Элегазовые выключатели: виды + правила и особенности эксплуатации

Для гашения электрической дуги часто используются различные газовые смеси. Элегазовые выключатели 110 кВ и 220 кВ работают именно по такому принципу и могут использоваться для работы в аварийных ситуациях.

Конструкция и виды

Элегазовые высоковольтные выключатели – это устройства оперативного управления для контроля высоковольтной линии энергоснабжения. Данные устройства имеют очень похожую конструкцию с масляными, но при этом, используют для гашения дуги не масляную смесь, а соединение газов.

Зачастую это сера. Масляные выключатели требуют за собой особого ухода: по нормам необходимы периодическая замену масла и очистка рабочих контактов. Элегазовые в этом не нуждаются.

Главное достоинство элегаза в его долговечности: он не стареет и минимально загрязняет механические части устройства.

Фото — высоковольтное оборудование

Они бывают:

Колонковые (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);

Баковые (ABB 242PMR, DT2-550 F3 – производитель Areva).

Колонковый элегазовый выключатель представляет стандартное отключающее устройство, работающее только на одну фазу (например, LF 10 от Шнайдер Электрик). Он используется для сети 220 кВ.

Конструктивно состоят из двух систем: контактной и дугогасительной. Обе они располагаются в емкости, наполненной элегазом. Могут быть как ручными (контроль производится исключительно механически) или дистанционными.

Из-за такого разделения они имеют довольно большие габаритные размеры.

Фото — чертеж конструкции

Баковые имеют меньшие габариты, их дополняет привод ППРМ 2 для элегазового выключателя. Привод распределяется на несколько фаз, что позволяет обеспечить мягкое регулирование напряжения (включение и выключение). Также их достоинство в том, что они могут переносить большие нагрузки благодаря встроенному в систему трансформатору тока.

Помимо конструктивных особенностей, выключатели элегазового типа классифицируются по принципу гашения дуги:

Автокомпрессионные или воздушные;

Вращающие;

Продольного дутья;

Продольного дутья с дополнительным разогревом элегаза.

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:

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:

Пружинные;

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.

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:

Универсальность. Данные выключатели используются для контроля сетей с любым напряжением;

Быстрота действия. Реакции элегаза на наличие электрической дуги происходят за доли секунды, это позволяет обеспечить быстрое аварийное отключение подконтрольной системы;

Подходят для эксплуатации в условиях пожароопасности и вибрации;

Долговечность. Контакты, соприкасающиеся с элегазом, практически не изнашивают, газовые смеси не нуждаются в замене, а у наружной оболочки высокие показатели защиты;

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:

Высокая цена, обусловленная сложностью производства и дороговизной элегазовой смеси;

Монтаж осуществляется только на фундамент или специальный электрощит, причем, для этого нужна специальная инструкция и опыт;

Выключатели не работают при низких температурах;

При необходимом обслуживании должно использоваться специальное оборудование.

Фото — промышленный элегазовый выключатель нагрузки

Видео: особенности элегазовых выключателей

Технические характеристики

Рассмотрим технические характеристики выключателей разных производителей и типов работы.

МЕК SF6 элегазовый пружинный выключатель HD4 (завод завод ABB – АВВ):

Напряжение, кВ	12 … 40,5
Ток, А	630 … 3 600
Аварийный ток, кА	16 … 50

Элегазовый выключатель LTB 145D1/B производства АББ:

Напряжение, кВ	145
Ток (номинальный/отключения), А/кА	3150/40
Время выключения, мс	25
Бестоковая пауза, мс	300
Привод	Пружинно-моторного типа

ВГБУ-220:

Номинально/наибольшее напряжение, кВ	220/252
Аварийный ток, кА	40/50
Рабочий ток, А	2000

ВГБЭП-35 (ВГБ-35, ВГБЭ):

Отключаемый ток, А	630
Содержание элегаза, %	32
Бестоковая пауза, с	0,3
Давление заполнения элегаза при 20° С, МПаабс (кгс/см2)	0.55 (5.5)
Напряжение постоянного тока и переменного, В	220/110-220

ВГТ-35 (ВМТ-35):

Ток, А	630
Климатическое исполнение	УХЛ
Напряжение в трехфазной сети переменного тока, В	От 35 до 1000
Частота, Гц	50

ВЭБ-220:

Номинальный ток, А	220
Ток отключения, кА	2500
Напряжение, кВ	250
Число приводов	1

Колонковый ВГТ-110:

Ток, А	3150
Отключение при, кА	40
Напряжение, кВ	110
Привод	1
Время отключения, мс	62

ВГУ-110 (газовый силовой):

