Элегазовые выключатели принцип действия: Устройство и принцип работы | ВГТ — элегазовые выключатели | Высоковольтные выключатели

Устройство и принцип работы | ВГТ — элегазовые выключатели | Высоковольтные выключатели

• 220кВ
• 110кВ
• 35кВ
• выключатель
• справка
• элегазовый
• Уралэлектротяжмаш
• 2500А
• 40кА

Содержание материала

• ВГТ — элегазовые выключатели
• Технические параметры
• Устройство и принцип работы
• Схемы электрические управления приводом
• Габариты

Страница 3 из 5

4. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Выключатели серии ВГТ относятся к электрическим коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является: для исполнения У1 — элегаз (SF6), а для исполнения ХЛ1 * — смесь газов (элегаз SF6 + тетрафторметан CF4).
Выключатели ВГТ-35II* и ВГТ-110II* состоят из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и механически связанных друг с другом. Все три полюса выключателя управляются одним пружинным приводом типа ППрК.
В выключателе ВГТ-220II* каждый полюс имеет раму и управляется своим приводом.
Принцип работы выключателей основан на гашении электрической дуги потоком элегаза (газовой смеси), который создается за счет перепада давления, обеспечиваемого автогенерацией, т.е. за счет тепловой энергии самой дуги. Включение выключателей осуществляется за счет энергии включающих пружин привода, а отключение — за счет энергии пружины отключающего устройства выключателя.

5. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ

Рама выключателей ВГТ-35, ВГТ-110 и полюсов ВГТ-220 представляет собой сварную конструкцию, на которой установлены привод, отключающее устройство, колонны и электроконтактные сигнализаторы давления. В полости одного из опорных швеллеров рамы, закрытой крышками, размещены последовательно соединенные тяги, связывающие рычаг привода с рычагами полюсов (колонн).

В крышке выполнено смотровое окно указателя положения выключателя. Рама имеет восемь отверстий диаметром 22 мм для крепления к фундаментным стойкам и к опорным металлоконструкциям и снабжена специальным болтом для присоединения заземляющей шины. При указании в заказе за отдельную плату поставляются опорные металлоконструкции, имеющие соответствующие отверстия для крепления к раме выключателя и по два отверстия диаметром 36 мм на каждую опору для крепления к фундаментным стойкам.
Отключающее устройство установлено на противоположном от привода торце рамы и состоит из отключающей пружины, сжимаемой при включении выключателя тягой, соединенной с наружным рычагом крайней колонны. Пружина расположена в цилиндрическом корпусе, на наружном фланце которого находится буферное устройство, предназначенное для гашения кинетической энергии подвижных частей и служащее упором (ограничителем хода) при динамическом включении выключателя.
Полюс выключателя ВГТ-35 и ВГТ-110 представляет собой колонну, заполненную элегазом (газовой смесью) и состоящую из опорного изолятора, дугогасительного устройства с токовыми выводами, механизма управления с изоляционной тягой.
Полюс выключателя ВГТ-220 II* состоит из двух колонн, дугогасительные устройства которых установлены на опорных изоляторах и соединены последовательно двумя шинами. Для равномерного распределения напряжения по дугогасительным устройствам параллельно к ним подключены шунтирующие конденсаторы.
Дугогасительное устройство содержит размыкаемые главные и снабженные дугостойкими наконечниками дугогасительные контакты, поршневое устройство для создания давления в его внутренней полости и фторопластовые сопла, в которых потоки газа приобретают направление, необходимое для эффективного гашения дуги. Надпоршневая полость высокого давления и подпоршневая полость снабжены системой клапанов, позволяющих обеспечить эффективное дутье в зоне горения дуги во всех коммутационных режимах. В верхней части дугогасительного устройства расположен контейнер, наполненный активированным адсорбентом, погло­щающим из газовой полости влагу и продукты разложения газа. Во включенном положении главные и дугогасительные контакты замкнуты. При отключении сначала размыкаются практически без дугового эффекта главные контакты при замкнутых дугогасительных, а затем размыкаются дугогасительные. Скользящий контакт между гильзой поршневого устройства и трубой подвижного контакта осуществляется уложенными в ее углубления контактными элементами, имеющими форму замкнутых проволочных спиралей.
5.6. Механизм управления колонны размещен в корпусе и опорном изоляторе и состоит из шлицевого вала с наружным рычагом и внутренним рычагом. Шлицевой вал установлен в подшипниках и уплотняется системой манжет с «жидкостным затвором». Внутренний рычаг через нерегулируемую изоляционную тягу соединен со штоком подвижного контакта. В корпус механизма встроен клапан автономной герметизации, через который с помощью медной трубки подсоединяется сигнализатор давления, установленный на раме выключателя.
Клапан автономной герметизации состоит из корпуса и подпружиненного клапана, узла подсоединения трубки сигнализатора и заглушки, устанавливаемой на время транспортирования и после заполнения газом при вводе в работу для обеспечения надежной герметизации внутренней полости колонны. При вывернутой до метки на резьбовой части корпуса заглушке полость колонны отделяется от полости, сообщающейся с трубкой сигнализатора. При этом сигнализатор может быть снят для ревизии или замены.
Электроконтактный сигнализатор давления показывающего типа снабжен устройством температурной компенсации, приводящим показания давления к температуре 20°С с тремя парами контактов, разомкнутых при нормальном (рабочем) давлении газа. Первая пара контактов замыкается при снижении давления элегаза до 0,44 МПа абв., а газовой смеси — до 0,62 МПа абс., подавая сигнал о необходимости пополнения полюса. Вторая и третья пары контактов замыкаются при давлении элегаза 0,42 МПа абс., газовой смеси -0,6 МПа абс., подавая сигнал о необходимости включения блокировки подачи команды на электромагниты управления или сигнал принудительного отключения выключателя запретом на его включение.
Пружинный привод типа ППрК с моторным заводом рабочих (цилиндрических винтовых) пружин, представляет собой отдельный, помещенный в герметизированный трехдверный шкаф, агрегат. Привод имеет два электромагнита отключения и снабжен блокировочными устройствами, предотвращающими:
проход команды на включающий электромагнит:
а)        при включенном выключателе,
б)        при невзведенных пружинах,
в)        при положении взводящего пружины кулака, препятствующем включению выключателя;
г)         при положении переключателя режима управления «местное»;
д)        после отказа в работе электродвигателя;
проход команды на отключающие электромагниты при отключенном выключателе: при положении переключателя режимов управления «Местное»;

