Элегазовые выключатели 110, 220 кВ

Производители современного электротехнического оборудования

Модернизация оборудования схем ОРУ 110, 220 кВ. Применение энергосберегающего оборудования

Лекция 9.

РАСКРЫТИЕ ИНФОРМАЦИИ О ДВИЖЕНИИ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ В БУХГАЛТЕРСКОЙ ОТЧЕТНОСТИ

Организации составляют Отчет о движении денежных средств (ф. № 4 годового отчета).

В соответствии с ПБУ 3/2006 в составе бухгалтер­ской отчетности раскрывается информация о курсовых разницах.

Курсовые разницы отражаютсяв бухучёте отдельно от других видов доходов и расходов организа­ции, в т.ч. финансовых результатов от операций с иностранной валютой.

В бухгалтерской отчетности раскрывается величина курсовых разниц:

‣‣‣ образовавшихся по операциям пересчета выраженной в иностранной валюте стоимости активов и обяза­тельств, подлежащих оплате в иностранной валюте;

‣‣‣ образовавшихся по операциям пересчета выраженной в иностранной валюте стоимости активов и обяза­тельств, подлежащих оплате в рублях;

‣‣‣ зачисленных на счета бухгалтерского учета͵ отличные от счета учета финансовых результатов организации. Вместе с тем, в отчетности дается официальный курс иностранной валюты к рублю, установленный ЦБ РФ, на отчетную дату. В случае если для пересчета выра­женной в иностранной валюте стоимости активов или обязательств, подлежащей оплате в рублях, законом или соглашением сторон установлен иной курс, то в бухгалтерской отчетности раскрывается такой курс.

ПАО (до 2015 г. ОАО) ʼʼУралэлектротяжмашʼʼ . Введенный в строй в 1934 году завод, сегодня - ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" (ПАО (до 2015 г. ОАО) УЭТМ) - крупнейшее в России предприятие по выпуску электротехнического оборудования для генерирования, передачи, распределœения и потребления энергии. Оно производит более 800 типов изделий для более, чем 2500 Заказчиков в России и в 60 странах мира.

Производственная программа включает:

· высоковольтную аппаратуру;

· электрические машины;

· турбогенераторы;

· трансформаторы;

· преобразовательную технику.

Высокая квалификация и опыт персонала, широкие производственно-технологические возможности обеспечивают ПАО (до 2015 г. ОАО) УЭТМ лидирующие позиции в электротехнической промышленности.

Изделия предприятия успешно эксплуатируются на четырех континœентах мира в климатических условиях от тропиков до крайнего севера.

С 1996 года ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" входит в состав корпорации "Энергомаш", ᴦ. Москва.

Первой продукцией с момента пуска завода в 1934 году была высоковольтная аппаратура, которая и сегодня является ведущей отраслью производства на предприятии. За время работы заводом выпущено более 500 тысяч выключателœей различных типов в диапазоне напряжений от 600 В до 1150 кВ.

Постоянно обновляемая и совершенствуемая производственная программа по элегазовой высоковольтной аппаратуре включает в себя:

· элегазовые выключатели на напряжение 110, 220, 330 и 500 кВ, оснащенные пневмоприводами (серия ВГУ);

· элегазовые колонковые выключатели нового поколения на напряжения 110 и 220 кВ, оснащенные автономными пружинными приводами (серия ВГТ);

· элегазовые баковые выключатели на напряжение 110 кВ, ток отключения 40 кА, оснащенные встроенными трансформаторами тока и автономными пружинными приводами (серия ВЭБ);

· элегазовые баковые выключатели на напряжение 35 кВ, ток отключения 12,5 кА, оснащенные встроенными трансформаторами тока и электромагнитными приводами (серии ВГБ, модификации ВГБЭ и ВГБЭП).

Элегазовые выключатели на напряжение 110, 220 кВ серии ВГУ. Выключатели элегазовые серии ВГУГ предназначены для коммутации электрических цепей при рабочих и аварийных режимах в сетях трёхфазного переменного тока с заземлён­ной нейтралью на номинальные напряжения 220 кВ. В качестве дугогасительной и изолирующей среды ис­пользуется элегаз.

Выключатели имеют автономный гидравлический привод типа ПГВ-12А1Т, ТУ 3414-010-48316876-2001. Выключатель соответствует ГОСТ 687 и имеет сертификат соответствия РОСС RU.ME27.B00983. Технические условия на выключате­ли согласованы с РАО ʼʼЕЭС Россииʼʼ:

Значения климатических факторов внешней среды - по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 для климатического исполнения У1, при этом:

· высота установки над уровнем моря до 1000 м,

· рабочее значение температуры окружающего воздуха от минус 45°C до плюс 40°C.

Выключатель пригоден для работы при следующих усло­виях:

· толщина корки льда при гололёде - не более 20 мм,

· скорость ветра при наличии гололёда - не более 15 м/с,

· скорость ветра при отсутствии гололёда - не более 40 м/с,

· допустимое тяжение проводов в горизонтальной плоско­сти, приложенное к выводам полюса выключателя - не бо­лее 1500 Н.

Окружающая среда- невзрывоопасная. Содержание коррозионно-активных агентов - по ГОСТ15150 (для атмосфе­ры типа II).

Основные технические данные выключателœей приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Основные технические характеристики выключателœей серии ВГУ

Срок службы до среднего ремонта - 12 лет.

Срок службы не менее 25 лет.

Гарантийный срок со дня ввода выключателя в эксплуа­тацию - 2 года при наработке, не превышающей значений ре­сурса по механической или коммутационной стойкости.

Выключатель представляет собой комплект из 3-х меха­нически не связанных друг с другом полюсов и распредели­тельного шкафа.

Каждый полюс включает в себя дугогасительное устройство с конденсаторами для равно­мерного распределœения напряжения, опорную колонку фар­форовых изоляторов, установленную на цоколе с гидропри­водом. Гидропривод осуществляет оперирование выключа­телœем. Связь между приводом и контактами дугогасительного устройства осуществляется посредством изоляционной тяги, проходящей внутри опорного изолятора. Каждый полюс снабжен индикатором плотности элегаза для сигнализации о снижении давления элегаза.

В распределительном шкафу размещены элементы элек­трической части схем управления выключателœем и гидронасосным агрегатом привода. Цоколь с гидроприводом и рас­пределительный шкаф снабжены основным и антиконденсатным подогревами и системой автоматического управления основным подогревом.

Автономный гидравлический привод обеспечивает рабо­ту полюсов выключателя в простых операциях ʼʼОʼʼ и ʼʼВʼʼ и в сложных циклах. Привод имеет автоматическую систему уп­равления гидронасосным агрегатом для подкачки масла в систему высокого давления, что позволяет постоянно под­держивать уровень запасенной энергии. Привод имеет счет­чики числа срабатываний ʼʼвключение - отключениеʼʼ.

Габаритные размеры полюсов элегазовых выключателœей серии ВГУГ приведены на рисунке 3.1.

Элегазовые выключатели на напряжение 110, 220 кВ серии ВГТ. Выключатели предназначены для коммутации элек­трических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного перемен­ного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 110 и 220 кВ.

Выключатели изготовлены в климатическом испол­нении У и ХЛ*, категории размещения 1 ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1. Οʜᴎ предназначены для эксплуатации в откры­тых и закрытых распределительных устройствах в районах с умеренным и холодным климатом (минус 55°С) при следую­щих условиях:

· окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушаю­щих металлы и изоляцию. Содержание коррозионно-активных агентов по ГОСТ 15150 (для атмосферы типа II);

· верхнее рабочее значение температуры окружающего вык­лючатель воздуха составляет 40°C;

· нижнее рабочее значение температуры окружающего вык­лючатель воздуха составляет: для исполнения У1 - минус 45°С при заполнении выключателя элегазом, для испол­нения ХЛ 1 * - минус 55°С при заполнении выключателя га­зовой смесью (элегаз SF6 и тетрафторметан CF4);

· относительная влажность воздуха: при температуре +20°C <80%, при температуре +25°C <100%;

· при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм и ветре ско­ростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда - при ветре скоростью до 40 м/с;

· высота установки над уровнем моря не более 1000 м;

· сейсмичность-до 9 баллов по шкале MSK-64 (выключате­ли на 220 кВ должны устанавливаться на фундаментные стойки (бетонные опоры), имеющие сваи С35 с попереч­ным сечением 35х35 см);

· тяжение проводов в горизонтальном направлении - не бо­лее 1000 Н (100 кГс).

