Перспективы применения вакуумных выключателей напряжением 110–220 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

58

Сети России

Презент

ация

Т

ехническое

 

перевооружение

 

распределительного

 

электросе

-

тевого

 

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

 

обо

-

рудования

 

до

 46—48%, 

потерь

 

электроэнергии

 — 

до

 6,1%, 

а

 

также

 

дву

-

кратное

 

снижение

 

количества

 

технологических

 

нарушений

.

ВОЗДУШНЫЕ

 

И

 

МАСЛЯНЫЕ

 

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Важнейшим

 

оборудованием

 

распределительных

 

сетей

 

являются

 

ком

-

мутационные

 

аппараты

от

 

работы

 

которых

 

зависит

 

надежность

 

всех

 

под

-

станций

линий

 

электропередачи

 

и

 

распределительных

 

устройств

 

во

 

всех

 

режимах

 

эксплуатации

Выключатели

 

высокого

 

напряжения

 

являются

 

основными

 

коммутаци

-

онными

 

аппаратами

 

в

 

электрических

 

установках

 

и

 

служат

 

для

 

отключе

-

ния

 

и

 

включения

 

цепей

 

в

 

любых

 

режимах

номинальном

 

длительном

при

 

перегрузках

коротких

 

замыканиях

  (

КЗ

), 

холостом

 

ходе

несинхронной

 

работе

Наиболее

 

тяжелой

 

и

 

ответственной

 

операцией

 

является

 

отключе

-

ние

 

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. 

Из

 

табл

. 1 

видно

что

 

наибольшее

 

количество

 

выключателей

 — 95,7% 

эксплуатируется

 

в

 

классе

 

напряжения

 110—220 

кВ

Вячеслав

 

ЧАЙКА

главный

 

конструктор

 

ОАО

 «

НПП

 «

Контакт

»

Александр

 

НАЗАРЫЧЕВ

главный

 

инженер

 

ООО

 «

Контакт

 T&D», 

зав

кафедрой

 

Ивановского

 

энергетического

 

университета

проректор

 

по

 

научной

 

работе

 

ПЭИПК

д

.

т

.

н

., 

профессор

Александр

 

СУРОВОВ

д

иректор

 

ООО

 «

Контакт

 T&D»

Алексей

 

ТАДЖИБАЕВ

ректор

 

Петербургского

 

энергетического

 

института

 

повышения

 

квалификации

 

(

ПЭИПК

), 

д

.

т

.

н

., 

профессор

Перспективы применения 

напряжением

Анализ уровня износа технологического обо-
рудования в российском распределительном 
сетевом комплексе показывает, что средний 
физический износ оборудования по Холдингу 
МРСК составляет 69 % и незначительно варь-
ируется по большинству регионов в зоне ответ-
ственности региональных сетевых компаний. 
В среднем 52% оборудования отработало свой 
нормативный срок эксплуатации, в том числе 
свыше 7% — дважды, потери электроэнергии 
в ряде регионов находятся на уровне 18—25%, 
а надежность электроснабжения существенно 
отстает от зарубежных показателей. Количе-
ство отключений потребителей в отдельных 
энергосистемах составляет 5—6 в год, в разви-
тых зарубежных странах 1—2. 


Page 3
background image

59

№ 1, июль-август, 2010

59

№1, июль-август, 2010

Достаточно

 

длительное

 

время

 

в

 

энергосистемах

 

в

 

этих

 

классах

 

напряжения

 

применялись

 

масляные

 

баковые

маломасляные

 

колонковые

 

и

 

воздушные

 

выключатели

 

различных

 

типов

Сегодня

 

число

 

выключателей

отрабо

-

тавших

 

нормативный

 

срок

 

службы

составляет

 40% 

от

 

общего

 

количества

 

выключателей

находящихся

 

в

 

эксплу

-

атации

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

 

эксплу

-

атации

 

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

 

конденса

-

торных

 

батарей

для

 

коммутации

 

которых

 

выключатели

 

не

 

предназначены

;

• 

установка

 

в

 

цепях

где

 

токи

 

КЗ

 

и

 

восстанавливающее

 

напряжение

 

превышают

 

нормированные

 

параметры

 

выключателя

Положения

 

Технической

 

политики

 

в

 

распределитель

-

ном

 

сетевом

 

комплексе

 

предъявляют

 

к

 

современным

 

выключателям

 

высокого

 

напряжения

 

следующие

 

доста

-

точно

 

высокие

 

требования

:

• 

надежное

 

отключение

 

любых

 

токов

 (

включая

 

токи

 

КЗ

);

• 

быстрота

 

операций

т

.

