Выключатель-разъединитель (DCB) (Часть 1)

23 ноября 2011 в 10:00

ГАНС-ЭРИК ОЛОВССОН, КАРЛ ЭДЖНЭР СОЛВЕР, РИЧАРД ТОМАС - развитие выключателей привело к изменению принципа разработки для подстанций. Ранее дизайн подстанции был основан на том факте, что выключатели нуждалась в большом объеме технического обслуживания и поэтому были окружены разъединителями (DSs), чтобы сделать возможным техническое обслуживание, не нарушая соседние схемы. С современными выключателями, имеющими эксплуатационный интервал более 15 лет, принцип разработки более сосредоточен на техническом обслуживании воздушной сети, трансформаторов, реакторов, и т.д. Изменение принципа разработки позволило интегрировать функцию отключения с разъединением, таким образом было создано новое устройство, названное выключателем-разъединителем (DCB). Так как контакты первичной обмотки для выключателей-разъединителей находятся в защищенной среде SF6 (элегаза), лишенной загрязнения, функция отключения весьма надежна, и эксплуатационный интервал возрос, обеспечивая больший полный коэффициент готовности подстанции. Кроме того, применение выключателей-разъединителей позволяет уменьшить площадь подстанции приблизительно на 50 процентов.

Развитие технологии производства выключателей (CB) привело к существенному снижению необходимости в техническом обслуживании и росту надежности. Эксплуатационные интервалы современных выключателей SF6, требующие обесточивания первичной схемы, находятся на уровне 15 и более лет. При этом, никаких существенных усовершенствований по обслуживанию и надежности для открытых подстанций с разъединителями не произошло. Эксплуатационный интервал для главных контактов открытого разъединителя находится на уровне двух - шести лет, в зависимости от интенсивности эксплуатации, и уровня загрязнения (например, промышленные выбросы загрязняющих веществ и / или природные загрязнители, например, песок и соль).

Надежность выключателей увеличилась вследствие развития технологий отключения контактов. В то же время количество прерывателей сократилось и сегодня доступны колонковые выключатели на напряжение до 300 кВ с одним прерывателя на полюс. Отказ от выравнивающих конденсаторов для колонковых выключателей с двумя прерывателями еще более упростил первичную схему и таким образом увеличил коэффициент готовности. Сегодня доступны высоковольтные выключатели на напряжение до 550 кВ, без выравнивающих конденсаторов, делая возможным развитие выключателей-разъединителей до этого уровня напряжения. Привод выключателя также совершенствовался от пневматического или гидравлического до двигательно-пружинного, что приводит к более надежной конструкции и снижает затраты на техническое обслуживание (рис. 1).

В прошлом при строительстве подстанции следовали необходимости "окружить" выключатели разъединителями, чтобы сделать возможным частое техническое обслуживание выключателей. В связи со значительным сокращением аварийности и технического обслуживания выключателей, отключение сегодня требуется больше для технического обслуживания воздушной сети, силовых трансформаторов, и т.д. Сниженное техническое обслуживание выключателей вместе с проблемами надежности распределительных устройств с открытым разъединителем, привело к тесному сотрудничествуАББс некоторыми из основных клиентов компании в области разработки выключателей-разъединителей [1, 2, 3]. Выключатель-разъединитель сочетает функции отключения и разрыва в одном устройстве, делает возможным уменьшить площадь подстанции и увеличивает коэффициент готовности [4]. Первый выключатель-разъединитель был смонтирован в 2000 году и сегодня выключатели-разъединители доступны на напряжения от 72.5 кВ до 550 кВ (МЭК, 66-500 кВ по ГОСТ) - LTB DCB 72,5, LTB DCB 145, HPL DCB 170, HPL DCB 245, HPL DCB 300, HPL DCB 362, HPL DCB 420.

Дизайн выключателей-разъединителей

В DCB нормальные контакты прерывателя также выполняют функцию разъединителя когда находятся в разомкнутом положении. Контактная цепь подобна цепи обычного выключателя без дополнительных контактов или системных связей (рис. 2). Выключатель-разъединитель оснащен изоляторами из силиконовой резины. Эти изоляторы имеют гидрофобные свойства, то есть, любая вода на их поверхности превращается в капли. В результате они имеют отличную производительность в загрязненной окружающей среде и ток утечки через полюса в отключенном положении сводится к минимуму.

Выключатель-разъединитель позволяет значительно сократить техническое обслуживание подстанций с открытыми распредустройствами (AIS) и снижает риск аварии из-за загрязнения. Замена на подстанциях комбинации выключателя и открытого разъединителя на выключатель-разъединитель, приводит к росту коэффициента готовности.

Выключатель-разъединитель должен отвечать стандартам применяемым как к высоковольтным выключателям, так и разъединителям. Конкретный стандарт для выключателей-разъединителей был выдан IEC в 2005 году [5]. Важная часть этого стандарта отведена испытаниям совмещаемых функций. Эти испытания проверяют, что разъединительные свойства DCB осуществляются в течение его срока службы, несмотря на износ контактов и любых разложений побочных продуктов, возникающих при разрыве дуги.

Выключатели-разъединители доступны для номинальных напряжений от 72.5 до 550 кВ (рис.4). Около 900 трехфазных единиц этих устройств были установлены или заказаны.

Безопасное заземление

Когда часть подстанции или электрической сети отключена для техобслуживания или ремонта, один или несколько разъединителей отключены, чтобы изолировать ее от остальной части системы и заземлить изолированное оборудование для личной безопасности. Это может быть достигнуто разными способами:

• С обычными разъединителями с воздушной изоляцией, проверить наличие видимого разрыва между контактами, той части системы, что отключается, а затем заземлить обесточенную часть электросети
• Выключатели-разъединители жестко заблокированы в разомкнутом положении. Блокировка состоит из электрической блокировки привода, а также механической блокировки связи системы главных контактов. После этого включается прилегающий заземлитель. Видимый включенный заземлитель подтверждает, что выводимая часть системы обесточена и безопасна для работников (рис. 3).