Название элегаз (электрический газ) шести фтористой серы дал 1947 г советский физик Б.Гохбер и он же первым предложил о возможности применения элегаза в качестве изоляционной среды для электрооборудования высокого и сверх высокого напряжения.
Использование элегаза для этих целей обусловлено его высокими изоляционными и дугогасящими свойствами. Чистый газообразный элегаз совершенно безвреден, химически не активен, поэтому в обычных эксплуатационных условиях он не действует ни на какие материалы, применяемые в аппаратостроении, обладает повышенной теплоотводящей способностью и является очень хорошей дугогасительной средой, позволяющей производить отключение очень больших токов при больших скоростях восстановления напряжения. В однородном поле электрическая прочность элегаза в 2,3-2,5 раза выше прочности воздуха.
Низкие температуры сжижения и сублимации дают возможность при обычных условиях эксплуатировать элегазовые аппараты без специального подогрева. Элегаз не горит и не поддерживает горения, следовательно, элегазовые аппараты являются взрыво- и пожаробезопасными.
Стоимость элегаза существенно зависит от объёма его производства. При большом его потреблении стоимость единицы объёма элегаза, имеющего такую плотность, при которой достигается равная с маслом электрическая прочность, незначительно будет отличаться от стоимости единицы объёма масла. Но при правильной эксплуатации элегаз не стареет и не требует поэтому такого тщательного ухода за собой, как масло.
Элегаз представляет собой соединение, имеющее химическую формулу SF6. При нормальных условиях это бесцветный, не имеющий запаха газ, плотность которого 6,52 кг/м3 при нормальном атмосферном давлении и температуре 0C. Он приблизительно в пять раз тяжелее воздуха. Молекулярная масса элегаза 146,06. В нём содержится 21,95% серы и 78,05% фтора.
1 Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией
1.1 Элегазовые ячейки
Комплектные элегазовые ячейки на рабочее напряжение 110 кВ предназначены для закрытых распределительных устройств переменного тока частоты 50 Гц и имеют обозначение серии ЯЭ-110. Внешние условия работы элегазовых ячеек определены климатическими факторами по ГОСТ 15150-69* и ГОСТ 15543-70*, но с наименьшим пределом рабочей температуры минус 5°С (без кондиционирования воздуха), высотой над уровнем моря не более 1000 м и в окружающей среде, не содержащей химически активных и взрывоопасных примесей.
Ячейки имеют условные обозначения:
Достоинства и недостатки элегаза
... комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и элегазовых выключателей для открытых распределительных устройств на классы напряжения 110 кВ и выше. Элегаз ... включений в элегазе: воздуха и влаги. Анализ ПР элегаза является мощным ... на тележке с приёмными элементами ячейки КРУ, глубина ... элегазовой среде и метод автокомпрессии, что в комплексе позволяет создать наилучшие условия ...
ЯЭ-110Л-23У4 ЯЭ-110Тн-23У4
ЯЭ-110Л-21У4 ЯЭ-110Тн-21У4
ЯЭ-110Ш-23У4 ЯЭ-110Тн-13У4
ЯЭ-110Ш-21У4 ЯЭ-110С-23У4
ЯЭ-110Л-13У4 ЯЭ-110С-21У4
ЯЭ-110С-13У4
В обозначениях: ЯЭ — ячейка элегазовая; 110 — номинальное напряжение, кВ; типы ячеек: Л — линейная, Ш — шиносоединительная, С — секционная, Тн — трансформаторов напряжения; первая цифра 2 или 1 указывает на число систем шин (две или одна); вторая цифра 3 или 1 — трех- или однополюсные сборные шины; У — климатическое исполнение (для умеренного климата) и 4 — категория размещения по ГОСТ 15150-69.
Ячейки КРУЭ изготавливают из унифицированных деталей, что делает возможным сборку ячеек различного назначения из одних и тех же элементов. К ним относятся: полюсы выключателей, разъединителей и заземлителей; измерительные трансформаторы тока и напряжения; соединительные и промежуточные отсеки; сильфонные компенсаторы; секции сборных шин; полюсные и распределительные шкафы, шкафы системы контроля давления и шкафы трансформаторов напряжения.
Ячейка каждого типа состоит из трех одинаковых полюсов и шкафов управления, при этом три полюса могут быть скомпонованы так, чтобы образовывать ячейки с однополюсными или трехполюсными сборными шинами.
Линейные ячейки имеют выводы для присоединения к токопроводам и отходящим кабелям. Соединение ячеек с силовыми кабелями производится при помощи кабельных вводов специальной конструкции, а с воздушными линиями с помощью газонаполненных вводов (Рис.1).