По заказу возможна поставка в климатическом исполнении Т1 (верхнее рабочее значение температуры воздуха +55°C).

Элегазовые выключатели соответствуют требовани­ям ГОСТ 687-78 "Выключатели переменного тока на напря­жение свыше 1000 В. Общие технические условия" и техни­ческим условиям ТУ16-2000 2БП.029.001 ТУ, согласованным с РАО ʼʼЕЭС Россииʼʼ, имеют сертификат соответствия №РОСС RU.ME25.B01020.

Основные преимущества:

· пониженные усилия оперирования выключателœем. Энергия, необходимая для гашения токов короткого за­мыкания, частично используется из самой дуги, что существенно уменьшает работу привода и повышает надежность;

· использование в соединœениях двойных уплотнений, а также ʼʼжидкостного затвораʼʼ в узле уплотнения под­вижного вала. Естественный уровень утечек - не более 0,5% в год - подтверждается испытаниями каждого выключателя на заводе-изготовителœе по методике, при­меняемой в космической технике;

· современные технологические и конструкторские ре­шения и применение надежных комплектующих, в т.ч. высокопрочных изоляторов зарубежных фирм.

· высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию;

· высокая коррозионная стойкость покрытий, применяемых для стальных конструкций выключателя;

· высокий коммутационный ресурс, заданный для каж­дого полюса (п.3.3), превосходящий в 2-3 раза коммутацион­ный ресурс лучших зарубежных аналогов (в расчете на каж­дый полюс), в сочетании с высоким механическим ресурсом, повышенными сроками службы уплотнений и комплектующих, обеспечивают при нормальных условиях эксплуатации не ме­нее, чем 25-летний срок службы до первого ремонта;

· сохранение электрической прочности изоляции вык­лючателя при напряжении равном 1,15 наибольшего фазного напряжения в случае потери избыточного давления газа в выключателœе;

· отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения.

· низкий уровень шума при срабатывании (соответству­ет высоким природоохранным требованиям);

· низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;

· полная взаимозаменяемость (по присоединительным и установочным размерам) с маломасляными выключателя­ми серии ВМТ.

Основные технические данные выключателœей серии ВГТ приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Основные технические характеристики выключателœей серии ВГТ

Допустимое для каждого полюса выключателя без осмотра и ремонта дугогасительных устройств число опе­раций отключения (ресурс по коммутационной стойкости) составляет:

· при токах в диапазоне свыше 60 до 100% номинально­го тока отключения - 20 операций (таким образом, для трехполюсного выключателя суммарный коммутационный ресурс составляет в данном диапазоне токов 60 операций);

· при токах в диапазоне свыше 30 до 60% номинального тока отключения - 50 операций;

· при рабочих токах, равных номинальному току - 5000 опе­раций ʼʼвключение - произвольная пауза - отключениеʼʼ.

Допустимое число операций включения для токов корот­кого замыкания должно составлять не более 50% от допу­стимого числа операций отключения; допустимое число операций включения при нагрузочных токах равно допус­тимому числу операций отключения.

Выключатели имеют следующие показатели надеж­ности и долговечности:

· ресурс по механической стойкости до первого ремонта - 10000 циклов ʼʼвключение - произвольная пауза - от­ключениеʼʼ (В - t n - О);

· срок службы до первого ремонта - не менее 25 лет, в случае если до этого срока не исчерпаны ресурсы по механической или коммутационной стойкости;

· срок службы - не менее 40 лет.

Выключатели серии ВГТ относятся к электричес­ким коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является: для исполнения У1 - элегаз (SF6), а для исполнения ХЛ1* -смесь газов (элегаз SF6 + тетрафторметан CF4).

Выключатель ВГТ-110М* состоит из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и механически свя­занных друг с другом. Все три полюса выключателя уп­равляются одним пружинным приводом типа ППрК.

В выключателœе ВГТ-220И* каждый полюс имеет раму и управляется своим приводом.

Принцип работы выключателœей основан на гашении электрической дуги потоком элегаза (газовой смеси), кото­рый создается за счёт перепада давления, обеспечиваемо­го автогенерацией, ᴛ.ᴇ. за счёт тепловой энергии самой дуги. Включение выключателœей осуществляется за счёт энергии включающих пружин привода, а отключение - за счёт энер­гии пружины отключающего устройства выключателя.

Полюс выключателя ВГТ-110 представляет собой колонну, заполненную элегазом (газовой смесью) и состо­ящую из опорного изолятора, дугогасительного устрой­ства с токовыми выводами, механизма управления с изо­ляционной тягой.

Полюс выключателя ВГТ-220И* состоит из двух ко­лонн, дугогасительные устройства которых установлены на сдвоенных опорных изоляторах и соединœены последова­тельно двумя шинами. Для равномерного распределœения напряжения по дугогасительным устройствам параллель­но к ним подключены шунтирующие конденсаторы.

Дугогасительное устройство содержит размыкае­мые главные и снабженные дугостойкими наконечниками дугогасительные контакты, поршневое устройство для со­здания давления в его внутренней полости и фтороплас­товые сопла, в которых потоки газа приобретают направ­ление, крайне важно е для эффективного гашения дуги.

Пружинный привод типа ППрК с моторным заво­дом рабочих (цилиндрических винтовых) пружин, пред­ставляет собой отдельный, помещенный в герметизиро­ванный трехдверный шкаф, агрегат. Привод имеет два электромагнита отключения и снабжен блокировочными устройствами, предотвращающими:

· проход команды на включающий электромагнит:

– при включенном выключателœе,

– при не взведенных пружинах,

– при положении взводящего пружины кулака, препят­ствующем включению выключателя;

· проход команды на отключающие электромагниты при отключенном выключателœе;

· "холостую" (при включенном выключателœе) динамичес­кую разрядку рабочих пружин;

· включение электродвигателя завода пружин при руч­ном их заводе.

Привод снабжен цепями сигнализации:

· ʼʼНе включен автоматический выключатель подачи пи­тания на электродвигательʼʼ,

· ʼʼНеисправность в системе завода пружинʼʼ,

· ʼʼНе включена автоматика управления электродвигате­лем завода пружинʼʼ,

· ʼʼНе взведены пружиныʼʼ,

· ʼʼОпасное снижение температуры в шкафуʼʼ.

Привод позволяет медленно оперировать контактами вык­лючателя при его настройке без каких-либо дополнитель­ных (к примеру, домкратных) устройств. Привод прост в обслуживании и надежен в эксплуатации.

Рама выключателя и шкаф привода имеют анти­коррозионное покрытие.

Габаритно-установочные и присоединительные раз­меры выключателя ВГТ-110II даны на рисунке 3.2.

Элегазовые выключатели на напряжение 110 кВ серии ВЭБ. ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" выпускает с 2001 года элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-1101Г-40/ 2500 УХЛ1*. Выключатель имеет пружинный привод типа ППрК и встроенные трансформаторы тока.

Выключатель предназначен для эксплуатации в от­крытых и закрытых распределительных устройствах в сетях переменного тока частотой 50 Гц с номиналь­ным напряжением 110 кВ в районах с умеренным и хо­лодным климатом (до минус 55°С) при следующих ус­ловиях:

· окружающая среда - невзрывоопасная, не содер­жащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание коррозионно-активных агентов по ГОСТ 15150 (для атмосферы типа II);

· верхнее рабочее значение температуры окружаю­щего выключатель воздуха составляет 40°С;

· нижнее рабочее значение температуры окружающе­го выключатель воздуха составляет минус 55°С;

· при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм и вет­ре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда -при ветре скоростью до 40 м/с;

· высота установки над уровнем моря - не более 1000 м;

· тяжение проводов в горизонтальном направлении -не более 1000 Н.

