Мал. 2.

Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 561

P.S.

И напоследок, хочу поднять чашу за здоровье и счастье всех друзей. В первую очередь за Виргинию, без которой бы не состоялось это чудо. И с искренней дружеской благодарностью к друзьям и коллегам, которые драматическим образом повлияли на стиль изложения и содержание текста: Игорю, Еве, Йонасу, Ольге, Юрге, Илье, Жене и Андрею.

Вакуумные и элегазовые выключатели

Выполнение повышенных требований к выключателям возможно при использовании в распределительных устройствах подстанций современных элегазовых и вакуумных выключателей (ВВ). В настоящее время выключатели с вакуумными и элегазовыми дугогасящими устройствами (ДУ) вытесняют масляные, электромагнитные и воздушные выключатели. Дело в том, что ДУ вакуумных и элегазовых выключателей не требуют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в то время как в масляных выключателях масло при отключениях загрязняется частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости смены масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства воздушных выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки. Кроме того, у изношенных воздушных выключателей имеются утечки сжатого воздуха из ДУ, что исключает возможность нормального оперирования. Дугогасящие устройства вакуумных и элегазовых выключателей заключены в герметичные оболочки, и их внутренняя изоляция не подвергается воздействию внешней среды. Электрическая дуга при отключениях в вакууме или в элегазе также практически не снижает свойств дугогасящей и изолирующей среды.

Нормативными документами ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК закреплено решение о преимущественном применении при строительстве, реконструкции, техническом перевооружении и замене оборудования подстанций напряжением 330—750 кВ элегазовых выключателей, а на подстанциях напряжением 6, 10, 20, 35 кВ — вакуумных выключателей. В классе напряжения 110—220 кВ сегодня на вновь вводимых в эксплуатацию подстанциях, как правило, в отсутствии каких-либо альтернативных вариантов предлагается применять элегазовые выключатели, которые при всех своих достоинствах имеют и ряд следующих проблемных моментов.

Физические особенности применения в высоковольтных выключателях элегаза (гексафторида серы — SF6) в качестве изолирующей и дугогасящей среды подразумевают необходимость поддержания в ДУ повышенного давления (1,5—2,5 атм.) для обеспечения требуемого уровня коммутационной способности и электрической прочности межконтактного промежутка. В процессе длительной эксплуатации выключателя возможны утечки элегаза. При этом давление в дугогасящей камере снижается. В вакуумных выключателях современные технологии изготовления вакуумных дугогасительных камер (ВДК) доведены до уровня, который гарантирует необходимый вакуум на протяжении всего срока службы ВДК — 25—40 лет.

Давление в ДУ элегазовых выключателей может также снижаться при значительных колебаниях температуры окружающей среды. В случае падения давления ниже заданных пределов критической величины, которая определяется индивидуально для различных типов ДУ, существует опасность пробоя элегазового промежутка или отказа выключателя в момент выполнения коммутации. Для предотвращения такого рода отказов необходимы наличие в элегазовом выключателе контроля рабочего давления в дугогасящей камере с помощью манометра и своевременная подкачка элегаза до заданных пределов. Кроме того, при интеграции элегазовых выключателей в систему цифровой подстанции стоимость организации передачи информации о давлении элегаза сопоставима со стоимостью самого выключателя. Вакуумный же выключатель может эксплуатироваться в диапазоне изменения температур от +50о до -60°С, при этом датчик контроля состояния вакуума устанавливать в ВДК не требуется.

Например, известен случай блокировки цепей управления 59 элегазовых баковых выключателей 110—500 кВ производства ряда европейских компаний при температуре окружающего воздуха -41°С в Тюменской области в 2006 году из-за несовершенства конструкции, недостаточной мощности, низкой надежности обогревающих устройств баков и недостатков системы контроля давления (плотности) элегаза. Поэтому при выборе выключателей для регионов с холодным климатом предпочтение следует отдавать либо выключателям, заполненным газовой смесью, не требующей подогрева, либо необходимы: установка дополнительной теплоизоляции баков, дополнительный обогрев импульсных газовых трубок, увеличение мощности подогревателей. Все это усложняет и удорожает конструкцию элегазовых выключателей и увеличивает расход электроэнергии на собственные нужды, а значит, делает элегазовые выключатели энергонеэффективными. Следует также отметить и относительно высокую стоимость производства, очистки и утилизации элегаза.

