Элегазовые выключатели: устройство, принцип действия, назначение

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

Что такое элегазовый выключатель и для чего он нужен?

Для того чтобы погасить электрическую дугу очень часто используют множество различных газовых смесей. По такому принципу работает оборудование, заполненное элегазом, которое применяют для работ в аварийной ситуации. В этой статье мы рассмотрим устройство, принцип работы и назначение элегазовых выключателей.

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.

Оборудование на элегазе

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 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:

Читайте также:
Что лучше использовать для отделки фасада здания: облицовочный кирпич или штукатурку

схема работы

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:

  1. Пружинные;
  2. Пружинно-гидравлические.

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.

ВГУ-35

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.

Видео: особенности элегазовых выключателей

Принцип работы элегазового выключателя и его использование

Принцип работы элегаза основан на изоляции фаз вследствие газового потока. Простыми словами, в момент аварийного сигнала, контакты элегаза открываются для прохождения электро-дуги.

В среде элегаза под воздействием высокого давления и состава среды, электро-дуга распадается на крошечные фрагменты и полностью исчезает. Затем компрессорные установки выравнивают напряжение сети, которая дальше продолжает бесперебойную работу.

Читайте также:
Чем обшить неотапливаемую веранду внутри : виды материалов для стен и потолка : описание и особености, фото

Рекомендуем детально ознакомиться со схемой выше, на которой наглядно продемонстрирована маркировка каждого компонента устройства.

лэп

В отношение баковых устройств, можно сказать, что контроль дуг осуществляется посредством встроенного трансформатора. Он работает в качестве регулятора, которые самостоятельно определяет когда отключать напряжение и гасить дугу.

Данный тип устройства делиться на подвиды: 1-с пружиной, 2-с пружинно-гидравлическим управлением. Первый вариант принято считать более долговечным и весь принцип контроля основан на чистой механике.

Второй вид принято считать более качественным и надёжным, поскольку его работа частично выполняется автоматической гидравликой.

Особенности обслуживания и эксплуатации

В процессе эксплуатации таких коммутационных устройств на ОРУ (открытых распределительных устройствах) нужно учитывать что в шкафах приводов выключателей может скапливаться конденсат, который приводит к коррозии систем механизма, а также вторичных цепей управления и сигнализации. Для этого внутри шкафов заводом изготовителем предусмотрены нагревательные резисторы, работающие постоянно.

Все действия по включению или же отключению аппаратов возможны только, если давление газа не меньше допустимого, если пренебречь этим то появляется высокая вероятность повреждения и выхода со строя относительно дорого выключателя. Для этих целей должна быть налажена сигнализация минимального давления, а также блокировка управляющих цепей. Если же персонал заметил что давление упало, аппарат нужно вывести в ремонт и приступить к поиску причин снижения этого жизненно важного для него показателя. Естественно, что вывод его из работы должен выполняться со всеми необходимыми требованиями безопасности, предъявляемыми к данной электроустановке и изложенных в местных инструкциях. Для контроля давления должен быть обязательно исправный манометр, а после устранения утечки газа стоит дополнить его через специальное присоединение, которое расположено внутри приводного механизма.

Осмотр элегазовых выключателей выполняется ежедневно, а также один раз за две недели в ночное время суток. В сырую влажную погоду нужно обращать внимание на возникновение электрической коронации. Если величина отключаемого тока была предельно допустимая (при коротких замыканиях), то следует обеспечить качественное техническое обслуживание. Количество отключений как плановых, так и аварийных фиксируется в специально выделенных для этих нужд журналах.

Читайте также:
Чем мыть глянцевую кухню в домашних условиях: 10 лучших средств, как ухаживать

Несмотря на существующие недостатки, элегазовый выключатель имеет свои сильные стороны поэтому является достойной заменой не только масляных, но и воздушных выключателей высокого напряжения.

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.

Конструкция элегазового выключателя

Если сравнивать элегазовые устройства с аналогами других видов, то по конструкции они ближе всего к масляным приборам. Разница заключается в наполнении камер для гашения дуги. В качестве наполнителя у масляных выключателей используется масляная смесь, а у элегазовых – 6-фтористая сера. Преимущество второго варианта в долговечности и минимуме технического обслуживания.