Напряжение, В	110
Ток, А	3150
Отключение, кА	40
Климатическое исполнение	У1
Условия хранения	25 лет при температуре не менее 20 градусов и влажности не более 60 %

Колонковый выключатель GL314 Alstom:

Напряжение, кВ	220
Максимальное напряжение, кВ	240
Рабочий ток, А	4000
Отключение, кА	50
Износостойкость	М2

Генераторные силовые отключающие устройства с пружинным приводом – FKG 2:

Номинальный ток, А	9000
Номинальное напряжение, кВ	24
Отключение, кА	63
Время выключения, мс	60
Управление	Пружинный привод, трехполюсное

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

Рабочее напряжение, кВ	220
Отключение	В три периода
Привод	Пружинного типа
Ток, А	4000
Выключение сети при, кА	40

Купить подходящие элегазовые выключатели можно в любом электротехническом магазине. Их стоимость зависит от типа устройства и его производителя. Прайс-лист в Самаре, Москве, Екатеринбурге и других городах варьируется от 100 долларов до нескольких тысяч.

Обсудить на форуме

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.

Из чего состоит оборудование и какие бывают конструкции?

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.

Элегазовые выключатели делятся на:

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.

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 действия и область применения

За счет чего работает элегазовый выключатель большого напряжения? За счет изолированности фаз между собой посредством элегаза. Принцип работы механизма следующий: при поступлении сигнала об отключении электрического оборудования, контакты каждой камеры размыкаются. Встроенные контакты создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде.

Эта среда разделяет газ на отдельные частицы и компоненты, а из-за высокого давления в резервуаре, сама среда снижается. Возможное применение дополнительных компрессоров, если система работает на низком давлении. Тогда компрессоры усиливают давление и образовывают газовое дутье. Также используется шунтирование, применение которого необходимо для выравнивания тока.

Обозначение на схеме ниже указывает расположения каждого элемента в механизме выключателя:

Что касается моделей бакового вида, так в них контроль осуществляется с помощью приводов и трансформаторов. Для чего нужен привод? Его механизм является регулятором и его назначение заключается в том, чтобы включать или выключать электроэнергию и, если необходимо, удерживать дугу на установленном уровне.

Приводы делятся на пружинные и пружинно-гидравлические. Пружинные обладают большой степенью надежности и имеют простой принцип работы: вся работа делается благодаря механическим деталям. Пружина способна под действием специального рычага сжимать и разжиматься, а также фиксироваться на установленном уровне.

Пружинно-гидравлические приводы выключателей дополнительно имеют в конструкции гидравлическую систему управления. Такой привод считается более эффективным и надежным, ведь пружинное устройство может само изменить уровень фиксатора.

Достоинства и недостатки оборудования

Как и в любых конструкциях и механизмах в элегазовых выключателях существуют свои преимущества и недостатки. К достоинствам устройства относят:

Многофункциональность. Назначение и применение такого механизма возможно для любого напряжения в сети.

Скорость действия. Элегаз реагирует на присутствие электрической дуги за считанные секунды. Благодаря этому в случае аварийной ситуации есть возможность быстро отключить подконтрольную систему.

Возможное использование при вибрациях и в условиях пожарной опасности.

Долголетие. Нет необходимости заменять газовые смеси. Контакты, что соприкасаются со смесями, почти не подлежат изнашиванию, а внешний корпус обладает большими показателями защиты.

Могут применяться на сетях высокого напряжения. Их аналоги, такие как вакуумные приборы, этого делать не способны.

Но у этих выключателей есть и свои недостатки. Например:

Так как производство приборов очень сложное и элегазовые смеси стоят дорого, то и цена самой конструкции высокая.

Не работают прибор при низкой температуре.

При требуемом обслуживании следует применять определенное оборудование.

Прибор следует устанавливать на специальную платформу или фундамент, а для этого следует обладать опытом и специальными инструкциями.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором подробно рассказывается о том, как работает оборудование, заполненное элегазом, и для чего оно применяется:

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия элегазовых выключателей. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

Элегазовый выключатель: устройство, принцип действия, виды

       Здравствуйте! Элегазовые выключатели выгодно отличаются от масляных аналогов благодаря особым качествам электротехнического газа, посредством которого гасится дуга, возникающая при переключении высоких напряжений.

Газ не загрязняется, как масло и не нуждается в периодической замене. Он не оказывает отрицательного воздействия на детали, с которыми взаимодействует.

Устройства, работающие с применением элегаза, характеризуются своей простотой, долговечностью и экономичностью.

Назначение, устройство
и эксплуатационные показатели аппарата

     Элегазовый выключатель (ЭВ) – это коммутационный узел, предназначенный для осуществления переключений в высоковольтных электроустановках с целью перераспределения токов и напряжений в линиях электропередач.