е

наименьшее

 

время

 

отключе

-

ния

 

и

 

включения

;

• 

пригодность

 

для

 

быстродействующего

 

автоматического

 

повторного

 

включения

т

.

е

быстрое

 

включение

 

выклю

-

чателя

 

сразу

 

же

 

после

 

отключения

;

• 

возможность

 

пофазного

 (

пополюсного

управления

 

для

 

выключателей

 110 

кВ

 

и

 

выше

;

• 

наличие

 

коммутационного

 

и

 

механического

 

ресурса

обеспечивающего

 

межремонтный

 

период

 

эксплуата

-

ции

 

не

 

менее

 15—20 

лет

;

• 

минимальное

 

количество

 

операций

 

технического

 

обслу

-

живания

 

в

 

процессе

 

эксплуатации

;

• 

максимальное

 

уменьшение

 

массогабаритных

 

показа

-

телей

;

• 

сокращение

 

эксплуатационных

 

расходов

;

• 

взрыво

и

 

пожаробезопасность

.

Эти

 

требования

 

трудновыполнимы

 

при

 

традиционных

 

методах

 

гашения

 

дуги

 

в

 

масле

 

или

 

воздухе

Возможности

 

дальнейшего

 

существенного

 

совершенствования

 

выклю

-

чателей

 

с

 

традиционными

 

способами

 

гашения

 

дуги

 

прак

-

тически

 

исчерпаны

ВАКУУМНЫЕ

 

И

 

ЭЛЕГАЗОВЫЕ

 

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Выполнение

 

повышенных

 

требований

 

к

 

выключателям

 

возможно

 

при

 

использовании

 

в

 

распределительных

 

устрой

-

ствах

 

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

 

тече

-

ние

 20 

лет

в

 

то

 

время

 

как

 

в

 

масляных

 

выключателях

 

масло

 

при

 

отключениях

 

загрязняется

 

частицами

 

свободного

 

угле

-

рода

 

и

кроме

 

того

изоляционные

 

свойства

 

масла

 

снижают

-

ся

 

из

-

за

 

попадания

 

в

 

него

 

влаги

 

и

 

воздуха

Это

 

приводит

 

к

 

необходимости

 

смены

 

масла

 

не

 

реже

 1 

раза

 

в

 4 

года

Дуго

-

гасящие

 

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

 

опериро

-

вания

Дугогасящие

 

устройства

 

вакуумных

 

и

 

элегазовых

 

выключателей

 

заключены

 

в

 

герметичные

 

оболочки

и

 

их

 

внутренняя

 

изоляция

 

не

 

подвергается

 

воздействию

 

внеш

-

ней

 

среды

Электрическая

 

дуга

 

при

 

отключениях

 

в

 

вакууме

 

или

 

в

 

элегазе

 

также

 

практически

 

не

 

снижает

 

свойств

 

дугога

-

сящей

 

и

 

изолирующей

 

среды

.

Нормативными

 

документами

 

ФСК

 

ЕЭС

 

и

 

Холдинга

 

МРСК

 

закреплено

 

решение

 

о

 

преимущественном

 

применении

 

при

 

строительстве

реконструкции

техническом

 

пере

-

вооружении

 

и

 

замене

 

оборудования

 

подстанций

 

напря

-

жением

 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

 

пра

-

вило

в

 

отсутствии

 

каких

-

либо

 

альтернативных

 

вариантов

 

предлагается

 

применять

 

элегазовые

 

выключатели

кото

-

рые

 

при

 

всех

 

своих

 

достоинствах

 

имеют

 

и

 

ряд

 

следующих

 

проблемных

 

моментов

.