Схема элегазового устройства бакового типа

Схема элегазового устройства колонкового типа. Дугогасительные модули, закрепленные на высокой стойке, находятся в верхней части, шкаф управления – в нижней

Способы гашения электродуги зависят от многих факторов, среди которых решающими являются номинальный ток и напряжение, а также условия использования устройства. Всего выделяют четыре вида ЭВ:

  • с электромагнитным дутьем;
  • с дутьем в элегазе – с 1 ступенью давления;
  • с продольным дутьем – с 2-мя ступенями давления;
  • с автогенерирующим дутьем.

Если в воздушных приборах в процессе гашения дуги газ поступает в атмосферу, то в элегазовых он остается в замкнутом пространстве, наполненном газовой смесью. При этом сохраняется небольшое избыточное давление.

Колонковые и баковые устройства

На практике применяются два вида элегазовых установок:

Отличия касаются как конструкционных особенностей, так и принципа гашения электродуги. По внешнему устройству колонковые напоминают маломасляные аналоги: состоят из двух функциональных частей – дугогасительной и контактной, имеют одинаково объемные размеры. Отключающие устройства рассчитаны на работу от сети 220 В и относятся к однофазному оборудованию.

Читайте также:
Юкка: описание, виды и уход

Пример элегазового выключателя колонкового типа — LF 10 Schneider Electric.

Управление элегазовыми выключателями

Управление оборудованием может производиться двумя различными способами: вручную, когда регулировка и контроль осуществляются с помощью механических устройств, и дистанционно, автоматически

Баковые элегазовые приборы меньше по размерам и оснащены приводом с несколькими фазами. Такое распределение позволяет лучше контролировать и плавно регулировать параметры напряжения.

Баковые элегазовые выключатели

Одно из преимуществ баковых ЭВ – способность выдерживать увеличенные нагрузки. Такое качество обеспечивает внедренный в конструкцию трансформатор тока

Образцом бакового устройства является элегазовая установка DT2-550 F3 Alstom Grid. Подобные устройства положительно зарекомендовали себя в электросистемах с напряжением 500 кВ. Конструкция собрана и оснащена таким образом, что функционирует без сбоев при низких температурах (критических), повышенной влажности, а также в регионах с сейсмической активностью и превышенной загрязненностью атмосферы.

Принцип гашения дуги

Как срабатывает устройство, рассмотрим на примере выключателя LW36 китайского производителя CHINT.

При отключении пружина действует на динамические элементы цилиндра, и они опускаются вниз. Все контакты, кроме дугогасительных, размыкаются. Когда отсоединяются и дугогасительные контакты, по которым проходит ток, возникает электрическая дуга. Горячий газ перемещается в тепловую камеру, срабатывает обратный клапан. Когда газ из тепловой камеры выдувается в промежуток, происходит гашение дуги.

Если происходит отключение небольших по величине токов, то давления в тепловой камере недостаточно, поэтому привлекается давление из компрессионной камеры (оно всегда выше). Открывается обратный клапан, газ беспрепятственно поступает в промежуток и при переходе через ноль гасит дугу.

Принцип гашения дуги

Схема внутреннего расположения и работы подвижных, неподвижных клапанов, декомпрессионных, обратных клапанов. Позиция 1 – включение; позиция 2 – отключение больших токов; позиция 3 – отключение малых токов; позиция 4 – отключение прибора

Современные колонковые установки обладают улучшенными характеристиками. Техническое обслуживание снижено до минимума, коммутационный ресурс увеличен. Элегазовые выключатели отличаются низким уровнем шума, надежной механикой, простотой монтажных и испытательных работ.

Регулировка баковых моделей производится с помощью привода и трансформаторов. Пружинный или пружинно-гидравлический привод контролирует процессы включения/отключения, уровень удержания электродуги.

