Элегазовые ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

 

Наиболее распространёнными изоляционными, дугогасительными и охлаждающими средами, которые применяются в электротехническом оборудовании, является минеральное масло и воздух. Газы по сравнению с маслом и твёрдыми изоляционными материалами имеют определённые преимущества, главные из которых - ничтожнейшая проводимость и практическое отсутствие диэлектрических потерь, независимость в однородном поле электрической прочности от частоты, неповреждённость газовой изоляции заметным остаточным изменениям и малая загрязнённость под действием дуги и короны.

Электрическая прочность газовой изоляции в однородных или слабо неоднородных полях увеличивается с ростом давления и при определённых условиях может превысить электрическую прочность трансформаторного масла, фарфора и высокого вакуума.

Единственным газом, наиболее полно удовлетворяющим требованиям для изолирующих сред выключателей, является элегаз. 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.

В элегазовых выключателях количество выделяемой энергии не только на порядок больше, чем в вакуумных выключателях, но она идет, в основном, на нагрев и разложение элегаза с повышением давления в полюсах выключателей.

Прочность полюсов элегазовых выключателей рассчитана на давления, возникающие при нормальных процессах отключения тока КЗ. При отказе в отключении тока КЗ, например, из-за утечки и снижения давления элегаза, в полюсах возникают сверхвысокие давления. В этом случае разрыв корпусов полюсов наиболее вероятен со всеми вытекающими из этого тяжелыми последствиями: повреждение оборудования, выброс ядовитых продуктов разложения элегаза, возможность получения травм обслуживающим персоналом и др.

Кроме разгерметизации полюсов у элегазовых выключателей имеется еще много возможных причин отказа в отключении тока КЗ, которые обусловлены более сложной конструкцией дугогасительного устройства по сравнению с конструкцией ВДК и сложностью конструкции самого выключателя.

Разгерметизация ВДК значительно менее вероятна, чем полюсов элегазовых выключателей, т.к. все детали корпуса ВДК и сильфон спаиваются серебряным припоем, тогда как у элегазовых выключателей существуют уплотнения, качество которых не может сравниться с качеством серебряного спая. К тому же, качество серебряного спая контролируется трижды – при изготовлении ВДК, при выпуске выключателей и при вводе их в эксплуатацию путем измерения электрической прочности продольной изоляции.

Разгерметизация ВДК возможна при воздействии на неё дуги тока КЗ или механических внешних ударов по керамике корпуса. Такие случаи имели место в эксплуатации с вакуумными выключателями стандартной конструкции.

Основные достоинства элегаза: высокое напряжение пробоя (в 2,5 — 3 раза выше, чем в воздухе); пожаро- и взрывобезопасность; высокая химическая стабильность; быстрое гашение дуги в коммутационных аппаратах.

Характерным признаком элегазовых баковых выключателей является расположение дутогасительной камеры в заземленном металлическом корпусе. Благодаря такой конструкции, имеющийся внутри элегаз изолирует все токоведущие части контактной группы от корпуса. Подключение к высоковольтной линии осуществляется при помощи фарфоровых или полимерных газонаполненных вводов.

Трансформаторы тока укрепляются непосредственно на водном изоляторе, благодаря чему отпадает необходимость их отдельной установки. Элегазовый баковый выключатель имеет преимущества в том случае, если для зашиты конструкции требуется применение нескольких трансформаторов тока на один полюс выключателя. Возможность установки трансформаторов тока перед и после дутогасительной камеры позволяет выполнить схему защит на данном выключателе в экономичном исполнении. Более того, так относительно проще производить замену трансформатора тока.

Дополнительное преимущество: баковые элегазовые выключатели особенно устойчивы к землетрясениям, благодаря своей компактной конструкции и благодаря низкому расположению центра тяжести.

У элегазовых колонковых выключателей дугогасительная камера расположена в изоляторе, который может быть изготовлен из фарфора или из комбинированного материала и находится под высоким напряжением, уровень которого определяет длина изолятора, требуемая для камеры. Для изоляционной конструкции высокого уровня напряжения несколько дугогаситедьных камер соединяются последовательно в элегазовом колонковом выключателе и монтируются на опорной изоляционной конструкции. Трансформаторы тока устанавливаются отдельно, перед или за элегазовым колонковым выключателем. Следующим отличительным свойством элегазовых колонковых выключателей является наличие сравнительно маленькой газовой камеры. Преимущество малого объема газа приводит к сокращению объема работ по техническому обслуживанию. Чтобы обеспечить безопасную работу элегазовых колонковых выключателей в сейсмических зонах, выключатели могут быть укреплены на антифрикционной установке.

Устройство. Общий вид выключателя ВГБ-35 приведен на рис. 10. Выключатель состо­ит из трех полюсов, размещенных в одном баке 3, и управляется электромагнитным приводом 7 постоянного или переменного тока. Имеется вариант установки выключателя на удлиненной свае с установкой привода на удлиненной дистанционной трубе (на 500 мм по сравнению с базовым вари­антом) и дополнительным креплением привода к свае. Включение выключателя происходит за счет энергии включающего элек­тромагнита привода 7, отключение - за счет отключающих пружин выключателя, взве­дение которых происходит в процессе включения. Бак 3, вмещающий в себя трехполюсное контактно-механическое устройство (КМУ), укомплектован шестью вводами 1 со встроенными трансформа­торами тока 2 типа ТВЭ-35, клапаном 9, подогревательным устройством 6, сигнализа­тором давления 8 и клеммной коробкой 5.

Бак 3 заполняется на заводе-изготовителе элегазом, соответствующим ТУ 6-02-1249. Давление заполнения, приведенное к 20°С, указано в технических данных. Внутри, на дне бака, закреплен тканевый мешок с адсорбентом, который по­глощает как возможную влагу, так и газообразные продукты разложения, образую­щиеся при горении дуги.