При заказе возможна поставка в климатическом исполнении Т1 (верхнее рабочее значение температу­ры окружающего воздуха плюс 55°С).

Выключатели успешно прошли полный комплекс ис­пытаний на соответствие требованиям российских стандартов. Технические условия согласованы с РАО "ЕЭС России", МПС РФ и ʼʼРосэнергоатомомʼʼ. Имеют сертификаты соответствия: №РОСС RU.MB03.B00090 и №РОСС RU.MB03.H00089.

Выключатель снабжен устройствами электропо­догрева полюсов, которые при понижении температу­ры окружающего воздуха до минус 25°С автоматичес­ки включаются и отключаются при температуре ми­нус 19-22°С.

Контроль утечки элегаза из полюсов выключателя осуществляется при помощи электроконтактных сиг­нализаторов плотности. Полюсы выключателя снабже­ны аварийной разрывной мембраной.

Выключатель поставляется заказчику в полностью собранном виде, что обеспечивает сохранение завод­ской регулировки и предельно упрощает монтаж и на­ладку. Транспортировка к месту монтажа возможна как желœезнодорожным, так и автомобильным транспортом (автотрейлером).

Шеф-монтаж и шеф-наладка производятся специ­алистами завода-изготовителя.

Габаритно-установочные и присоединительные раз­меры даны на рисунке 3.3.

Основные особенности и преимущества выключателя:

· наличие встроенных трансформаторов тока (с вы­сокими классами точности);

· комплектация модернизированным пружинным при­водом типа ППрК-2000СМ, электрическая схема ко­торого выполнена на импортной элементной базе: с пружинными клеммными зажимами для подсое­динœения внешних цепей; с увеличенным количеством сигнальных контактов (12 НО, 12 НЗ и 2 импульс­ных), длительно пропускающих токи более широко­го диапазона (от 5 до 25 А); с возможностью измене­ния ʼʼуставокʼʼ температуры автоматического вклю­чения обогрева и сигнализации об ʼʼопасномʼʼ сни­жении температуры в шкафу; с измененным, более удобным дизайном панели управления;

· унифицированная с элегазовыми колонковыми вык­лючателям и серии ВГТ конструкция дугогасительного устройства, работающего на базе автогене­рации;

· применение чистого элегаза;

· использование в соединœениях двойных уплотнений, а также ʼʼжидкостного затвораʼʼ в узле уплотнения подвижного вала. Естественный уровень утечек - не более 0,5% в год - подтверждается испытаниями каждого выключателя на заводе-изготовителœе по методике, применяемой в космической технике;

· современные технологические и конструкторские решения и применение надежных комплектующих, в т.ч. высокопрочных изоляторов зарубежных фирм;

· высокая коррозионная стойкость покрытий (горячее цинкование) применяемых для стальных конструк­ций выключателя;

· эксплуатация как в умеренном, так и в холодном климате (до минус 55°С);

· автоматическое включение и отключение электро­подогрева элегаза в резервуарах;

· высокий механический ресурс;

· малые габаритные размеры выключателя и масса;

· высокий коммутационный ресурс, заданный для каж­дого полюса, превосходящий в 2-3 раза коммутаци­онный ресурс лучших зарубежных аналогов (в рас­чете на каждый полюс) в сочетании с высоким меха­ническим ресурсом, повышенными сроками служ­бы уплотнений и комплектующих обеспечивает при нормальных условиях эксплуатации не менее, чем 25-летний срок службы до первого ремонта;

· возможность отключения токов нагрузки при потере избыточного давления газа в выключателœе;

· минимальное технические обслуживание в межре­монтный период;

· высокие пожаро- и взрывобезопасность;

· низкий уровень шума при срабатывании (соответ­ствует высоким природоохранным требованиям);

· поставка выключателя в полностью собранном виде;

· полная заводская готовность, быстрые монтаж и на­ладка (под руководством шеф-персонала завода-из­готовителя).

Основные технические данные выключателœей серии ВЭБ приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Основные технические характеристики выключателœей серии ВЭБ

Элегазовые выключатели на напряжение 220 кВ серии ВГК. Выключатель элегазовый ВГК-2201Г-31,5/3150 У1 предназначен для коммутации электрических цепей и шунтирующих реакторов при рабочих и аварийных ре­жимах в сетях трехфазного переменного тока с зазем­ленной нейтралью на номинальное напряжение 220 кВ.

Выключатель имеет автономный пружинно-гидрав­лический привод типа ППГВ-4 А2Т-УХЛ1 двухсторонне­го действия ТУ 3414-014-48316876-2002. Технические условия на выключатель ТУ 16-2003 2БП.029.005ТУ со­гласованы с РАО ʼʼЕЭС Россииʼʼ. Выключатель соответ­ствует ГОСТ 687 и имеет сертификат соответствия №.РОСС Ru.Me27.B00544.

Значения климатических факторов внешней сре­ды - по ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1 для климатичес­кого исполнения У, при этом: высота установки над уровнем моря до 1000 м; рабочее значение температуры окружающего воз­духа от минус 45°С до плюс 40°С.

Выключатель пригоден для работы при следующих условиях:

· толщина корки льда при гололеде - не более 20 мм;

· скорость ветра при наличии гололеда - не более 15 м/с;

· скорость ветра при отсутствии гололеда - не более 40 м/с;

· допустимое тяжение проводов в горизонтальной плоскости, приложенное к выводам полюса выклю­чателя - не более 1500 Н.

Окружающая среда - невзрывоопасная. Содержа­ние коррозионно-активных агентов - по ГОСТ 15150 (для атмосферы типа II).

Основные технические данные выключателœей серии ВГК приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4. Основные технические характеристики выключателœей серии ВГК

Срок службы до среднего ремонта не менее 15 лет. Срок службы не менее 30 лет.

Гарантийный срок со дня ввода выключателя в эксп­луатацию - 5 лет при наработке, не превышающей зна­чений ресурса по механической или коммутационной стойкости.

Выключатель представляет собой комплект из 3-х механически несвязанных друг с другом полюсов и рас­пределительного шкафа.

Каждый полюс состоит из колонки и цоколя с приво­дом. Колонка включает в себя дугогасительное устрой­ство и опорный изолятор.
Размещено на реф.рф
Колонка установлена на цоко­ле с пружинно-гидравлическим приводом. Привод осу­ществляет включение и отключение выключателя. Связь между приводом и контактами дугогасительного устрой­ства осуществляется посредством трубчатой изоляци­онной тяги, проходящей внутри опорного изолятора. Каждый полюс снабжен индикатором плотности элегаза для сигнализации о снижении давления элегаза.

В распределительном шкафу размещены элементы электрической части схемы управления выключателœем и гидронасосным агрегатом привода. Цоколь с гидро­приводом и распределительный шкаф снабжены основ­ным и антиконденсатным подогревами и системой ав­томатического управления основным подогревом.

Автономный пружинно-гидравлический привод обес­печивает работу полюсов выключателя в простых опе­рациях ʼʼО и Вʼʼ и в сложных циклах. Завод пружин про­исходит автоматически гидронасосным агрегатом (ГНА), питающимся от трехфазной сети 380 В. Привод имеет автоматическую систему управления гидронасосным агрегатом для подкачки масла в систему высо­кого давления, что позволяет постоянно поддерживать уровень запасенной энергии. Привод имеет счетчики числа срабатываний ʼʼвключение - отключениеʼʼ.

Габаритные размеры выключателя серии ВГК приведены на рисунке 3.4.

Разъединители на напряжение 110 кВ типа РПД, РПДО. ПАО (до 2015 г. ОАО) "Уралэлектротяжмаш" выпускает трехполюсные разъединители наружной установки серии РПД-110УХЛ1 (Т1) и однополюсные- серии РПДО-110УХЛ1 (Т1) на на­пряжение 110 кВ, номинальные токи 1 600 и 2500 А; заземлители однополюсные наружной установки типа ЗРО-11 0 УХЛ1 (Т1) на напряжение 110 кВ, номинальный ток 1000 А, ток термической стойкости 40 кА. Разъединители и заземлители управляются моторными и ручными при­водами.