Для чего нужен привод

Привод призван выполнять все операции, связанные с включением/выключением или удержанием установки в определенном положении. На схеме показано, где именно может располагаться привод. Обычно это поверхность земли или невысокая опора, обеспечивающая обслуживающему персоналу легкий доступ к регулирующим устройствам.

Читайте также:
Узкая спальня: немного волшебства для максимального уюта

Схема конструкции бакового выключателя

Схема конструкции бакового выключателя: 1 – фарфоровые или полимерные модули; 2 – трансформаторы; 3 – бак с газогасительным устройством; 4 – камера с газом; 5 – привод гидравлического типа; 6 – металлическая рама; 7 – разъем для введения элегаза

Привод состоит из механизма включения, фиксирующего устройства – защелки, расцепляющего механизма. Процесс включения должен происходить максимально быстро, что избежать приваривания контактов. Во время включения прилагают большие усилия для преодоления силы трения всех задействованных элементов. Отключение производится проще и заключается в обратном движении защелки, которая обеспечивает включение и его удержание.

Способов включения/отключения несколько:

  • механический;
  • пружинный;
  • грузовой;
  • пневматический;
  • электромагнитный.

Для маломощных систем используют ручное управление. В этом случае достаточно силы одного оператора. Выключение ручных механизмов обычно осуществляется в автоматическом режиме. Пружинный привод также приводится в действие вручную, но иногда привлекаются маломощные электродвигатели.

Расположение привода выключателя

Традиционное расположение привода – около монтажной металлической рамы. Целостность и функционирование механизма обеспечивает прочный металлический кожух – ящик с удобной дверцей для операторской работы

Для применения электромагнитного привода требуется больше энергии, поэтому необходим постоянный источник тока примерно 58 А с напряжением 220 В. В качестве резервного механизма отключения имеется ручной рычаг. Электромагнитные устройства отличаются надежностью, поэтому их успешно эксплуатируют в зонах с суровыми зимами. Минус – потребность в мощном аккумуляторе.

Пневматический привод отличается тем, что вместо электромагнита главным рабочим элементом является пара цилиндр/поршень. Благодаря сжатому воздуху скорость включения намного выше, чем у предыдущих моделей.

Вывод:

выключатель использующий элегаз в качестве среды гашения электронной дуги, очень распространен на ОРУ и ЗРУ, без них не обходиться почти ни одна подстанции в мире. Их надежность и высокие технические характеристики дают понять, почему они так популярны в энергосистеме. В целом это оптимальный коммутационный аппарат в ценовой категории, и надежности по сравнению с воздушными, масляными и маломасляными высоковольтными выключателями.

1. ГОСТ 19431-84 “Энергетика и электрификация. Термины и определения”
2. Б.Н.Неклепаев «Электрическая часть электростанций и подстанций »; 2-е издание, переработанное и дополненное, 1980 г.

Читайте также:
Что такое улучшенная штукатурка стен

Панели

• местный переключатель «Включить/Отключить»;

• 3-х позиционный переключатель режима управления «Местное/Дистанционное/ Отключено»;

• несбрасываемый электромеханический счетчик числа срабатываний выключателя;

• механический индикатор взвода пружины, видимый через прозрачную шторку.

• стандартные клеммные колодки зажимного типа, в которых оголенный провод зажимается в клемме между двумя металлическими пластинами;

• блокировка для ручного взвода пружин;

• аппаратура управления — реле, автоматические микровыключатели, контакторы и т.д.;

На внутренней стороне задней дверцы находится отсек для документов с инструкциями по эксплуатации и окончательными вариантами чертежей. Там же закреплена и рукоятка для взвода.

Конструкция колонкового выключателя

Выключатели состоят из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и управляемых одним пружинным приводом ППрМ. Конструкция взрывобезопасного исполнения.

Пониженные усилия оперирования выключателем. Энергия, необходимая для гашения токов короткого замыкания, частично используется из самой дуги за счет специальной конструкции узлов управления потоком газа, что существенно уменьшает нагрузку привода и повышает надежность. Использование четырех ступеней уплотнений совместно с гидравлическим затвором в узле уплотнения вала поворотного механизма обеспечивает стабильно низкий уровень утечек: не более 0,5% в год.