«холостую» (при включенном выключателе) динамическую разрядку рабочих пружин;
включение электродвигателя завода пружин при ручном их заводе;
повторное включение («прыгание»).
Привод снабжен цепями сигнализации:
«Не включен автоматический выключатель подачи питания на электродвигатель»,
«Неисправность в системе завода пружин»,
«Не включена автоматика управления электродвигателем завода пружин»,
«Не взведены пружины»,
«Включена 2-ая ступень обогрева»,
«Отсутствие питания в цепи обогрева»,
«Положение контактов управляемого выключателя»,
«Включено местное управление ЭУ».
В приводе предусмотрена проверка исправности нагревателей 1-ой и 2-ой ступеней обогрева шкафа (при нажатии кнопки SB2 (стоп) производится включение нагревателей за счет контактов 120-122; 120-121, подключенных параллельно термостатам SQ1 и SQ2).
В приводе могут быть установлены 2 токовых расцепителя на токи 5А и 3А, с мощностью потребления катушек 50 Вт.
Поставка агрегатного шкафа для выключателя ВГТ-220 (см. рис. 18).
Привод позволяет медленно оперировать контактами выключателя при его настройке без каких- либо дополнительных (например, домкратных) устройств. В днище шкафа установлены пластины с просечками различного диаметра для установки кабельных вводов. Диаметр отверстий выбран с учетом возможности применения импортных кабельных вводов. Привод прост в обслуживании и надежен в эксплуатации. Схемы управления приводом приведены на рис. 1 и 2.
Рама выключателя и шкаф привода имеют антикоррозионное покрытие.
Выключатели          транспортируются транспортными единицами:
рама выключателя с установленным на ней приводом, отключающим механизмом и элементами механической связи полюсов;
ящики с тремя колоннами:
— для ВГТ-35 или ВГТ-110;
— для ВГТ-220.
Поставка рамы в соединении с приводом, отключающим механизмом и элементами механической связи колонн обеспечивает высокую заводскую готовность выключателя, простой и быстрый, практически не требующий регулировки, монтаж.
Колонны транспортируются к Заказчику заполненными элегазом (SF6) до транспортного давления (0,13-0,15) МПа абс. При монтаже выключателей производится дозаполнение колонн для исполнения У1 — элегазом,  а для исполнения ХЛ1* — элегазом и тетрафторметаном CF4 до рабочего давления без предварительного вакуумирования.
В комплект поставки выключателей входит:
комплект принадлежностей (групповой комплект ЗИП №1), необходимый для проведения газотехнологических работ при вводе выключателя в работу и в процессе его эксплуатации. Поставляется на группу выключателей, отгружаемых в один адрес;
баллоны с газом (групповой комплект ЗИП №2), поставляются в количестве, необходимом для заполнения выключателей при подготовке к пуску в эксплуатацию.
Групповые комплекты ЗИП (№1 и №2) поставляются при указании в заказе за отдельную плату. По специальному заказу.

• Назад
• Вперед

• Назад
• Вперед

Каталог выключателей

• Вы здесь:  
• Главная
• Выключатели
• Справка выключатели
• Выключатели воздушные ВНВ

Элегазовые выключатели принцип действия

Опубликовано: 09.08.2022

Содержание

• Особенности конструкции
• Принцип работы и сфера применения
• Достоинства и недостатки
• Полезное видео
• Напоследок

Метод гашения дуги разнообразными газовыми смесями давно известен как в научной физике, так и производственном процессе.

Современное оборудование, имеющее внутри себя подготовленный газ, широко используют в производственных целях для предотвращения аварийных ситуаций.

Но то, какие именно процессы в этот момент происходят в самом приборе, известно далеко не всем. Потому ниже мы рассмотрим принципы, на которых основан такой прибор как элегазовый выключатель.

Особенности конструкции

Элегазовый выключатель – прибор, предназначенный для контроля и осуществления надзора за высоковольтными электросетями. По своим конструкционным принципам он близок к масляному выключателю, но вместо масляной смеси внутри находится газ. Также подобное сравнение показывает, что элегазовый аппарат порядком долговечнее и требует меньшего ухода.

Обычно в качестве газа применяют серу, но существую и иные смеси.

Существуют следующие разновидности конструкции:

1. Колонковый – является однофазным отключающим устройством для электросетей в 220 кВ. Сама емкость содержит в себе 2 системы: дугогасительную и контактную. Их выпускают в двух разновидностях: дистанционные и контактные. В приборостроении принято считать, что именно факт наличия удаленного контроля обуславливает большую величину прибора.
2. Баковый – многофазный прибор. Эта функция обеспечивается дополнительным приводом, который способен смягчить перепады и сами периоды включения и выключения напряжения. Он меньше своего старшего собрата, но при этом имеет в своей конструкции трансформатор, обеспечивающий его большей надежностью и способностью переносить более высокие нагрузки.

Также данный прибор классифицируют исходя из метода гашения:

• вращающий;
• воздушный;
• продольный.

