Определение и применение элегаза
Элегаз – это шестифтористая сера, которую относят к электротехническим газам. Благодаря изоляционным свойствам ее активно применяют при производстве электротехнических устройств.
В нейтральном состоянии элегаз представляет собой негорючий газ без цвета и запаха. Если его сравнивать с воздухом, то можно отметить высокую плотность (6,7) и молекулярную массу, превышающую воздушную в 5 раз.
Одно из преимуществ элегаза – устойчивость к внешним проявлениям. Он не меняет характеристик при любых условиях. Если происходит распад во время электроразряда, то вскоре наступает полноценное, необходимое для работы восстановление.
Секрет в том, что молекулы элегаза связывают электроны и образуют отрицательные ионы. Качество «электроотрицания» наделило 6-фтористую серу такой характеристикой, как электрическая прочность.
На практике электропрочность воздуха в 2-3 раза слабее, чем то же свойство элегаза. Кроме прочего, он пожаробезопасен, так как относится к негорючим веществам, и обладает охлаждающей способностью.
Когда возникла необходимость отыскать газ для гашения электродуги, стали изучать свойства SF6 (шестифтористой серы), 4-хлористого углерода и фреона. В испытаниях победила SF6
Перечисленные характеристики сделали элегаз максимально подходящим для применения в электротехнической сфере, в частности, в следующих устройствах:
- силовые трансформаторы, работающие по принципу магнитной индукции;
- распределительные устройства комплектного типа;
- линии высокого напряжения, связывающие удаленные установки;
- высоковольтные выключатели.
Но некоторые свойства элегаза привели к тому, что пришлось усовершенствовать конструкцию выключателя. Основной недостаток касается перехода газообразной фазы в жидкую, а это возможно при определенных соотношениях параметров давления и температуры.
Чтобы оборудование работало без перебоев, необходимо обеспечить комфортные условия. Предположим, для функционирования элегазовых устройств при -40º необходимо давление не более 0,4 МПа и плотность менее 0,03 г/см³. На практике при необходимости газ подогревают, что препятствует переходу в жидкую фазу.
Технические характеристики
В таблице приведены технические характеристики выключателей ВГТ – 110 кВ.
Таблица 5.1 – Основные технические данные выключателя ВГТ – 110 кВ
Параметр | Допустимое значение |
Номинальное напряжение | 110 кВ |
Время отключения | 0,035 с |
Номинальный ток | 2500 А |
Рабочее напряжение (максимальное) | 126 кВ |
Максимальный ток отключения | 40 кА |
Пауза при АПВ | 0,3 с |
Ток КЗ (максимальный) | 100 кА |
Время протекания тока КЗ | 3 с |
Утечка элегаза за 12 месяцев | 0,8 % |
Напряжение подогревательных устройств | 220 В |
Тип привода | Пружинный |
Длина пути утечки | 270 см |
Масса элегаза | 6,3 кг |
Количество приводов | 1 |
Масса выключателя | 1700 кг |
Срок до планового ремонта | 12 лет |
Срок эксплуатации | 25 лет |
Виды трансформаторов напряжения
-
Заземляемый
трансформатор напряжения — однофазный
трансформатор напряжения, один конец
первичной обмотки которого должен быть
наглухо заземлён,
или трёхфазный трансформатор напряжения,
нейтраль первичной обмотки которого
должна быть наглухо заземлена
(трансформатор с ослабленной изоляцией
одного из выводов — однофазный ТН
типа ЗНОМ или трёхфазные ТН типа НТМИ
и НАМИ). -
Незаземляемый
трансформатор напряжения —
трансформатор напряжения, у которого
все части первичной обмотки, включая
зажимы, изолированы от земли до уровня,
соответствующего классу напряжения. -
Каскадный
трансформатор напряжения —
трансформатор напряжения, первичная
обмотка которого разделена на несколько
последовательно соединённых секций,
передача мощности от которых к вторичным
обмоткам осуществляется при помощи
связующих и выравнивающих обмоток. -
Ёмкостный
трансформатор напряжения —
трансформатор напряжения,
содержащий ёмкостный
делитель. -
Двухобмоточный
трансформатор — трансформатор
напряжения, имеющий одну вторичную
обмотку напряжения. -
Трёхобмоточный
трансформатор напряжения —
трансформатор напряжения, имеющий две
вторичные обмотки: основную и
дополнительную.
Мощность, |
Напряжение, |
До |
6,3; |
100-150 |
10,5; |
200-500 |
15,75; |
https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru
Гидрогенераторы
(ГГ) – тихоходные электрические машины.
