Элегаз. Его свойства и примнение

Принцип работы аппаратов основан на гашении электрической дуги потоком элегаза.

Источников возникновения потока газа – два :

                   повышение давления в одной из заполненных газом полостей дугогасительного устройства, обусловленное уменьшением ее замкнутого объема, возможность истечения газа из которой в зону расхождения дугогасительных контактов появляется непосредственно перед их размыканием(малые токи)

                   повышение давления газа в этой же полости вследствие его расширения под действием энергии электрической дуги(большие токи).

Полюс выключателя

Для колонкового исполнения, полюс представляет собой вертикальную колонну, состоящую из двух (и более) изоляторов, в верхнем из которых размещено дугогасительное устройство (ДУ), а нижний – служит опорой ДУ и обеспечивает ему требуемое изоляционное расстояние от заземленной рамы. Внутри опорного изолятора размещена изоляционная штанга, соединяющая подвижный контакт ДУ с приводной системой аппарата.

Для бакового исполнения, полюс представляет собой металлический цилиндрический бак на котором установлены два изолятора, образующие высоковольтные вводы выключателя. ДУ в таком выключателе размещено в заземленном металлическом корпусе.

Для комбинированного исполнения, полюс представляет собой металлический корпус в виде сферы, на котором установлены фарфоровые изоляторы, образующие высоковольтные вводы выключателя, в одном из которых размещено дугогасительное устройство, а в другом встроенные трансформаторы тока.

В верхней части изолятора обычно устанавливается фильтр - поглотитель влаги и продуктов разложения элегаза под действием электрической дуги. Фильтрующим элементом в нем служит активированный адсорбент – синтетический цеолит NAX.

Также на всех современных выключателях установлен предохранительный клапан – устройство с тонкостенной мембраной, разрывающейся при давлении возникающем при внутреннем коротком замыкании.

Дугогасительное устройство

Дугогасительное устройство предназначено обеспечивать быстрое гашение электрической дуги, образующейся между контактами выключателя при их размыкании.

Современные выключатели оснащены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, которые демонстрируют свои преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит неподвижную и подвижную контактные системы, в каждой из которых имеются главные контакты и снабженные элементами из дугостойкого материала дугогасительные контакты. Главный контакт неподвижной системы и дугогасительный подвижной – розеточного типа, а главный контакт подвижной системы и дугогасительный неподвижной – штыревые.

Газовая система

Газовая система аппаратов включает в себя:

                   клапаны автономной герметизации (КАГ) и заправки колонн;

                   коллектор, обеспечивающий связь газовых полостей колонн между собой и с сигнализатором изменения плотности элегаза;

                   сигнализатор, представляющий собой стрелочный электроконтактный манометр;

                   соединительные трубки с ниппелями и уплотнениями.

Сигнализатор изменения плотности элегаза имеет три пары контактов, одна из которых, замыкающаяся при значительном снижении плотности элегаза из-за его утечки, предназначена для подачи сигнала о необходимости дозаправки колонн; а две других, размыкающихся при недопустимом падении плотности элегаза, предназначены для блокирования управления выключателем или для автоматического отключения аппарата с одновременной блокировкой включения.

Привод

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателя применяют два типа приводов:

- Пружинный привод

- Пружинно-гидравлический привод:

Достоинства элегазовых выключателей 

  •  Гарантированный пониженный уровень естественных утечек. 
  • Высокая эксплуатационная надежность выключателя. 

  • высокая заводская готовность, позволяющая осуществлять простой и быстрый монтаж выключателей и ввод их в работу. 
  • высокая коррозионная стойкость покрытий, применяемых для стальных конструкций выключателя. 
  • высокий коммутационный ресурс, заданный для каждого полюса,
  • возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления газа в выключателе. 
  • отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения. 
  • низкий уровень шума при срабатывании выключателя, соответствующий высоким природоохранным требованиям.

  •  Полная взрыво- и пожаробезопасность. 
 

2.3) Элегазовые выключатели нагрузки

Элегазовые выключатели нагрузки во многом своим видом напоминают своеобразную конструкцию отделителей. Хотя всё же для качественного отключения электрического тока в них изначально предусматриваются дополнительные устройства для механического вращения плазменной дуги в элегазе.

В неподвижный и подвижный электрические контакты вмонтированы постоянные магниты из феррита определённой марки, что способствуют магнитным полям, которые направленные встречно. При разъединении электрических контактов возникает электрическая дуга, сила тока которой вступает во взаимодействие с радиальным магнитным полем. В результате возникает определённая сила F, двигающая электрическую дугу по специальным кольцевым электродам.