Принцип работы и сфера применения

Работа устройства основана на изоляции фаз методом использования элегаза.

Детально принцип работы колонкового выключателя выглядит следующим образом:

1. Поступление сигнала выключения заставляет сигналы камер разомкнуться.
2. После этого встроенные контакты прибора создают дугу.
3. Среда с активированной дугой заставляет газ активно делится на частицы.
4. Вызванное этим процессом высокое давление, снижает саму качественную проводимость среды и дуга тухнет.

В некоторых конструкциях предусмотрен отдельный компрессор, который помогает нагнетать ситуацию в приборах работающих не низком давлении. Также, при газовом дутье применяется шунтирование, благодаря которому сила тока выравнивается и процесс стабилизируется.

Принципы работы колонковых устройств несколько отличаются:

• контроль прибора осуществляется трансформаторами и дополнительными приводами. Такой подход обеспечивает возможность удерживания дуги в рамках определенной мощности, а также контролируемое выключение и включение всей сети;
• сами приводы бывают гидравлическими и пружинными. Сугубо пружинные механизмы полностью построены на механических сочленениях, потому они конструктивно простые и надежные. Гидравлические приводы — являются дополненной гидравликой версией пружинного механизма.

Гидравлическая система более надежна благодаря гидравлической страховке, но при этом обременена рисками, связанными с ней же.

Достоинства и недостатки

Любой механизм или прибор обладает рядом преимуществ и недостатков.

В нашем случае к первым относят:

1. Многофункциональность – напряжений, с которыми не мог бы справиться прибор, попросту не существует.
2. Скорость – скорость реакции элегаза измеряется тысячными секунды, что позволяет произвести аварийное отключение в действительно короткие сроки.
3. Пожаробезопасность и устойчивость к вибрации.
4. Срок эксплуатации – корпус устройства надежно защищен, а контакты, защищаемые газовой средой, не подлежат износу в принципе.
5. Работоспособность в сетях высокого напряжения – те же вакуумные приборы этого не могут.

На этом лучшие особенности такого выключателя заканчиваются, потому перейдем к недостаткам:

1. Цена – сама элегазовая смесь стоит дорого, при этом и работы по созданию прибора являются достаточно затратными, потому этот выключатель достаточно дорогой.
2. Низкие температуры – самый большой минус этого аппарата. Прибор в принципе не способен работать при маленьких температурах, ведь они сильно влияют на физические свойства содержимого, нарушая работоспособность всей системы.
3. Дорогое обслуживание – работы по ремонту устройств данного типа достаточно редкое явление. Его конструктивные особенности помогают ему оставаться надежным почти всегда, но если ремонт необходим – он будет стоить очень дорого. Во-первых, производить такой ремонт можно только высокоточной техникой, которая сама по себе редкость, во-вторых, специалисты, умеющие обращаться с этой техникой, также просят высокую плату.
4. Дорогой монтаж – ситуация полностью аналогична обслуживанию. Монтаж крайне сложен в исполнении, потому работы по подготовке специальной платформы может производить только профессионал.

Полезное видео

Подробнее ознакомиться с устройством и принципом действия элегазового выключателя вы можете на видео ниже:

Напоследок

Надеемся, что теперь для вас не осталось пробелов в теоретических принципах работы элегазовых выключателей высокого напряжения.

Элегазовый выключатель — конструкция, типы, работа и использование

Автоматические выключатели используются для защиты от тока короткого замыкания в электрических системах. Они резко разрывают цепь и безопасно гасят дугу. Часть, размыкающая цепь, проста, так как это просто разъединение контакта, но дуга, которая возникает после этого, что предотвращает разрыв цепи и вызывает повреждение, должна быть погашена как можно быстрее. Сила дуги зависит от многих переменных, таких как напряжение, зазор между контактами, температура, давление и т. д. Дугу можно погасить, используя различные методы и среды. Элегазовый выключатель является одним из многих типы автоматических выключателей , которые используют газ SF6 в качестве среды гашения дуги для безопасного разрыва цепи высокого напряжения.

Содержание

Что такое элегазовый выключатель?

Гексафторид серы или Элегазовый выключатель представляет собой тип автоматического выключателя, в котором для гашения дуги используется элегаз под давлением. Это диэлектрический газ, обладающий превосходными изоляционными и дугогасительными свойствами, намного лучшими, чем у воздуха или масла. Применяется для гашения дуги в высоковольтных выключателях до 800 кВ на электростанциях, в электрических сетях и т. д.

Элегаз имеет очень высокую электроотрицательность. Он имеет сильную тенденцию поглощать свободные электроны. Когда между контактами зажигается дуга, она поглощает из них свободные электроны. Он превращается в отрицательные ионы, которые тяжелее электронов. Из-за тяжелого веса его подвижность снижена. Поэтому подвижность зарядов в газе SF6 имеет низкую подвижность, что повышает диэлектрическую прочность среды, поскольку движение зарядов отвечает за протекание тока.

Related Posts:

• Масляный автоматический выключатель (OCB) — типы, конструкция, работа и применение
• Воздушный автоматический выключатель (ACB) – конструкция, работа, типы и применение

Свойства газа SF6

Тот факт, что элегаз лучше гасит дугу, обусловлен его физическими и химическими свойствами, которые приведены ниже.

Физические свойства

Физические свойства газа SF6

• Это негорючий газ.
• Это бесцветный газ без запаха.
• Обладает отличной теплопроводностью.
• Имеет высокую плотность и тяжелее воздуха.
• Сжижается при низкой температуре, зависящей от давления.

Химические свойства

Химические свойства элегаза

• Элегаз стабилен и инертен.
• Он нетоксичен в чистом виде, но его продукты токсичны.
• Обладает высокой электроотрицательностью, что означает сильное сродство к свободным электронам.
• Очень легко рекомбинирует после гашения дуги для повторного использования.
• Они не вызывают коррозии.