Основные технические данные разъединителœей приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5. Основные технические характеристики разъединителœей РПД, и РПДО

Наименование параметра	РПД-110	РПДО-110
Номинальное напряжение, кВ
Наибольшее рабочее напряжение, кВ
Номинальный ток, А, не менее	1600; 2500
Ток термической стойкости (Iт), кА
Наибольший пик сквозного тока (ток электродинамической стойкости) (Iд), кА
Время протекания тока термической стойкости (для разъединителя/заземлителя), с	3/1
Значения токов холостого хода трансформаторов, зарядных токов воздушных и кабельных линий, которые допускается отключать и включать разъединителœем, при расстоянии между полюсами: - 1800 мм mm - 2000 мм mm
Механический ресурс (N) для главных цепей и цепей заземлителœей

В конструкциях РПД, РПДО используются уни­фицированные для этого семейства изделий узлы (при­воды, контактные группы, элементы механической связи, изоляторы и пр.), в связи с этим в качестве примера приведено описание конструкции трехполюсного разъединителя РПД-110: аппарата͵ имеющего полный набор всœех элементов конструкции.

Разъединитель состоит из трехполюсных групп разъе­динителя и заземлителœей (см. рис. 3.5.). Каждая группа управляется своим приводом.

Полюс разъединителя представляет собой две пово­ротные колонки изоляторов, установленных на раме и не­сущих на себе токоведущую систему с двумя проходными и одним размыкаемым в горизонтальной плоскости кон­тактом. Высокопрочные фарфоровые изоляторы, закупае­мые только по импорту, установлены на поворотных осно­ваниях, вращающихся на подшипниках качения. Внутрен­нее устройство поворотных оснований защищено от воз­действия атмосферы.

Размыкаемый контакт разъединителя выполнен в виде кулачкового контакта͵ закрепленного на конце одного токопровода, и контактных пальцев, закрепленных на конце другого. Во включенном положении разъединителя кон­тактные пальцы охватывают кулачковый контакт. Пальцы и кулачковые контакты имеют серебряное покрытие.

Проходные контакты выполнены в виде ламелœей, рас­положенных вокруг двух соосных медных стержней. Ламе­ли и медные стержни имеют серебряное покрытие и за­щищены от воздействия атмосферы. Для повышения на­дежности этого соединœения параллельно проходному кон­такту устанавливаются гибкие связи.

Токопроводы разъединителя выполнены из сварных алюминиевых деталей, что обеспечивает их стабильное электрическое сопротивление.

Разъединитель может комплектоваться одним или дву­мя заземлителями, ножи которых перемещаются в верти­кальной плоскости. В положении ʼʼОʼʼ заземлителя ножи располагаются горизонтально вдоль рам полюсов.

Перемещаясь вверх, ножи заземлителя замыкают кон­такты, расположенные на токопроводах разъединителя.

Разъединитель снабжен механической блокировкой, предотвращающей включение заземлителœей при включен­ном разъединителœе и включение разъединителя при вклю­ченных заземлителях.

Управление трехполюсным разъединителœем и каждым из заземлителœей реализуются отдельными моторны­ми или ручными приводами, причем моторный привод снабжен устройством ручного управления. Оба привода снабжены электромагнитной блокировкой для предотвра­щения от неправильных операций.

Приводы имеют постоянно включенный антиконденсатный подогрев. Моторный привод имеет дополнительно подогрев мощностью 0,4 кВт, включение и отключение ко­торого производится автоматически. Возможно комплек­тование изделий моторными приводами с двигателями постоянного тока.

Для обеспечения безопасности персонала при работе от ручного управления привод разъединителя установлен на крайней опоре с наружной стороны, а подвижные кон­такты разъединителя при отключении имеют направле­ние от привода, во внутрь разъединителя.

Основные особенности и преимущества:

· Высокопрочные стержневые фарфоровые изоляторы, закупаемые только по импорту.

· Сварные алюминиевые токопроводы с минимальным количеством контактных соединœений, обуславливают многолетнее стабильное электрическое сопротивление.

· Размыкаемые контакты без дополнительных пружин и шарниров.

· Прочные поворотные основания на подшипниках ка­чения выдерживают большие изгибающие нагруз­ки, обеспечивают стабильность механических харак­теристик.

· Закупаемые по импорту самосмазывающиеся шарни­ры, не требующие обслуживания в течение всœего срока службы.

· Фиксированное положение ведущих рычагов привода с переходом за ʼʼмертвуюʼʼ точку исключает возмож­ность непроизвольных переключений под воздействи­ем внешних факторов.

· Максимальная заводская готовность, обеспечивающая простой и быстрый монтаж. Разъединитель поставля­ется отрегулированным и должна быть укомплектован заводскими опорами (подставками).

· Дополнительная безопасность - привод разъедините­ля расположен на крайней опоре, снаружи, а контакты разъединителя при отключении движутся в направле­нии от привода.

· Рамы и подставки (кронштейны) разъединителя покры­ты горячим цинком.

· Минимальное техническое обслуживание при эксплуа­тации.

· Срок эксплуатации-40лет, гарантийный период-5лет.

ПАО (до 2015 г. ОАО) "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт высоковольтного аппаратостроения" ᴦ. Санкт-Петербург . ПАО (до 2015 г. ОАО) "НИИВА" - имеет 125 летнюю историю, вначале в составе завода и объединœения "Электроаппарат", а затем с 1952 года - как самостоятельная организация; с 1993 года - Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт высоковольтного аппаратостроения" (ПАО (до 2015 г. ОАО) "НИИВА").

Высоковольтная коммутационная и измерительная аппаратура, разработанная в институте за эти годы, выпускается многими заводами России и зарубежными странами, ею оснащена практически вся энергетика России, стран СНГ и многих стран мира.

В стенах института в различные годы работали ученые-электротехники с мировым именем, здесь практически были заложены теоретические основы высоковольтного аппаратостроения.

За последние годы институтом разработаны одноразрывные баковые элегазовые выключатели на 110-750 кВ, колонковые выключатели на напряжение 110 кВ, измерительные элегазовые трансформаторы на 110-220 кВ, выпускаемые ПАО (до 2015 г. ОАО) “Энергомеханический завод”, ПАО (до 2015 г. ОАО) ВО “Электроаппарат”, ᴦ. C.-Петербург; комбинатом “Электрохимприбор”, ᴦ. Екатеринбурᴦ. А также совместно с фирмой “Hyundai Heavy Industries Co., LTD”, Республика Корея – КРУЭ 362 и 800 кВ с токами отключения 63 и 50 кА и номинальным током 8000 А, КРУЭ 500 кВ с током отключения 50 кА и номинальным током 3150А.

Элегазовые выключатели 110, 220 кВ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Элегазовые выключатели 110, 220 кВ" 2017, 2018.

А. Назарычев, главный инженер ООО «Контакт T&D», зав. кафедрой Ивановского энергетического университета, проректор по научной работе ПЭИПК, д.т.н., профессор; А. Суровов, директор ООО «Контакт T&D»; В. Чайка, главный конструктор ОАО «НПП «Контакт»; А. Таджибаев, ректор Петербургского энергетического института повышения квалификации (ПЭИПК), д.т.н., профессор

Техническое перевооружение распределительного электросетевого комплекса является основой модернизации экономики регионов России. Разработанная в Холдинге МРСК Программа реновации электросетевого комплекса на период с 2011 по 2020 г., в качестве первоочередных задач ставит снижение износа оборудования до 46-48%, потерь электроэнергии - до 6,1%, а также двукратное снижение количества технологических нарушений.