Несмотря на доказанную практикой эксплуатации безвредность элегазовых выключателей при нормальных режимах работы, тем не менее, экологические проблемы остро возникают при ремонте и утилизации отработавших нормативный ресурс выключателей. Дело в том, что некоторые продукты разложения элегаза весьма токсичны и могут наносить вред человеку и окружающей среде. В табл. 2 приведена степень опасности продуктов разложения элегаза.

Табл. 2. Степень опасности продуктов разложения элегаза SF6

Анализируя табл. 2, можно сделать вывод о том, что наиболее опасным в экологическом отношении является попадание в окружающую среду как самого элегаза, так и продуктов его разложения, в составе которых имеются токсичные вещества. Так как экологические требования сегодня выходят на первый план, законодательство России и стран-участниц Монреальского протокола запрещают выброс в атмосферу фторосодержащих веществ, к которым относится и элегаз. Поэтому для обеспечения безопасности и выполнения современных экологических требований, повышения качества и культуры эксплуатации при внедрении элегазового оборудования необходимо оснащение предприятий распределительного электросетевого комплекса современными газотехнологическими аппаратами, а также оборудованием для очистки элегаза и утилизации продуктов его разложения, что потребует серьезных финансовых затрат.

В соглашении (Пакт о климатических изменениях), подписанном большинством стран мира в японском городе Киото в 1997 г., имеется прямое упоминание относительно SF6, как о потенциально опасном газе, обладающем тепличным (парниковым) эффектом, и участникам соглашения предписывается воздерживаться от его применения. Поэтому во многих странах были предприняты попытки, направленные на разработку высоковольтных ВДК, которые заменили бы действующие сегодня повсеместно элегазовые выключатели.

Вакуумные выключатели идеальны с экологической точки зрения, обладают высокой надежностью, имеют больший коммутационный ресурс и могут работать при температурах до -60°С.

В классе напряжений 6—35 кВ вакуумные выключатели давно потеснили позиции элегазовых и успешно эксплуатируются более 15 лет. При модернизации и новом строительстве ЗРУ 6—10 кВ на подстанциях ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК иные типы выключателей помимо вакуумных, совсем не рассматриваются. Единственное исключение — ЗРУ-6 кВ некоторых АЭС и ТЭЦ, где из-за сложившихся стереотипов о возможных перенапряжениях при работе вакуумных выключателей, все еще рассматривается установка элегазовых выключателей, причем как правило, импортного производства — Schneider Electric, АВВ, Areva.

Разработка вакуумных выключателей 110—220 кВ неоднократно обсуждалась в докладах и материалах Международного симпозиума по разряду и электрической изоляции в вакууме (ISDEIV — International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum), что, несомненно, указывает на интерес разработчиков и производителей вакуумной коммутационной техники к высоким классам напряжения. На основе материалов симпозиума можно говорить о следующих тенденциях исследования и развития вакуумной коммутационной техники на высокие классы напряжения:
• снижение габаритов вакуумных выключателей возможно за счет оптимизации по электрической прочности контактной системы ВДК и повышения плотности отключаемых токов на единицу площади контактов;
• на основе новейших результатов исследований электрической прочности в вакууме создание конструкций выключателей и ВДК на большие классы напряжений (конструирование одноразрывных камер на большие напряжения) и конструктивных решений по многоразрывным камерам и многокамерным выключателям;
• решение проблемы обеспечения восстановления электрической прочности в ВДК после погашения дуги. Эрозионные процессы и термический разогрев контактов значительно ограничивают скорость и уровень восстановления электрической прочности ВДК. Современный уровень знаний позволил разработать ВДК на напряжение до 145 кВ, что позволяет создать одно- и двухразрывные вакуумные выключатели 110 кВ и двухразрывные вакуумные выключатели 220 кВ;
• продолжаются работы по оптимизации материалов контактов и конструкции ВДК.