Материал: Достоинства и недостатки элегаза

Достоинства и недостатки элегаза

Содержание

Введение

Элегаз и его свойства <https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CCwQFjAC&url=http%3A%2F%2Felectricalschool.info%2Fmain%2Fvisokovoltny%2F359-jelegaz-i-ego-svojjstva.html&ei=DZ6NVI_YK-bGygPhgIGADg&usg=AFQjCNFAQvpJy_Svq86BaWT3M8YLrmrwzA&bvm=bv.81828268,d.bGQ>

Элегазовые выключатели

Объект испытания

Порядок проведения испытаний и измерений

Обработка данных, полученных при испытаниях

Заключение

Список литературы

Введение

Одним из быстро развивающихся направлений создания новых конструкций выключателей переменного тока высокого и сверхвысокого напряжения, отличающихся меньшими габаритами и отвечающих требованиям современной энергетики по коммутационной способности и надежности, является применение дугогасящих сред, более эффективных по сравнению с воздухом и маслом. Интенсивное внедрение вакуумной и элегазовой аппаратуры обусловлено тем, что пока не найдено способов эффективного дугогашения, способных конкурировать с дугогашением в элегазе или вакууме. Не получено и новых видов диэлектриков, по электроизоляционным, дугогасительным и эксплуатационным свойствам превосходящих элегаз или вакуум.

Основные достоинства элегазового оборудования определяются уникальными физико-химическими свойствами элегаза. При правильной эксплуатации элегаз не стареет и не требует такого тщательного ухода за собой, как масло.

Элегазовому оборудованию также присущи: компактность; большие межревизионные сроки, вплоть до отсутствия эксплуатационного обслуживания в течение всего срока службы; широкий диапазон номинальных напряжений (6-1150 кВ); пожаробезопасность и повышенная безопасность обслуживания.

Элегазовые выключатели начали усиленно разрабатываться с 1980 г. и имеют большие перспективы при напряжениях 110…1150 кВ и токах отключения до 80 кА. В технически развитых странах элегазовые выключатели высокого и сверхвысокого напряжения (110-1150 кВ) практически вытеснили все другие типы аппаратов. Также ведущие зарубежные фирмы практически полностью перешли на выпуск комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и элегазовых выключателей для открытых распределительных устройств на классы напряжения 110 кВ и выше.

Элегаз и его свойства

1) Физико-химические свойства элегаза:

Шестифтористая сера SF6 (элегаз) относится к «электроотрицательным» газам, получившим такое название из-за способности их молекул захватывать свободные электроны, превращаясь в тяжелые и малоподвижные отрицательно заряженные ионы. Элегаз при нормальной температуре (20°С) и давлении 0,1 МПа представляет собой газ без цвета и запаха. Плотность его почти в 5 раз выше плотности воздуха, скорость звука в нем при температуре 30°С - 138,5 м/с (330 м/с в воздухе). Элегаз обладает низкой теплоемкостью в канале столба дуги и повышенной теплопроводностью горячих газов, окружающих столб дуги (2000 К). Это характеризует элегаз как среду, обладающую высокими теплопроводящими свойствами.

Чистый элегаз негорюч, бесцветен, инертен, нагревостоек до 800°С. Также он не имеет запаха и совершенно не ядовит. В химическом отношении элегаз так же неактивен по отношению к другим веществам, как и азот.

Одним из немногочисленных недостатков элегаза является способность разлагать влагосодержащие синтетические изоляционные материалы при соприкосновении с ними. Поэтому рекомендуется применять в элегазовых констукциях стойкие изоляционные материалы, например тефлон.

К недостаткам элегаза следует отнести высокую температуру сжижения. При давлении 1,5 МПа она составляет всего 6°С. Чтобы избежать сжижения элегаза, в выключателях с высоким давлением гасящей среды предусматривают автоматические нагреватели, поддерживающие постоянную температуру элегаза.

Кроме того, опыт и специальные исследования показали, что под влиянием электрической дуги или коронного разряда (теплоты) происходит разложение элегаза с образованием химически активных соединений. Газообразными продуктами разложения являются низшие фториды сред SF2, SF4.

) Анализ элегаза:

Состав продуктов разложения (ПР) зависит от интенсивности дуги и от посторонних включений в элегазе: воздуха и влаги. Анализ ПР элегаза является мощным средством, указывающим, когда нужно ремонтировать оборудование и какова наиболее вероятная причина аварии.

Схема анализа - такая же, как при масляной изоляции: отбор проб дефектного элегаза, содержащего продукты разложения от теплоты дуги. Исследование дефектного элегаза включает в себя анализ ПР элегаза, содержания влаги в газе, определение интенсивности и длительности горения дуги. Основными инструментами, используемыми при анализе ПР, является газовый хромотограф с термоэлектронной ловушкой и пламенный спектрофотометр.