Воздушные и масляные выключатели

Важнейшим оборудованием распределительных сетей являются коммутационные аппараты, от работы которых зависит надежность всех подстанций, линий электропередачи и распределительных устройств во всех режимах эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения являются основными коммутационными аппаратами в электрических установках и служат для отключения и включения цепей в любых режимах: номинальном длительном, при перегрузках, коротких замыканиях (КЗ), холостом ходе, несинхронной работе. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание. Общее количество высоковольтных выключателей напряжением 110-750 кВ, находящихся в эксплуатации, составляет около 30 тысяч. По классам напряжения они распределены так, как показано в табл. 1.

Табл. 1. Распределение общего количества парка высоковольтных выключателей по классам напряжения 110-750 кВ

Номинальное напряжение, кВ	Общее количество выключателей, шт .	Количество выклю­чателей от общего числа, %

Из табл. 1 видно, что наибольшее количество выключателей - 95,7% эксплуатируется в классе напряжения 110-220 кВ.

Достаточно длительное время в энергосистемах в этих классах напряжения применялись масляные баковые, маломасляные колонковые и воздушные выключатели различных типов. Сегодня число выключателей, отработавших нормативный срок службы, составляет 40% от общего количества выключателей, находящихся в эксплуатации, в том числе отработали свой нормативный ресурс 90% баковых масляных выключателей типа МКП-110 и 40% выключателей типа У-110, 30% воздушных выключателей ВВН-110, 40% воздушных выключателей ВВН-220. За последние годы заметно выросло количество повреждений отечественных выключателей. Основными причинами являются:
износ основных сборочных узлов выключателей;
несовершенство конструкции, находящихся в эксплуатации аппаратов;
несоответствие климатическим условиям эксплуатации;
дефекты, обусловленные низким качеством ремонта и применяемых при ремонте материалов;
дефекты изготовления;
нарушения нормативных и директивных документов по срокам ремонта и режимам эксплуатации;
установка в цепях шунтирующих реакторов и конденсаторных батарей, для коммутации которых выключатели не предназначены;
установка в цепях, где токи КЗ и восстанавливающее напряжение превышают нормированные параметры выключателя.

Положения Технической политики в распределительном сетевом комплексе предъявляют к современным выключателям высокого напряжения следующие достаточно высокие требования:
надежное отключение любых токов (включая токи КЗ);
быстрота операций, т.е. наименьшее время отключения и включения;
пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;
наличие коммутационного и механического ресурса, обеспечивающего межремонтный период эксплуатации не менее 15-20 лет;
минимальное количество операций технического обслуживания в процессе эксплуатации;
максимальное уменьшение массогабаритных показателей;
сокращение эксплуатационных расходов;
взрыво- и пожаробезопасность.

Эти требования трудновыполнимы при традиционных методах гашения дуги в масле или воздухе. Возможности дальнейшего существенного совершенствования выключателей с традиционными способами гашения дуги практически исчерпаны.

Вакуумные и элегазовые выключатели

Выполнение повышенных требований к выключателям возможно при использовании в распределительных устройствах подстанций современных элегазовых и вакуумных выключателей (ВВ). В настоящее время выключатели с вакуумными и элегазовыми дугогасящими устройствами (ДУ) вытесняют масляные, электромагнитные и воздушные выключатели. Дело в том, что ДУ вакуумных и элегазовых выключателей не требуют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в то время как в масляных выключателях масло при отключениях загрязняется частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости смены масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства воздушных выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки. Кроме того, у изношенных воздушных выключателей имеются утечки сжатого воздуха из ДУ, что исключает возможность нормального оперирования. Дугогасящие устройства вакуумных и элегазовых выключателей заключены в герметичные оболочки, и их внутренняя изоляция не подвергается воздействию внешней среды. Электрическая дуга при отключениях в вакууме или в элегазе также практически не снижает свойств дугогасящей и изолирующей среды.

Нормативными документами ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК закреплено решение о преимущественном применении при строительстве, реконструкции, техническом перевооружении и замене оборудования подстанций напряжением 330-750 кВ элегазовых выключателей, а на подстанциях напряжением 6, 10, 20, 35 кВ - вакуумных выключателей. В классе напряжения 110-220 кВ сегодня на вновь вводимых в эксплуатацию подстанциях, как правило, в отсутствии каких-либо альтернативных вариантов предлагается применять элегазовые выключатели, которые при всех своих достоинствах имеют и ряд следующих проблемных моментов.

Физические особенности применения в высоковольтных выключателях элегаза (гексафторида серы - SF6) в качестве изолирующей и дугогасящей среды подразумевают необходимость поддержания в ДУ повышенного давления (1,5-2,5 атм.) для обеспечения требуемого уровня коммутационной способности и электрической прочности межконтактного промежутка. В процессе длительной эксплуатации выключателя возможны утечки элегаза. При этом давление в дугогасящей камере снижается. В вакуумных выключателях современные технологии изготовления вакуумных дугогасительных камер (ВДК) доведены до уровня, который гарантирует необходимый вакуум на протяжении всего срока службы ВДК - 25-40 лет.

Давление в ДУ элегазовых выключателей может также снижаться при значительных колебаниях температуры окружающей среды. В случае падения давления ниже заданных пределов критической величины, которая определяется индивидуально для различных типов ДУ, существует опасность пробоя элегазового промежутка или отказа выключателя в момент выполнения коммутации. Для предотвращения такого рода отказов необходимы наличие в элегазовом выключателе контроля рабочего давления в дугогасящей камере с помощью манометра и своевременная подкачка элегаза до заданных пределов. Кроме того, при интеграции элегазовых выключателей в систему цифровой подстанции стоимость организации передачи информации о давлении элегаза сопоставима со стоимостью самого выключателя. Вакуумный же выключатель может эксплуатироваться в диапазоне изменения температур от +50о до -60°С, при этом датчик контроля состояния вакуума устанавливать в ВДК не требуется.

Например, известен случай блокировки цепей управления 59 элегазовых баковых выключателей 110-500 кВ производства ряда европейских компаний при температуре окружающего воздуха -41°С в Тюменской области в 2006 году из-за несовершенства конструкции, недостаточной мощности, низкой надежности обогревающих устройств баков и недостатков системы контроля давления (плотности) элегаза. Поэтому при выборе выключателей для регионов с холодным климатом предпочтение следует отдавать либо выключателям, заполненным газовой смесью, не требующей подогрева, либо необходимы: установка дополнительной теплоизоляции баков, дополнительный обогрев импульсных газовых трубок, увеличение мощности подогревателей. Все это усложняет и удорожает конструкцию элегазовых выключателей и увеличивает расход электроэнергии на собственные нужды, а значит, делает элегазовые выключатели энергонеэффективными. Следует также отметить и относительно высокую стоимость производства, очистки и утилизации элегаза.

Несмотря на доказанную практикой эксплуатации безвредность элегазовых выключателей при нормальных режимах работы, тем не менее, экологические проблемы остро возникают при ремонте и утилизации отработавших нормативный ресурс выключателей. Дело в том, что некоторые продукты разложения элегаза весьма токсичны и могут наносить вред человеку и окружающей среде. В табл. 2 приведена степень опасности продуктов разложения элегаза.

Табл. 2. Степень опасности продуктов разложения элегаза SF6

Продукты разло­жения элегаза	Степень токсич­ ности			Срок жизни после выброса в атмоcферу	Опасность для здоровья человека
				неизвестен
				неизвестен
				неизвестен
					минуты после выброса)
		про­ тухшие яйца		от минут до часов	относительно высокая
					при вдыхании и попадании на кожу
	очень высокая	неиз­ вестен	очень низкая

Анализируя табл. 2, можно сделать вывод о том, что наиболее опасным в экологическом отношении является попадание в окружающую среду как самого элегаза, так и продуктов его разложения, в составе которых имеются токсичные вещества. Так как экологические требования сегодня выходят на первый план, законодательство России и стран-участниц Монреальского протокола запрещают выброс в атмосферу фторосодержащих веществ, к которым относится и элегаз. Поэтому для обеспечения безопасности и выполнения современных экологических требований, повышения качества и культуры эксплуатации при внедрении элегазового оборудования необходимо оснащение предприятий распределительного электросетевого комплекса современными газотехнологическими аппаратами, а также оборудованием для очистки элегаза и утилизации продуктов его разложения, что потребует серьезных финансовых затрат.

