
Малый износ дугогасительных контактов
Легкий доступ к дугогасителям и простота их ревизии
8. Отсутствие расходов, связанных с эксплуатацией маслонаполненных выключателей
Относительно малый вес. (по сравнению с баковым масляным выключателем)
Возможность создания серии с унификацией крупных узлов
Пригодность для наружной и внутренней установки
Необходимость наличия на подстанции компрессорной и воздухоочистительной установок
Относительно сложная конструкция ряда деталей и узлов и высокий класс точности их изготовления
Относительно высокая стоимость
Трудность установки встроенных трансформаторов тока
Продолжение табл. 1-3
Полная взрыво- и пожаробезопасность
Отсутствие масла и связанная с этим простота, эксплуатации
Относительно малый вес
Ограниченный верхний предел номинального напряжения (до 15 кВ)
Изменение характеристик дугогасителя с износом газогенерирующих элементов камеры и связанная с этих необходимость в систематическом контроле состояния дугогасителя
Относительно большой износ дугогасительных контактов
Непригодность для наружной установки
Полная взрыво- и пожаробезопасность
Весьма малый износ дугогасительных контактов и рабочих элементов дугогасителя
Пригодность для работы в условиях весьма частых отключений
Относительно высокая отключающая способность
Относительно сложная конструкция дугогасителя с системой магнитного дутья
Ограниченный верхний. предел номинального напряжения (не. более 20—35 кВ)
Ограниченная пригодность для наружной установки
Взрыво- и пожаробез- опасность
Быстродействие и пригодность для работы в любом цикле АПВ
Возможность осуществления синхронного размыкания контактов непосредственно перед переходом тока через нуль
Высокая отключающая способность при особо тяжелых условиях отключения (отключение неудаленных к. з. и др.)
Надежное отключение емкостных токов холостых линий
Малый износ дугогасительных контактов
Легкий доступ к дугогасителям и простота их ревизии
1; Необходимость в наличии устройств для наполнения, перекачивания и очистки шестифтористой серы (SFe)
Относительно высокая стоимость дугогасящей среды
Относительная сложность конструкции ряда деталей и узлов, а также необходимость применения высоконадежных уплотнений
Относительно высокая стоимость
Продолжение табл. 1-3
Относительно малый вес (по сравнению с баковыми масляными выключателями)
Возможность создания серии с унификацией крупных узлов
Пригодность для наружной и внутренней установки
Полная взрыво- и пожаробезопасность
Возможность осуществления сверхбыстродействия и применения для работы в любых циклах АПВ
Надежное отключение емкостных токов холостых линий
Относительно малый вес (по сравнению со всеми другими типами выключателей)
Относительно малая мощность привода
Легкая замена дугогасителей
Простота эксплуатации
Относительно ограниченный верхний предел величины отключаемого тока
Возможные- коммутационные перенапряжения при отключении малых индуктивных токов
Необходимость в установках для получения сжатого воздуха нельзя считать недостатком воздушных выключателей, так как в современных распределительных устройствах высокого напряжения система пневматического управления выключателями и разъединителями является наиболее рациональной, совершенной и удобной для автоматизации. Наряду с этим из-за наличия в конструкции воздушных выключателей сложных узлов, требующих точного изготовления, относительная стоимость таких выключателей выше, чем масляных малообъемных, при сравнительно одинаковых весовых показателях.
Применение малообъемных масляных выключателей технически и экономически целесообразно в менее ответственных точках систем, где -к выключателю могут быть предъявлены меньшие требования по величине отключаемой мощности и ряду других эксплуатационных характеристик (сверхбыстродействие, мгновенные многократные АПВ, надежное отключение малых емкостных токов, возможность частых осмотров контактных систем и их замены и др.).
Подстанционные масляные баковые выключатели ро своим основным параметрам (номинальное напряжение, ток, мощность отключения) равноценны воздушным. Особенно это стало очевидным после внесения в конструкцию баковых выключателей ряда усовершенствований [9].
Несмотря на это, однако, по своим эксплуатационным характеристикам масляный выключатель во многом уступает воздушному, в частности в отношении взрыво- и пожароопасности. Поэтому едва ли можно ожидать более широкого, чем в настоящее время, развития производства и внедрения в эксплуатацию этого типа выключателя, особенно на напряжения 110 кВ и выше.
Рис. 1-5. Воздушные выключатели: а — внутренней установки на номинальное напряжение 10 кВ, поминальный ток 1000 а; б — внутренней установки на номинальное напряжение 20 кВ, номинальный ток 5000 а: в — наружной установки на номинальное напряжение 110 кВ (один полюс) большими значениями номинальных токов (до 20 000 а) и номинального тока отключения (до 200 кА).
В качестве генераторных находят преимущественное применение малообъемные масляные выключатели горшкового типа и воздушные (воздухонапорные).
Рис. 1-6. Воздушный выключатель на номинальное напряжение 750 кВ (один полюс)
Можно считать принципиально возможным также создание генераторного выключателя на средние параметры, основанного на электромагнитном принципе гашения дуги (со щелевой камерой или с пластинчатой решеткой).
Баковые масляные выключатели в настоящее время в качестве генераторных не применяются.