Физические

 

особенности

 

применения

 

в

 

высоко

-

вольтных

 

выключателях

 

элегаза

  (

гексавторида

 

серы

 — 

SF

6

в

 

качестве

 

изолирующей

 

и

 

дугогасящей

 

среды

 

подра

-

зумевают

 

необходимость

 

поддержания

 

в

 

ДУ

 

повышенного

 

вакуумных выключателей 

Табл

. 1. 

Распределение

 

общего

 

количества

 

парка

 

высоковольтных

 

выключателей

 

по

 

классам

 

напряжения

 110—750 

кВ

Номинальное

 

напряжение

кВ

Общее

 

количество

 

выключателей

шт

.

Количество

 

выклю

-

чателей

 

от

 

общего

 

числа

, %

110

24 150

80,5

220

4560

15,2

330

360

1,2

500

900

3

750

25

0,1

110–220 кВ

 


Page 4
background image

60

СЕТИ  РОССИИ

давления

 (1,5—2,5 

атм

.) 

для

 

обеспе

-

чения

 

требуемого

 

уровня

 

коммутаци

-

онной

 

способности

 

и

 

электрической

 

прочности

 

межконтактного

 

проме

-

жутка

В

 

процессе

 

длительной

 

экс

-

плуатации

 

выключателя

 

возможны

 

утечки

 

элегаза

При

 

этом

 

давление

 

в

 

дугогасящей

 

камере

 

снижается

В

 

вакуумных

 

выключателях

 

современ

-

ные

 

технологии

 

изготовления

 

ваку

-

умных

 

дугогасительных

 

камер

  (

ВДК

доведены

 

до

 

уровня

который

 

гаран

-

тирует

 

необходимый

 

вакуум

 

на

 

про

-

тяжении

 

всего

 

срока

 

службы

 

ВДК

 — 

25—40 

лет

.

Давление

 

в

 

ДУ

 

элегазовых

 

выклю

-

чателей

 

может

 

также

 

снижаться

 

при

 

значительных

 

колебаниях

 

темпера

-

туры

 

окружающей

 

среды

В

 

случае

 

падения

 

давления

 

ниже

 

заданных

 

пределов

 

критической

 

величины

которая

 

определяется

 

индивидуально

 

для

 

различных

 

типов

 

ДУ

существует

 

опасность

 

пробоя

 

элегазового

 

про

-

межутка

 

или

 

отказа

 

выключателя

 

в

 

момент

 

выполнения

 

коммутации

Для

 

предотвращения

 

такого

 

рода

 

отказов

 

необходимы

 

наличие

 

в

 

элегазовом

 

выключателе

 

контроля

 

рабочего

 

дав

-

ления

 

в

 

дугогасящей

 

камере

 

с

 

помо

-

щью

 

манометра

 

и

 

своевременная

 

подкачка

 

элегаза

 

до

 

заданных

 

преде

-

лов

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

 

изме

-

нения

 

температур

 

от

 +50

о

 

до

 -60

о

С

при

 

этом

 

датчик

 

контроля

 

состояния

 

вакуума

 

устанавливать

 

в

 

ВДК

 

не

 

тре

-

буется

.

Например

известен

 

случай

 

блоки

-

ровки

 

цепей

 

управления

 59 

элегазовых

 

баковых

 

выключателей

 110—500 

кВ

 

производства

 

ряда

 

европейских

 

ком

-

паний

 

при

 

температуре

 

окружающего

 

воздуха

 -41

o

С

 

в

 

Тюменской

 

области

 

в

 

2006 

году

 

из

-

за

 

несовершенства

 

кон

-

струкции

недостаточной

 

мощности

низкой

 

надежности

 

обогревающих

 

устройств

 

баков

 

и

 

недостатков

 

систе

-

мы

 

контроля

 

давления

  (

плотности

элегаза

Поэтому

 

при

 

выборе

 

выклю

-

чателей

 

для

 

регионов

 

с

 

холодным

 

кли

-

матом

 

предпочтение

 

следует

 

отдавать

 

либо

 

выключателям

заполненным

 

газовой

 

смесью

не

 

требующей

 

подо

-

грева

либо

 

необходимы

установка

 

дополнительной

 

теплоизоляции

 

баков

дополнительный

 

обогрев

 

импульсных

 

газовых

 