ГГ
небольшой мощности – горизонтального
исполнения;
ГГ
средней и большой мощности – вертикального
исполнения (подвесного или зонтичного
типа).
Частота
вращения составляет 60-600 об/мин.
Для
мощных гидрогенераторов диаметр ротора
достигает значения
;
а
для статора
.
.
Cинхронные
компенсаторы
Синхронный
компенсатор (СК) представляет собой
синхронную электрическую машину,
работающую в режиме холостого хода.
Изменением тока возбуждения регулируется
выработка или потребление реактивной
мощности. Особенностью СК является
возможность работы с отрицательным
возбуждением. При этом реактивная
мощность потребляется. Номинальная
мощность синхронных компенсаторов
находится в диапазоне 10
160 МВар.
Ток
потребляемый СК:
.
https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru
Для
СК применяют воздушную и водородную
системы охлаждения: КС-10000-6 (воздушное
охлаждение); КСВ-160000-11 (водородное
охлаждение).
Для
СК применяют реакторный пуск для
уменьшения пусковых токов ().
Без
возбуждения генератор разгоняется до
скорости близкой к синхронной. Разворот
осуществляется за счет асинхронного
момента. После этого подается возбуждение
и генератор втягивается в синхронизм.
К
достоинствам СК является возможность
плавного регулирования выработки или
потребления реактивной мощности в
широких пределах. К основным недостаткам
СК относятся повышенные затраты на
ремонт и обслуживание присущие вращающимся
электрическим машинам.
Альтернативные
регуляторы реактивной мощности:
Статические регулируемые источники
реактивной мощности (ИРМ) и конденсаторные
батареи. Принципиальная схема статического
регулируемого ИРМ приведена на рис. 1.16.
Регулирование потребления реактивной
мощности выполняется изменением
индуктивности реактора. Для этого может
применяться реактор с подмагничиванием.
Преимущества применения элегазовых выключателей
По сравнению с масляными и вакуумными аналогами, элегазовые выключатели имеют ряд достоинств:
• Компактные габариты
• Пожарная безопасность
• Хороший энергоресурс – запас прочности на большое количество циклов отключений и включений
• Длительность эксплуатации
• Возможность использования для коммутации сетей с любым напряжением, в том числе высоким, а также возможность быстрого аварийного отключения
• Простота исполнения.
Повышенная надежность и безопасность эксплуатации элегазовых выключателей, обеспечивает постепенное вытеснение этими моделями масляных аппаратов с перспективой полной их замены в основных высоковольтных сетях.
Элегазовые выключатели 110 кв, 220 кв
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 оборудование
- 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.
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.
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:
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.
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.
Преимущества и недостатки элегазовых выключателей
Преимущества
- возможность применения на все классы напряжений свыше 1 кВ;
- гашение дуги происходит в замкнутом объеме без выхлопа в атмосферу;
- относительно малые габариты и масса;
- пожаро- и взрывобезопасность;
- быстрота действия;
- высокая отключающая способность;
- надежное отключение малых индуктивных и емкостных токов в момент перехода тока через нуль без среза и возникновения перенапряжений;
- малый износ дугогасительных контактов;
- бесшумная работа;
- возможность создания серий с унифицированными узлами;
- пригодность для наружной и внутренней установки.
Недостатки
- 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.
Ссылки по теме
- ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7 / Нормативный документ от 13 декабря 2006 г. в 18:44
- Зевин М.Б. Парини Е.П. Справочник молодого электромонтера / Нормативный документ от 14 октября 2019 г. в 16:45
- РД 153-34.0-03.150-00 / Нормативный документ от 10 ноября 2007 г. в 23:59
- Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
- Руководство по устройству электроустановок 2009 / Нормативный документ от 21 января 2014 г. в 15:40
- ГОСТ Р 51853-2001 / Нормативный документ от 7 декабря 2006 г. в 22:39
- ГОСТ 16556-81 (2006) / Нормативный документ от 21 декабря 2007 г. в 06:00
Элегазовые выключатели 110 кв, 220 кв
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 оборудование
- 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.
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.
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:
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.
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.
Назначение и принцип работы
Элегазовый выключатель — это разновидность высоковольтного выключателя, коммутационный аппарат, использующий элегаз в качестве среды гашения электронной дуги; предназначенный для оперативных подключений и отключений индивидуальных цепей или электрооборудования в энергосистеме.
Рисунок 1 – Схема элегазового выключателя
Элегазовые выключатели начали усиленно разрабатываться с 1980 г. и имеют большие перспективы при напряжениях 110…1150 кВ и токах отключения до 80 кА. В технически развитых странах элегазовые выключатели высокого и сверхвысокого напряжения (110-1150 кВ) практически вытеснили все другие типы аппаратов.
