С тех пор, как они появились 40 лет назад, высоковольтные выключатели значительно изменились – было разработано несколько принципов отключения тока, что постепенно способствовало большому снижению энергии необходимой для отключения. Эти выключатели подходят для установки, как в помещении, так и на открытом воздухе. Наружные выключатели выполняются в виде стоек, помещённых в керамический изолятор, устанавливаемый на опоре.
Отключение тока в высоковольтных выключателях достигается разъединением двух контактов в определённой среде, такой как, например, SF6 (элегаз), имеющей отличные диэлектрические свойства и способность к гашению электрической дуги. После разъединения контактов ток проходит через дугу и прерывается, когда эта дуга охлаждается струёй газа достаточной интенсивности.
Струя газа, воздействующая на дугу, должна быть способна охладить её так быстро, что температура между контактами снижается от 20 000 К до менее, чем 2 000 К, через несколько сотен микросекунд. Таким образом, становится возможным противостоять переходному восстанавливающемуся напряжению, которое возникает между контактами после прерывания тока. В современных высоковольтных выключателях используется элегаз или гексафторид серы (при расчетном напряжении выше 52 кВ).
В 80е годы прошлого столетия давление, необходимое, чтобы гасить дугу, создавалось газом, нагреваемым при помощи той же самой дуги. В наши дни, чтобы привести в действие высоковольтные выключатели до 750 кВ, используются пружинные механизмы малой энергии.
Первые патенты на использование элегаза, как прерывающей среды, были зарегистрированы в 1938 году Виталием Гроссе (AEG) и независимо от него позже в США, в июне 1951 года, Лингалом, Броуном и Штормом (компания «Вестингауз»). Первое применение S56 для прерывания электрического тока датируется 1953 годом. Были разработаны высоковольтные переключатели нагрузки с напряжением от 15 до 161 кВ и с разрывной мощностью 600 Ампер. Первый высоковольтный автоматический выключатель тока, сконструированный компанией «Вестингауз» в 1956 году, мог прерывать ток силой в 5 кА под напряжением 115 кВ, но у него было 6 камер прерывания, расположенных на опоре поочерёдно. В 1957 году в элегазовых выключателях был представлен метод компрессии, где относительное перемещения поршня и цилиндра, соединённого с движущей частью, используется для создания давления достаточного для гашения дуги через форсунку, сделанную из изолирующего материала (рис 1). При использовании этого метода давление в основном поднимается за счёт сжатия газа. Первый высоковольтный элегазовый выключатель с высокой способностью к отключению больших токов был разработан Вестингаузом в 1959 году. Баковый выключатель мог прерывать ток силой 41.8 кА под напряжением 138 кВ (10,000 МВ·A) и 37.6 кA под напряжением 230 кВ (15,000 MВ·A). Его эффективность была уже значительной, но три камеры на одну опору и источник высокого давления, необходимый для гашения (1.35 MPa), были ограничениями, которых следовало избежать в дальнейших разработках. Замечательные свойства элегаза привели к быстрому распространению этого метода. В 70е годы прошлого века он стал использоваться в разработке элегазовых выключателей с высокой прерывающей способностью. Область их применения была ограничена напряжением до 750 киловольт.
Получение в 1983 г первой дугогасительной камеры с одиночным разрывом при напряжении 220 кВ, а также от 400 кВ до 500 кВ и для 750 кВ, соответственно с 2, 3 и 4 камерами на полюс, привело к преобладанию элегазовых выключателей во всех сферах высокого напряжения.
Успешное применение элегазовых автоматических выключателей может объяснено несколькими их характеристиками:
Уменьшение количества дугогасительных камер на полюс привело к значительному упрощению элегазовых выключателей, к тому же ещё и уменьшив число требующихся составных частей и уплотнений. Всё это было позднее подтверждено в обозрении CIGRE (Международного Совета по большим энергетическим системам).
За 30 лет энергия необходимая выключателю на отключение была снижена в 5 -7 раз. Это хорошо подтверждает тот факт, что за эти годы достигнуты большие успехи в области развития методов отключения тока при помощи высоковольтных элегазовых выключателей.
Перспективы метода
В ближайшем будущем представленные технологии отключения смогут быть применены при отключении токов от 63 кА до 80кА в некоторых сетях с возрастающей выработкой энергии.
В наши дни элегазовые выключатели автодутья или выключатели термического гашения применяются по всему миру. Они использовались в высоковольтном оборудовании концерна АВВ в течение 25 лет, а позже – и концерном Areva, с уровнем напряжения 66 кВ*.
Испытания при высокой мощности
Отключающая способность токов короткого замыкания в высоковольтных элегазовых выключателях такова, что она не может быть произведена единственным источником, способным вырабатывать достаточную мощность. В специальной схеме используется генератор, который обеспечивает ток короткого замыкания для прерывания основного тока, а затем подводится восстанавливающееся напряжение от источника через вводы элегазового выключателя. Испытания обычно проводятся при однофазном токе, но иногда может быть использовано и три фазы.
С элегазовыми выключателями связывают следующие проблемы:
* Новые технологии дугогашения и привода для повышения отключающей способности и надежности высоковольтных выключателей, СИГРЭ сессия 1998 года.
Никто пока не комментировал эту страницу.