трубок

увеличение

 

мощности

 

подогревателей

Все

 

это

 

усложняет

 

и

 

удорожает

 

конструкцию

 

элегазовых

 

выключателей

 

и

 

увеличивает

 

рас

-

ход

 

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

 

практи

-

кой

 

эксплуатации

 

безвредность

 

эле

-

газовых

 

выключателей

 

при

 

нормаль

-

ных

 

режимах

 

работы

тем

 

не

 

менее

экологические

 

проблемы

 

остро

 

возникают

 

при

 

ремонте

 

и

 

утилизации

 

отработавших

 

нормативный

 

ресурс

 

выключателей

Дело

 

в

 

том

что

 

неко

-

торые

 

продукты

 

разложения

 

элегаза

 

весьма

 

токсичны

 

и

 

могут

 

наносить

 

вред

 

человеку

 

и

 

окружающей

 

среде

В

 

табл

. 2 

приведена

 

степень

 

опасно

-

сти

 

продуктов

 

разложения

 

элегаза

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

 

име

-

ются

 

токсичные

 

вещества

Так

 

как

 

экологические

 

требования

 

сегодня

 

выходят

 

на

 

первый

 

план

законода

-

тельство

 

России

 

и

 

стран

—-

участниц

 

Монреальского

 

протокола

 

запреща

-

ют

 

выброс

 

в

 

атмосферу

 

фторосодер

-

жащих

 

веществ

к

 

которым

 

относится

 

и

 

элегаз

Поэтому

 

для

 

обеспечения

 

безопасности

 

и

 

выполнения

 

совре

-

менных

 

экологических

 

требований

повышения

 

качества

 

и

 

культуры

 

экс

-

плуатации

 

при

 

внедрении

 

элегазового

 

оборудования

 

необходимо

 

оснаще

-

ние

 

предприятий

 

распределительного

 

электросетевого

 

комплекса

 

совре

-

менными

 

газотехнологическими

 

ап

-

паратами

а

 

также

 

оборудованием

 

для

 

очистки

 

элегаза

 

и

 

утилизации

 

про

-

дуктов

 

его

 

разложения

что

 

потребует

 

серьезных

 

финансовых

 

затрат

.

В

 

соглашении

 (

Пакт

 

о

 

климатических

 

изменениях

), 

подписанном

 

большин

-

ством

 

стран

 

мира

 

в

 

японском

 

городе

 

Киото

 

в

 1997 

г

., 

имеется

 

прямое

 

упоминание

 

относительно

 SF

6

как

 

о

 

потенциально

 

опасном

 

газе

обла

-

дающем

 

тепличным

  (

парниковым

эффектом

и

 

участникам

 

соглашения

 

предписывается

 

воздерживаться

 

от

 

его

 

применения

Поэтому

 

во

 

многих

 

странах

 

были

 

предприняты

 

попытки

направленные

 

на

 

разработку

 

высоко

-

вольтных

 

ВДК

которые

 

заменили

 

бы

 

действующие

 

сегодня

 

повсеместно

 

элегазовые

 

выключатели

.

Вакуумные

 

выключатели

 

идеальны

 

с

 

экологической

 

точки

 

зрения

обла

-

дают

 

высокой

 

надежностью

имеют

 

больший

 

коммутационный

 

ресурс

 

и

 

могут

 

работать

 

при

 

температурах

 

до

 

-60°

С

.

В

 

классе

 

напряжений

 6—35 

кВ

 

вакуумные

 

выключатели

 

давно

 

потес

-

нили

 

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

 

выклю

-

чателей

 

помимо

 

вакуумных

совсем

 

не

 

рассматриваются

Единственное

 

исключение

 — 

ЗРУ

-6

кВ

 

некоторых

 

АЭС

 

и

 

ТЭЦ

где

 

из

-

за

 

сложившихся

 

стерео

-

типов

 

о

 

возможных

 

перенапряжениях

 

при

 

работе

 

вакуумных

 

выключателей

Табл

. 2. 