В соглашении (Пакт о климатических изменениях), подписанном большинством стран мира в японском городе Киото в 1997 г., имеется прямое упоминание относительно SF6, как о потенциально опасном газе, обладающем тепличным (парниковым) эффектом, и участникам соглашения предписывается воздерживаться от его применения. Поэтому во многих странах были предприняты попытки, направленные на разработку высоковольтных ВДК, которые заменили бы действующие сегодня повсеместно элегазовые выключатели.

Вакуумные выключатели идеальны с экологической точки зрения, обладают высокой надежностью, имеют больший коммутационный ресурс и могут работать при температурах до -60°С.

В классе напряжений 6-35 кВ вакуумные выключатели давно потеснили позиции элегазовых и успешно эксплуатируются более 15 лет. При модернизации и новом строительстве ЗРУ 6-10 кВ на подстанциях ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК иные типы выключателей помимо вакуумных, совсем не рассматриваются. Единственное исключение - ЗРУ-6 кВ некоторых АЭС и ТЭЦ, где из-за сложившихся стереотипов о возможных перенапряжениях при работе вакуумных выключателей, все еще рассматривается установка элегазовых выключателей, причем как правило, импортного производства - Schneider Electric, АВВ, Areva.

Разработка вакуумных выключателей 110-220 кВ неоднократно обсуждалась в докладах и материалах Международного симпозиума по разряду и электрической изоляции в вакууме (ISDEIV - International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum), что, несомненно, указывает на интерес разработчиков и производителей вакуумной коммутационной техники к высоким классам напряжения. На основе материалов симпозиума можно говорить о следующих тенденциях исследования и развития вакуумной коммутационной техники на высокие классы напряжения:
снижение габаритов вакуумных выключателей возможно за счет оптимизации по электрической прочности контактной системы ВДК и повышения плотности отключаемых токов на единицу площади контактов;
на основе новейших результатов исследований электрической прочности в вакууме создание конструкций выключателей и ВДК на большие классы напряжений (конструирование одноразрывных камер на большие напряжения) и конструктивных решений по многоразрывным камерам и многокамерным выключателям;
решение проблемы обеспечения восстановления электрической прочности в ВДК после погашения дуги. Эрозионные процессы и термический разогрев контактов значительно ограничивают скорость и уровень восстановления электрической прочности ВДК. Современный уровень знаний позволил разработать ВДК на напряжение до 145 кВ, что позволяет создать одно- и двухразрывные вакуумные выключатели 110 кВ и двухразрывные вакуумные выключатели 220 кВ;
продолжаются работы по оптимизации материалов контактов и конструкции ВДК.

Вакуумные дугогасительные камеры

История развития ВДК на высокие классы напряжения насчитывает в мире уже немало лет. Такие страны, как Россия, Германия, Франция, Великобритания, США, Китай, активно проводят исследования по созданию вакуумных выключателей на высокие напряжения и большие отключаемые токи. Фирмой «Сименс» разработаны вакуумные генераторные выключатели с номинальными токами отключения до 80 кА. Задача пропускания больших номинальных токов в этих аппаратах решается путем параллельного соединения нескольких вакуумных дугогасительных камер в каждом полюсе.

Наиболее существенные результаты были получены в Японии, что связано с растущим потреблением энергии в этой стране, а также с аспектами национальной безопасности. В итоге последние достижения: на внутреннем рынке Японии появились ВДК на напряжение 126 кВ, 145 кВ (рис. 1, длина 700 мм, диаметр 200 мм, контакты Cu-Cr, с аксиальным магнитным полем) и даже фарфоровая сдвоенная ВДК на напряжение 168 кВ.

В энергосистемах Японии на протяжении нескольких лет успешно эксплуатируются двух- и одноразрывные вакуумные выключатели на базе ВДК на напряжение 126-168 кВ, на номинальные токи до 2000 А и номинальный ток отключения до 40 кА. На рис. 2, 3 представлены примеры таких вакуумных выключателей.

В настоящее время в Японии одним из главных направлений стало применение ВДК не только в диапазоне средних значений напряжения, но также и в высоковольтных распределительных устройствах подстанций, что обусловлено такими уникальными свойствами ВДК, как высокая отключающая способность, долговечность, безопасность и экономичность.

Также в Японии прослеживается тенденция совмещения высокоскоростных ВДК с технологией сверхпроводимости. Ведутся активно исследования по проблеме применения сверхпроводящих материалов в конструкциях ВДК. Выяснилось, что такое нововведение подошло бы для устройств ограничения тока в мощных энергетических системах. Целый ряд лабораторных исследований проводится с целью установления принципов работы таких устройств, в которых ограничитель тока подключался бы к элементу с высокотемпературной сверхпроводимостью параллельно цепи мощного источника энергии. Когда сверхпроводящий элемент начинает гасить ток в результате перегрузки, ВДК легко размыкает цепь и направляет весь ток в ограничитель тока, что приводит к сохранности сверхпроводящего материала и сокращению его размеров.

Россия, в части разработки и внедрения вакуумных выключателей на напряжение 110-220 кВ идет в ногу со своими японскими коллегами и значительно опережает европейских ученых и инженеров. В 2008 г. ФГУП ВЭИ (г. Москва) успешно провел испытания опытных образцов российских ВДК типов КДВ-60-31,5/2000 и КДВ-126-40/3150, рассчитанных соответственно на напряжение 60 и 126 кВ переменного тока частотой 50 Гц, предназначенных для комплектации двухразрывных и одноразрывных вакуумных выключателей 110-220 кВ.

Камера КДВА-60-31,5/2000 представлена на рис. 4., рассчитана на номинальное напряжение 60 кВ, 50 Гц и предназначена для двухразрывного вакуумного выключателя на напряжение 110 кВ (наибольшее рабочее напряжение 126 кВ), номинальный ток отключения 31,5 кА, номинальный ток 2000 А.

Рис. 4. Вакуумная дугогасительная камера типа КДВА-60-31,5/2000

Камеру следующего поколения - КДВ-126-40/3150, представленную на рис. 5, предполагается использовать для комплектации одноразрывного вакуумного выключателя на напряжение 110 кВ, 50 Гц, на номинальный ток 3150 А, и номинальный ток отключения 40 кА. Кроме того, в перспективе на ее основе может быть создан двухразрывный вакуумный выключатель на напряжение 220 кВ.

Рис. 5. Вакуумная дугогасительная камера типа КДВ-126-40/3150

Первый российский вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ начали разрабатывать в 2007 г. в г. Саратове на ОАО «НПП «Контакт». Технические требования на коммутационный аппарат были согласованы с ФСК ЕЭС. В 2009 г. на предприятии был изготовлен опытный образец двухразрывного вакуумного выключателя на базе камер КДВА-60-31,5/2000 с пружинно-магнитным приводом (рис. 6).

Рис 6. Вакуумный выключатель двухразрывный типа ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ 1

В этом же году начались полномасштабные испытания выключателя в лабораториях самого завода, ФГУП ВЭИ и НИЦ ВВА. Параллельно шел диалог со специалистами-эксплуатационниками, появлялись рекомендации, вносились изменения в конструкцию выключателя.

В 2010 г. на основании положительных результатов испытаний был получен сертификат на первый российский вакуумный выключатель 110 кВ и началось серийное производство ВБП-110кВ.

Небольшой период времени, затраченный ОАО «НПП «Контакт» на разработку и постановку на производство ВБП-110 кВ, объясняется использованием в конструкции выключателя технических решений и узлов, серийно производимых для вакуумных выключателей серии ВБПС-35кВ. К ним относится пружинно-магнитный привод (для ВБП-110 кВ привод был усилен, изменены настройки), полюса выключателя, механические узлы тяг и валов. Параметры выключателя ВБП-110 приведены в табл. 3.