Электрические свойства

• Обладает превосходной диэлектрической прочностью, которая прямо пропорциональна давлению.
• Его возможности гашения дуги почти в 100 раз лучше, чем у воздуха.
• Частота напряжения не влияет на его электрическую прочность.

Конструкция элегазового выключателя

Элегазовые выключатели состоят из двух основных частей

• Блок прерывателя
• Газовая система

Блок прерывателя

Блок прерывателя состоит из двух типов токоведущих контактов: фиксированного и подвижного контакта. Неподвижные контакты, как следует из названия, не двигаются, в то время как подвижный контакт перемещается вперед и назад с помощью рычага, приводимого в действие механизмом.

Имеется вентиляционное отверстие для входа и выхода сжатого газа SF6 для охлаждения дуги, а также для ее гашения.

Газовая система

Элегаз является очень дорогим газом, и выбросы образующихся при его использовании газов опасны для окружающей среды. Поэтому используется закрытая газовая система, в которой использованный элегаз рекомбинируется для повторного использования. Его давление также поддерживается, так как от него сильно зависит диэлектрическая прочность.

• Сообщение по теме: MCB (миниатюрный автоматический выключатель) — конструкция, работа, типы и области применения

Принцип работы элегазового выключателя

Элегаз сжимается и хранится внутри резервуара. В условиях неисправности контакты размыкаются и между ними зажигается дуга. В тот же момент выпускается газ SF6 под высоким давлением.

Дуга, по которой движется заряд, содержит свободные электроны. SF6, будучи сильно электроотрицательным, поглощает свободные электроны, образуя отрицательные ионы. Эти ионы тяжелее и имеют низкую подвижность по сравнению со свободными электронами.

SF6 + e ^– = SF6 ^–

SF6 + e ^– = SF5 ^– + F

Из-за большой массы образующихся отрицательных ионов движение зарядов уменьшается между . Это увеличивает диэлектрическую прочность среды, которая гасит дугу при нулевом токе. Взрыв элегаза также снижает температуру дуги, что также снижает ее прочность. Давление газа также прямо пропорционально диэлектрической прочности газа SF6.

Типы элегазовых выключателей

Следующие типы элегазовых выключателей подробно описаны ниже.

• Элегазовый выключатель без демпфера
• Элегазовый выключатель с одинарным нагнетателем
• Элегазовый выключатель двойного давления

Элегазовый автоматический выключатель без демпфера

Такой тип элегазового выключателя является первым изобретенным автоматическим выключателем, в котором нет демпферного цилиндра. Этот автоматический выключатель работает по тому же принципу, что и воздушный выключатель. Его конструкция и механизм работы приведены ниже.

Конструкция

Состоит из газовой камеры и прерывателя. Газ SF6 сжимается и хранится внутри газовой камеры. Газовая камера соединена с блоком прерывателя через клапан. Клапан связан с движением контактов. как только контакты разъединяются, клапан открывается, чтобы выпустить взрыв SF6.

Гашение дуги происходит внутри прерывателя или дугогасительной камеры. Он имеет два типа контактов: подвижный контакт и фиксированный контакт. Контакты представляют собой полые цилиндры. Неподвижные контакты включают дугогасительные рожки, которые используются для защиты от дуги. Наконечник рожков дуги покрыт медно-вольфрамовым покрытием для повышения сопротивления. Подвижный контакт включает вентиль. Вентиляционное отверстие используется для выпуска газа SF6 из дугогасительной камеры.

Подвижный контакт перемещается вперед и назад, замыкая или размыкая цепь. Он соединен с исполнительным механизмом через изолирующий стержень, который приводит в действие весь узел подвижных контактов, двигаясь вперед и назад. Привод синхронизирован с клапаном газовой камеры, который выпускает газ одновременно с размыканием контакта.

Рабочий

В нормальных условиях контакты остаются замкнутыми, а сжатый элегаз остается в газовой камере. При возникновении неисправности подвижный контакт начинает двигаться и отделяется от неподвижного контакта. Среда, окружающая контакты, ионизируется, и между контактами возникает дуга.

В то же время клапан газовой камеры откроется и выпустит элегаз под давлением в дуговую камеру. Элегаз гасит дугу, как описано выше. Взрыв SF6 также охлаждает дугу.

Элегаз вытекает через выпускное отверстие, где происходит рекомбинация газа. Газ повторно сжимается и хранится в газовой камере для повторного использования. Газовая система полностью закрыта и постоянно контролируется на наличие утечек.

• Сообщение по теме: MCCB (автоматический выключатель в литом корпусе) — конструкция, типы и работа

Элегазовый выключатель с одним нагнетателем

Элегазовый выключатель с испарителем в основном включает в себя цилиндр испарителя. Пуфферный цилиндр представляет собой подвижный полый цилиндр, который действует как мост между двумя неподвижными контактами. Он скользит вверх и вниз в осевом направлении вдоль контактов, замыкая и размыкая контакт между двумя неподвижными контактами.

Конструкция

Два фиксированных контакта с небольшим зазором между ними. Сверху на него кладется пуфовый цилиндр. Баллон заполнен газом SF6. Внутри цилиндра находится неподвижный поршень. При движении цилиндра его объем изменяется за счет неподвижного поршня. Поршень также давит на газ, увеличивая его давление, в то время как давление также увеличивается за счет использования энергии дуги.

Внутри цилиндра есть вентиляционные отверстия и фиксированные контакты для входа и выхода газа. Вентиляционные отверстия внутри цилиндра перекрыты неподвижным контактом, который размыкается при движении цилиндра вниз. Отверстие внутри неподвижного контакта используется для впуска газа, когда цилиндр переходит в закрытое положение.