Читайте также:  Как проложить канализационные трубы в частном доме: схемы, правила укладки труб + этапы монтажа

•      Дугогасящим элементом (элегазом) в аппаратах выступает шестифтористая сера (SF6), которая обладает следующими показателями:
• • Высокая электрическая прочность;
• • Химическая нейтральность;
• • Повышенные теплопередающие свойства;
• • Хорошие изоляционные характеристики.

     Все эти качества придают составу отличные дугогасящие способности. Конструкция ЭВ является трехполюсной. Каждый из полюсов – это герметичная емкость с элегазом под давлением 0,6 МПа и дугогасящим механизмом.

Конструктивные различия устройств

     Различают три вида высоковольтных выключателей с использованием электротехнического газа:

     Колонковые – имеют вид вертикальных наборов изоляторов (два или более), представляющих колонны – полюсы.

В верхнем элементе располагается дугогасящее устройство, а нижний является опорным и служит диэлектрической прослойкой между аппаратом и металлической рамой. Рама может быть индивидуальной для каждого полюса, а может быть общей для всех трех.

Внутри нижнего элемента находится рычаг (изоляционная тяга), передающий движение от приводной системы на подвижный контакт выключателя.

     Баковые – изготовлены в виде металлической емкости цилиндрической формы, сверху которой размещаются два изолятора, являющиеся вводами высокого напряжения. Устройство для погашения электрической дуги помещено в металлическую емкость, заполненную элегазом.

      Комбинированные – совмещают две предыдущие модели, то есть металлический бак с двумя рядами фарфоровых изоляторов. Один из них содержит дугогасящее устройство. Во втором изоляторном ряду находится встроенный токовый трансформатор.

      Электрические дуговые разряды приводят к возникновению в элегазе вредных для человеческого организма примесей. Их образование может увеличиваться из-за присутствия частиц кислорода или водяных паров. Этот факт способен понизить электроизоляционные параметры аппарата, поэтому в верхней части первого изоляторного ряда, помещается фильтр для вбирания влаги и продуктов газового распада.

Классификация по способу гашения электрической дуги

      Дугогасящие устройства различаются по способу воздействия на электрическую дугу с целью ее охлаждения:

• Автопневматический (компрессионный) обдув происходит при переходе газа в момент разрыва контакта из емкости с давлением 1,5 — 2 МПа в емкость с более низким давлением. За счет обдува дуга охлаждается и гаснет.

• Магнитное (вращающее) воздействие возникает при разрыве контактов, оснащенных постоянными магнитами или последовательно подключенной катушкой. Магнитное (электромагнитное) поле, возникающее между ними, создает завихрение электрической дуги, ее охлаждение и постепенное гашение.

• Продольное дутье провоцируется при перемещении подвижного контакта оснащенного перегородкой в сторону поршня. Элегаз под действием давления, возникающего между поршнем и перегородкой, выдувается через предусмотренные отверстия и формируется в газовую струю специальным соплом.

     Особенностью шестифтористой серы является ее способность сжижаться при довольно высоких температурах, что делает затруднительным использования выключателей в холодный период. Для решения этой проблемы применяется нагреватель, работающий на схеме автоматики, который обеспечивает постоянную температуру SF6.

     Таким образом, некоторые модели ЭВ способны работать при температурах от -35°С до +45°С и на высоте более 1000 м над уровнем моря.

Виды приводов элегазовых выключателей

     Разрыв электрических контактов в герметичной камере ЭВ, заполненной элегазом, происходит за счет перемещения подвижной части дугогасящего устройства через изоляционную тягу, приводимую в действие специальным приводом. Привод представляет собой сложный силовой механизм, посредством которого приводится в действие контактная группа.

     Различают три основных вида приводных устройств:

1. Пневматический

2. Гидравлический

3. Пружинный.

     Устройства приводов для элегазовых выключателей подвергаются серьезным силовым нагрузкам, особенно в конструкциях для сверхмощных напряжений, в которых вес подвижной части превышает 100 кг, а движение контакта происходит до 25см, со скоростью 8 м/с, при нагрузке 80 кН.

     Качественной работе привода уделяется особое внимание, так как большинство аварий, произошедших с ЭВ, связаны именно с механической частью устройств.

Принцип действия приводных механизмов

     Пневматический привод работает за счет давления сжатого воздуха, перемещающегося из одной камеры в другую, приводя в движение поршни, которые в конечном итоге оказывают давление на изоляционную тягу. Изначальный командный импульс передается на электромагниты (включения или отключения), которые втягивая сердечники, открывают доступ сжатого воздуха к поршневым камерам.

