Елегазови прекъсвачи: насоки за избор и правила за свързване

Функционирането на електрически мрежи с високо напрежение по отношение на токовите характеристики не е сравнимо с работата на битови аналози.Съответно, в случай на авария са необходими по-мощни устройства от стандартните автоматични устройства за изключване на оборудването и гасене на електрическата дъга.

Като защитни конструкции се използват елегазови прекъсвачи (EGS), които могат да се управляват както ръчно, така и автоматично. Описахме подробно конструктивните характеристики и принципа на работа на устройствата. Предоставени препоръки за монтаж, свързване и поддръжка.

Определение и приложение на SF6 газ

Газът SF6 е серен хексафлуорид, който се класифицира като електрически газ. Благодарение на изолационните си свойства, той се използва активно в производството на електрически устройства.

В неутралното си състояние газът SF6 е незапалим газ без цвят и мирис. Ако го сравним с въздуха, можем да отбележим неговата висока плътност (6,7) и молекулно тегло, което е 5 пъти по-високо от въздуха.

Едно от предимствата на газа SF6 е неговата устойчивост на външни прояви. Не променя характеристиките си при никакви условия. Ако настъпи разпадане по време на електрически разряд, тогава скоро настъпва пълно възстановяване, необходимо за работа.

Тайната е, че SF6 молекулите свързват електрони и образуват отрицателни йони. Качеството на "електроотрицание" дава на 6-серния флуорид такава характеристика като електрическа якост.

На практика електрическата якост на въздуха е 2-3 пъти по-слаба от същото свойство на газа SF6.Освен всичко друго, той е огнеупорен, тъй като е незапалимо вещество и има охлаждащи свойства.

Когато възникна необходимостта да се намери газ за гасене на електрическата дъга, те започнаха да изучават свойствата на SF6 (серен хексафлуорид), въглероден 4-хлорид и фреон. SF6 спечели тестовете

Изброените характеристики правят газа SF6 най-подходящ за използване в електрическото поле, по-специално в следните устройства:

• силови трансформатори, работещи на принципа на магнитната индукция;
• комплектни разпределителни уредби;
• Линии за високо напрежение, свързващи отдалечени инсталации;
• ключове за високо напрежение.

Но някои свойства на газа SF6 доведоха до необходимостта от подобряване на дизайна на превключвателя. Основният недостатък се отнася до прехода на газообразната фаза към течната фаза и това е възможно при определени съотношения на параметрите на налягането и температурата.

За да може оборудването да работи без прекъсване, е необходимо да се осигурят комфортни условия. Да приемем, че за работата на елегазовите устройства при -40º е необходимо налягане не повече от 0,4 MPa и плътност по-малка от 0,03 g/cm³. На практика, ако е необходимо, газът се нагрява, което предотвратява преминаването към течна фаза.

Дизайн на SF6 прекъсвач

Ако сравним устройствата SF6 с аналози от други видове, тогава по дизайн те са най-близки до маслените устройства. Разликата е в пълненето на камерите за гасене на дъгата.

Като пълнител маслени превключватели използва се маслена смес, докато SF6 използва 6-серен флуорид. Предимството на втория вариант е издръжливостта и минималната поддръжка.

Схема на газово устройство от колонен тип SF6.В горната част са разположени дъговите модули, монтирани на висока стойка, в долната част е контролният шкаф.

Методите за гасене на електрическа дъга зависят от много фактори, сред които определящи са номиналният ток и напрежение, както и условията на използване на устройството.

Има общо четири вида електромобили:

• с електромагнитно взривяване;
• с газ SF6 – с 1 степен на налягане;
• с надлъжно обдухване – с 2 степени на налягане;
• със самогенериращ се взрив.

Ако във въздушните устройства газът навлезе в атмосферата по време на процеса на гасене на дъгата, тогава в устройствата SF6 той остава в затворено пространство, изпълнено с газова смес. В същото време остава леко свръхналягане.

Колонни и резервоарни устройства

На практика се използват два вида инсталации за газ SF6:

• резервоар;
• сърцевина.

Разликите се отнасят както до конструктивните характеристики, така и до принципа на гасене на електрическата дъга. По своята външна структура сърцевините наподобяват нискомаслените аналози: състоят се от две функционални части - дъгогасителна и контактна, и имат еднакви обемни размери.

Разединителните устройства са проектирани да работят от мрежа от 220 V и принадлежат към еднофазно оборудване. Пример за колонен превключвател за газ SF6 е LF 10 Schneider Electric.

Оборудването може да се управлява по два различни начина: ръчно, когато настройката и контролът се извършват с помощта на механични устройства, и дистанционно, автоматично

Елегазовите уреди с резервоар са с по-малки размери и са оборудвани с многофазно задвижване. Това разпределение позволява по-добър контрол и плавно регулиране на параметрите на напрежението.

Едно от предимствата на резервоарите EVs е способността да издържат на повишени натоварвания. Това качество се осигурява от токов трансформатор, интегриран в дизайна.

Пример за резервоарно устройство е газовата инсталация DT2-550 F3 Alstom Grid. Такива устройства са се доказали в електрически системи с напрежение 500 kV.

Конструкцията е сглобена и оборудвана така, че да функционира безотказно при ниски температури (критични), висока влажност, както и в райони със сеизмична активност и прекомерно замърсяване на атмосферата.

Принцип на изгасване на дъгата

Нека да разгледаме как работи устройството, използвайки примера на превключвателя LW36 от китайския производител CHINT.

Когато е изключена, пружината действа върху динамичните елементи на цилиндъра и те падат надолу. Всички контакти, с изключение на контактите за гасене на дъгата, са отворени. Когато дъговите контакти, по които протича ток, са изключени, възниква електрическа дъга.

Горещият газ се движи в термичната камера и възвратният клапан се активира. Когато газ от топлинната камера се издуха в пролуката, дъгата изгасва.

Ако се изключат малки токове, тогава налягането в термокамерата не е достатъчно, така че се привлича налягане от компресионната камера (той винаги е по-висок). Възвратният клапан се отваря, газът тече свободно в пролуката и при преминаване на нулата изгасва дъгата.

Диаграма на вътрешното разположение и действие на подвижни, неподвижни клапани, декомпресия, възвратни клапани. Позиция 1 – включване; позиция 2 – изключване на големи токове; позиция 3 – изключване на слаби токове; позиция 4 – изключване на уреда

Съвременните основни инсталации имат подобрени характеристики. Поддръжката е сведена до минимум, животът на превключване се увеличава. Елегазовите прекъсвачи се характеризират с ниски нива на шум, надеждна механика и лесен монтаж и тестване.

Моделите на резервоарите се регулират с помощта на задвижване и трансформатори. Пружинно или пружинно-хидравлично задвижване контролира процесите на включване/изключване и нивото на задържане на дъгата.

За какво е задвижването?

Задвижването е предназначено да извършва всички операции, свързани с включване/изключване или задържане на инсталацията в определено положение. Диаграмата показва точно къде може да бъде разположено устройството. Това обикновено е повърхността на земята или ниска опора, която осигурява на персонала по поддръжката лесен достъп до контролните устройства.

Конструктивна схема на превключвателя на резервоара: 1 – порцеланови или полимерни модули; 2 – трансформатори; 3 – резервоар с газогасително устройство; 4 – камера с газ; 5 – хидравлично задвижване; 6 – метална рамка; 7 – конектор за въвеждане на елегаз

Задвижването се състои от механизъм за активиране, заключващо устройство - резе и механизъм за освобождаване. Процесът на превключване трябва да се извърши възможно най-бързо, за да се избегне заваряване на контактите.

По време на включване се полагат големи усилия за преодоляване на силата на триене на всички участващи елементи. Деактивирането е по-лесно и включва обратното движение на резето, което гарантира активиране и задържане.

Има няколко начина за активиране/деактивиране:

• механични;
• пружина;
• товари;
• пневматичен;
• електромагнитни.

За системи с ниска мощност се използва ръчно управление. В този случай силата на един оператор е достатъчна. Ръчните механизми обикновено се изключват автоматично. Пружинното задвижване също се задейства ръчно, но понякога се използват електродвигатели с ниска мощност.

Традиционното разположение на устройството е близо до монтажната метална рамка.Целостта и функционирането на механизма се осигурява от здрав метален корпус - кутия с удобна врата за работа на оператора

Работата на магнитния задвижващ механизъм изисква повече мощност и източник на постоянен ток от приблизително 58 A при 220 V. Ръчен лост е осигурен като резервен механизъм за задействане. Електромагнитни устройства Те са надеждни, така че успешно се използват в райони със сурови зими. Недостатъкът е необходимостта от мощна батерия.

Пневматичното задвижване се различава по това, че вместо електромагнит, основният работен елемент е двойка цилиндър / бутало. Благодарение на сгъстения въздух, скоростта на активиране е много по-бърза от предишните модели.

Предимства и недостатъци при използването на електромобили

Елегазовите прекъсвачи, подобно на други видове електрически разпределителни устройства, имат редица предимства и недостатъци. При избора на инсталация се правят необходимите изчисления и освен техническите характеристики и конструктивните характеристики се вземат предвид плюсовете и минусите на моделите.

Превключвателите тип SF6 работят в трудни условия с периодични вибрации, ниски температури (с нагряване) и в пожароопасни зони.

Недостатъците включват високата цена на пълнителя - SF6, спецификата на монтаж върху панел или фундамент и необходимостта от определена квалификация на операторския персонал.

Правила за свързване и обслужване на ЕПС

Всички действия, свързани с инсталирането, включването/изключването, ремонта и поддръжката на елегазови устройства, са предмет на строги правила, които се регулират от PUE 1.8.21.

За да свържете инсталацията, е необходимо да проверите наличието на минимално налягане в пълната с газ камера, в противен случай превключвателят ще се повреди. За да се предотврати повреда, е инсталирана аларма, която се задейства, когато параметрите на налягането паднат критично. Нивото на налягането може да се следи с помощта на манометър.

Задвижващият шкаф е оборудван с нагревателни елементи, които ефективно предотвратяват образуването на конденз върху елементите на механизма. Операторът трябва да гарантира, че нагревателите са винаги включени.

Инсталацията се проверява всеки ден през светлата част на деня и приблизително 2 пъти месечно през тъмното време. Ако възникне аварийно спиране по една от причините, е необходима непланирана проверка

По време на проверката на прекъсвача е необходимо да се провери външната защита, да се отстранят замърсяванията и да се коригират повредите. Ако контактите се нагреят, трябва да разберете причината.

Ако има пращене или подозрителен шум, трябва да идентифицирате източника. Металната монтажна конструкция също е част от земна верига, следователно трябва да се провери неговата цялост.

Трябва да се вземат показанията на манометъра. Налягането трябва да съответства на нормата, изчислена от производителя.Необходимо е да се провери изправността на устройствата за регулиране и наблюдение и при повреда на един или повече елементи да се вземат мерки - да се смени или да се изпрати за ремонт.

Ако налягането на газа е намаляло, камерата трябва да се напълни отново с газ SF6. Изолацията не се нуждае от почистване, тъй като конструкцията е напълно запечатана.

Изводи и полезно видео по темата

Можете да научите как са проектирани превключвателите SF6, на какъв принцип се гаси дъгата и какви видове устройства има от полезно и информативно видео.

Видео #1. Преглед на SF6 превключватели с описание на устройството и принципа на работа:

Видео #2. Характеристики на инсталационния дизайн:

Видео #3. Как да инсталирате превключвателя:

Прекъсвачите SF6 напускат фабричната поточна линия в пълна оперативна готовност и са проектирани да работят в различни климатични зони, от тропически до студени, и следователно се използват активно от индустриални компании в различни страни.