Элегазовые выключатели

Важным фактором развития современной мировой электроэнергетики возобновляемость и экологичность. В свете чего к высоковольтным выключателям — значительным звенам в системе передачи и распределения электроэнергии, предъявляются повышенные требования по безопасности и экологической чистоте. Попробуем разобраться, какой тип современных выключателей имеет наибольшие перспективы получить работу в электрических сетях будущего? В частности сравним два наиболее используемых выключателя – вакуумный и элегазовый. Какой из этих типов выключателей имеет наибольшие перспективы применяться в экологически дружественных электрических сетях будущего?

 

Элегазовые выключатели

В элегазовых выключателях при отключении поток газа отводит тепло из дуги и позволяет добиться ее исчезновения при прохождении тока через нуль. Поток ионизированного элегаза между контактами восстанавливает диэлектрическую прочность промежутка, предотвращая повторное воспаление дуги. Необходимость дутья определяет сложность управляющего механизма и его стоимость. Новые разработки в сфере гашения электрической дуги в элегазе направлены на сокращение или ликвидацию этого прибавочного фактора стоимости.

 

Вакуумные выключатели

Дуга, возникшая в вакууме гаснет при первом прохождении тока через ноль, пары металла осаждаются на стенках дугогасительной камеры в течение микросекунды, как следствие в вакуумных выключателях диэлектрическая прочность восстанавливается очень быстро. Вакуумные выключатели нашли широкое применение в электрических сетях от 6 до 35 кВ.

 

Применение вакуумных выключателей на напряжение от 110 кВ и выше

Особенности формы дуги в вакууме при высоких напряжениях усложняет ее гашение при переходе через нуль. Другая проблема связана с нелинейной зависимостью напряжения пробоя от межполюсного расстояния. Как одно из решений – несколько соединенных последовательно разрывов.

Другим аспектом, который необходимо принять во внимание, подгорание и эрозия контактов, чем выше напряжение, тем выше их эрозия и оплавление. Материал рабочей поверхности контактов вакуумного выключателя – существенный фактор в этом вопросе. В результате исследований различных типов комбинаций материалов для вакуумных электродов, были выделены Cu, Cu-Bi и Cu-Cr, бескислородный медный сплав хрома, но Cu-Cr, кажется, самый лучший до сих пор. В этом сплаве хром разделен в меди посредством мелких зерен. Этот материал сочетает в себе хорошие дугогасительные характеристики с небольшим риском приварки контактов.

 

Предсерийные модели высоковольтного вакуумного выключателя (VCB), разработанные для работы под высоким напряжением.

В 1979 г. в Японии был представлен высоковольтный выключатель напряжением      168 кВ/31,5 кА. Этот выключатель работал с двойным разрывом цепи, и даже при высоком пробивном напряжении он был слишком дорогим и громоздким.

В 1989 г. группа исследователей из Китая представила на рассмотрение вакуумный высоковольтный выключатель с двойным разрывом цепи напряжением 126кВ/3 l,5кА/l,25кА. Этот высоковольтный выключатель создан при использовании двух вакуумных прерывателей напряжением 72,5кВ, объединенных в серию с двойным разрывом цепи.

В 2002 году в Японии компания AE Power System Corporation разработала еще один вакуумный высоковольтный выключатель и внесла улучшение во внешний вид предыдущего выключателя. Номинальное напряжение этого выключателя составляло 145кВ с 40кА током короткого замыкания и номинальным током 2кА.

В 2003 году был создан высоковольтный вакуумный выключатель с одинарным разрывом цепи напряжением 126кВ/40кА/2кА.

В 2006 году была создана первая предсерийная модель вакуумного высоковольтного выключателя напряжением 252кВ/40кА.

 

Сравнение элегазового и вакуумного высоковольтных выключателей

В нормальных условиях элегаз является инертным газом без запаха, невоспламеняющийся и не токсичный. Тем не менее, при температуре выше 1000С, элегаз разлагается на газы, включая газ S2F 10, который очень токсичен. К счастью, продукты распада быстро соединяют после затухания дуги (при понижении температуры). Согласно электрической прочности, элегаз обладает более предпочтительными свойствами, чем вакуум. Поэтому элегаз используется как изоляционный материал и дугогасительная среда. Использование элегаза позволяет производить электрооборудование более компактного размера и предоставляет больше пространства для устройства. Это лежит в основе того, почему примерно 50% общего объема элегаза является диэлектриком в таких электрических примерах, как высоковольтные переключатели. Элегаз мог стать превосходной дугогасительной средой для высоковольтного выключателя, если бы он не был столь опасен для окружающей среды. Элегаз – это один из самых опасных нагретых газов на планете.

Для сравнения уточним, что дугогасительной средой в вакуумных высоковольтных выключателях выступает вакуум, он не представляет угрозы для окружающей среды. На самом деле это обычный стеклянный контейнер и металлические компоненты, то есть вторичное сырье. А теперь о преимуществах и недостатках вакуумных выключателей.

Одним из важных преимуществ вакуумного высоковольтного выключателя является легкость в создании оборудования и небольшое количество компонентов примерно на 50% меньше, чем в высоковольтном элегазовом выключателе, что приводит к увеличению срока службы, что приводит к увеличению срока службы, с очень высоким числом рабочих циклов.  Кроме того, небольшое количество компонентов и простота конструкции обеспечивают компактный размер и небольшой вес для вакуумного высоковольтного выключателя и соответственно легкое техобслуживание и инспекция.

Еще одним из преимуществ высоковольтного вакуумного выключателя является высокое диэлектрическое сопротивление после нулевого значения тока.

Как отмечалось ранее, вакуумный выключатель не представляет угрозы для окружающей среды, что нельзя сказать об элегазовом выключателе.

Несмотря на значительное количество преимуществ, есть один важный минус вакуумного выключателя — стоимость.

Элегазовый высоковольтный выключатель стоит дешевле, что говорит не в пользу конкурентоспособности вакуумного. Нужно провести много исследований с целью снижения затрат на высоковольтный вакуумный выключатель, чтобы они стали экономической альтернативой элегазовой технологии.

Элегазовый высоковольтный выключатель стоит дешевле, что говорит не в пользу конкурентоспособности вакуумного. Нужно провести много исследований с целью снижения затрат на высоковольтный вакуумный выключатель, чтобы они стали экономической альтернативой элегазовой технологии.

Постоянные требования к сети электропередачи увеличивают их производительность, надежность и устойчивость. Поэтому важно продолжать развивать технологию новых выключателей, более надежных, производительных, недорогих, которые не представляют угрозы для окружающей среды и людей.

 

Пролистать наверх

Оставьте Ваши данные и наш
менеджер свяжется с Вами