Табл. 3 Основные параметры выключателя ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ 1

Номинальное напряжение, кВ
Номинальный ток, А
Номинальный ток отключения, кА
Ток электродинамической стойкости, кА
Ток термической стойкости, кА
Собственное время включения, мс
Собственное время отключения, мс
Тип провода	пружинный
Ресурс по механической стойкости
Ресурс по коммутационной стойкости
Ресурс по коммутационной стойкости при номинальном токе отключения	25 циклов ВО

До конца 2010 г., по согласованию с Холдингом МРСК первые серийные ВБП-110 кВ будут смонтированы на подстанциях филиалов Холдинга МРСК - МРСК Центра и Приволжья, Северо-Запада, Сибири, Волги, Северного Кавказа.

В 2009-2010 гг. на базе камеры КДВ-126-40/3150 разработан одноразрывный вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ, 50 Гц, номинальный ток 3150 А и номинальный ток отключения 40 кА. Выключатель имеет классическую для колонковых выключателей компоновку. Внешний вид выключателя типа ВБП-110III-40/3150 УХЛ1 приведен на рис. 7. Серийное производство такого выключателя планируется начать уже в 2011 г. Как и в двухразрывном выключателе, в ВБП-110III-40/3150 УХЛ1 предполагается использование ранее разработанных и проверенных в условиях эксплуатации (на выключателях класса 35 кВ и на первых ВБП-110 кВ) узлов и конструктивных решений.

Преимуществами выключателей ВБП-110III-31, 5/2000 и 40/3150 УХЛ1 являются:
экологическая безопасность;
возможность ручного включения и отключения;
большой коммутационный и механический ресурс;
устойчивая работа в сложных климатических условиях;
механизм свободного расцепления привода, позволяющий отключать выключатель в любой момент независимо от положения механизма;
пожаро- и взрывобезопасность;
малые габариты и вес.

Для распределительного электросетевого комплекса России при выборе элегазовых или вакуумных выключателей решающее значение могут иметь ремонтно-эксплуатационные расходы за весь нормативный период эксплуатации. Проведенные расчеты показали, что ремонтно-эксплуатационные расходы элегазовых выключателей значительно выше (до 100-300 раз), чем у вакуумных.

Уникальные разработки российских ученых и инженеров двухразрывного и одноразрывного вакуумного выключателей позволят не только создать реальную альтернативу элегазовым выключателям, но и быть основой программы замены масляных выключателей и пар отделитель-короткозамыкатель (ОД-КЗ) 110 кВ, а в будущем и 220 кВ. Кроме того, применение инновационных видов вакуумных выключателей высокого напряжения позволит развивать и совершенствовать распределительные устройства 110-220 кВ для создания новых блочно-модульных схемных решений, обеспечивающих:
экологическую безопасность оборудования;
высокую степень надежности и безопасности эксплуатации;
повышение уровня заводской готовности и укрупнение блочности поставки;
максимальное уменьшение массо-габаритных показателей;
сокращение эксплуатационных расходов и обеспечение удобства выполнения технического обслуживания и ремонта;
развитие необслуживаемых дистанционно управляемых цифровых подстанций;
создание закрытых распредустройств КРУ и ЗРУ-110 кВ с воздушной и комбинированной изоляцией, без использования элегаза.

Применение вакуумных выключателей 110-220 кВ особенно актуально при использовании в комплектной подстанции необслуживаемых, не содержащих масла и элегаза трансформаторов тока и напряжения. Такие трансформаторы - с оптическими датчиками - широко используются в Северной Америке и Канаде, где вопрос экологической безопасности оборудования стоит на первом месте. Оптические трансформаторы тока и напряжения легко интегрируются в системы цифровой подстанции, т.к. имеют на выходе цифровые сигналы.

В следующих статьях мы рассмотрим идеологию построения современных блочных подстанций 110 и 220 кВ с применением самых современных электрических аппаратов и конструктивных решений, в том числе и описанных в данной статье вакуумных выключателей 110-220 кВ и оптических трансформаторов тока и напряжения.

Высоковольтные выключатели, в которых используется элегаз SF6 как изоляционная и дугогасительная среда, получают все более широкое распространение, так как имеют высокие показатели коммутационного и механического ресурсов, отключающей способности, компактности и надежности по сравнению с воздушными, масляными и маломасляными высоковольтными выключателями.

Успехи в разработках элегазовых выключтаелей непосредственно оказали значительное влияние на внедрение в эксплуатацию компактных ОРУ, ЗРУ и элегазовых КРУЭ. В элегазовых выключателях применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока отключения и характеристик энергосистемы (или отдельной электроустановки).

В элегазовых дугогасительных устройствах, в отличие от воздушных дугогасительных устройств, при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении.

По способу гашения электрической дуги при отключении различают следующие элегазовые выключатели:

1. Автокомпрессионный элегазовый выключатель, где необходимый массовый расход элегаза через сопла компрессионного дугогасительного устройства создается по ходу подвижной системы выключателя (автокомпрессионный выключатель с одной ступенью давления).

2. Элегазовый выключатель с электромагнитным дутьем, в котором гашение дуги в дугогасительном устройстве обеспечивается вращением ее по кольцевым контактам под действием магнитного поля, создаваемого отключаемым током.

3. Элегазовый выключатель с камерами высокого и низкого давления, в котором принцип обеспечения газового дутья через сопла в дугогасительном устройстве аналогичен воздушным дугогасительным устройствам (Элегазовый выключатель с двумя ступенями давления).

4. Автогенерирующий элегазовый выключатель, где необходимый массовый расход элегаза через сопла дугогасительного устройства создается за счет разогрева и повышения давления элегаза дугой отключения в специальной камере (автогенерирующий элегазовый выключатель с одной ступенью давления).

Рассмотрим некоторые типичные конструкции элегазовых выключателей на 110 кВ и выше.

Элегазовые выключатели 110 кВ и выше на один разрыв различных фирм имеют следующие номинальные параметры: Uном=110-330 кВ, Iном=1-8 кА, Iо.ном=25-63 кА, давление элегаза рном=0,45-0,7 МПа(абс), время отключения 2-3 периода тока КЗ. Интенсивные исследования и испытания отечественных и зарубежных фирм позволили разработать и внедрить в эксплуатацию элегазовый выключатель с одним разрывом на Uном = 330-550 кВ при Iо.ном= 40 - 50 кА и времени отключения тока один период тока КЗ.

Типичная конструкция автокомпрессионного элегазового выключателя приведена на рис. 1.

Аппарат находится в отключенном положении и контакты 5 и 3 разомкнуты.

Рис. 1.

Токоподвод к неподвижному контакту 3 осуществляется через фланец 2, а к подвижному контакту 5 через фланец 9. В верхней крышке 1 монтируется камера с адсорбентом. Опорная изоляционная конструкция элегазового выключателя закреплена на подножнике 11. При включении выключателя срабатывает пневмопривод 13, шток 12 которого соединен через изоляционную тягу 10 и стальной стержень 8 с подвижным контакт 5. Последний жестко связан с фторопластовым соплом 4 и подвижным цилиндром 6. Вся подвижная система ЭВ (элементы 12-10-8-6-5) движется вверх относительно неподвижного поршня 7, и полость К дугогасительной системы выключателя увеличивается.

При отключении выключателя шток 12 приводного силового механизма тянет подвижную систему вниз и в полости К создается повышенное давление по сравнению с давлением в камере выключателя. Такая автокомпрессия элегаза обеспечивает истечение газовой среды через сопло, интенсивное охлаждение электрической дуги, возникающей между контактами 3 и 5 при отключении. Указатель положения 14 дает исходного положения контактной системы выключателя. В ряде конструкций автокомпрессионных элегазовых выключателей используются пружинные, гидравлические силовые приводные механизмы, а истечение элегаза через сопла в дугогасительной камере осуществляется по принципу двухстороннего дутья.