Цилиндр может двигаться вверх и вниз с помощью подвижного рычага.

Рабочий

В нормальных условиях цилиндр нагнетателя находится в закрытом положении, где соединительная перемычка соединяет два неподвижных контакта. Баллон заполнен газом SF6. Поскольку вентиляционные отверстия закрыты неподвижным контактом, газ SF6 остается внутри цилиндра.

При возникновении неисправности цилиндр перемещается вниз, чтобы разорвать соединение между фиксированными контактами. Среда ионизируется, и между контактами возникает дуга.

Из-за движения вниз и неподвижного поршня объем внутри цилиндра уменьшается, что приводит к сжатию газа SF6 внутри. Внутри цилиндра есть вентиляционные отверстия, которые предварительно перекрыты верхним неподвижным контактом.

Вентиляционные отверстия открываются, когда цилиндр движется дальше вниз. Сжатый газ SF6 выходит с высокой скоростью через вентиляционные отверстия. Поток элегаза гасит дугу.

• Связанный пост: Различные типы автоматических выключателей — работа и применение

Элегазовый выключатель двойного давления

В элегазовом выключателе такого типа для гашения дуги используется сжатый элегаз в баллоне. Такие CB устарели и больше не используются.

Конструкция

Такой элегазовый выключатель имеет фиксированный и подвижный контакты. Подвижный контакт выполнен полым изнутри и имеет цилиндр, в котором хранится сжатый элегаз. Наконечник подвижного контакта выполнен таким образом, что образует сопло, увеличивающее скорость газа при прохождении через него.

Неподвижный контакт сконструирован таким образом, что в закрытом положении он блокирует поток элегаза. Когда контакты разъединяются, открывается путь для газового потока, который выпускает струю элегаза.

Работает так же, как воздушный выключатель, за исключением того, что газ рекомбинируется, сжимается и снова хранится в газовом баллоне. Из-за чего для работы требуется очень сложная и достаточно дорогая газовая система.

Рабочий

В нормальных условиях контакты замкнуты, блокируя элегаз внутри. При возникновении неисправности подвижный контакт отделяется от неподвижного контакта и возникает дуга. Из-за движения контактов высвобождается газ SF6 под высоким давлением.

Давление внутри баллона выше давления снаружи, поэтому газ вытекает наружу. Сопло помогает увеличить скорость газа, который гасит дугу, как обсуждалось ранее.

Высвобожденный газ SF6 фильтруется, рекомбинируется, сжимается и затем хранится в баллоне для дальнейшего повторного использования. Система, необходимая для поддержания газа, достаточно сложна и дорога. Следовательно, эти автоматические выключатели устарели и больше не используются. Кроме того, из-за изменений давления температура газа очень быстро падает, что может привести к сжижению газа. Поэтому для предотвращения сжижения газа также используется система нагрева.

• Связанный пост: Автоматический выключатель, предохранители и защитные символы

Техническое обслуживание элегазового выключателя

Элегазовые выключатели используются для высоких и сверхвысоких напряжений. Их техническое обслуживание очень важно для бесперебойной работы. Они не требуют такого частого обслуживания, потому что

• Имеют герметичную замкнутую газовую систему
• Не образуется нагар, снижающий диэлектрическую прочность среды.
• Отсутствие вероятности попадания влаги внутрь.

Тем не менее, существует только одна вещь, которую необходимо соблюдать, а именно проверка утечки газа SF6. Утечка SF6 может вызвать следующие проблемы.

• Утечки побочных газов токсичны для окружающей среды (парниковый газ) и вызывают проблемы с дыханием.
• SF6 тяжелее воздуха, поэтому он вытесняет кислород в замкнутом пространстве, вызывая проблемы с дыханием.
• Падение давления вызывает снижение диэлектрической прочности элегаза.
• SF6 очень дорогой.

Утечку можно контролировать с помощью манометра или с помощью детектора SF6.

Похожие сообщения:

• Разница между автоматическими выключателями MCB, MCCB, ELCB и RCB, RCD или RCCB
• Разница между предохранителем и автоматическим выключателем

Преимущества и недостатки элегазового выключателя

Преимущества

• Гексафторид серы или газ SF6 обладает превосходными свойствами гашения дуги, которые в 100 раз эффективнее воздуха.
• Слишком короткое время горения дуги.
• SF6 обладает высокой диэлектрической прочностью из-за электроотрицательности. Она увеличивается с повышением давления.
• Из-за высокой диэлектрической прочности необходимое расстояние между контактами невелико, чтобы предотвратить повторное зажигание дуги.
• Благодаря высокой диэлектрической прочности может прерывать большой ток.
• Имеет компактный дизайн. Таким образом, требуется небольшое пространство и затраты на установку.
• Элегаз SF6 может справиться со всеми видами коммутационных явлений.
• SF6 CB имеет замкнутую газовую систему без утечек. Поэтому его можно установить в любых экстремальных условиях.
• Благодаря замкнутой газовой системе не возникает проблем с влажностью.
• Диэлектрическая прочность не снижается, поскольку при дуговом разряде не образуются частицы углерода.
• Не требует дорогостоящей и громоздкой системы сжатия воздуха, за исключением устаревшего типа с двойным давлением.
• Работа элегазового выключателя бесшумна.
Газ
• SF6 в чистом виде нетоксичен.
Газ
• SF6 негорюч, поэтому пожароопасности не существует.
• Поскольку его работа безупречна, он требует меньше обслуживания.

Недостатки

• Утечки побочных газов, образованных элегазом при дуговом разряде, токсичны для окружающей среды
• Разложившийся SF6 токсичен.
• SF6 — дорогой газ, поэтому эти автоматические выключатели дороги.
• Необходимо постоянно контролировать утечку элегаза из соединений.
• Требуется специальная транспортировка и поддержание качества газа.
• SF6 тяжелее кислорода и может вызвать затруднение дыхания.
• Для рекомбинации и восстановления элегаза требуется дополнительное оборудование.