Рис. 1. Компоновка элегазовых ячеек:
- а — линейной;
- б — шиносоединительной;
- в — трансформаторов напряжения;
- г — секционной ячейки;
- 1 — заземлитель;
- 2 — разъединитель;
- 3 — трансформатор тока;
- 4 — шкаф;
- 5 — выключатель;
- 6 — сильфон;
- 7—шина соединительная;
- 8 — трансформатор напряжения
Элегазовая ячейка состоит из полостей, заполняемых элегазом под различным давлением: 0,6 МПа — выключатель; 0,4 МПа — измерительные трансформаторы; 0,25 МПа — разъединители и заземлители. Каждая полость отделена от другой герметичным фланцевым соединением с резиновым уплотнением. В модифицированных ячейках полости выключателя и трансформаторов тока объединены и заполняются элегазом под давлением 0,6 МПа, а остальные аппараты — под давлением 0,25 МПа.
Ячейка имеет по каждому уровню давления свою обособленную систему газораспределения, а каждая герметичная полость — свои вентили, трубки, манометры, с помощью которых ее подсоединяют к шкафу контроля давления. Полости одного давления соединяются между собой, образуя общую систему газораспределения. Отдельные элементы, например измерительные трансформаторы напряжения, также снабжены своими трубками и вентилями.
Литые изоляторы вместе с элегазом обеспечивают изоляцию от корпуса токоведущих частей, находящихся под напряжением, и крепятся к фланцам металлических конструкций при помощи болтов, имеющих надежное антикоррозионное покрытие.
На каждом объекте, где монтируется элегазовое оборудование, должен быть хотя бы один испытательный высоковольтный ввод «элегаз — воздух» со вспомогательными элементами для сочленения с испытуемыми ячейками на время испытаний.
Выключатели высокого напряжения
... прочность остаточного ствола дуги. Давление, возникающее в выключателе в процессе отключения, играет и отрицательную роль, вызывая чрезмерные механические напряжения в стенках бака ... особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масляные малообъемные), воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные. ...
1.1.1 Элегазовый выключатель
Элегазовый выключатель – один из самых современных типов высоковольтных выключателей. В качестве среды для гашения дуги в них используется шестифтористая сера (SF6, элегаз), которая обладает большой электрической прочностью и отличными дугогасящими свойствами. Название элегаз (электрический газ) для шестифтористой серы, дал в 1947 г. советский физик Б. Гохберг, он же первым высказал предположение о возможности применения элегаза в качестве изоляционной среды для электрооборудования высокого напряжения.
В элегазовых выключателях применяются два принципа гашения дуги. Один из них заключается в использовании эффекта перетока элегаза из области высокого давления в область низкого. В результате этого возникшая дуга охлаждается. При этом во избежание перехода элегаза в жидкое состояние, при котором ухудшается дугогасящая способность, бак высокого давления необходимо подогревать до температуры не менее плюс 10°С. Для подогрева элегаза применяется специальная система. Этот принцип в отечественных выключателях не применяется.
Другой принцип — автокомпрессионный, применяемый в отечественной практике, — использует перепад давления, создающийся компрессионным устройством в самой гасительной камере. Для этого выключатель заполняется элегазом давления до 0,6 МПа, при этом обеспечивается надежность его действия при отрицательных температурах до минус 40°С. Компрессионное устройство конструктивно связано с подвижным контактом аппарата и создает перепад давления в пределах 0,6 — 0,8 МПа, это обеспечивает получение критической скорости истечения элегаза и эффективность гашения дуги.
При горении дуги в элегазовом выключателе образуются химические соединения, обладающие коррозионными и токсичными свойствами. Чистота элегаза и поглощение влаги из него обеспечиваются фильтрами-поглотителями в виде молекулярных сит, встраиваемых в выключатель. На внутренней поверхности выключателя предусмотрены специальные карманы (проточки), куда оседают порошкообразные продукты разложения элегаза от дуги, не оказывающие вредного действия и не уменьшающие электрическую прочность изоляции выключателя. Элегаз перед заполнением подвергается технологической сушке, так как допустимое содержание влаги в нем не должно превышать 10-6 объема выключателя.
Гашение дуги в элегазовых выключателях, использующих автокомпрессионный принцип гашения дуги, происходит за счет интенсивного охлаждения ее потоком элегаза.
Рис. 2. Элегазовый выключатель напряжением 110 кВ (в отключенном положении)
Выключатель (рис. 2) представляет собой герметичный алюминиевый корпус 8, в котором смонтировано дугогасительное устройство (в выключателе на напряжение 110 кВ оно одноразрывное).
Элегаз в выключателях всех типов и принципов выполняет одновременно роль изоляции и дугогасящей среды. Дугогасительное устройство крепится в резервуаре на изоляторах 7. Выводы выключателя в местах прохода через изолятбры герметизированы, контакты розеточного исполнения с подпружиненными ламелями. Подвижная часть 5 дугогасительного устройства перемещается с помощью изоляционной тяги 2, соединенной вилкой 3 с рычагом 11 и валом 1 привода.
Основой подвижной части дугогасительного устройства является цилиндр, на конце которого закреплен главный подвижной поршень, полый шток (который крепится к изоляционной тяге 2) с подвижным ламельным контактом.
