 |
Элегазовые выключатели 35-220 кВ.
|
|
|
|
Для гашения электрической дуги часто используются различные газовые смеси. Элегазовые выключатели работают именно по такому принципу и могут использоваться для работы в аварийных ситуациях.
В основе элегазовых выключателей лежит элегаз, который является инертным газом с плотностью, которая превышает плотность воздуха более чем в 5 раз. Элегаз обладает электрической прочностью в 2 – 3 раза больше, чем у воздуха. Когда давление достигает отметки 0.2 МПа, то электрическую прочность элегаза можно сравнить с прочностью масла.
Благодаря свойствам элегаза, в нем при атмосферном давлении можно погасить дугу с током, который превышает в 100 раз ток, который можно отключить в воздухе при таких же условиях.
В элегазовых высоковольтных выключателях применяются автокомпрессионные (автопневматические) дугогасительные устройства, в которых в процессе отключения газ сжимается поршневым устройством, а после отправляется в зону дуги. Элегазовые выключатели – это замкнутая система, в которой газ не выбрасывается наружу.
Элегазовые выключатели способны гасить значительную скорость нарастания тока, возникающего вследствие кратковременных неисправностей линии электропередач, а также высокие пиковые нагрузки, возникающие при несинхронных переключениях. Малые индуктивные или емкостные токи, такие как зарядный ток воздушной или кабельной линии электропередачи, зарядный ток конденсаторных батарей, ток на- магничивания трансформатора или шунтирующего реактора, прерываются без каких-либо перенапряжений.
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.
|
|
|
Они бывают: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: 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. Визуально схема работы выглядит так:
|
|
|
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, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене;
5. Подходят для отключения переменного и постоянного тока высокого напряжения.
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.[4]
2.2. Дугогасящие реакторы (ДГР) UH = 6-3 кВ.
Одно из основных достоинств сетей с изолированной нейтралью – возможность сохранения их в работе при наиболее частом виде повреждения в линиях электропередачи – однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Главным критерием, вынуждающим отключать потребителей в режиме ОЗЗ, является величина тока в месте замыкания, обусловленная емкостью фаз сети относительно земли, приводящая к возникновению устойчивой дуги и, как следствие, тяжелым авариям.
Постоянное развитие сетей ведет к росту этого емкостного тока, который может быть компенсирован специальными индуктивными (дугогасящими) аппаратами, вопрос правильного выбора и подключения которых каждый раз встает перед проектировщиками. Дугогасящие реакторы выпускаются регулируемого и нерегулируемого исполнения.
Регулируемые ДГР нашли широкое применение в распределительных сетях 6–35 кВ. По принципу регулирования ДГР подразделяются на ступенчато- и плавнорегулируемые. К первому типу относятся катушки типа ЗРОМ, РЗДСОМ и эксплуатировавшиеся в СССР с 1950–60 гг. реакторы типа CEUF (ГДР). В настоящее время данный тип реакторов практически не выпускается.
|
|
|
Плавнорегулируемые ДГР представлены плунжерными реакторами, в которых регулирование индуктивности производится изменением немагнитного зазора сердечника, и ДГР с подмагничиванием сердечника, за счет которого изменяется рабочие точки на нелинейной характеристике магнитопровода, а следовательно, и индуктивность реактора.
К дугогасящим реакторам с плавным регулированием индуктивности предъявляются следующие основные требования:
· линейность регулировочной характеристики;
· линейность ВАХ, отклонение не более 2%;
· процент высших гармонических составляющих в токе реактора не более 2;
· добротность аппарата Q не менее 50;
· глубина регулирования не менее 3;
· возможность дистанционного управления без отключения от сети.
Большинство ДГР, эксплуатируемых в электрических сетях России, выпускаются в двух- и трехстержневом исполнении. Двухстержневая конструкция характерна для ступенчато-регулируемых реакторов и реакторов серии РУОМ. Обе половинки рабочей обмотки реакторов соединяются параллельно. На стержнях дополнительно наматываются сигнальная обмотка и обмотка управления. Последняя рассчитывается на подключение активного сопротивления для снижения добротности контура нулевой последовательности сети.
Плунжерные дугогасящие реакторы в основном имеют трехстержневую конструкцию магнитопровода. Регулирование индуктивного тока осуществляется изменением высоты немагнитного зазора в центральном стержне. Для этого центральный стержень разрезается на 2 части. Возможны два варианта регулирования индуктивности катушки: симметричное, когда зазор изменяется одновременно в обе стороны относительно центральной оси сердечника, и несимметричное, когда подвижной является лишь одна часть сердечника. В первом случае характеристика регулирования ДГР более плавная, чем во втором.
|
|
|
Для снижения потерь в катушке и магнитопроводе мощные ДГР серии РЗДПОМ выполняются пятистержневыми (четырехлучевая звезда). Самые совершенные реакторы ASR и ZTC фирмы EGE выполняются по схеме – симметричная шестилучевая звезда. Такое конструктивное исполнение магнитопровода позволило минимизировать потери в стали, в том числе за счет упорядочения потоков рассеяния в немагнитных зазорах.
Принципиально ДГР должны быть установлены в каждой фазе сети (рис. 1). При таком техническом решении катушка, подключенная к конкретной фазе, компенсирует емкостный ток замыкания на землю этой фазы.
Рис. 1. Эквивалентная схема трехфазной сети 6–35 кВ с пофазной компенсацией емкостных токов
Высокая стоимость трехфазной системы компенсации емкостных токов, ее громоздкость и технические сложности в пофазной настройке ДГР привели к тому, что наибольшее распространение получило решение с установкой одного ДГР в нейтраль сети (рис. 2). Но оно требует наличия явно выраженной нейтрали сети, которая не всегда имеется. На рис. 2 ДГР подключен к сети посредством специального нейтралеобразующего трансформатора TN.
Рис. 2. Эквивалентная схема сети с одним компенсирующим устройством
Принципиально добиться компенсации емкостного тока сети можно как изменением индуктивности ДГР, так и изменением добавочной емкости СД, установленной параллельно ДГР. Недостатком последнего варианта является наличие последовательного контура «емкость СД – индуктивность рассеяния трансформатора TN», который может создать значительные перенапряжения на ДГР, а также сложности в управлении высоковольтными конденсаторными установками. Поэтому в настоящее время в основном применяются только управляемые дугогасящие реакторы.
Мощность ДГР в схеме рис. 2 должна быть не меньше суммарной реактивной мощности фазных емкостей СА, СВ, СС сети.
Как правило, мощность ДГР выбирается с учетом перспективного развития сетей и возможности компенсации емкостных токов одним реактором при объединении секций шин (СШ) и выводе в ремонт реактора другой СШ. В [5] приводятся расчет мощности и выбор дугогасящих аппаратов. Многие положения этого документа устарели.[5]
|
|
|