Элегазовые выключатели высокого напряжения выполняют работу за счет изоляции фаз друг от друга посредством элегаза. Когда срабатывает уведомление о том, что нужно отключить электрооборудование, контакты некоторых камер (если аппарат колонковый) размыкаются. Таким способом, встроенные контакты образуют дугу, которая помещена в газовую среду. Она разлагает газ на разные компоненты, но при этом и сама уменьшается из-за высокого давления в емкости.
В процессе использования элегазового выключателя выполняются циклы подключения и отключения коммутационного аппарата. При различных дейсвий с выключателем в режимных целях, в большинстве случаев, ток отключения располагается в границах обозначенных значений. Количество потенциально возможных операций зависимо от тока отключения устанавливает изготовитель. Для того, найти суммарное число операций отключения, существенно нужно пользоваться особой диаграммой взаимосвязи, которую можно найти в паспорте выключателя. Чем больше ток, тем меньшее количество возможных циклов включения/отключения элегазового выключателя. Выключатель специализирован для установки в ОРУ 110кВ, так как его номинальное рабочее напряжение – 126кВ. Выключатель делает работу в согласовании с заявленными производственным изготовителем при условиях:
- установки на возвышенности над ярусом морского побережья не больше тысячи м-ов;
- температуры окружающей среды от -350 С до +400 С;
- установки в согласовании с необходимыми условиями завода-изготовителя;
Элегазовые выключатели различают
- колонковые
- баковые
Измерительный трансформа́тор то́ка
Измерительный трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.
Вторичные обмотки трансформатора тока (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации. Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала (указанного на табличке) по модулю полного Z или cos φ (обычно cos φ = 0,8 индукт.
) приводит к изменению погрешности преобразования и возможно ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создаёт угрозу жизни обслуживающего персонала.
При этом магнитный поток, созданный первичной обмоткой имеет очень высокое значение и потери в магнитопроводе сильно нагревают его. В конструктивном отношении трансформаторы тока выполнены в виде сердечника, шихтованного из холоднокатанной кремнистой трансформаторной стали, на которую наматываются одна или несколько вторичных изолированных обмоток.
Читать далее: Уплотнитель для холодильника Бирюса; замена уплотнительной резинки на двери своими руками
Первичная обмотка также может быть выполнена в виде катушки, намотанной на сердечник, либо в виде шины. В некоторых конструкциях вообще не предусмотрена встроенная первичная обмотка; первичная обмотка выполняется потребителем путём пропускания провода через специальное окно. Обмотки и сердечник заключаются в корпус для изоляции и предохранения обмоток.
1. По назначению:
- измерительные;
- защитные;
- промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.);
- лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).
2. По роду установки:
- для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);
- для внутренней установки;
- встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;
- накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);
- переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).
3. По конструкции первичной обмотки:
- многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с т. н. «восьмёрочной обмоткой»);
- одновитковые (стержневые);
- шинные.
5. По выполнению изоляции:
- с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);
- с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
- газонаполненные (элегаз);
- с заливкой компаундом.
6. По числу ступеней трансформации:
- одноступенчатые;
- двухступенчатые (каскадные).
7. По рабочему напряжению:
- на номинальное напряжение свыше 1000 В;
- на номинальное напряжение до 1000 В.
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 «уставок» температуры автоматического включения обогрева и сигнализации об «опасном» снижении температуры в шкафу; с измененным, более удобным дизайном панели управления;
- унифицированная с элегазовыми колонковыми выключателям и серии ВГТ конструкция дугогасительного устройства, работающего на основе автогенерации;
- применение чистого элегаза;
- использование в соединениях двойных уплотнений, а также «жидкостного затвора» 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 том числе 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).
Принцип работы
Элегазовые выключатели выполняют свою функцию путем изолирования фаз газовой прослойкой. Получив сигнал на отключение электрооборудования, контакты размыкаются, образуется находящаяся в среде газа дуга. Электричество разлагает SF6, но дуга при этом слабеет за счет высокого уровня давления. Если же выключатель отрегулирован на малое давление, в действие вступают нагнетающие компрессоры. Также используют выравнивающие ток шунты.
Схема функционирования ЭВ:
Как уже указывалось, секрет заключен в рабочей среде — элегазе. Его молекулы легко связывают содержащиеся в SF6 электроны и производят отрицательные ионы. Иногда это свойство называют «электрической прочностью». У воздуха она, например, слабее почти в три раза. Кроме того, SF6 способен эффективно охлаждать.