     Гидравлический привод работает за счет давления жидкости, создаваемого насосной станцией небольшой мощности. Управление происходит посредством гидравлического сигнала (увеличение давления).

Таким образом, приводится в действие ряд клапанов, которые передают движение на изоляционную тягу, а она в свою очередь приводит в действие подвижной контакт элегазового выключателя.

Обратный ход механизма осуществляется путем снижения давления жидкости.

     Пружинный привод имеет самую простую схему работы, которая основана на свойствах пружины. Действие такого устройства основано чисто на механических узлах.

Мощная пружина фиксируется при определенных параметрах сжатия. С помощью контрольной рукояти фиксация устраняется и пружина, разжимаясь, приводит в движение тягу.

Некоторые механизмы дополняются гидравлическими системами для более надежной фиксации.

Требования, предъявляемые к изоляционной тяге

•       Важную роль в работе элегазового выключателя играет изоляционная тяга, передающая усилие от приводного механизма к подвижной части дугогасящего устройства. Поэтому она должна соответствовать определенным требованиям:
• • устойчивость к значительным механическим нагрузкам;
• • легкость;
• • прочность к воздействию напряженности электрического поля;
• • сопротивляемость продуктам распада SF6.
•      Главные критерии работы приводных систем ЭВ – надежность в процессе эксплуатации.

Преимущества применения элегазовых выключателей

     По сравнению с масляными и вакуумными аналогами, элегазовые выключатели имеют ряд достоинств:

• Компактные габариты

• Пожарная безопасность

• Хороший энергоресурс – запас прочности на большое количество циклов отключений и включений

• Длительность эксплуатации

• Возможность использования для коммутации сетей с любым напряжением, в том числе высоким, а также возможность быстрого аварийного отключения

• Простота исполнения.

     Повышенная надежность и безопасность эксплуатации элегазовых выключателей, обеспечивает постепенное вытеснение этими моделями масляных аппаратов с перспективой полной их замены в основных высоковольтных сетях.

Применение и эксплуатация элегазовых выключателей

Для того чтобы безопасно отключать электропотребителя или нагрузку от сети переменного тока при высоких напряжениях нужны специальные надёжные устройства одни из них называется выключатель элегазовый. Он разработан специально для того, чтобы разрывать большие токи, и возникшую при этом дугу, для того чтобы она не смогла стать причиной пожара или же разрушения. Более техническими словами это коммутационный аппарат, для оперативного дистанционного управления, который может отключать линию от сети в аварийных случаях, чаще всего короткого замыкания или же перегрузки. Особое отличие, с часто применяемыми на подстанциях выключателями с маслинным наполнением, заключается в том что внутри элегазового выключателя нет масла, а значит, отсутствует вероятности возгорания и взрыва. Для коммутации в сетях низкого напряжения такие выключатели не используются, так как в них достаточно и обычных дугогасящих камер.

Принцип действия

Основная особенность этого выключателя это надёжная изоляция каждой из фаз с высоким напряжением, которое считается от 1000 Вольт, за счёт применения специального диэлектрического вещества элегаза. Что же это такое? Элегаз — это электротехнический газ, представляющий собой смесь химических элементов, а точнее, шестифтористую серу (шестифтор).

При обычной рабочей температуре он представляет собой газ:

без цвета;

без запаха;

не поддающийся горению;

не меняющий свои свойства и структуру со временем;

химически не активен, а также не агрессивен к металлу;

распадающийся при возникновении электрической дуги, и быстро восстанавливающийся при её исчезновении.

Высокая электрическая прочность обусловлена особенностью газа захватывать электроны, поэтому даже небольшие расстояния между силовыми контактами дают отличный разрыв электрической цепи, а значит и отключения данного участка от высокого напряжения.

Принцип работы самого механизма разрыва довольно прост. После поступления сигнала на привод, который работает за счёт пружинно-гидравлического механизма, контактная подвижная часть увеличивает расстояние между замкнутыми ранее элементами, возникает, естественно, электрическая дуга которая в среде такого газа быстро тухнет.

Конструктивные особенности и виды выключателей

Особенности применения выключателей дистанционного управления

По конструктивным особенностям элегазовые выключатели делятся на:

• Колонковые. Они не отличаются от масляных не по размерам ни по внешним признакам, однако, имеют только один разрыв на фазу.

• Баковые. Имеют значительно меньшие размеры, один общий привод на все три полюса, а также встроенные внутрь устройства трансформаторы тока.

Все данные элегазовые выключатели также можно разделить по способу гашения электрической дуги, возникающей при разрыве цепи. Этот способ зависит от следующих факторов:

Номинального напряжения аппарата;

Номинального тока отключения;

Особенностей мест установки и эксплуатации.