Применение элегазового выключателя

Элегазовые выключатели в основном используются для защиты цепей очень высокого напряжения до 800 кВ от тока короткого замыкания. он может безопасно разорвать и обесточить цепь высокого напряжения для любого вида проверки или обслуживания.

Каждый прерыватель может выдерживать ток 60 кА в диапазоне 80 кВ. Несколько блоков прерывателей соединены последовательно, чтобы увеличить их пропускную способность по напряжению в соответствии с системой. Они используются для защиты систем передачи и распределения электроэнергии. Их устанавливают на электростанциях и в электрических сетях.

Похожие сообщения:

• Как найти правильный размер автоматического выключателя? Калькулятор выключателя и примеры
• Автоматический выключатель HVDC – типы, работа и применение
• Можно ли использовать автоматический выключатель переменного тока для цепи постоянного тока и наоборот?
• Электронный автоматический выключатель — схема и работа
• Автоматический выключатель Smart WiFi — конструкция, установка и работа
• Почему мощность автоматического выключателя оценивалась в МВА, а теперь в кА и кВ?
• Как подключить главную панель 120 В и 240 В? Установка коробки выключателя — США — NEC
• Как подключить однофазный потребительский блок 230 В (блок выключателя) с УЗО? МЭК, Великобритания и ЕС
  

Элегазовые автоматические выключатели — конструкция, типы и работа

В  элегазовых автоматических выключателях в качестве дугогасительной среды используется газообразный гексафторид серы.

Газообразный гексафторид серы (SF6) представляет собой электроотрицательный газ и имеет сильную тенденцию поглощать свободные электроны. Контакты выключателя размыкаются в потоке газа элегаза (SF6) под высоким давлением, и между ними зажигается дуга.

Газ захватывает свободные электроны дуги, образуя относительно неподвижные отрицательные ионы. Эта потеря проводящих электронов в дуге быстро создает достаточную прочность изоляции, чтобы погасить дугу.

По сравнению с другими типами автоматических выключателей, элегазовые выключатели оказались очень эффективными для работы с большой мощностью и высоким напряжением .

Элегазовые выключатели используются на подстанциях для всех напряжений от 144 до 765 кВ или даже выше. Непрерывные токи до 8000 А и симметричные номиналы отключения до 63 кА при 765 кВ и 80 кА при 230 кВ.

Содержание

Конструкция элегазового выключателя

Элегазовый выключатель состоит из двух основных частей:

1. Прерыватель
2. Газовая система

Блок прерывателя

Блок прерывателя элегазового выключателя состоит из неподвижных и подвижных контактов , заключенных в камеру.

Камера называется камерой дугогасительной камеры , которая содержит газ SF6. Эта камера соединена с газовым резервуаром с гексафторидом серы (SF6). Клапанный механизм позволяет газу поступать в дугогасительную камеру.

Когда контакты выключателя разомкнуты , клапанный механизм позволяет газообразному гексафториду серы (SF6) под высоким давлением течь из резервуара к дугогасительной камере.

Конструкция элегазового выключателя

Неподвижный контакт представляет собой полый цилиндрический токоведущий контакт, оснащенный дугогасительным рожком. Подвижный контакт также представляет собой полый цилиндр с прямоугольными отверстиями по бокам.

Отверстия позволяют газообразному гексафториду серы (SF6) выходить через них после прохождения вдоль и поперек дуги.

Наконечники фиксированного контакта, подвижного контакта и дугогасительного рожка покрыты медно-вольфрамовым дугостойким материалом .

Поскольку элегаз дорог, его восстанавливают и утилизируют с помощью подходящей вспомогательной системы после каждой операции выключателя.

Газовая система

Так как давление газа очень высокое, необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить утечку газа в стыках, обеспечивая идеальное удаление накипи.

Системы низкого и высокого давления оснащены сигнализаторами низкого давления и набором блокировочных выключателей, которые подают предупреждение в момент падения давления газа ниже определенного значения, поскольку в противном случае будет снижена диэлектрическая прочность и способность гашения дуги выключателя находится под угрозой.

Если достигнут предел опасности, устройства безопасности блокируют выключатель. Устройства первостепенной защиты следят за тем, чтобы неисправность в цепи управления не позволяла компрессору создать избыточное давление в ресивере высокого давления или продолжить откачку газа в атмосферу в случае крупной утечки.

Газ хранится в камере высокого давления при 16 атмосферах, тогда как давление газа на стороне низкого давления составляет 3 атмосферы.

Температура 20◦C для предотвращения сжижения газа в камере высокого давления при низкой температуре; в камере высокого давления установлен нагреватель. Термостат настроен на включение при температуре окружающей среды ниже 16◦C.

Работа элегазового выключателя

Работа элегазового выключателя аналогична работе обычного автоматического выключателя, который мы обсуждали в предыдущих статьях.

В замкнутом положении выключателя контакты остаются окруженными элегазом (SF6) под давлением около 2,8 кг/см ² .

При срабатывании выключателя подвижный контакт раздвигается и между контактами зажигается дуга. (Для получения более подробной информации см. Явление дуги в автоматическом выключателе.)

Движение подвижного контакта синхронизировано с открытием клапана. Клапан пропускает газ гексафторид серы (SF6) под давлением 14 кг/см ² из резервуара в дугогасительную камеру.

Поток высокого давления газообразного гексафторида серы (SF6) быстро поглощает свободные электроны на пути дуги. Он образует неподвижные отрицательные ионы, которые неэффективны в качестве носителей заряда.

