Fungování vysokonapěťových elektrických sítí z hlediska proudových charakteristik není srovnatelné s provozem domácích analogů. V důsledku toho jsou v případě nouze zapotřebí výkonnější zařízení než standardní automatická zařízení k vypnutí zařízení a uhašení elektrického oblouku.
Jako ochranné konstrukce se používají jističe SFXNUMX (EGS), které lze ovládat ručně i automaticky. Podrobně jsme popsali konstrukční vlastnosti a princip fungování zařízení. Poskytuje doporučení pro instalaci, připojení a údržbu.
Definice a použití plynu SFXNUMX
Plyn SFXNUMX je fluorid sírový, který je klasifikován jako elektrický plyn. Pro své izolační vlastnosti se aktivně používá při výrobě elektrických zařízení.
V neutrálním stavu je plyn SF6,7 nehořlavý, bezbarvý plyn bez zápachu. Pokud jej porovnáme se vzduchem, můžeme si všimnout jeho vysoké hustoty (5) a molekulové hmotnosti, která je XNUMXkrát vyšší než u vzduchu.
Jednou z výhod plynu SFXNUMX je jeho odolnost vůči vnějším projevům. Za žádných podmínek nemění vlastnosti. Pokud dojde k rozpadu během elektrického výboje, dojde brzy k úplné obnově potřebné pro provoz.
Tajemství spočívá v tom, že molekuly SF6 vážou elektrony a tvoří záporné ionty. Kvalita „elektronegace“ vybavila fluorid sírový takovou charakteristikou, jako je elektrická pevnost.
V praxi je elektrická síla vzduchu 2-3krát slabší než stejná vlastnost plynu SFXNUMX. Mimo jiné je ohnivzdorný, jelikož se jedná o nehořlavou látku, má chladivé vlastnosti.
Když vyvstala potřeba najít plyn k uhašení elektrického oblouku, začali studovat vlastnosti SF6 (sulfur hexafluorid), 4-chloridu uhlíku a freonu. SF6 vyhrál testy
Díky uvedeným vlastnostem je plyn SFXNUMX nejvhodnější pro použití v elektrickém poli, zejména v následujících zařízeních:
- výkonové transformátory pracující na principu magnetické indukce;
- kompletní typ spínacích přístrojů;
- vedení vysokého napětí spojující vzdálené instalace;
- vysokonapěťové spínače.
Některé vlastnosti plynu SFXNUMX však vedly k potřebě zlepšit konstrukci spínače. Hlavní nevýhoda se týká přechodu plynné fáze do kapalné fáze, a to je možné za určitých poměrů tlakových a teplotních parametrů.
Aby zařízení fungovalo bez přerušení, je nutné zajistit pohodlné podmínky. Předpokládejme, že pro provoz zařízení SF40 při -0,4º je vyžadován tlak maximálně 0,03 MPa a hustota menší než XNUMX g/cm³. V praxi se v případě potřeby plyn zahřívá, což zabraňuje přechodu do kapalné fáze.
Konstrukce jističe SFXNUMX
Pokud porovnáme zařízení SFXNUMX s analogy jiných typů, pak jsou v designu nejblíže olejovým zařízením. Rozdíl spočívá v plnění komor pro uhašení oblouku.
Olejová směs se používá jako náplň pro olejové spínače, zatímco 6-fluorid sírový se používá pro spínače SFXNUMX. Výhodou druhé možnosti je odolnost a minimální údržba.
Schéma sloupového plynového zařízení SFXNUMX. Zhášecí moduly, namontované na vysokém stojanu, jsou umístěny v horní části, ovládací skříň je ve spodní části
Způsoby uhašení elektrického oblouku závisí na mnoha faktorech, mezi nimiž je rozhodující jmenovitý proud a napětí a také podmínky použití zařízení.
Celkem existují čtyři typy EV:
- s elektromagnetickým výbuchem;
- s proudem plynu SF1 – s XNUMX tlakovým stupněm;
- s podélným tryskáním – se 2 úrovněmi tlaku;
- se samogenerujícím výbuchem.
Pokud ve vzduchových zařízeních plyn při procesu zhášení oblouku vstupuje do atmosféry, pak v zařízeních SFXNUMX zůstává v uzavřeném prostoru naplněném směsí plynů. Současně zůstává mírný přetlak.
Zařízení kolon a nádrží
V praxi se používají dva typy plynáren SFXNUMX:
Rozdíly se týkají jak konstrukčních prvků, tak principu zhášení elektrického oblouku. Z hlediska vnější struktury se jádrové tyče podobají nízkoolejovým analogům: skládají se ze dvou funkčních částí – zhášení oblouku a kontaktu a mají stejné objemové rozměry.
