Элегазовые и вакуумные выключатели - Обслуживание выключателей высокого напряжения

В настоящее время элегазовые выключатели используются чаще всего в комплектных распределительных устройствах всех классов напряжений. В качестве дугогасительной теплоотводящей и изолирующей среды в них применяется элегаз (электротехнический газ). Выбор элегаза (шестифтористая сера SF6 ) не случаен. Чистый газообразный элегаз химически не активен, безвреден, не горит и не поддерживает горения, обладает повышенной теплопроводящей способностью, удачно сочетает в себе изоляционные и дугогасящие свойства, легкодоступен и сравнительно недорог. Электрическая прочность элегаза в 2,5 раза превышает прочность воздуха. Его электрические характеристики обладают высокой стабильностью. При нормальной эксплуатации элегаз не действует на материалы, применяемые в аппаратостроении; он не "стареет" и не требует ухода, как, например, масло.
Учитывая перечисленные свойства элегаза, в выключателях применяют простые конструкции дугогасительных устройств при небольшом числе разрывов и малой длительности горения дуги.
Полюс элегазового выключателя представляет собой герметичный заземленный металлический резервуар, в котором размещено дугогасительное устройство. Резервуар заполнен сжатым элегазом (в выключателях серии ЯЭ на напряжение 110 кВ номинальное давление элегаза 0,6 МПа). На рис. 11 приведена конструктивная схема одного разрыва автоматического дугогасительного устройства элегазового выключателя. Во включенном положении (рис. 11, а ) ламели главного подвижного контакта 3 плотно охватывают неподвижный трубчатый контакт 1 , создавая цепь электрическому току. В процессе отключения выключателя (рис. 11,б ) подвижная система, состоящая из цилиндра 4, подвижного контакта 3 и фторопластового сопла 2 , опускается вниз, при этом элегаз, находящийся в полости А неподвижного цилиндра 5 , сжимается и давление в этой полости повышается. Сжатый газ направляется в зону дуги и гасит ее по выходе контакта 1 из сопла 2. Таким образом, элегазовый выключатель работает без выброса газа наружу; гашение дуги происходит быстро (20-25 мс) с выделением лишь незначительного количества энергии, генерируемой дугой.
Электрическая дуга частично разлагает элегаз. Основная масса продуктов разложения рекомбинирует (восстанавливается), оставшаяся часть поглощается фильтрами-поглотителями, встроенными в резервуары выключателей. Продукты разложения, не поглощенные фильтрами, взаимодействуют с влагой, кислородом и парами металла и в небольших количествах выпадают в выключателях в виде тонкого слоя порошка. Сухой порошок - хороший диэлектрик.
Подвижные части дугогасительного устройства выключателя перемещаются изоляционной тягой, связанной с пневматическим приводом, шток которого входит в резервуар. Дугогасительное устройство крепится к стенкам резервуара с помощью эпоксидных опорных изоляторов специальной конструкции.
Обслуживание элегазовых выключателей. Персонал обязан следить за давлением элегаза в резервуарах выключателей, чтобы предотвратить чрезмерные утечки элегаза и возможные в этих случаях снижения электрической прочности изоляционных промежутков. Давление контролируется по показаниям манометров, а также плотномеров, когда температура окружающей среды изменяется в широких пределах и контроль за изоляцией измерением давления неприменим. Специальное устройство сигнализации предупреждает персонал о внезапном появлении утечек элегаза.
В условиях нормальной эксплуатации практически невозможно добиться абсолютной герметизации резервуаров, поэтому неизбежны утечки элегаза, которые, однако, не должны превышать 3%общей массы в год. В случае отклонения давления элегаза от номинального необходимо принятие мер по пополнению резервуаров элегазом.
Проводить операции с выключателями при пониженном давлении элегаза не допускается.
При осмотрах выключателей проверяется их общее состояние: чистота наружной поверхности, отсутствие звуков электрических разрядов, треска, вибраций. Проверяется работа приточно-вытяжной вентиляции, температура воздуха в помещении РУ (температура должна поддерживаться на уровне не ниже 5°С). Проверяется давление сжатого воздуха в резервуарах пневматических приводов выключателей (оно должно находиться в пределах 1,6-2,1 МПа). Обращается внимание на состояние заземляющих проводок резервуаров.