Высоковольтные разъединители
... ток нагрузки. Для оперирования каждой фазой разъединителя по отдельности или в комплексе предназначены шкафы управления приводами. Если внимательно посмотреть на приведенные фотографии, то видно, что коммутационные контакты выключателя ...
Неподвижная часть дугогасительного устройства, кроме поршня цилиндра, имеет дугогасительный и ламельный токоведущий контакты. Эти контакты через переходный корпус сочленяются с выходным ламельным контактом одного из трансформаторов тока. Переход тока с неподвижного поршня на подвижный цилиндр осуществляется скользящими контактами в поршне. Путь тока при включенном выключателе проходит от неподвижного контакта 6 к подвижному 5 дугогасительного устройства. В днище 10 резервуара размещен фильтр-поглотитель 9, который служит для поглощения остаточной влаги и продуктов разложения элегаза.
Пневматический привод выключателя крепится вместе с масляным демпфером к раме ячейки и расположен между полюсами ячейки. Сжатый воздух к нему поступает из ресивера в цилиндр, внутри которого перемещается поршень со штоком. На раме привода устанавливается коммутирующее устройство внешних вспомогательных цепей (ККВЦ), связанное со штоком привода. На штоке ККВЦ смонтирован указатель положения выключателя: включение или отключение. Коммутирующее устройство имеет пар контактов, на корпусе блока включения устанавливаются дополнительные контакты 24-41 ККВЦ с приводом. Эти дополнительные контакты включены в цепь отключения выключателя последовательно и срабатывают при изменении давления в цилиндре привода.
Дополнительные контакты обеспечивают необходимую длительность замыкания контактов выключателя при продолжительности цикла менее 0,12 с. При большем времени, т. е. при t > 0,12 с, дополнительные контакты ККВЦ не используются.
1.1.2 Разъединитель
Разъединитель предназначен для изоляции отдельных элементов элегазовой ячейки от смежных узлов. Разъединитель (Рис. 3) представляет собой герметичный алюминиевый корпус 2, в котором размещается подвижный контактный стержень 1, соединенный с рычажным механизмом 9 через изолятор 7. При включении разъединителя контактный стержень входит в розеточный контакт б элемента ячейки КРУЭ, сочлененного с разъединителем. С контактными стержнями других элементов разъединитель сочленяется при помощи розеточных контактов, расположенных в дисковых эпоксидных изоляторах 4.
Рис. 3. Разъединитель элегазовый
1 —стержень контактный подвижный; 2— корпус; 3 — фланец; 4 — изолятор пластмассовый; 5 — контакт подвижный; 6 — контакт роэеточный экранированный; 7 — изолятор; в — вал; 9 — рычаг
Привод разъединителя крепится к корпусу разъединителя. Привод электрический, но им можно оперировать и вручную. Привод допускает управление от напряжения переменного и постоянного тока. Наибольшее применение в приводе разъединителя получил однофазный электродвигатель типа УВ-705-ВС мощностью 800 Вт на номинальное напряжение 220 В переменного тока, ток потребления 15 А, частота вращения 8000 об/мин.
Для привода разъединителя может быть применен электродвигатель переменного тока на напряжение 127 В, но при этом в цепь включают последовательно два резистора по 27 Ом.
Разъединители, отделители и короткозамыкатели
... монтажа, эксплуатации. К разъединителям предъявляются следующие ГОСТы: ГОСТ Р 52726-2007 - Настоящий стандарт распространяется на разъединители и заземлители переменного тока на ... приводу разъединителя. Приводы разъединителей должны быть закрыты на замки. Подвижный изолятор разъединителя и привод соединяют валом или тягой. Моторный привод должен иметь устройство, позволяющее переключать разъединитель ...
При использовании в качестве привода разъединителя электродвигателя типа УВ-061-М64 правого вращения, предназначенного для питания напряжением 220 В постоянного тока, включение его на напряжение 220 В переменного тока производится подачей напряжения на зажимы электродвигателя с маркировкой «=».
Привод разъединителя имеет редуктор, муфту сцепления, выпрямительный мост и две пары контактов включения ККВЦ.
1.1.3 Заземлитель
Заземлитель (рис. 4) применяется для заземления ячейки при монтаже, эксплуатации и ремонте. В герметичном алюминиевом корпусе 7 смонтированы заземляющий стержень 6, рычажный механизм 3 и система скользящих контактов 9. Заземлитель имеет электромагнитный блокировочный замок 1, механический указатель положения 4 и блок коммутирующих контактов 2 (по три замыкающих и размыкающих контакта).
Цепи заземлителя выведены в полюсный шкаф.
Рис. 4. Элегазовый заземлитель:
1 — блок-замок; 2— блок ККВЦ; 3 — механизм рычажный; 4 —указатель положения заземлителя; 5—вал; 6 — стержень заземляющий; 7 — корпус; 8 — направляющие; 9 — контакты токосъемные