Вращение электрической дуги в элегазе (в элегазовом выключателе) способствует довольно быстрому её гашению. Чем выше отключаемая сила тока, тем выше скорость движения электрической дуги. Это значительно защищает электрические контакты элегазового выключателя от обгорания. Электрическая контактная система данной конструкции устанавливается внутри специального фарфорового корпуса, который затем заполняется элегазом и герметизируется. Давление внутри этой элегазовой камеры около 0,3 МПа. Подпитка при некоторых утечках осуществляется из баллона с элегазом.

В элегазовом выключателе использован принцип закручивания электрической дуги в элегазовой среде, а также способ автокомпрессии. Что вместе позволяет добиться лучшего условия для качественного и быстрого гашения электрической дуги при выключении рабочих токов, в том числе индуктивных и емкостных токов, токов короткого замыкания, и в результате обеспечить малый уровень коммутационного перенапряжения электрической системы. Это позволяет уменьшить мощность электропривода элегазового выключателя, уменьшение естественного износа дугогасящих электрических контактов и достигнуть увеличения электрического и механического ресурса элегазового выключателя.

Выпускаются элегазовые выключатели на 35, 110, 220 кВ. элегазовые выключатели 35 и 110 кВ в своей конструкции имеют по одной элегазовой камере на один полюс, в элегазовом выключателе на 220 кВ - имеются 2 камеры на один полюс. Помимо этого, сделаны конструкции элегазовых выключателей на 2 и 3 направления. Подобный электрический аппарат может легко заменить 2 или 3 электрических выключателя, что дает хорошую экономию при работе их на электроподстанциях. Элегазовые выключатели способны выключать не только протекающий ток электрической нагрузки, но и даже ток короткого замыкания. Подобные элегазовые выключатели имеют специальные дугогасительные устройства с пневматическим выдуванием.

При выключении создаётся электрическая дуга между подвижными и неподвижными контактами. Во время выключения электропривод передвигает систему вниз, при этом имеющийся элегаз начинает сжиматься в своём объеме между соплом и неподвижным поршнем. Как только электрические контакты рассоединяются, создается выдувание через специальные трубчатые контакты, а при последующем ходе подвижной части системы, когда эти трубчатые электрические контакты выходят из сопла, возникает сильный поток элегаза, что в свою очередь гасит плазменную дугу.

Основные достоинства элегазовых выключателей — взрыво- и пожаробезопасность, высокая скорость действия, малый износ, минимальное обслуживание, очень низкий уровень перенапряжения , возможное создание серий с унифицированными частями, пригодность для внутренней и наружной установки. К недостаткам можно отнести: необходимость в перекачки и очистки элегаза, нужны устройства для наполнения, высокая цена элегаза, проблемы связанные с экологией при эксплуатации.

2.4) Трансформаторы тока газонаполненные (элегазовые)

              Предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления в установках переменного тока частотой 50 или 60 Гц. 

Измерительные трансформаторы тока изготавливаются с элегазовым заполнением, с силиконовой внешней изоляцией.

                Трансформатор тока представляет собой конструкцию, в верхней части которой расположен металлический корпус, закрепленный на опорном изоляторе. Изолятор в свою очередь закреплен на основании, в котором находится коробка выводов вторичных обмоток. В металлическом корпусе закреплена первичная обмотка и ее выводы, внутри корпуса размещаются вторичные обмотки. Внутренняя полость корпуса и изолятора заполнена изолирующим газом.

Конструкция первичной обмотки позволяет получить различные коэффициенты трансформации при изменении количества витков путем последовательно-параллельного соединения секций первичной обмотки. Возможно изготовление без переключения с одним коэффициентом трансформации.

Вторичные обмотки помещены в электростатические экраны, с целью выравнивания внутреннего электрического поля. Магнитопровод вторичной обмотки для измерения изготовлен из нанокристаллического сплава, магнитопровод вторичной об­мотки для защиты изготовлен из холоднокатаной анизотропной электротехнической стали.

Контроль давления газа производится с помощью сигнализатора плотности, имеющего температурную компенсацию. Сигнализатор плотности оснащен двумя парами контактов, что позволяет получать сигнал при двух значениях плотности (давления) газа и дистанционно осуществлять контроль давления газа.

В верхней части трансформатора тока расположено защитное устройство, которое соединяет внутренний газовый объем с атмосферой при значительном превышении внутреннего давления (например, при избыточном заполнении газом или внутреннем дуговом перекрытии), что делает аппарат взрывобезопасным.

Трансформаторы имеют стабильные характеристики изоляции в течение всего срока службы и не требуют средних и капитальных ремонтов с сушкой или заменой изоляции.

Трансформаторы взрыво-, пожаробезопасны: не разрушаются металлоконструкции и не возникает пожар при коротком замыкании.

Контроль давления элегаза осуществляется как визуально по приборам контроля, так и имеет выход на пульт управления с сигнализацией верхнего уровня, номинального давления и нижнего уровня давления элегаза.  

2.5 Трансформаторы напряжения газонаполненные