Для гашения дуги используются следующие способы гашения дуги:

Автокомпрессионные с дутьём в элегазе. Имеют одну степень давления, которое создаётся компрессорным механизмом;

С электромагнитным дутьём. Гашение дуги выполняется вращением её по кольцевым контактам под воздействием поперечного магнитного поля, которое создано самим током отключения;

Двухступенчатое давление. В них сжатый предварительно газ поступает из специальной ёмкости где он находится под относительно высоким давлением. Имеет две ступени давления;

Автоматически генерирующимся дутьём. Как и предыдущий вариант имеет продольное дутьё, но теперь повышение давление газа происходит непосредственно за счёт разогрева самой электрической дугой.

Привод данного выключателя должен надёжно удерживать контакты во включенном положении, а также в случае получения сигнала на отключение выполнить его. Вал выключателя и вал самого привода соединяются между собой посредством целой системы рычагов и тяг. Оттого как эта связка работает, зависит надёжность, а также быстрота срабатывания.

Здесь могут применяться два типа приводов:

• Пружинный. Управляется он за счёт кинематической системы кулачков, валов, а также рычагов;
• Пружинно-гидравлический, управляется системой, основанной на работе гидравлического механизма.

Преимущества и недостатки

Особенности применения и устройства концевых выключателей

Среди основных преимуществ выключателей с элегазовым наполнением выделяются:

Широкий спектр применения на всевозможные напряжения выше 1000 В;

Сам процесс гашения дуги происходит в замкнутом изолированном пространстве поэтому нет выхлопа в атмосферу;

Небольшие габариты, соответственно и вес;

Быстродействие;

Взрывобезопасен, а также не вызывает не контролируемого горения, то есть пожара;

Высокая отключающая способность;

Надёжность отключения небольших индуктивных, а также емкостных переменных токов в момент перехода тока через нулевую отметку без появления перенапряжений и среза;

Низкий износ контактов, участвующих в дугогашении;

При работе не производит большого шума;

Пригоден как для наружной, так и для внутренней электроустановки;

Можно эксплуатировать в различных климатических условиях даже очень суровых для человека;

Возможно изготовление серийных устройств с идентичными унифицированными узлами.

Как и любое устройство элегазовые выключатели имеют свои недостатки:

Требуется очень высокая точность при изготовлении, что влечёт за собой высокую стоимость продукции.

Нельзя использовать некачественный или низкокачественный газ;

Нужны дополнительные устройства для перекачки, наполнения, а также очистки элегаза;

Относительная дороговизна самого элегаза, без которого устройство работает не эффективно.

Особенности обслуживания и эксплуатации

Разделение автоматических выключателей по время токовым характеристикам

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.

Читайте также:  Как разобрать стиральную машину на примере моделей разных брендов

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.

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

Видео о высоковольтном элегзовом выключателе

Элегазовые выключатели: преимущества, недостатки, применение

Подробности Категория: Подстанции

 

            Благодаря свойствам газа SF6 (элегаз), таким как прекрасное гашение электрической дуги, высокая электроотрицательная природа, и прекрасная диэлектрическая прочность, элегазовые выключатели приобрели популярность в приложениях высоких и сверхвысоких напряжений. Ниже перечисляются некоторые из преимуществ элегазовых выключателей, и их недостатки.

            Преимущества элегазовых выключателей: Самое главное преимущество элегазовых выключателей заключается в прекрасной изоляции, гашении дуги, физических и химических свойствах газа SF6. Элегаз не воспламеняется, и химически стабилен. Продукты распада газа не взрывоопасны, т.е., отсутствует риск воспламенения и взрыва.

В связи с диэлектрической прочностью SF6 электрические зазоры очень невелики. Наружные элегазовые выключатели для сверхвысокого напряжения требуют меньшего количество прерывателей на полюс, чем выключатели с воздушной изоляцией и масляные выключатели. Наружные элегазовые выключатели просты, относительно недороги,  они компактные, и не требуют обслуживания.

На их работу не влияют изменения атмосферных условий. Они работают бесшумно, не производя таких звуков, какие издают во время работы выключатели с воздушной изоляцией. Не требуется частой замены контактов — время существования дуги невелико из-за хорошего ее гашения газом SF6, и поэтому эрозия контактов снижена. Контакты также не подвержены окислению.

Поскольку во время существования дуги не образуются частицы углерода, не возникает снижение диэлектрической прочности SF6. Минимальное обслуживание. Выключатель может потребовать обслуживания один раз в 4-10 лет. Герметичная конструкция предотвращает загрязнение газа влагой, пылью, песком и т.п.