Рис. 11. Автопневматическое дугогасительное устройство элегазового выключателя 110 кВ:
а - в положении "включено"; б - в процессе отключения.
Подвижные части зачернены, неподвижные заштрихованы
Положение элегазовых выключателей определяется по механическому указателю положения. При обслуживании элегазовых установок персоналу следует помнить, что элегаз в 5 раз тяжелее воздуха и при утечках скапливается на уровне пола и в других пониженных местах (подвалах, траншеях, кабельных каналах); персонал, находясь в таких местах, может почувствовать недостаток кислорода и удушье. Безопасный уровень концентрации чистого (не загрязненного продуктами разложения) элегаза в помещении - не более 0,1% (5000 мг/м3), а при кратковременном пребывании - до 1%.
В среде с большой концентрацией элегаза человек может внезапно потерять сознание без каких-либо тревожных симптомов. Чтобы избежать это, необходим доступ свежего воздуха.
Поэтому проведение работ (в том числе и оперативных переключений) в помещениях РУ, где обнаружена утечка элегаза, только при включенной приточно-вытяжной вентиляции и применении индивидуальных средств защиты объясняется тем, что выбросы элегаза в атмосферу в случае прожига резервуаров выключателя, разрывов предохранительных мембран и т. д. могут быть загрязнены продуктами разложения. В продуктах разложения элегаза электрической дугой содержатся активные высокотоксичные фториды и сернистые соединения. Наличие продуктов разложения обнаруживается но неприятному едкому запаху. Эти химические соединения в газообразном и твердом состояниях чрезвычайно опасны для человека.

Вакуумные выключатели

Вакуумные выключатели находят в последние годы все более широкое применение в электроустановках напряжением 10 кВ и выше. Их основными достоинствами являются простота конструкций, высокая степень надежности и небольшие расходы на эксплуатацию.

Рис. 12. Разрез вакуумной дугогасительной камеры 10 кВ:
1 - сильфон; 2 - фланец; 3 - электростатический экран, имеющий потенциал ввода; 4 - электростатический экран, находящийся под свободным потенциалом; 5 - подвижный контакт; 6 - дугогасящий электрод; 7 - неподвижный контакт; 8 - керамический изолятор камеры; 9 - металлическая прокладка

Главной частью вакуумного выключателя является вакуумная дугогасительная камера (ВДК). На рис. 12 показан разрез ВДК, используемой в вакуумном выключателе ВВТ-10-1600-20. Цилиндрический корпус камеры состоит из двух секций полых керамических изоляторов 8, соединенных металлической прокладкой 9 и закрытых с торцов фланцами 2. Внутри камеры расположена контактная система и электростатические экраны, защищающие изоляционные поверхности от металлизации продуктами эрозии контактов и способствующие распределению потенциалов внутри камеры. Неподвижный контакт 7 жестко прикреплен к нижнему фланцу камеры. Подвижный контакт 5 проходит через верхний фланец камеры и соединяется с ним сильфоном 1 из нержавеющей стали, создающим герметичное подвижное соединение. Камеры полюсов выключателя крепятся на металлическом каркасе с помощью опорных изоляторов.
Подвижные контакты камер управляются общим приводом с помощью изоляционных тяг и перемещаются при отключении на 12 мм, что позволяет достигать высоких скоростей отключения (1,7-2,3 м/с).
Из камер откачан воздух до глубокого вакуума, который сохраняется в течение всего срока их службы. Таким образом, гашение электрической дуги в вакуумном выключателе происходит в условиях, где практически отсутствует среда, проводящая электрический ток, поэтому изоляция межэлектродного промежутка восстанавливается быстро и дуга гаснет при первом прохождении тока через нулевое значение. Эрозия контактов под действием дуги при этом незначительна. Инструкциями допускается износ контактов 4 мм.
При обслуживании вакуумных выключателей проверяется отсутствие дефектов (сколов, трещин) изоляторов и загрязнений их поверхности, а также отсутствие следов разрядов и коронирования.