Благодаря этому системы на его основе получили распространение в электротехники, например:
- в силовом трансформаторном оборудовании;
- распределительных устройствах;
- выключателях высокого напряжения;
- на соединяющих удаленные системы высоковольтных линиях электропередач.
В баковых образцах управление выполняется трансформаторами и входящими в схему приводами.
На рисунке:
- 1 — модули из фарфора или полимеров.
- 2 — трансформаторы.
- 3 — бак с прибором гашения.
- 4 — газонаполненная камера.
- 5 — расположенный внизу привод (в данном случае гидравлический).
- 6 — рама из металла.
- 7 — клапан для добавления элегаза.
Пример
Рассмотрим механизм срабатывания: в качестве примера используем выключатель элегазовый LW36 китайского производства. Когда происходит отключение:
- встроенная пружина начинает действовать на подвижные элементы;
- последние опускаются;
- происходит размыкание контактов, за исключением дугогасящих;
- после размыкания дугогасительных создается дуга;
- нагретый газ переходит в тепловую камеру;
- далее отрабатывает обратный клапан;
- элегаз выходит из камеры в промежуток, электродуга гасится.
При гашении сравнительно слабого тока исходного давления рабочей камеры бывает мало, поэтому привлекается дополнительное из компрессионной емкости.
Устройство и виды элегазовых выключателей
Эти системы предназначены для оперативного контроля состояния высоковольтных линий электропередач. Они очень похожи на масляные, но имеют иную рабочую среду — принцип действия основан на свойствах соединения газов вместо масла. В качестве среды используется SF6 (шестифтористая сера).
Преимущество элегаза — неприхотливость. Если масляным моделям требуется особый уход, периодическая замена масла и очистка, то элегазовые с такой проблемой не сталкиваются. Кроме того, газ долговечен: он не деградирует со временем и почти не вредит механическим элементам выключателя.
Элегазовые выключателя (далее ЭВ) бывают двух видов:
- баковый;
- колонковый ЭВ.
Колонковые ЭВ применяют в сетях 220 В, это стандартные однофазные выключатели. Они состоят из двух связанных между собой частей:
- дугогасительная;
- контактная часть.
Обе имеют одинаковые размеры и объем.
Баковые ЭВ меньше. В их состав входит один из видов, рассмотренных ниже приводов. Распределение привода идет на несколько фаз, благодаря чему устройство мягко изменяет уровень напряжения. Еще одно достоинство баковых — большая допустимая нагрузка, что достигается наличием встроенного трансформатора.
Привод здесь — одновременно и регулятор: он обеспечивает включение/разрыв потока электричества и поддержания электродуги. Выделяют следующие типы приводов ЭВ:
- пружинно-гидравлические (ППРГ);
- более простые пружинные (ППРМ).
Обычно привод монтируется на низкой опоре или у земли, чтобы обслуживающий персонал мог легко до него добраться и отрегулировать. Деталь состоит из:
- включающего механизма;
- устройства расцепления;
- фиксирующей защелки.
Пружинные надежны и устроены весьма просто, в них используется лишь несложная механика. При вводе в эксплуатацию устанавливается определенное сжатие пружины, а после смещения контрольного рычага происходит ее распрямление с дальнейшим размыканием контактов. Этот тип ЭВ часто служит стендом для презентаций поведения шестифтористой серы под действием электрического поля.
Пружинно-гидравлическое элегазовое оборудование имеет гидравлическое управление. Оно дороже, но эффективнее, поскольку способно самостоятельно менять позицию фиксатора.
Помимо конструкции, различают виды ЭВ по принципу прерывания электрической дуги:
- вращающие;
- воздушные (автокомпрессионные) ЭВ;
- продольного дутья;
- аналогичные предыдущему пункту, с разогревом газа.
Все внутренние компоненты ЭВ размещены в заполненной элегазом емкости. Контроль работы осуществляется дистанционно, с помощью электроники, или механическим способом вручную. Схема расположения всех компонентов типичного ЭВ:
Такие особенности приводят к довольно крупным габаритам приборов. Отметим, что сугубо ручное управление актуально для маломощных образцов, в других случаях прибегают к:
- механическому контролю;
- грузовому управлению;
- пружинному;
- электромагнитному способу;
- пневматическому.
Но практически везде предусмотрен аварийный ручной рычаг.
Электромагнитный привод нуждается во внешнем питании, поэтому такой ЭВ подключают к источнику тока на 220 В и 58 А. Система весьма надежна и успешно эксплуатируется в неблагоприятных условиях. У пневматического, рабочим узлом выступает цилиндр с поршнем. Действие сжатого воздуха обеспечивает высокую скорость срабатывания.