В результате среда между контактами быстро приобретает высокую диэлектрическую прочность и вызывает гашение дуги.

После срабатывания выключателя (т.е. после гашения дуги в выключателе) клапан закрывается под действием набора пружин.

Конструкция и принцип работы элегазового выключателя

SF6 CB Анимация практической работы

В этом видеоролике показано практическое размыкание и включение элегазового выключателя.

Типы элегазовых выключателей

Элегазовые выключатели были разработаны несколькими производителями, и появилось несколько конструкций. Типы элегазовых выключателей можно условно разделить на 9.0005

1. Двойное давление Тип SF6 CB
2. Одинарная напорная форсунка, тип SF6 CB

В элегазовом выключателе двойного давления газ из системы высокого давления выпускается в систему низкого давления через сопло во время процессов гашения дуги. Этот дизайн устарел .

Система двойного давления работала по принципу, очень похожему на конструкцию воздушной продувки, но была модифицирована для создания системы с замкнутым контуром для выхлопных газов. После гашения дуги газы в резервуаре низкого давления фильтруются, сжимаются и затем сохраняются в резервуаре высокого давления для дальнейшего использования. Также были установлены нагреватели, чтобы газ не превращался в жидкость при низких температурах, что делало бы среду непригодной для использования в качестве прерывателя.

Элегазовый выключатель двойного давления

В элегазовом выключателе одинарного давления элегаз сжимается системой подвижного цилиндра и выпускается через сопло при гашении дуги. Эта конструкция наиболее популярна в широком диапазоне напряжений от 13,6 кВ до 760 кВ.

Элегазовый автоматический выключатель с одним нагнетателем

Конструкция элегазового выключателя

была впервые успешно изготовлена ​​компанией Westinghouse в 1957 году. К 1970-м годам высоковольтные распределительные устройства с элегазом стали популярными.

В первоначальных проектах использовалась система двойного давления, которая была заменена в 1970-х годах конструкцией типа дутья одинарного давления.

Принцип действия элегазового выключателя типов с испарителем

Конструкции элегазового выключателя (напорный бак и мертвый бак)

Как для двойного давления, так и для одинарного давления, элегазовое распределительное устройство имеет конструкцию либо с мертвым баком, либо с рабочим баком.

Конструкция мертвого бака предназначена для наружной установки, а живого резервуара (или модульной конструкции) — для внутренней установки. Баковые выключатели все чаще интегрируются в подстанции с элегазовой изоляцией для внутренней или наружной установки.

Доступны элегазовые выключатели следующих конструкций.

1. баковый автоматический выключатель
2. баковый автоматический выключатель
3. конструкции резервуаров с заземлением.

Резервуар под напряжением означает, что прерывание происходит в корпусе, который находится под потенциалом линии. Такой элегазовый выключатель имеет камеру прерывателя, которая установлена ​​на изоляторах и находится под линейным потенциалом. Прерыватель с такой модульной конструкцией может быть соединен последовательно для работы при более высоких уровнях напряжения.

Автоматический выключатель рабочего бака и резервного бака

Резервный бак означает, что прерывание происходит в заземленном корпусе. Трансформаторы тока расположены по обеим сторонам разрыва (т. е. контакты прерывателя). В таких автоматических выключателях обслуживание отключения происходит на уровне земли. И его сейсмостойкость лучше, чем у автоматических выключателей с конструкциями бака под напряжением.

Однако им требуется больше изолирующего газа, чтобы обеспечить надлежащую изоляцию между прерывателем и заземленным корпусом резервуара. Модульный мертвый резервуар CB был специально разработан для интеграции систем подстанций с элегазовой изоляцией.

Заземленный резервуар означает, что прерывание происходит в корпусе, который частично находится под потенциалом линии и частично под потенциалом земли. Эволюция конструкции выключателя с заземленным резервуаром является результатом установки прерывателя выключателя в рабочем резервуаре в конструкцию выключателя в бездействующем резервуаре.

Свойства элегаза

Важными свойствами элегазового выключателя являются:

1. Токсичность
   • SF6 не имеет запаха, цвета, вкуса и нетоксичен в чистом виде. Однако он может исключить доступ кислорода и вызвать удушье. Если нормальное содержание кислорода в воздухе снижается с 21 процента до менее 13 процентов, удушье может произойти без предупреждения.
2. Диэлектрическая прочность
   • SF6 имеет диэлектрическую прочность примерно , что в три раза больше, чем у воздуха , при давлении в одну атмосферу для данного расстояния между электродами. Диэлектрическая прочность увеличивается с увеличением давления; а при трех атмосферах диэлектрическая прочность примерно эквивалентна трансформаторному маслу.
3. Теплопроводность
   • Теплопроводность SF6 ниже, чем у воздуха, но его общая способность к теплопередаче, особенно с учетом конвекции, превосходна и аналогична теплопроводности таких газов, как водород и гелий, но выше, чем у воздуха.
   • При высоких температурах кривая теплопроводности SF6 выявляет одно из исключительных свойств газа, которое позволяет использовать его для гашения дуги путем теплового переноса.
4. Гашение дуги
   • SF6 примерно в 100 раз эффективнее воздуха при гашении ложной дуги. Элегаз также обладает высокой теплоемкостью, которая может поглощать энергию дуги без значительного повышения температуры.
5. Электрические свойства
   • Отличные диэлектрические свойства SF6 обусловлены электроотрицательным характером его молекул. Он имеет ярко выраженную тенденцию захватывать свободные электроны, образуя тяжелые ионы с низкой подвижностью, что очень затрудняет развитие электронных лавин.
   • Из-за способности SF6 гасить дугу коронный разряд и искрение в SF6 не возникают до тех пор, пока уровень напряжения не превысит уровень возникновения коронного разряда и дугового разряда в воздухе. SF6 будет медленно разлагаться при постоянном воздействии коронного разряда.
6. Химические свойства
   • SF6 полностью удовлетворяет требованиям валентности молекулы серы. Его молекулярная структура октаэдрическая с молекулой фтора на каждой вершине. Шесть связей являются ковалентными, что объясняет исключительную стабильность этого соединения.
   • SF6 можно нагревать без разложения до 500°C в отсутствие каталитических металлов. SF6 негорюч, и водород, хлор и кислород не действуют на него. SF6 нерастворим в воде и не подвергается воздействию кислот .
7. Токсичность продуктов дуги
   • T продукты кислородного разложения образуются , когда элегаз подвергается воздействию электрической дуги. Продукты разложения представляют собой фториды металлов и образуют порошок белого или желтовато-коричневого цвета.
   • Также образуются токсичные газы, имеющие характерный запах тухлых яиц.