Odpojovací zařízení jsou určena pro provoz ze sítě 220 V a patří k jednofázovým zařízením. Příkladem sloupového spínače plynu SF10 je LF XNUMX Schneider Electric.
Zařízení lze ovládat dvěma různými způsoby: ručně, když se nastavení a ovládání provádí pomocí mechanických zařízení, a na dálku, automaticky
Spotřebiče SFXNUMX na bázi nádrže jsou menší velikosti a jsou vybaveny vícefázovým pohonem. Toto rozdělení umožňuje lepší kontrolu a plynulé nastavení parametrů napětí.
Jednou z výhod tankových EV je schopnost odolat zvýšené zátěži. Tuto kvalitu zajišťuje proudový transformátor integrovaný do konstrukce.
Příkladem nádržového zařízení je plynová instalace DT2-550 F3 Alstom Grid. Taková zařízení se osvědčila v elektrických systémech s napětím 500 kV.
Konstrukce je sestavena a vybavena tak, aby bezporuchově fungovala při nízkých teplotách (kritických), vysoké vlhkosti, jakož i v oblastech se seismickou aktivitou a nadměrným znečištěním ovzduší.
Princip zhášení oblouku
Podívejme se, jak zařízení funguje na příkladu přepínače LW36 od čínského výrobce CHINT.
Při odpojení působí pružina na dynamické prvky válce a ty padají dolů. Všechny kontakty, kromě kontaktů pro zhášení oblouku, jsou otevřené. Když jsou kontakty elektrického oblouku přenášející proud rozpojeny, vznikne elektrický oblouk.
Horký plyn se pohybuje do tepelné komory a je aktivován zpětný ventil. Když je plyn z tepelné komory vháněn do mezery, oblouk zhasne.
Pokud jsou vypnuty malé proudy, pak tlak v tepelné komoře nestačí, takže je přitahován tlak z kompresní komory (je vždy vyšší). Zpětný ventil se otevře, plyn volně proudí do mezery a při překročení nuly zhasne oblouk.
Schéma vnitřního umístění a činnosti pohyblivých, pevných ventilů, dekompresních, zpětných ventilů. Poloha 1 – zapnutí; poloha 2 – vypnutí vysokých proudů; poloha 3 – vypnutí malých proudů; poloha 4 – vypněte zařízení
Moderní jádrové instalace mají vylepšené vlastnosti. Údržba je snížena na minimum, životnost spínání se prodlužuje. Jističe SFXNUMX se vyznačují nízkou hlučností, spolehlivou mechanikou a snadnou instalací a testováním.
Modely nádrží se nastavují pomocí pohonu a transformátorů. Pružinový nebo pružinově-hydraulický pohon řídí procesy zapnutí/vypnutí a úroveň zadržení oblouku.
K čemu je pohon?
Pohon je navržen tak, aby prováděl všechny operace související se zapínáním/vypínáním nebo držením instalace v určité poloze. Schéma přesně ukazuje, kde může být jednotka umístěna. Obvykle je to povrch země nebo nízká podpěra, která personálu údržby poskytuje snadný přístup k ovládacím zařízením.
Schéma provedení spínače nádrže: 1 – porcelánové nebo polymerové moduly; 2 – transformátory; 3 – nádrž s plynovým hasicím zařízením; 4 – komora s plynem; 5 – hydraulický pohon; 6 – kovový rám; 7 – konektor pro přivádění plynu SFXNUMX
Pohon se skládá z aktivačního mechanismu, aretačního zařízení – západky a uvolňovacího mechanismu. Spínací proces by měl proběhnout co nejrychleji, aby nedošlo ke svaření kontaktů.
Při zapínání je vynaloženo velké úsilí na překonání třecí síly všech zúčastněných prvků. Deaktivace je jednodušší a zahrnuje zpětný pohyb západky, který zajišťuje aktivaci a udržení.
Existuje několik způsobů, jak povolit/zakázat:
- mechanické;
- jaro;
- náklad;
- pneumatický;
- elektromagnetické.
U nízkopříkonových systémů se používá ruční ovládání. V tomto případě stačí síla jednoho operátora. Ruční mechanismy se obvykle vypínají automaticky. Pružinový pohon je také ovládán ručně, ale někdy se používají elektromotory s nízkým výkonem.
Tradiční umístění pohonu je blízko montážního kovového rámu. Celistvost a funkčnost mechanismu je zajištěna odolným kovovým pláštěm – boxem s pohodlnými dvířky pro práci operátora
Provoz magnetického pohonu vyžaduje větší výkon a vyžaduje zdroj konstantního proudu přibližně 58 A při 220 V. Ruční páka je k dispozici jako záložní vypínací mechanismus. Elektromagnetická zařízení jsou spolehlivá, takže se úspěšně používají v oblastech s tuhými zimami. Nevýhodou je potřeba výkonné baterie.