На рис. 2 приведен баковый элегазовый выключатель типа ВГБУ 220 кВ (Iном=2500 А, Iо.ном=40 кА ОАО «НИИВА» с автономным гидравлическим приводом 5 и встроенными трансформаторами тока 2. ЭВ имеет трехфазное управление (один привод на три фазы) и снабжен фарфоровыми (полимерными) покрышками 1 вводов «воздух-элегаз».

В газонаполненном баке 3 находится дугогасительное устройство, которое соединено с гидроприводом 5 через передаточный механизм размещенный в газонаполненной камере 4. Конструкция бакового элегазового выключателя закреплена на металлической раме 6. Для заполнения элегазом выключателя используется разъем 7. При установке выключателя в ОРУ обычно давление элегаза в камерах равно одной атм(абс.) и далее необходимо обеспечить р = рном.

Рис. 2.

Преимуществами баковых элегазовых выключателей со встроенными трансформаторами тока перед комплектами «колонковый элегазовый выключатель плюс отдельно стоящий трансформатор тока» являются: повышенная сейсмостойкость, меньшая площадь отчуждаемой территории подстанции, меньший объем требуемых фундаментных работ при строительстве подстанций, повышенная безопасность персонала подстанции (дугогасительные устройства расположены в заземленных металлических резервуарах), возможность применения подогрева элегаза при использовании в районах с холодным климатом.

В конструкциях баковых выключателей 220 кВ и выше для ОРУ необходимо повышение номинального давления элегаза (рном > 4,5атм(абс.)), поэтому вводят подогрев газовой среды с целью предотвращения сжижения элегаза при низких значениях температуры окружающей среды или используют смеси элегаза с азотом или тетрафторметаном.

Как показывает практика, для номинального напряжения 330–500 кВ баковые выключатели с одним разрывом на номинальные токи 40-63 кА - наиболее перспективный вид коммутационного оборудования для ОРУ и КРУЭ.

Выключатель ВГБ-750-50/4000 У1 разработки ОАО «НИИВА» (рис. 3) с двухразрывным автокомпрессионным дугогасительным устройством, встроенными трансформаторами тока, полимерными вводами «воздух-элегаз» снабжен двумя гидроприводами на полюс, что позволяет обеспечить полное время отключения не более длительности двух периодов тока промышленной частоты.

Во включенном положении элегазового выключателя резисторы зашунтированы главными контактами. При отключении первыми размыкаются контакты резисторов, далее – главные, затем - дугогасительные контакты. При включении первыми замыкаются контакты резисторов, а затем – дугогасительные и главные контакты. Для выравнивания распределения напряжения каждый разрыв шунтирован конденсаторами.

Распространение получили колонковые элегазовые выключатели с одним разрывом на номинальное напряжение 110-220 кВ с номинальным током отключения 40-50 кА.

Рис. 5

Типичная конструкция колонкового элегазового выключателя типа ВГП 110 кВ (Iном=2500 А, Iо.ном=40 кА) с пружинным приводом ОАО «Электроаппарат» приведена на рис. 5.

Воздушные выключатели

В воздушных выключателях дуга гасится при помощи дутья сжатым воздухом (при давлении 2-4 МПа и выше), поступающим из резервуара, чаще всего составляющего одно целое с основанием.

ДУ воздушных выключателей выполняют с одним или несколькими разрывами в фазе и с продольным или поперечным воздушным дутьем.

Дугогасительное устройство с одним разрывом может быть использовано для отключения значительного тока только при относительно небольшом напряжении. Выключатели напряжением 220 кВ и выше должны иметь несколько разрывов, включенных последовательно. Так, например, при давлении воздуха 4 МПа и напряжении 110 кВ выключатель с одним разрывом способен отключить ток около 40 кА. Выключатель 220 кВ должен иметь два разрыва, а выключатель 500 кВ - четыре разрыва.

Воздушные выключатели с номинальным напряжением от 110 до 1150 кВ проектируют сериями и собирают из унифицированных частей, из которых важнейшим является дугогасительный модуль с двумя разрывами, рассчитанный на некоторое условное напряжение порядка 110-250 кВ в зависимости от давления воздуха. Число модулей, включенных последовательно, выбирают в соответствии с номинальным напряжением.

Необходимым условием удовлетворительной работы выключателей с многократным разрывом является равномерное распределение восстанавливающего напряжения между разрывами. Для обеспечения равномерного распределения напряжения между разрывами при любой частоте восстанавливающего напряжения, целесообразно применение емкостных делителей напряжения (рис.1.а). Эти выключатели обычно снабжают также шунтирующими резисторами, включенными параллельно каждому разрыву (рис.1.б). При этом в каждом разрыве необходимы небольшие гасительные устройства (обозначены 1,2,3,4) для отключения сопровождающего тока.

Рис. 1.

Серии воздушных выключателей

Конструктивные схемы воздушных выключателей, применяемых на подстанциях, в основном определяются способом создания изоляционного промежутка между контактами выключателя, находящегося в отключенном положении, способом подачи сжатого воздуха в дугогасительные устройства, системой управления выключателем, наличием шунтирующих резисторов и делителей напряжения и некоторыми другими особенностями. Различают следующие серии воздушных выключателей.

Выключатель серии ВВБ для номинальных напряжений от 110 до 750кВ

Наиболее совершенные воздушные выключатели, у которых дугогасительная камера размещается непосредственно в баке со сжатым воздухом. Дугогасительные модули с двумя разрывами и односторонним дутьем имеют условное напряжение 110 кВ. Число модулей у выключателей с номинальным напряжением 110, 220, 330, 500 и 750 кВ равно соответственно 1, 2, 4, 6 и 8. Модули устанавливают на колоннах из фарфоровых изоляторов. Выключатели 110 кВ имеют один модуль и одну опорную колонну. Выключатели 220-750 кВ - по два модуля на каждой колонне, расположенных один над другим и соединенных последовательно перемычкой. На рис.2 показан воздушный выключатель типа ВВБ-220Б-31,5/2000У1 на номинальное напряжение 220 кВ, тип изоляции Б, номинальный ток отключения 31,5 кВ. номинальный ток 2000 А, для установки в умеренном климате на открытом воздухе.

Их полное время отключения составляет 0,06 - 0,08 с. в зависимости от номинального напряжения. Эксплуатация показала их высокую надежность.

Рис. 2. Выключатель серии ВВБ-220 с двумя модулями на одной колонне:1 - шкаф управления; 2 -- опорный изолятор; 3 -- дугогасительное устройство; 4 - делитель напряжения; 5 - соединительный проводник; 6 - шунтирующий резистор.

Давление воздуха для выключателей 110, 220 и 500 кВ равно 2 МПа; для выключателей 750 кВ - 2,6 МПа; 330 кВ - 2 и 2,6 МПа.

Выключатели серии ВВБ имеют пневматическую систему управления. В полых опорных колоннах проложены воздуховоды из изоляционного материала, из которых один служит для пополнения бачков сжатым воздухом, а второй - для управления контактными и дутьевыми клапанами модулей, находящимися под напряжением.

На рис. 3.а показан полюс выключателя серии ВВБ на напряжение 110кВ. Бак со сжатым воздухом 1 располагается на опорном изоляторе 2, в этом же изоляторе проходят управляющие воздуховоды. Шкаф управления 3 расположен в основании выключателя. ДУ соединяется с внешней цепью токоведущими частями проходных изоляторов 4. Равномерное распределение напряжения между двумя разрывами устройства обеспечивается с помощью конденсаторов 5. Схема устройства представлена на рис.3.б, где 5 -шунтирующие конденсаторы, обеспечивающие равенство напряжений на двух разрывах устройства; 6 - основные контакты; 7 - вспомогательные; 8 -шунтирующие резисторы, служащие для снижения скорости восстановления напряжения. Ток через шунтирующие резисторы отключаются контактами 7 после гашения дуги в основных разрывах 6. Из рис. 3.б видно, что корпус бака 2 находится под напряжением.

Рис. 3.

В рассмотренной конструкции под высоким давлением находится только стальной бак. Это позволяет повышать давление воздуха в баке до 3,5 -4 МПа и увеличивать отключаемый ток.