Малообъемные масляные выключатели горшкового типа принципиально могут быть построены на верхний диапазон номинальных
Рис. 1-7. Малообъемные масляные выключатели: а — внутренней установки на номинальное напряжение 35 кВ, номинальный ток 1000 а; б — наружной установки на номинальное напряжение 110 кВ, номинальный ток 600 а
Рис. 1-8. Баковый масляный выключатель на номинальное напряжение 110 кВ
Рис. 1-9. Электромагнитный выключатель на номинальное напряжение 6 кВ
токов и номинальных токов отключения. Однако такой выключатель по своим конструктивным и технико-эксплуатационным данным уступает воздушному.
Рис. 1-10. Элегазовый выключатель на номинальное напряжение 220 кВ
Особую трудность представляет задача создания генераторного выключателя на сверхвысокие параметры (например, на номинальный ток 20 кА и поминальный ток отключения 200 кА). Наиболее рациональным в этом случае является воздушный выключатель со встроенным низкоомным дугогасительным сопротивлением.
Рис. 1-11. Вакуумный выключатель на номинальное напряжение 10 кВ
Как будет видно из дальнейшего, благодаря применению низкоомного сопротивления, которым шунтируется в процессе отключения часть дугогасительных разрывов, в выключателе может, легко происходить гашение мощной дуги, несмотря на весьма высокую частоту восстанавливающегося напряжения, присущую генераторным точкам электрических систем.
При создании генераторных выключателей на столь значительные номинальные токи отключения, как 200 кА и выше, встречаются значительные трудности, в связи с чем встает необходимость поисков и применения качественно новых решений, например таких, как:
— а) применение более эффективных дугогасящих сред;
б) применение принципа деления дуги на параллельные одновременно гасимые дуги [8];
в) применение синхронного сверхбыстрого размыкания контактов непосредственно в конце полупериода тока.
Под фидерными понимают выключатели с номинальным напряжением до 15 кВ на номинальные токи до 1500 а и номинальные токи отключения до 30—40 кА.
В эту группу входят все перечисленные выше типы выключателей, а именно: а) баковые масляные с простым разрывом; б) баковые масляные с дугогасительными камерами; в) малообъемные масляные (в том числе и горшковые);, г) малообъемные с использованием жидких негорючих сред; д) автогазовые; е) «воздушные; ж) автопневматические; з) воздушные с электромагнитным гашением дуги.
Успехи, достигнутые в области исследования и разработок вакуумных выключателей, позволяют осуществлять конструкции фидерных выключателей этого типа на напряжение до 15 кВ (12, 13], достаточно надежные и весьма компактные. Во многих специальных случаях могут быть рациональными конструкции элегазовых фидерных выключателей.
-Большое разнообразие типов фидерных выключателей может вызвать затруднения при относительной их оценке и выборе. При решении этой задачи надо учесть ряд соображений.
Прежде всего следует руководствоваться тем, что относящиеся к этой группе выключатели могут предназначаться для использования. не только на электрических станциях и подстанциях крупных систем, но главным образом в промышленных энергетических установках заводов, рудников, шахт, карьеров, торфоразработок, нефтепромыслов, а также в сельских сетях. Поэтому конструкция таких выключателей должна быть предельно простой, надежной в эксплуатации, удобной в монтаже. Наряду с этим, если иметь в виду массовое производство таких выключателей, они должны быть предельно дешевы.
Не менее важную роль при выборе типа должен играть учет предполагаемого места установки проектируемого выключателя. В самом деле, фидерные выключатели могут устанавливаться в ячейках закрытых распределительных устройств станций и подстанций, в ячейках комплектных распределительных устройств, в моторных пусковых ящиках, в помещениях сетевых трансформаторных подстанций небольшой мощности, на сельских подстанциях открытого типа, подземных подстанциях шахт и т. д.
В ряде случаев выключатель должен обеспечивать большое число включений и отключений в течение суток (например, выключатель для электропечных установок).
Такое разнообразие условий работы приводит к необходимости применять все перечисленные типы выключателей. Однако, как показал опыт, наиболее универсальными и совершенными в настоящее время следует признать малообъемные масляные выключатели и выключатели с электромагнитным гашением дуги. По мере усовершенствования конструкции и изыскания новых, более надежных электроизоляционных материалов электромагнитный выключатель получит в будущем, по-видимому, преимущественное применение. То же самое можно сказать и в отношении вакуумных выключателей.
В особую группу следует выделить выключатели нагрузки. Они отличаются от описанных выше обычных высоковольтных выключателей тем, что рассчитаны на малую мощность отключения, благодаря чему конструкция их более проста, а вес и стоимость намного ниже по сравнению с обычными выключателями. Как известно, сочетание выключателя нагрузки с плавкими предохранителями в коммутационном отношении равноценно фидерному выключателю. В связи с этим благодаря экономической целесообразности выключатели нагрузки, находят широкое применение.
В качестве выключателей нагрузки преимущественно применяются: а) автогазовые; б) автопневматические; в) электромагнитные.
С успехом могут использоваться также вакуумные и элегазовые выключатели, о которых говорилось выше.