Преимущества и недостатки газа SF6

В чистом виде газ SF6 бесцветен, не имеет запаха, вкуса и нетоксичен . При комнатной температуре и давлении он является газообразным и имеет плотность 6,16 г/л, что примерно в пять раз превышает плотность воздуха. Поскольку его критическая температура составляет 45,6°C, он может быть сжижен путем сжатия и обычно транспортируется в жидком виде.

Благодаря превосходным дугогасительным свойствам газа элегаза (SF6), автоматические выключатели на основе элегаза (SF6) имеют много преимуществ перед масляными выключателями и выключателями с воздушным дутьем.

Преимущества элегазового выключателя

Важными преимуществами элегазового выключателя являются:

1. превосходное дугогасительное свойство газа гексафторида серы (SF6). Благодаря этому элегазовые выключатели имеют очень короткое время дуги . Следовательно, газ SF6 используется на подстанциях с газовой изоляцией.
2. Диэлектрическая прочность газа гексафторида серы (SF6) в 2-3 раза выше, чем у воздуха. Таким образом, элегазовые выключатели могут отключать гораздо большие токи .
3. Выключатель на элегазе (SF6) обеспечивает бесшумную работу благодаря замкнутому газовому контуру и отсутствию выброса в атмосферу, в отличие от выключателя с воздушным дутьем.
4. Компактная конструкция элегазовых выключателей существенно снижает требования к пространству и затраты на установку здания.
5. Элегазовые выключатели справляются со всеми известными коммутационными явлениями.
6. Элегазовые автоматические выключатели прекрасно адаптируются к экологическим требованиям . Они имеют полностью закрытую газовую систему, исключающую выхлоп во время операций переключения.
7. Расстояние между контактами в элегазовых выключателях составляет минимум из-за диэлектрической прочности, обеспечиваемой элегазом высокого давления.

Недостатки элегазовых выключателей

В целом важным недостатком элегазовых выключателей по сравнению с другими выключателями является их относительно высокая стоимость . Стоимость в последние годы несколько снизилась.

Некоторые другие недостатки элегазового выключателя:

1. Тяжелые операции переключения могут генерировать вредные побочные продукты разложения . Во время типичной герметичной работы эти побочные продукты рекомбинируют в SF6. Однако во время дуги или в случае отказа распределительного устройства SF6 и его побочные продукты могут быть выброшены в окружающую среду .
2. Неисправные соединения в элегазовом выключателе приводят к утечке элегаза. Таким образом, требуется устройства непрерывного мониторинга .
3. Газообразный элегаз SF6 ядовит и его нельзя вдыхать.
4. Хотя SF6 в чистом виде не токсичен, он не поддерживает жизнь и поэтому может стать опасным для дыхания , если он накопится. Поскольку он тяжелее воздуха, он обычно может собираться близко к земле, например, в кабельных траншеях или дренажных системах. Поэтому персонал площадки проинструктирован заботиться о такой среде.
5. Воздействие твердых побочных продуктов при вдыхании включает раздражение открытых участков кожи и глаз, носа, горла и легких; дополнительные симптомы могут возникнуть, если достаточный объем достигает желудочно-кишечного тракта.
6. Специальные средства необходимы для транспортировки газа, передачи газа и для поддержания качества газа. Ухудшение качества газа влияет на рабочие характеристики и, следовательно, на надежность элегазового выключателя.

Безопасность и техническое обслуживание элегазового выключателя

Техническое обслуживание элегазового выключателя необходимо из-за его важности для обычных переключений и защиты другого оборудования.

Система электропередачи выходит из строя, и может произойти разрушение оборудования, если автоматический выключатель не сработает из-за отсутствия профилактического обслуживания.

Выключатели, которые простаивают в течение 6 месяцев и более, следует размыкать и замыкать несколько раз подряд, чтобы проверить правильность работы и удалить любое скопление пыли или инородных материалов на движущихся частях и контактах.

Хотя чистый элегаз не токсичен, он не содержит кислорода и поэтому не поддерживает жизнь.

Высокая плотность SF6, в пять раз превышающая плотность воздуха, означает, что любая утечка приведет к скоплению газа в низких местах, таких как кабельные траншеи, и операторы должны быть осведомлены об опасности удушья.

Однако смесь 20 % кислорода и 80 % SF6 можно безопасно вдыхать, и такие смеси использовались в лабораторных экспериментах на людях при изучении аэродинамики легких.

Дуга в элегазе образует низшие фториды серы, газообразные и токсичные. Эти газы эффективно контролируются и поглощаются подходящими агентами, т.е. активированный оксид алюминия или молекулярные сита, входящие в комплект оборудования.

Кроме того, газы имеют резкий неприятный запах, который служит достаточным предупреждением об их присутствии.

Как упоминалось выше, фториды металлов в виде мелкой пыли также образуются в процессе прерывания.