Элегазовые выключатели: виды + правила и особенности эксплуатации

Элегазовые выключатели — виды правила и особенности эксплуатации

Опубликовано Артём в 10.05.2019 10.05.2019

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.

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.

Принцип действия и область применения

За счет чего работает элегазовый выключатель большого напряжения? За счет изолированности фаз между собой посредством элегаза. Принцип работы механизма следующий: при поступлении сигнала об отключении электрического оборудования, контакты каждой камеры размыкаются. Встроенные контакты создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде.

Эта среда разделяет газ на отдельные частицы и компоненты, а из-за высокого давления в резервуаре, сама среда снижается. Возможное применение дополнительных компрессоров, если система работает на низком давлении. Тогда компрессоры усиливают давление и образовывают газовое дутье. Также используется шунтирование, применение которого необходимо для выравнивания тока.

Обозначение на схеме ниже указывает расположения каждого элемента в механизме выключателя:

Что касается моделей бакового вида, так в них контроль осуществляется с помощью приводов и трансформаторов. Для чего нужен привод? Его механизм является регулятором и его назначение заключается в том, чтобы включать или выключать электроэнергию и, если необходимо, удерживать дугу на установленном уровне.

Приводы делятся на пружинные и пружинно-гидравлические. Пружинные обладают большой степенью надежности и имеют простой принцип работы: вся работа делается благодаря механическим деталям. Пружина способна под действием специального рычага сжимать и разжиматься, а также фиксироваться на установленном уровне.

Пружинно-гидравлические приводы выключателей дополнительно имеют в конструкции гидравлическую систему управления. Такой привод считается более эффективным и надежным, ведь пружинное устройство может само изменить уровень фиксатора.

Конструктивные особенности и виды выключателей

По конструктивным особенностям элегазовые выключатели делятся на:

  • Колонковые. Они не отличаются от масляных не по размерам ни по внешним признакам, однако, имеют только один разрыв на фазу.

  • Баковые. Имеют значительно меньшие размеры, один общий привод на все три полюса, а также встроенные внутрь устройства трансформаторы тока.

Все данные элегазовые выключатели также можно разделить по способу гашения электрической дуги, возникающей при разрыве цепи. Этот способ зависит от следующих факторов:

  1. Номинального напряжения аппарата;
  2. Номинального тока отключения;
  3. Особенностей мест установки и эксплуатации.

Для гашения дуги используются следующие способы гашения дуги:

  1. Автокомпрессионные с дутьём в элегазе. Имеют одну степень давления, которое создаётся компрессорным механизмом;
  2. С электромагнитным дутьём. Гашение дуги выполняется вращением её по кольцевым контактам под воздействием поперечного магнитного поля, которое создано самим током отключения;
  3. Двухступенчатое давление. В них сжатый предварительно газ поступает из специальной ёмкости где он находится под относительно высоким давлением. Имеет две ступени давления;
  4. Автоматически генерирующимся дутьём. Как и предыдущий вариант имеет продольное дутьё, но теперь повышение давление газа происходит непосредственно за счёт разогрева самой электрической дугой.

Привод данного выключателя должен надёжно удерживать контакты во включенном положении, а также в случае получения сигнала на отключение выполнить его. Вал выключателя и вал самого привода соединяются между собой посредством целой системы рычагов и тяг. Оттого как эта связка работает, зависит надёжность, а также быстрота срабатывания.

Здесь могут применяться два типа приводов:

  • Пружинный. Управляется он за счёт кинематической системы кулачков, валов, а также рычагов;
  • Пружинно-гидравлический, управляется системой, основанной на работе гидравлического механизма.

Достоинства и недостатки элегазового выключателя

Учитывая вышесказанное, среди достоинств выключателей элегазового типа можно отметить следующее:

  • возможность установки в электроустановках как закрытого, так и открытого исполнения практически всех классов напряжения;
  • простота и надежность конструкции;
  • большой коммутационный ресурс контактной системы;
  • неплохая отключающая способность;
  • высокая скорость срабатывания;
  • взрыво- и пожаробезопасность;
  • небольшие габаритные размеры и масса (в несколько раз меньше масляного выключателя).