Pneumatický pohon se liší tím, že místo elektromagnetu je hlavním pracovním prvkem dvojice válec/píst. Díky stlačenému vzduchu je rychlost aktivace mnohem vyšší než u předchozích modelů.
Výhody a nevýhody používání EV
Jističe SFXNUMX mají stejně jako jiné typy elektrických rozvodných zařízení řadu výhod a nevýhod. Při výběru instalace se provádějí potřebné výpočty a kromě technických charakteristik a konstrukčních prvků se berou v úvahu klady a zápory modelů.
Jističe SFXNUMX jsou všestranné – používají se bez ohledu na síťové napětí
K uhašení elektrického oblouku v případě nouze potřebuje zařízení SFXNUMX zlomek sekundy
Všechny části instalace mohou fungovat bez opravy po desetiletí a plyn SFXNUMX nevyžaduje pravidelnou výměnu
Zhášecí zařízení SFXNUMX si snadno poradí s odstavením vysokonapěťových systémů. Pro srovnání, vakuové analogy nemohou odolat vysokému napětí
K uhašení elektrického oblouku se často používají různé směsi plynů. Jističe 110 kV a 220 kV SFXNUMX pracují přesně na tomto principu a lze je použít pro provoz v nouzových situacích.
Design a typy
Plynem izolované vysokonapěťové jističe jsou provozní kontrolní zařízení pro monitorování vysokonapěťových napájecích vedení. Tato zařízení mají velmi podobnou konstrukci jako olejová, ale zároveň nepoužívají k uhašení oblouku olejovou směs, ale směs plynu. Často je to síra. Olejové spínače vyžadují zvláštní péči: podle předpisů jsou nutné pravidelné výměny oleje a čištění pracovních kontaktů. SFXNUMX to nepotřebují. Hlavní výhodou plynu SFXNUMX je jeho odolnost: nestárne a minimálně znečišťuje mechanické části zařízení.
Foto – vysokonapěťová zařízení
- Jádro (HPL 245B1, MF 24 Schneider Electric);
- Nádrž (242PMR, DT2-550 F3 – výrobce Areva).
Sloupový jistič SF10 je standardní odpojovací zařízení, které funguje pouze na jedné fázi (například LF 220 od Schneider Electric). Používá se pro síť XNUMX kV. Konstrukčně se skládají ze dvou systémů: kontaktní a zhášení oblouku. Oba jsou umístěny v nádobě naplněné plynem SFXNUMX. Mohou být buď ruční (ovládání se provádí výhradně mechanicky), nebo dálkové. Díky tomuto oddělení mají celkem velké celkové rozměry.
Foto – návrhová kresba
Nádrže mají menší rozměry a jsou doplněny pohonem PPRM 2 pro jistič SFXNUMX. Pohon je rozdělen do několika fází, což umožňuje měkkou regulaci napětí (zapínání a vypínání). Jejich výhodou je také to, že unesou velkou zátěž díky proudovému transformátoru zabudovanému v systému.
Kromě konstrukčních prvků jsou plynem izolované spínače klasifikovány podle principu zhášení oblouku:
- Automatická komprese nebo vzduch;
- Rotující;
- Podélný výbuch;
- Podélný nápor s přídavným ohřevem plynu SFXNUMX.
Princip činnosti a účel
Vysokonapěťové jističe SFXNUMX fungují tak, že izolují fáze od sebe navzájem pomocí plynu SFXNUMX. Při spuštění signálu, že je třeba vypnout elektrické zařízení, se otevřou kontakty jednotlivých kamer (pokud se jedná o reproduktorové zařízení). Vestavěné kontakty tak tvoří oblouk, který je umístěn v plynném prostředí. Rozkládá plyn na jednotlivé složky, ale zároveň sám ubývá vlivem vysokého tlaku v nádobě. Pokud je systém instalován při nízkém tlaku, pak se ke zvýšení tlaku a vytvoření rázu plynu používají další kompresory. Pro vyrovnání proudu se navíc používá shuntování. Vizuálně vypadá pracovní postup takto:
Foto – pracovní schéma
Samostatně je třeba říci o modelech typu tanku. Jejich ovládání se provádí pomocí pohonů a transformátorů. Hnacím mechanismem pro tuto instalaci je regulátor: je nutné zapínat a vypínat elektrickou energii a držet oblouk (v případě potřeby) na určité úrovni. Pohony jsou:
- Jaro;
- Pružinová-hydraulická.
Pružinový typ má velmi jednoduchý princip činnosti a vysokou spolehlivost. V něm veškerou práci vykonávají pouze mechanické části. Pružina je sevřena a fixována v určité úrovni a při změně polohy ovládací páky se uvolní. Na základě jeho principu fungování se často připravuje vědecká prezentace působení fluoridu sírového v elektrickém prostředí.