Современные технологические и конструкторские решения в области применения и обработки материалов, применение надежных комплектующих, в том числе высококачественных покрышек ведущих зарубежных фирм.

Стальные части выключателя и опорные металлоконструкции имеют коррозионно-стойкие покрытия.

Элегазовые выключатели ВГТ-110 могут поставляться по заказу с укороченными заводскими опорными стойками, а также с высокими опорными стойками или без них.

Преимущества элегазового выключателя ВГТ-110

  1. Сохранение электрической прочности изоляции колонкового выключателя при напряжении равном 84 кВ в случае потери избыточного давления газа в выключателе;
  2. Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения;
  3. Низкий уровень звуковых шумов при срабатывании (соответствует природоохранным требование);
  4. Низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
  5. Надежность и безопасность пружинного привода ППрМ подтверждена многолетним опытом управления колонковыми выключателями;
  6. Наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева (антиконденсатный и основной) шкафа привода и контроль их исправности;
  7. Комплектующие изделия закупаются у ведущих, зарекомендовавших себя отечественных и зарубежных производителей;
  8. Блочно-модульная конструкция элегазового выключателя ВГТ-110 позволяет осуществлять поставку заказчику продукции в удобной таре с минимальным объемом при минимальных транспортных затратах, а также обеспечить удобный и оперативный монтаж и ввод в эксплуатацию, которые выполняются под руководством шеф-инженера.
Читайте также:
Штукатурка под покраску стен - подготовка и окрашивание

Преимуществами баковых элегазовых выключателей со встроенными трансформаторами тока перед комплектными наборами «колонковый элегазовый выключатель плюс отдельно стоящий трансформатор тока» являются: повышенная сейсмостойкость, наименьшая площадь отчуждаемой местности территорий подстанции. Также наименьший объем запрашиваемых фундаментных трудовых функций при постройки подстанций, усиленная защищенность состава кадров подстанции (дугогасительные устройства расположены в заземленных металлических резервуарах), вероятность осуществления применения обогрева элегаза при использовании в областях с прохладным климатом.

Преимущества:

  1. Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 84 кВ в случае потери избыточного давления газа в выключателе.
  2. Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения.
  3. Низкий уровень звуковых шумов при срабатывании (соответствует природоохранным требование).
  4. Низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры.
  5. Надежность и безопасность пружинного привода ППрМ подтверждена многолетним опытом управления колонковыми выключателями.
  6. Наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева (антиконденсатный и основной) шкафа привода и контроль их исправности.
  7. Комплектующие изделия закупаются у ведущих, зарекомендовавших себя отечественных и зарубежных производителей.
  8. Блочно-модульная конструкция выключателя позволяет осуществлять поставку заказчику продукции в удобной таре с минимальным объемом при минимальных транспортных затратах, а также обеспечить удобный и оперативный монтаж и ввод в эксплуатацию, которые выполняются под руководством шеф-инженера.

Учитывая вышеупомянутое, между плюсами выключателей элегазового типа можно отметить следующее:

Читайте также: Как подключить звонок в квартире или частном доме: используем схему для подключения дверного звонка

  • возможность установки в электроустановках как закрытого, так и открытого выполнения буквально всех классов напряжения;
  • отмечается простота и надежность конструкции в эксплуатации;
  • высокая интенсивность скорости срабатывания;
  • низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
  • неплохая отключающая способность;
  • небольшие габаритные пропорции и сумма веса;
  • наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева;
  • большой коммутационный ресурс контактной системы;

Недостатки элегазовых выключателей:

  • требуется более внимательное отношение к использованию и учету элегаза;
  • высокие необходимые условия к качеству элегаза;
  • необходимость специально подготовленных устройств для заполнения, перекачки и фильтрации элегаза;
  • относительно высокая стоимость элегаза;
  • сложность и накладность изготовления — при производственном изготовлении неизбежно нужно соблюдать высокоё качество аппарата;
  • дороговизна конструкции и второстепенных элементов;
  • при выводе из строя выключателя в режиме ЧП, починка данного аппарата может быть не актуальной.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: