Wyłączniki SF6 110 kV i powyżej

Wyłączniki wysokiego napięcia, w których SF6 jest używany jako środek izolujący i wywołujący łuk, stają się coraz bardziej rozpowszechnione, ponieważ mają wysokie szybkości przełączania i zasoby mechaniczne, zdolność wyłączania, zwartość i niezawodność w porównaniu z powietrzem, olejem i wysokim napięciem o niskiej zawartości oleju wyłączniki automatyczne.

Sukces w rozwoju wyłączników SF6 bezpośrednio miał znaczący wpływ na uruchamianie kompaktowych rozdzielnic napowietrznych, rozdzielnic wnętrzowych oraz rozdzielnic w izolacji gazowej SF6. W wyłącznikach SF6 stosuje się różne metody gaszenia łuku w zależności od napięcia znamionowego, znamionowego prądu wyłączania oraz charakterystyki systemu elektroenergetycznego (lub indywidualnej instalacji elektrycznej).

W urządzeniach do gaszenia łuku z izolacją gazową, w przeciwieństwie do powietrznych urządzeń do gaszenia łuku, po wygaśnięciu łuku następuje wypływ gazu przez dyszę nie do atmosfery, lecz do zamkniętej objętości komory wypełnionej gazem SF6 przy stosunkowo małe nadciśnienie.

Zgodnie ze sposobem gaszenia łuku elektrycznego podczas wyzwalania wyróżnia się następujące wyłączniki SF6:

1. Automatyczny wyłącznik sprężania SF6, gdzie wymagane natężenie przepływu gazu SF6 przez dysze urządzenia gaszącego łuk sprężony jest tworzone przez ruchomy układ wyłącznika (jednostopniowy automatyczny wyłącznik sprężania).

2. Wyłącznik SF6 z wydmuchem elektromagnetycznym, w którym wygaszenie łuku w urządzeniu łukowym jest zapewnione przez jego obrót wzdłuż styków pierścieniowych pod działaniem pola magnetycznego wytwarzanego przez gaszony prąd.

3. Wyłącznik SF6 z komorami wysokiego i niskiego ciśnienia, w którym zasada dostarczania wyrzutu gazu przez dysze w urządzeniu do gaszenia łuku jest podobna do powietrznych urządzeń do gaszenia łuku (wyłącznik SF6 z dwoma stopniami ciśnienia).

4. Wyłącznik samogenerujący SF6, w którym wymagane masowe natężenie przepływu gazu SF6 przez dysze urządzenia do gaszenia łuku uzyskuje się poprzez podgrzanie i zwiększenie ciśnienia gazu SF6 przez łuk wyzwalający w specjalnej komorze (SF6 samozapalający się) generujący wyłącznik z jednym stopniem ciśnienia).

Przyjrzyjmy się niektórym typowym projektom wyłączników SF6 dla 110 kV i wyższych.

Wyłączniki SF6 110 kV i wyższe na pojedyncze wyłączenie różnych firm posiadają następujące parametry nominalne: Unom = 110-330 kV, Inom = 1-8 kA, Io.nom = 25-63 kA, ciśnienie gazu SF6 = 0,45 -0,7 MPa (abs), czas wyzwalania 2-3 okresy prądu zwarciowego.Intensywne badania i testy firm krajowych i zagranicznych umożliwiły opracowanie i uruchomienie wyłącznika SF6 z pojedynczym wyłączeniem przy Unom = 330-550 kV przy Io.nom = 40-50 kA i czasie zadziałania prądu jednego prądu okres zwarcia.

Typowy projekt wyłącznika SF6 pokazano na rys. 1.

Urządzenie jest wyłączone, a piny 5 i 3 są otwarte.

Ryż. 1.

Do styku stałego 3 doprowadzany jest prąd przez kołnierz 2, a do styku ruchomego 5 przez kołnierz 9. W górnej pokrywie 1 zainstalowana jest komora z adsorbentem. Nośna konstrukcja izolacyjna wyłącznika SF6 jest zamocowana na stopce 11. Po włączeniu wyłącznika uruchamiany jest siłownik pneumatyczny 13, którego pręt 12 jest połączony prętem izolacyjnym 10 i prętem stalowym 8 z ruchomym. styk 5. Ten ostatni jest trwale połączony z dyszą fluoroplastyczną 4 i ruchomym cylindrem 6. Cały układ ruchomy EV (elementy 12-10-8-6-5) porusza się w górę względem nieruchomego tłoka 7 i wnęki K systemu gaszenia łuku przełącznika wzrasta.