Как и любое устройство, выключатель имеет и недостатки:

  • высокие требования к качеству элегаза;
  • применение специальной аппаратуры для периодического обслуживания коммутационного аппарата;
  • образование в процессе эксплуатации вредных для организма человека веществ – фторидов.

Несмотря на некоторые недостатки, элегазовый выключатель является достойной заменой масляных и воздушных коммутационных аппаратов.

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

  1. Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
  2. 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:

  1. Автокомпрессионные или воздушные;
  2. Вращающие;
  3. Продольного дутья;
  4. 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:

  1. Универсальность. Данные выключатели используются для контроля сетей с любым напряжением;
  2. Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это позволяет обеспечить быстрое аварийное отключение подконтрольной системы;
  3. Подходят для эксплуатации в условиях пожароопасности и вибрации;
  4. Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;
  5. Подходят для отключения переменного и постоянного тока высокого напряжения, в то время, как их аналоги – вакуумные модели не могут использоваться на высоковольтных сетях.
Читайте также:  Что такое УЗО: принцип работы, устройство, виды и маркировка + для чего нужно УЗО

Но, такие приборы имеют определенные недостатки:

  1. Высокая цена, обусловленная сложностью производства и дороговизной элегазовой смеси;
  2. Монтаж осуществляется только на фундамент или специальный электрощит, причем, для этого нужна специальная инструкция и опыт;
  3. Выключатели не работают при низких температурах;
  4. При необходимом обслуживании должно использоваться специальное оборудование.

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):

Напряжение, кВ12 … 40,5
Ток, А630 … 3 600
Аварийный ток, кА16 … 50

Элегазовый выключатель LTB 145D1/B производства АББ:

Напряжение, кВ145
Ток (номинальный/отключения), А/кА3150/40
Время выключения, мс25
Бестоковая пауза, мс300
ПриводПружинно-моторного типа
Номинально/наибольшее напряжение, кВ220/252
Аварийный ток, кА40/50
Рабочий ток, А2000

ВГБЭП-35 (ВГБ-35, ВГБЭ):

Отключаемый ток, А630
Содержание элегаза, %32
Бестоковая пауза, с0,3
Давление заполнения элегаза при 20° С, МПаабс (кгс/см2)0.55 (5.5)
Напряжение постоянного тока и переменного, В220/110-220
Ток, А630
Климатическое исполнениеУХЛ
Напряжение в трехфазной сети переменного тока, ВОт 35 до 1000
Частота, Гц50
Номинальный ток, А220
Ток отключения, кА2500
Напряжение, кВ250
Число приводов1
Ток, А3150
Отключение при, кА40
Напряжение, кВ110
Привод1
Время отключения, мс62

ВГУ-110 (газовый силовой):

Напряжение, В110
Ток, А3150
Отключение, кА40
Климатическое исполнениеУ1
Условия хранения25 лет при температуре не менее 20 градусов и влажности не более 60 %

Колонковый выключатель GL314 Alstom:

Напряжение, кВ220
Максимальное напряжение, кВ240
Рабочий ток, А4000
Отключение, кА50
ИзносостойкостьМ2

Генераторные силовые отключающие устройства с пружинным приводом – FKG 2:

Номинальный ток, А9000
Номинальное напряжение, кВ24
Отключение, кА63
Время выключения, мс60
УправлениеПружинный привод, трехполюсное

Элегазовый компрессионный выключатель фирмы Siemens (Сименс)3AP1FG-245 (для установки нужны фундаменты):

Рабочее напряжение, кВ220
ОтключениеВ три периода
ПриводПружинного типа
Ток, А4000
Выключение сети при, кА40

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.

Выводы и полезное видео по теме

Как устроены элегазовые выключатели, по какому принципу происходит гашение дуги и какие бывают виды устройств, вы можете узнать из полезного и информативного видео.