Элегазовые выключатели

В элегазовых выключателях основные и дугогасительные контакты силовой цепи находятся в среде элегаза. Подробнее о том, что такое элегаз будет сказано ниже. Принципиальное отличие элегазовых выключателей от выключателей других типов - гашение дуги в среде элегаза. Принцип гашения дуги в элегазовых выключателях рассмотрим на примере выключателей типа LF фирмы Merlin Gerin. На рисунке 1 подробно представлен цикл отключения нагрузки с помощью этого выключателя

Рис 1. Гашение дуги в выключателях типа LF

В выключателе LF применён принцип вращения дуги в элегазовой среде и метод автокомпрессии, что в комплексе позволяет создать наилучшие условия для гашения дуги. Это обеспечивает сокращение мощности привода выключателя, снижение износа дугогасительных контактов и, таким образом, повышает механический износ и электрический ресурс.

Основные этапы гашения дуги:

Выключатель включен - рисунок 1.1

Основные контакты разомкнуты - рисунок 1.2 (размыкание основных контактов (а), ток проходит через дугогасительные контакты (b). Гашение дуги - рисунок 1.3 (размыкание дугогасительных контактов, при расхождении контактов в дугогасительной камере происходит загорание дуги; воздействие магнитного поля, создаваемого катушкой (d), вызывает закручивание дуги и её охлаждение; избыточное давление в расширительном объёме (с), обусловленное повышением температуры, вызывает охлаждение дуги потоком элегаза, направленным из зоны с высоким давлением в зону с более низким давлением, что приводит к удлинению дуги и её затягиванию в полость цилиндрического дугогасительного контакта (е); при прохождении тока через минимум (нулевое значение по кривой) дуга гарантировано гаснет.)

Выключатель выключен - рисунок 1.4

Объект испытания

Объектом испытания в элегазовых выключателях является, прежде всего, фазная изоляция выключателей, состояние самих камер (испытание на разрыв), состояние контактов выключателей как основных, так и дугогасительных, временные характеристики выключателей, и, при испытании выключателей на выкатном элементе (тележке), соосность входа выключателей на тележке с приёмными элементами ячейки КРУ, глубина входа и равномерность входа по фазам, а также состояние контактов ячейки и выключателя. Последние испытания обычно проводятся именно для выкатного элемента ячейки, а не для элегазового выключателя.

Объём испытаний элегазовых выключателей

1. измерение сопротивления изоляции вторичных цепей и электромагнитов управления (К);

. измерение сопротивления изоляции силовых частей выключателей (К);

. испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты (К, Т);

. испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты вторичных цепей и электромагнитов управления (К);

. проверка минимального напряжения срабатывания электромагнитов управления (К);

. проверка состояния контактов выключателя (измерение сопротивления главной цепи) (К,М);

. измерение сопротивления обмоток электромагнитов управления и добавочных сопротивлений в их цепи (при наличии) (К, Т);

. контроль наличия утечек элегаза (К, Т);

. испытание конденсаторов делителей напряжения (при наличии) (К);

. проверка содержания влаги в элегазе (К);

. проверка временных (при необходимости и скоростных) характеристик выключателей (К);

. испытание встроенных трансформаторов тока (при наличии) (К, Т);

. тепловизионный контроль (М).

Объём испытаний выключателей совместно с выкатным элементом КРУ:

. измерение сопротивления изоляции вторичных цепей и электромагнитов управления (К);

. измерение сопротивления изоляции силовых частей выключателей (К);

. испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты (К, Т);

. испытание изоляции вторичных цепей и электромагнитов управления (К);

. проверка минимального напряжения срабатывания электромагнитов управления (К);

. проверка состояния контактов выключателя (измерение сопротивления главной цепи) (К,М);

. измерение сопротивления обмоток электромагнитов управления и добавочных сопротивлений в их цепи (при наличии) (К, Т);

. контроль наличия утечек элегаза (К, Т);

. испытание конденсаторов делителей напряжения (при наличии) (К);

. проверка содержания влаги в элегазе (К);

. проверка временных (при необходимости и скоростных) характеристик выключателей(К);

. испытание встроенных трансформаторов тока (при наличии) (К, Т);

. тепловизионный контроль (М);

. проверка соосности контактов выключателя и контактов ячейки (К);

. проверка характеристик контактов выкатного элемента и ячейки при вкатывании(К).

Примечание: К - капитальный ремонт, испытание при приёмке в эксплуатацию; М - межремонтные испытания

Элегазовые выключатели на номинальное напряжение 6-10кВ имеют другую конструкцию. Обычно все три полюса таких выключателей заключаются в общий корпус для облегчения контроля давления элегаза, тем более, что электрическая прочность современных материалов при таком напряжении позволяет максимально приблизить полюса разноимённых фаз выключателя друг к другу. На рисунке 2 представлен внешний вид выключателя LF-1 фирмы MerlinGerin. Выключатель установлен на выкатном устройстве (тележке) и оборудован пружинным приводом. Включение выключателя производится с помощью основных пружин привода, а отключение - за счёт энергии сжатой пружины отключения. Взвод пружины включения может осуществляться как вручную, так и от специального электродвигателя через редуктор.