Gdy wyłącznik jest wyłączony, trzpień 12 mechanizmu uruchamiającego ciągnie układ ruchomy w dół i we wnęce K powstaje zwiększone ciśnienie w porównaniu z ciśnieniem w komorze wyłącznika. Taka autokompresja gazu SF6 zapewnia wypływ czynnika gazowego przez dyszę, intensywne chłodzenie łuku elektrycznego, który występuje pomiędzy stykami 3 i 5 podczas wyłączania. Wskaźnik pozycji 14 daje możliwość kontroli wizualnej położenie początkowe układu styków przełącznika.W wielu konstrukcjach wyłączników autokompresji SF6 stosuje się sprężyny, siłowniki hydrauliczne, a przepływ gazu SF6 przez dysze do komory łukowej odbywa się na zasadzie dwukierunkowego nadmuchu.

na ryc. 2 przedstawia wyłącznik zbiornikowy 220 kV z izolacją gazową typu VGBU (Inom = 2500 A, Io.nom = 40 kA NIIVA OJSC z autonomicznym napędem hydraulicznym 5 i wbudowanymi przekładnikami prądowymi 2. EV ma sterowanie trójfazowe (jeden napęd dla trzy fazy) i jest wyposażony w porcelanowe (polimerowe) osłony na 1 przepust powietrza-SF6.

W zbiorniku gazowym 3 znajduje się urządzenie do gaszenia łuku, które jest połączone z napędem hydraulicznym 5 poprzez przekładnię umieszczoną w komorze gazowej 4. Konstrukcja wyłącznika zbiornika gazowego zamocowana jest na ramie metalowej 6 Do napełnienia wyłącznika SF6 stosuje się sprzęgło 7. jest równe jednemu atm (abs.) i wtedy należy zapewnić p = pnom.

Ryż. 2.

Zalety wyłączników zbiornikowych z izolacją gazową z wbudowanymi przekładnikami prądowymi w porównaniu z zestawami „wyłącznik z rdzeniem w izolacji gazowej plus samodzielny przekładnik prądowy” to: zwiększona odporność sejsmiczna, mniejszy obszar dystrybucji podstacji, mniej prac głównych w czasie budowy podstacji, zwiększenie bezpieczeństwa personelu stacji (urządzenia do gaszenia łuku znajdują się w uziemionych metalowych zbiornikach), możliwość zastosowania gazu opałowego SF6 w przypadku stosowania w regionach o zimnym klimacie.

Przy projektowaniu wyłączników zbiornikowych 220 kV i wyższych do rozdzielnic napowietrznych konieczne jest zwiększenie nominalnego ciśnienia gazu SF6 (pH > 4,5 atm (abs.)). Dlatego wprowadza się podgrzewanie medium gazowego, aby zapobiec skropleniu gazu SF6 w niskich temperaturach otoczenia lub mieszanin gazu SF6 z azotem lub tetrafluorometanem.

Jak pokazuje praktyka, dla napięcia znamionowego 330-500 kV, wyłączniki zbiornikowe z pojedynczą przerwą dla prądów znamionowych 40-63 kA są najbardziej obiecującym rodzajem urządzeń przełączających do rozdzielnic i rozdzielnic zewnętrznych.

Wyłącznik VGB-750-50 / 4000 U1 opracowany przez JSC NIIVA (ryc. 3) z dwuprzesuwnym urządzeniem autokompresyjnym do gaszenia łuku, wbudowanymi przekładnikami prądowymi, polimerowymi przepustami powietrznymi SF6, jest wyposażony w dwa napędy hydrauliczne na biegun , co pozwala na całkowity czas wyzwolenia nie dłuższy niż czas trwania dwóch okresów prądu o częstotliwości zasilania.

Ryż. 3.

na ryc. 4 pokazuje przekrój jednobiegunowego tłumika łuku VGB-750-50 / 4000U1 z rezystorami poprzedzającymi (w celu ograniczenia skoków przełączania). Ruchomy styk tych rezystorów jest mechanicznie połączony z ruchomym układem wyłączników.

Ryż. 4

W pozycji zamkniętej wyłącznika SF6 rezystory są zmostkowane przez styki główne. Podczas wyłączania najpierw otwierają się styki rezystora, następnie styki główne, a następnie styki opalne. Podczas włączania najpierw zamykają się styki rezystora, a następnie łuk i styki główne. Aby wyrównać rozkład napięcia, każda przerwa jest połączona z kondensatorami.

Rozkład uzyskuje się z jednoprzerwowych wyłączników kolumnowych typu SF6 na napięcie znamionowe 110-220 kV i znamionowy prąd wyłączalny 40-50 kA.

Ryż. 5

Typowa konstrukcja izolowanego gazem wyłącznika drutowego VGP 110 kV (Inom = 2500 A, Io.nom = 40 kA) z napędem sprężynowym firmy Electroapparat OJSC pokazano na ryc. 5.

Zobacz też w tym temacie: Charakterystyki porównawcze wyłączników olejowych, próżniowych i SF6 dla wysokiego napięcia