Обзор элегазовых выключателей с описанием устройства и принципа работы:

Особенности конструкции установок:

Как производится монтаж выключателя:

Для работы высоковольтных сетей в нормальных и аварийных режимах используют элегазовые выключатели. Они выходят с заводского конвейера в полной эксплуатационной готовности и предназначены для работы в разнообразных климатических зонах, от тропической до холодной, поэтому активно применяются промышленными компаниями различных стран.

Видео о высоковольтном элегзовом выключателе

Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во символов: 14747
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

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.

Элегазовый выключатель. Понятие, принцип работы и конструкция

Элегазовый выключатель – коммутационный аппарат, широко применяемый в электроустановках класса напряжения 6-220 кВ. В роли изолирующей и дугогасительной среды выключателя выступает элегаз (электрический газ). Последний являет собой безвредный, химически не активный, не горючий газ, который обладает высокой электрической прочностью и теплопроводимостью.

К достоинствам элегаза можно отнести также то, что он не требует ухода (как например трансформаторное масло), не стареет, не оказывает пагубного влияния на конструктивные части аппарата (при нормальной эксплуатации) и плюс ко всему является сравнительно недорогим.

Дугогасительное устройство выключателя элегазового типа отличается простотой конструкции и небольшим размером. Гашение дуги производится при небольшом количестве разрывов и достаточно быстро. Ниже рассмотрим конструктивные особенности и принцип гашения дуги в выключателе.

Каждый из трех полюсов рассматриваемого коммутационного аппарата – герметичный резервуар из металла, заполненный сжатым под давлением 0,6 МПа элегазом. В полюсе выключателя размещено автопневматическое устройство для гашения дуги. При включенном положении неподвижный контакт 5 плотно соединен с ламелями подвижного контакта 3. При отключении выключателя цилиндр 4, подвижный контакт 3 и сопло из фторопласта 4 опускаются вниз, сжимая при этом элегаз в камере 6. Находящийся по давлением электрический газ движется в сопло, где гасит электрическую дугу, возникающую при расхождении подвижного и неподвижного контактов (см. изображение).

Достоинства и недостатки элегазового выключателя

Учитывая вышесказанное, среди достоинств выключателей элегазового типа можно отметить следующее:

  • возможность установки в электроустановках как закрытого, так и открытого исполнения практически всех классов напряжения;
  • простота и надежность конструкции;
  • большой коммутационный ресурс контактной системы;
  • неплохая отключающая способность;
  • высокая скорость срабатывания;
  • взрыво- и пожаробезопасность;
  • небольшие габаритные размеры и масса (в несколько раз меньше масляного выключателя).

Как и любое устройство, выключатель имеет и недостатки:

  • высокие требования к качеству элегаза;
  • применение специальной аппаратуры для периодического обслуживания коммутационного аппарата;
  • образование в процессе эксплуатации вредных для организма человека веществ – фторидов.

Несмотря на некоторые недостатки, элегазовый выключатель является достойной заменой масляных и воздушных коммутационных аппаратов.

Эксплуатация элегазового выключателя Siemens 3AP1DT-126. Основные требования

Конструкция и принцип работы элегазового выключателя рассмотрен в отдельном материале. Рассмотрим основные требования по эксплуатации элегазового выключателя на примере коммутационного аппарата Siemens 3AP1DT-126.

Выключатель предназначен для установки в открытых распределительных устройствах 110кВ, так как его номинальное рабочее напряжение – 126кВ. Выключатель работает в соответствии с заявленными производителем характеристиками при условии:

  • установки на высоте над уровнем моря не более тысячи метров;
  • температуры окружающей среды от -350 С до +400 С;
  • установки в соответствии с требованиям завода-изготовителя.
Читайте также:  Условные обозначения в электрических схемах: расшифровка графических и буквенно-цифровых обозначений

В процессе эксплуатации элегазового выключателя осуществляются циклы включения и отключения коммутационного аппарата. При операциях с выключателем в режимных целях, как правило, ток отключения находится в пределах номинальных значений. В аварийном режиме выключатель отключает ток перегрузки или ток короткого замыкания, то есть очень большой ток. Чем больше ток, тем меньшее количество возможных циклов включения/отключения элегазового выключателя.