Не требуется дорогостоящей системы сжатого воздуха, как в случае выключателей с воздушной изоляцией. Тот же самый газ возвращается в систему, снижая общую потребность в газе SF6. Отсутствуют проблемы перенапряжения.

Дуга гасится при естественном нулевом токе, без амплитудного ограничения тока, и связанным с ним перенапряжением, возникающим между клеммами выключателя.

Элегазовый выключатель без каких-либо проблем может выполнять различные задачи, такие как блокировка отказов короткого замыкания, разрыв линий передачи электроэнергии, не имеющих нагрузки, конденсаторная коммутация, реакторное переключение, и т.п. Хорошие границы нагрузки. Для одного и того же размера проводников, благодаря высокой теплопроводности элегаза, предельная токовая нагрузка элегазовых выключателей, примерно в 1.5 раза выше, чем у выключателей с воздушной изоляцией.

Недостатки элегазовых выключателей:

Некачественные стыки в корпусах выключателей приводят к утечкам газа SF6. Требуется непрерывное наблюдение за устройствами. Элегаз в какой-то степени является удушающим газом. В случае утечки из корпуса выключателя, элегаз, будучи тяжелее воздуха, заполняет окружающее помещение, и может привести к удушению обслуживающего персонала. При этом он не ядовит. Элегаз, в котором произошло гашение дуги — ядовит, и следует стараться не вдыхать его. Внутренние части элегазового выключателя требуют тщательной очистки во время профилактического обслуживания в чистом и сухом окружении. Необходимо удалять пыль тефлона и сульфиды.

Для транспортировки элегаза, его передачи, или поддержки качества газа нужно специальное оборудование. Ухудшение качества SF6 влияет на работу и надежность элегазовых выключателей.

            Применение элегазовых выключателей: Элегазовые выключатели, в основном, применяются для высокого напряжения. Благодаря вышеперечисленным характеристикам и свойствам элегаза, такие выключатели применяются для задач коммутации, связанных с высоким и сверхвысоким напряжением.

Элегазовые выключатели принцип действия

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:

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.

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:

Поступление сигнала выключения заставляет сигналы камер разомкнуться.

После этого встроенные контакты прибора создают дугу.

Среда с активированной дугой заставляет газ активно делится на частицы.

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:

Многофункциональность – напряжений, с которыми не мог бы справиться прибор, попросту не существует.

Скорость – скорость реакции элегаза измеряется тысячными секунды, что позволяет произвести аварийное отключение в действительно короткие сроки.

Пожаробезопасность и устойчивость к вибрации.

Срок эксплуатации – корпус устройства надежно защищен, а контакты, защищаемые газовой средой, не подлежат износу в принципе.

Работоспособность в сетях высокого напряжения – те же вакуумные приборы этого не могут.

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

Цена – сама элегазовая смесь стоит дорого, при этом и работы по созданию прибора являются достаточно затратными, потому этот выключатель достаточно дорогой.

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.

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.

Дорогой монтаж – ситуация полностью аналогична обслуживанию. Монтаж крайне сложен в исполнении, потому работы по подготовке специальной платформы может производить только профессионал.

Применение и эксплуатация элегазовых выключателей

Основная особенность этого выключателя это надёжная изоляция каждой из фаз с высоким напряжением, которое считается от 1000 Вольт, за счёт применения специального диэлектрического вещества элегаза. Что же это такое? Элегаз — это электротехнический газ, представляющий собой смесь химических элементов, а точнее, шестифтористую серу (шестифтор).

При обычной рабочей температуре он представляет собой газ:

без цвета;

без запаха;

не поддающийся горению;

не меняющий свои свойства и структуру со временем;

химически не активен, а также не агрессивен к металлу;

распадающийся при возникновении электрической дуги, и быстро восстанавливающийся при её исчезновении.

Высокая электрическая прочность обусловлена особенностью газа захватывать электроны, поэтому даже небольшие расстояния между силовыми контактами дают отличный разрыв электрической цепи, а значит и отключения данного участка от высокого напряжения.

Принцип работы самого механизма разрыва довольно прост. После поступления сигнала на привод, который работает за счёт пружинно-гидравлического механизма, контактная подвижная часть увеличивает расстояние между замкнутыми ранее элементами, возникает, естественно, электрическая дуга которая в среде такого газа быстро тухнет.

Конструктивные особенности и виды выключателей

По конструктивным особенностям элегазовые выключатели делятся на:

• Колонковые. Они не отличаются от масляных не по размерам ни по внешним признакам, однако, имеют только один разрыв на фазу.

• Баковые. Имеют значительно меньшие размеры, один общий привод на все три полюса, а также встроенные внутрь устройства трансформаторы тока.