Moderní pružinově-hydraulické pohony jsou kromě pružiny navíc vybaveny hydraulickým řídicím systémem. Jsou považovány za účinnější, protože pružinové mechanismy mohou samy měnit polohu západky.
Výhody jističů SFXNUMX:
- Všestrannost. Tyto přepínače se používají k ovládání sítí s libovolným napětím;
- Rychlost jednání. Reakce plynu SFXNUMX na přítomnost elektrického oblouku probíhají ve zlomku sekundy, což umožňuje rychlé nouzové vypnutí řízeného systému;
- Vhodné pro použití v podmínkách nebezpečí požáru a vibrací;
- Trvanlivost. Kontakty v kontaktu s plynem SFXNUMX se prakticky neopotřebují, směsi plynů není třeba vyměňovat a vnější plášť má vysokou míru ochrany;
- Vhodné pro odpojování vysokého napětí střídavého a stejnosměrného proudu, zatímco jejich analogy, vakuové modely, nelze použít na sítích vysokého napětí.
Ale taková zařízení mají jisté nedostatky:
- Vysoká cena kvůli složitosti výroby a vysokým nákladům na směs plynů SFXNUMX;
- Instalace se provádí pouze na základu nebo speciálním elektrickém panelu, což vyžaduje speciální pokyny a zkušenosti;
- Spínače nefungují při nízkých teplotách;
- V případě nutnosti údržby je nutné použít speciální vybavení.
Video: vlastnosti přepínačů SFXNUMX
Технические характеристики
Zvažme technické vlastnosti spínačů od různých výrobců a typů provozu.
Jistič plynové pružiny MEK SF6 HD4
| Napětí, kV | 12… 40,5 |
| Proud, A | 630… 3 600 |
| Nouzový proud, kA | 16… 50 |
SF145 jistič LTB 1DXNUMX/B:
| Napětí, kV | 145 |
| Proud (jmenovitý/vypnutí), A/kA | 3150/40 |
| Čas vypnutí, slečno | 25 |
| Mrtvá pauza, slečno | 300 |
| Jednotka pohonu | Typ pružinového motoru |
| Jmenovité/nejvyšší napětí, kV | 220/252 |
| Nouzový proud, kA | 40/50 |
| Provozní proud, A | 2000 |
VGBEP-35 (VGB-35, VGBE):
| Spínaný proud, A | 630 |
| Obsah plynu SFXNUMX, % | 32 |
| Mrtvá pauza, s | 0,3 |
| Plnicí tlak plynu SF20 při 2 °C, MPaabs (kgf/cmXNUMX) | 0.55 (5.5) |
| Stejnosměrné a střídavé napětí, V | 220 / 110-220 |
| Proud, A | 630 |
| Klimatický výkon | UHL |
| Napětí v třífázové síti AC, V | Od 35 po 1000 |
| Frekvence Hz | 50 |
| Jmenovitý proud, A | 220 |
| Vypínací proud, kA | 2500 |
| Napětí, kV | 250 |
| Počet pohonů | 1 |
| Proud, A | 3150 |
| Vypnutí v, kA | 40 |
| Napětí, kV | 110 |
| Jednotka pohonu | 1 |
| Čas vypnutí, slečno | 62 |
VGU-110 (plynový pohon):
| Napětí | 110 |
| Proud, A | 3150 |
| Odpojení, kA | 40 |
| Klimatický výkon | U1 |
| Podmínky skladování | 25 let při teplotě alespoň 20 stupňů a vlhkosti ne více než 60% |
Sloupový spínač GL314 Alstom:
| Napětí, kV | 220 |
| Maximální napětí, kV | 240 |
| Provozní proud, A | 4000 |
| Odpojení, kA | 50 |
| Odolnost proti opotřebení | M2 |
Spínací zařízení generátoru s pružinovým pohonem – FKG 2:
| Jmenovitý proud, A | 9000 |
| Jmenovité napětí, kV | 24 |
| Odpojení, kA | 63 |
| Čas vypnutí, slečno | 60 |
| Управление | Pohon pružinový, třípólový |
Přerušovač komprese plynu SF3 od společnosti Siemens (Siemens) 1AP245FG-XNUMX (základy nutné pro instalaci):
| Provozní napětí, kV | 220 |
| Odpojení | Ve třech obdobích |
| Jednotka pohonu | Jarní typ |
| Proud, A | 4000 |
| Vypnutí sítě při, kA | 40 |
Vhodné spínače SF100 zakoupíte v každém obchodě s elektronikou. Jejich cena závisí na typu zařízení a jeho výrobci. Ceník v Samaře, Moskvě, Jekatěrinburgu a dalších městech se pohybuje od XNUMX dolarů do několika tisíc.