Количество допустимых операций в зависимости от тока отключения устанавливает изготовитель. Для того, чтобы определить количество операций отключения, необходимо воспользоваться специальной диаграммой зависимости, приведенной в паспорте выключателя. Например, номинальный рабочий ток – 2000 А выключатель способен отключить 6000 раз. В случае аварийного отключения при токе значением 10 кА количество циклов отключения составляет 400 раз.

Эксплуатация элегазового выключателя на подстанциях с обслуживающим оперативным персоналом

Элегазовые выключатели, эксплуатируемые на открытых распределительных устройствах электроустановок, подвержены образованию конденсационной влаги, которая скапливается непосредственно в шкафу привода самого выключателя. Влага в приводе выключателя может привести к повреждению механизма привода выключателя и вторичных цепей управления и сигнализации. Поэтому в приводе выключателя предусмотрены специальные нагревательные резисторы, которые должны быть всегда включены в работу.

Коммутационные операции (включение и отключение) выключателем элегазового типа следует производить только при наличии минимально допустимого давления элегаза SF6. В противном случае может произойти повреждение выключателя. Для предотвращения негативных последствий предусмотрена сигнализация снижения давления элегаза в выключателе, а также блокировка цепей управления выключателем при понижении давления элегаза до недопустимого уровня, при котором не обеспечивается изоляция и гашение дуги при коммутации токов.

В случае снижения давления элегаза в коммутационном аппарате следует вывести его в ремонт (принять соответствующие меры в соответствии с действующими правилами и инструкциями в электроустановке), выяснить причину понижения давления, при наличии причины – устранить ее и дополнить недостающее количество газа. Для наполнения выключателя элегазом предусмотрено специальное присоединение, расположенное внутри шкафа привода. Для контроля рабочего давления газа установлен манометр.

Оперативный персонал подстанции должен производить осмотр элегазового выключателя ежедневно и дополнительно один раз в две недели в темное время суток, преимущественно в сырую погоду на предмет коронации. При неблагоприятных погодных условиях, сильном загрязнении, а также в случае аварийной ситуации, то есть после автоматического отключения коммутационного аппарата необходимо производить дополнительные осмотры.

Во время осмотра коммутационного аппарата следует:

  • осмотреть ошиновку и контактные соединения на предмет целостности и отсутствия нагрева;
  • проверить отсутствие внешних повреждений коммутационного аппарата, загрязнений;
  • убедиться в отсутствии посторонних шумов и потрескиваний внутри полюсов выключателя, разрядов;
  • осмотреть состояние металлических конструкций, площадки обслуживания выключателя, целостности заземляющего контура;
  • проверить соответствие давления элегаза в коммутационном аппарате номинальному значению, указанном в паспортных данных (в соответствии с температурой окружающей среды);
  • произвести осмотр привода выключателя, обратить особое внимание на уплотнения дверок, работоспособность обогрева, состояние проводов вторичной коммутации, отсутствие влаги и коррозии.

При обнаружении неисправностей элегазового выключателя, следует немедленно поставить в известность вышестоящий персонал. В зависимости от рода неисправности принять меры, предупреждающие возникновение аварийной ситуации.

Как отмечалось ранее, элегазовый выключатель рассчитан на определенное количество коммутаций в зависимости от величины отключаемого тока, после чего должно быть произведено техническое обслуживание. Для учета количества коммутаций на обслуживаемых подстанциях ведется журнал учета количества операций с выключателем. В данный журнал фиксируются как автоматические отключения, так и плановые.

Техническое обслуживание элегазового выключателя

Детали элегазового выключателя в процессе эксплуатации подвергаются износу, что, в конечном счете, при значительном износе, может привести к возникновению аварийной ситуации. Для того чтобы продлить срок службы коммутационного аппарата и предотвратить негативные последствия, следует своевременно, в соответствии с установленными графиками, произвести техническое обслуживание.