Все данные элегазовые выключатели также можно разделить по способу гашения электрической дуги, возникающей при разрыве цепи. Этот способ зависит от следующих факторов:

Номинального напряжения аппарата;

Номинального тока отключения;

Особенностей мест установки и эксплуатации.

Для гашения дуги используются следующие способы гашения дуги:

Автокомпрессионные с дутьём в элегазе. Имеют одну степень давления, которое создаётся компрессорным механизмом;

С электромагнитным дутьём. Гашение дуги выполняется вращением её по кольцевым контактам под воздействием поперечного магнитного поля, которое создано самим током отключения;

Двухступенчатое давление. В них сжатый предварительно газ поступает из специальной ёмкости где он находится под относительно высоким давлением. Имеет две ступени давления;

Автоматически генерирующимся дутьём. Как и предыдущий вариант имеет продольное дутьё, но теперь повышение давление газа происходит непосредственно за счёт разогрева самой электрической дугой.

Читайте также:  Разводка водопровода в частном доме: схемы, лучшие способы, нюансы работ

Привод данного выключателя должен надёжно удерживать контакты во включенном положении, а также в случае получения сигнала на отключение выполнить его. Вал выключателя и вал самого привода соединяются между собой посредством целой системы рычагов и тяг. Оттого как эта связка работает, зависит надёжность, а также быстрота срабатывания.

Здесь могут применяться два типа приводов:

• Пружинный. Управляется он за счёт кинематической системы кулачков, валов, а также рычагов;
• Пружинно-гидравлический, управляется системой, основанной на работе гидравлического механизма.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ выключателей с элегазовым наполнением выделяются:

Широкий спектр применения на всевозможные напряжения выше 1000 В;

Сам процесс гашения дуги происходит в замкнутом изолированном пространстве поэтому нет выхлопа в атмосферу;

Небольшие габариты, соответственно и вес;

Быстродействие;

Взрывобезопасен, а также не вызывает не контролируемого горения, то есть пожара;

Высокая отключающая способность;

Надёжность отключения небольших индуктивных, а также емкостных переменных токов в момент перехода тока через нулевую отметку без появления перенапряжений и среза;

Низкий износ контактов, участвующих в дугогашении;

При работе не производит большого шума;

Пригоден как для наружной, так и для внутренней электроустановки;

Можно эксплуатировать в различных климатических условиях даже очень суровых для человека;

Возможно изготовление серийных устройств с идентичными унифицированными узлами.

  Устройство и принцип работы газовых котлов марки Лемакс

Как и любое устройство элегазовые выключатели имеют свои недостатки:

Требуется очень высокая точность при изготовлении, что влечёт за собой высокую стоимость продукции.

Нельзя использовать некачественный или низкокачественный газ;

Нужны дополнительные устройства для перекачки, наполнения, а также очистки элегаза;

Относительная дороговизна самого элегаза, без которого устройство работает не эффективно.

Область применения

Элегазовый трансформатор напряжения применяется на различных электрических подстанциях. Прибор способен передавать сигнал измерительным приборам, защитным компонентам распределительных устройств.

Элегазовые трансформаторы подключаются к трехфазной (промышленной) сети. Их задачей является трансформация переменного тока 50 Гц. Установка разрешается в средних и умеренно холодных климатических зонах.

Работа трансформаторов на основе изоляции из элегаза возможна практически во всех отраслях промышленной деятельности человека. Функционирование оборудования позволяет передавать обработанный сигнал измерительным приборам, охранным, защитным система. Установка применяется для обеспечения работы различных приборов учета электроэнергии.

Элегазовый трансформатор тока идеально подойдет для закрытых или подземных подстанций, функционирующих в черте города. Установки монтируют в критических с точки экологии районах. В таких зонах недопустима утечка масла. Здесь разрешается применять исключительно оборудование на элегазе.

Конструкция

Элегазовый трансформатор характеризуется определенным устройством конструкции. у на опорном изоляторе установлен металлический корпус. Система монтируется на основании. На пластине установлена конструкция с выводами вторичных контуров. Первичная обмотка с выводами находится на металлическом корпусе. Внутри этой полости, в изоляторе есть изоляционный газ.

Первичная обмотка позволяет регулировать количество витков, влияя на коэффициент трансформации. Секции первичного контура соединены последовательно-параллельно. Витки вторичных контуров находятся в электрических экранах. Это нужно для выравнивания показателей индукционного поля внутри системы.

Магнитопривод, активная часть вторичной обмотки изготавливается из нанокристаллического сплава. В состав материала входит железо. Защитные обмотки выполнены из анизотропной электротехнической стали.