Три полюса выключателя LF объединены в едином корпусе, внутри которого под давле-нием находится элегаз. Элегаз (шестифтористая сера, химическая формула SF6) - обладает высокими изоляционными и дугогасящими свойствами. Благодаря этим свойствам элегаза размеры выключателя можно значительно минимизировать.

Рис. 2. Элегазовый выключатель LF-1 н а номинальный ток 1250А.

Сопротивление изоляции.

В процессе эксплуатации измерения проводятся: на элегазовых выключателях 6-10кВ - при ремонтных работах в ячейках (присоединениях), где они установлены, проверка изоляции вторичных цепей и электромагнитов управления может проводится совместно с проверкой устройств релейной защиты.

Измеренные значения сопротивления изоляции должны быть не менее значений, приведённых в таблице 1.

Таблица 1. Значения сопротивления изоляции

Испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты.

Испытание изоляции повышенным напряжением проводится перед вводом выключателей в эксплуатацию и в дальнейшем через пять лет эксплуатации. Испытание вторичных цепей и электромагнитов управления может проводиться совместно с силовыми цепями выключателей, или при проверке цепей релейной защиты присоединения в объёме, соответствующем виду проверки.

Таблица 2. Значения испытательного напряжения промышленной частоты.

Проверка минимального напряжения срабатывания электромагнитов управления.

Проверка минимального напряжения срабатывания электромагнитов управления производится перед вводом в эксплуатацию выключателя, а также при капитальном ремонте (через 10лет эксплуатации). Срок капитального ремонта выключателя необходимо устанавливать на основании рекомендаций завода-изготовителя. Электромагниты управления должны срабатывать при напряжении:

• включения - 0,7Uном (при питании привода от сети постоянного тока) и 0,6 Uном (при питании привода от переменного тока)

• отключения - 0,7Uном (при питании привода от сети постоянного тока) и 0,6 Uном (при питании привода от переменного тока)

Испытание проводится при взведённой включающей пружине привода (если привод выключателя пружинный). Напряжение на электромагниты подаётся толчком.

Проверка состояния контактов выключателей.

Проверка состояния контактов выключателей производится перед вводом в эксплуатацию и в дальнейшем через пять лет эксплуатации и при капитальном ремонте выключателя. Срок капитального ремонта выключателя необходимо устанавливать на основании рекомендаций завода-изготовителя. Состояние контактов определяют путём измерения сопротивления постоянному току полюсов выключателей, внешнему осмотру контакты не подвергаются - элегазовый выключатель разбирать запрещается. Сопротивление постоянному току каждого полюса выключателя должно быть не более нормируемого в технической документации на соответствующее оборудование. Ориентировочные данные сопротивлений полюсов выключателей в зависимости от номинального тока выключателей указаны в таблице 3. Для некоторых типов выключателей заводом-изготовителем может нормироваться другое значение сопротивления, поэтому необходимо ориентироваться на данные паспорта именно данного выключателя. Измерение производится как можно ближе к контактам самого выключателя. Данное условие позволяет оценить состояние именно контактов выключателя, исключая при измерении контактные соединения например, розеточных групп выкатного элемента, или контактные соединения измерительных трансформаторов тока и ошиновки распределительных устройств. Если производится испытание элегазового выключателя, установленного на выкатном элементе, можно произвести измерение сопротивления всего полюса выключателя и контактов розеточных групп. В этом случае измерение производится сначала самого выключателя, а затем полное сопротивление всего полюса одной фазы выкатного элемента. Значение полного сопротивления полюса выкатного элемента нормируется в технической документации непосредственно на конкретный вид оборудования.

Таблица 3. Сопротивление полюса выключателя в зависимости от номинального тока

Контроль наличия утечек элегаза.

В настоящее время все элегазовые выключатели оснащаются устройствами контроля давления элегаза внутри камеры. Эти устройства могут различаться по конструкции и соответственно могут обеспечивать либо визуальное отображение давления (манометры), либо обеспечивают контроль давления с выводом сигнала (датчики давления). И в том и в другом случае контроль наличия утечки элегаза проводится по показаниям (или по отсутствию сигнала с датчика) контрольных приборов выключателя.

Контроль давления элегаза по показаниям контрольно-измерительных приборов должен проводиться постоянно. Если эти устройства оборудованы контактами сигнализации, то эти контакты должны быть включены в общую систему сигнализации распределительного устройства.

Проверка временных характеристик выключателей.