При составлении графиков проведения технического обслуживания – текущего и капитального ремонтов, руководствуются данными о количестве произведенных коммутационных операций. Установлены определенные сроки, по истечению которых, вне зависимости от того, произведено допустимое количество коммутаций или нет, производится техническое обслуживание. В соответствии с требованиями завода-изготовителя этот срок составляет 25 лет. Помимо этого производится дополнительный контрольный осмотр выключателя по истечению двенадцати лет после ввода его в эксплуатацию или в случае производства 50% допустимых операций включения/отключения.

Техническое обслуживание предусматривает ревизию деталей выключателя, при необходимости их замену, а также принятие мер по предупреждению дальнейшего окисления и повреждения деталей.

Что такое элегазовый выключатель и для чего он нужен?

Из чего состоит оборудование и какие бывают конструкции?

Элегазовый высоковольтный выключатель – это устройство, назначение которого управлять и осуществлять контроль над высоковольтной линией энергоснабжения. Конструкция такого оборудования напоминает механизм масляного устройства, только для гашения применяется соединение газов вместо масляной смеси. Как правило, используется сера. В отличие от масляного прибора, элегазовый не требует особого ухода. Его главным достоинством считается долговечность.

Элегазовые выключатели делятся на:

  1. Колонковый. Применение такого строения оптимальное только для сети 220 кВ. Это отключающее устройство работает на одну фазу. В конструкцию входит две системы, которые размещаются в емкости с элегазом. Это контактная и дугогасительная система. Также они могут быть как ручными, так и дистанционными. Это считается основной причиной их больших размеров.
  2. Баковый. По габаритам меньше, чем колонковые. В конструкции имеется дополнительный привод, который имеет несколько фаз. Благодаря этому можно плавно и мягко регулировать включение и выключение напряжения. А из-за того, что в систему встроен трансформатор тока, механизм способен переносить большие нагрузки.

По методу гашения электрической дуги элегазовые силовые выключатели делятся на:

  • воздушный, его еще называют автокомпрессионный;
  • вращающий;
  • продольного дутья.

Принцип действия и область применения

За счет чего работает элегазовый выключатель большого напряжения? За счет изолированности фаз между собой посредством элегаза. Принцип работы механизма следующий: при поступлении сигнала об отключении электрического оборудования, контакты каждой камеры размыкаются. Встроенные контакты создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде.

Эта среда разделяет газ на отдельные частицы и компоненты, а из-за высокого давления в резервуаре, сама среда снижается. Возможное применение дополнительных компрессоров, если система работает на низком давлении. Тогда компрессоры усиливают давление и образовывают газовое дутье. Также используется шунтирование, применение которого необходимо для выравнивания тока.

Обозначение на схеме ниже указывает расположения каждого элемента в механизме выключателя:

Что касается моделей бакового вида, так в них контроль осуществляется с помощью приводов и трансформаторов. Для чего нужен привод? Его механизм является регулятором и его назначение заключается в том, чтобы включать или выключать электроэнергию и, если необходимо, удерживать дугу на установленном уровне.

Приводы делятся на пружинные и пружинно-гидравлические. Пружинные обладают большой степенью надежности и имеют простой принцип работы: вся работа делается благодаря механическим деталям. Пружина способна под действием специального рычага сжимать и разжиматься, а также фиксироваться на установленном уровне.

Пружинно-гидравлические приводы выключателей дополнительно имеют в конструкции гидравлическую систему управления. Такой привод считается более эффективным и надежным, ведь пружинное устройство может само изменить уровень фиксатора.