Внутреннее пространство

В процессе эксплуатации и обслуживания элегазового аппарата производится состояние внутренней среды. Оценку осуществляет сигнализатор плотности, основанный на принципе температурной компенсации. Выключатель может быть разной конструкции. Чаще устанавливаются колонковые и баковые разновидности.

Сигнализатор плотности газовой среды внутри герметичного корпуса обладает двумя парами контактных выводов. Это позволяет принимать информацию из двух точек замера плотности газа. Система позволяет дистанционно контролировать давление внутри корпуса.

Защитные системы

Уплотнительные материалы характеризуются высоким качеством. Это позволяет обеспечить минимальную утечку газа. В год этот показатель достигает не более 0,5 %.

у конструкции предусмотрено защитное устройство, коммутирующее внутреннее газовое пространство с атмосферой при значительном росте давления внутри корпуса. Благодаря особенностям элегазовой среды, специальной конструкции защиты, оборудование считается пожаробезопасным и не взрывоопасным.

Определение и применение элегаза

Элегаз – это шестифтористая сера, которую относят к электротехническим газам. Благодаря изоляционным свойствам ее активно применяют при производстве электротехнических устройств.

В нейтральном состоянии элегаз представляет собой негорючий газ без цвета и запаха.

Если его сравнивать с воздухом, то можно отметить высокую плотность (6,7) и молекулярную массу, превышающую воздушную в 5 раз.

  Стиральная машина в ванной комнате +50 фото идей размещения

Одно из преимуществ элегаза – устойчивость к внешним проявлениям. Он не меняет характеристик при любых условиях. Если происходит распад во время электроразряда, то вскоре наступает полноценное, необходимое для работы восстановление.

Секрет в том, что молекулы элегаза связывают электроны и образуют отрицательные ионы. Качество «электроотрицания» наделило 6-фтористую серу такой характеристикой, как электрическая прочность. На практике электропрочность воздуха в 2-3 раза слабее, чем то же свойство элегаза. Кроме прочего, он пожаробезопасен, так как относится к негорючим веществам, и обладает охлаждающей способностью.

Когда возникла необходимость отыскать газ для гашения электродуги, стали изучать свойства SF6 (шестифтористой серы), 4-хлористого углерода и фреона. В испытаниях победила SF6

Перечисленные характеристики сделали элегаз максимально подходящим для применения в электротехнической сфере, в частности, в следующих устройствах:

• силовые трансформаторы, работающие по принципу магнитной индукции;
• распределительные устройства комплектного типа;
• линии высокого напряжения, связывающие удаленные установки;
• высоковольтные выключатели.

Но некоторые свойства элегаза привели к тому, что пришлось усовершенствовать конструкцию выключателя. Основной недостаток касается перехода газообразной фазы в жидкую, а это возможно при определенных соотношениях параметров давления и температуры.

Чтобы оборудование работало без перебоев, необходимо обеспечить комфортные условия. Предположим, для функционирования элегазовых устройств при -40º необходимо давление не более 0,4 МПа и плотность менее 0,03 г/см³. На практике при необходимости газ подогревают, что препятствует переходу в жидкую фазу.

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.

Пример элегазового выключателя колонкового типа — LF 10 Schneider Electric.

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.

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.

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.

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.

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.

Преимущества и недостатки использования ЭВ

Элегазовые выключатели, как и другие типы электрораспределительных устройств, имеют ряд преимуществ и недостатков. При выборе установки производят необходимые расчеты и, кроме технических характеристик и конструкционных особенностей, учитывают плюсы и минусы моделей.

• Галерея изображенийФото из Элегазовые выключатели отличаются универсальностью – их используют вне зависимости от напряжения сетиЧтобы погасить электрическую дугу при наступлении аварийного случая, элегазовому устройству необходимы доли секундыВсе части установки способны работать без ремонта на протяжении десятилетий, а элегаз не требует регулярной заменыЭлегазовые дугогасительные устройства легко справляются с отключением высоковольтных систем. Для сравнения – вакуумные аналоги не выдерживают высокого напряженияУниверсальное применение в высоковольтных системахОперативность выполнения рабочих функцийНадежность и долговечность конструкцииРаботают с током высокого напряжения
• Выключатели элегазового типа функционируют в сложных условиях с периодическими вибрациями, низкими температурами (с подогревом), в пожароопасных зонах.
• К недостаткам относят высокую стоимость наполнителя – элегаза, специфику монтажа на щит или фундамент, необходимость определенной квалификации операторского состава.

• https://amperof.ru/elektropribory/primenenie-i-ekspluatatsiya-elegazovyh-vyklyuchatelej.html
• https://ProTransformatory.ru/vidy/elegazovyj-transformator
• http://sovet-ingenera.com/elektrika/uzo-schet/elegazovye-vyklyuchateli.html