Достоинства и недостатки оборудования

Как и в любых конструкциях и механизмах в элегазовых выключателях существуют свои преимущества и недостатки. К достоинствам устройства относят:

  1. Многофункциональность. Назначение и применение такого механизма возможно для любого напряжения в сети.
  2. Скорость действия. Элегаз реагирует на присутствие электрической дуги за считанные секунды. Благодаря этому в случае аварийной ситуации есть возможность быстро отключить подконтрольную систему.
  3. Возможное использование при вибрациях и в условиях пожарной опасности.
  4. Долголетие. Нет необходимости заменять газовые смеси. Контакты, что соприкасаются со смесями, почти не подлежат изнашиванию, а внешний корпус обладает большими показателями защиты.
  5. Могут применяться на сетях высокого напряжения. Их аналоги, такие как вакуумные приборы, этого делать не способны.

Но у этих выключателей есть и свои недостатки. Например:

  1. Так как производство приборов очень сложное и элегазовые смеси стоят дорого, то и цена самой конструкции высокая.
  2. Не работают прибор при низкой температуре.
  3. При требуемом обслуживании следует применять определенное оборудование.
  4. Прибор следует устанавливать на специальную платформу или фундамент, а для этого следует обладать опытом и специальными инструкциями.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором подробно рассказывается о том, как работает оборудование, заполненное элегазом, и для чего оно применяется:

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия элегазовых выключателей. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:


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.

Читайте также:  Критерии выбора и правила подключения УЗО для водонагревателя

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.

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

  1. Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
  2. 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:

  1. Автокомпрессионные или воздушные;
  2. Вращающие;
  3. Продольного дутья;
  4. 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:

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:

  1. Универсальность. Данные выключатели используются для контроля сетей с любым напряжением;
  2. Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это позволяет обеспечить быстрое аварийное отключение подконтрольной системы;
  3. Подходят для эксплуатации в условиях пожароопасности и вибрации;
  4. Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;
  5. 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:

  1. Высокая цена, обусловленная сложностью производства и дороговизной элегазовой смеси;
  2. Монтаж осуществляется только на фундамент или специальный электрощит, причем, для этого нужна специальная инструкция и опыт;
  3. Выключатели не работают при низких температурах;
  4. 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):

Напряжение, кВ12 … 40,5
Ток, А630 … 3 600
Аварийный ток, кА16 … 50

Элегазовый выключатель LTB 145D1/B производства АББ:

Напряжение, кВ145
Ток (номинальный/отключения), А/кА3150/40
Время выключения, мс25
Бестоковая пауза, мс300
ПриводПружинно-моторного типа
Номинально/наибольшее напряжение, кВ220/252
Аварийный ток, кА40/50
Рабочий ток, А2000

ВГБЭП-35 (ВГБ-35, ВГБЭ):

Отключаемый ток, А630
Содержание элегаза, %32
Бестоковая пауза, с0,3
Давление заполнения элегаза при 20° С, МПаабс (кгс/см2)0.55 (5.5)
Напряжение постоянного тока и переменного, В220/110-220
Ток, А630
Климатическое исполнениеУХЛ
Напряжение в трехфазной сети переменного тока, ВОт 35 до 1000
Частота, Гц50
Номинальный ток, А220
Ток отключения, кА2500
Напряжение, кВ250
Число приводов1
Ток, А3150
Отключение при, кА40
Напряжение, кВ110
Привод1
Время отключения, мс62

ВГУ-110 (газовый силовой):

Напряжение, В110
Ток, А3150
Отключение, кА40
Климатическое исполнениеУ1
Условия хранения25 лет при температуре не менее 20 градусов и влажности не более 60 %

Колонковый выключатель GL314 Alstom:

Напряжение, кВ220
Максимальное напряжение, кВ240
Рабочий ток, А4000
Отключение, кА50
ИзносостойкостьМ2

Генераторные силовые отключающие устройства с пружинным приводом – FKG 2:

Номинальный ток, А9000
Номинальное напряжение, кВ24
Отключение, кА63
Время выключения, мс60
УправлениеПружинный привод, трехполюсное

Элегазовый компрессионный выключатель фирмы Siemens (Сименс)3AP1FG-245 (для установки нужны фундаменты):

Рабочее напряжение, кВ220
ОтключениеВ три периода
ПриводПружинного типа
Ток, А4000
Выключение сети при, кА40

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.

Ссылка на основную публикацию