Степень

 

опасности

 

продуктов

 

разложения

 

элегаза

 SF

6

Продукты

 

разло

-

жения

 

элегаза

Степень

 

токсич

-

ности

Запах

Степень

 

содержания

 

в

 

аппарате

Срок

 

жизни

 

после

 

выбро

-

са

 

в

 

атмос

-

феру

Опасность

 

для

 

здоровья

 

человека

С

F

4

нет

средняя

неизвестен

нет

(HF)

2

средняя

резкий

низкая

неизвестен

низкая

(

запах

)

SO

2

средняя

едкий

средняя

неизвестен

SF

4

высокая

едкий

высокая

минуты

высокая

 

(

первые

 

минуты

 

после

 

выброса

)

SiF

4

высокая

резкий

средняя

минуты

WF

6

высокая

резкий

средняя

минуты

SOF

2

высокая

про

-

тухшие

 

яйца

средняя

от

 

минут

 

до

 

часов

относительно

 

высокая

CuF

2

, AlF

3

средняя

едкий

высокая

при

 

вдыхании

 

и

 

попадании

 

на

 

кожу

S

2

F

10

очень

 

высокая

неиз

-

вестен

очень

 

низкая

часы

низкая


Page 5
background image

61

№ 1, июль-август, 2010

все

 

еще

 

рассматривается

 

установка

 

элегазовых

 

выключателей

причем

 

как

 

правило

импортного

 

производ

-

ства

 — Schneider Electric, 

АВВ

, Areva.

Разработка

 

вакуумных

 

выключа

-

телей

 110—220 

кВ

 

неоднократно

 

обсуждалась

 

в

 

докладах

 

и

 

материалах

 

Международного

 

симпозиума

 

по

 

раз

-

ряду

 

и

 

электроизоляции

 

в

 

вакууме

 

(ISDEIV — International Symposium on 
Discharges and Electrical Insulation in 
Vacuum), 

что

несомненно

указывает

 

на

 

интерес

 

разработчиков

 

и

 

произво

-

дителей

 

вакуумной

 

коммутационной

 

техники

 

к

 

высоким

 

классам

 

напря

-

жения

На

 

основе

 

материалов

 

симпо

-

зиума

 

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

 

проч

-

ности

 

в

 

вакууме

 

создание

 

кон

-

струкций

 

выключателей

 

и

 

ВДК

 

на

 

большие

 

классы

 

напряжений

 

(

конструирование

 

одноразрывных

 

камер

 

на

 

большие

 

напряжения

и

 

конструктивных

 

решений

 

по

 

мно

-

горазрывным

 

камерам

 

и

 

много

-

камерным

 

выключателям

• 

решение

 

проблемы

 

обеспечения

 

восстановления

 

электрической

 

прочности

 

в

 

ВДК

 

после

 

погашения

 

дуги

Эрозионные

 

процессы

 

и

 

тер

-

мический

 

разогрев

 

контактов

 

зна

-

чительно

 

ограничивают

 

скорость

 

и

 

уровень

 

восстановления

 

электро

-

прочности

 

ВДК

Современный

 

уровень

 

знаний

 

позволил

 

разрабо

-

тать

 

ВДК

 

на

 

напряжение

 

до

 145 

кВ

что

 

позволяет

 

создать

 

одно

и

 

двухразрывные

 

вакуумные

 

выклю

-

чатели

 110 

кВ

 

и

 

двухразрывные

 

вакуумные

 

выключатели

 220 

кВ

;

• 

продолжаются

 

работы

 

по

 

опти

-

мизации

 

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

 

выключа

-

тели

 

с

 

номинальными

 

токами

 

отклю

-

чения

 

до

 80 

кА

Задача

 

пропускания

 

больших

 

номинальных

 

токов

 

в

 

этих

 

аппаратах

 

решается

 

путем

 

параллель

-

ного

 

соединения

 

нескольких

 

вакуум

-

ных

 

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

 

внутрен

-

нем

 

рынке

 

Японии

 

появились

 

ВДК

 

на

 

напряжение

 126 

кВ

, 145 

кВ

  (

рис

. 1, 

длина

 700 

мм

диаметр

 200 

мм

кон

-

такты

 Cu-Cr, 

с

 

аксиальным

 

магнитным

 

полем

и

 

даже

 

фарфоровая

 

сдвоенная

 

ВДК

 

на

 

напряжение

 168 

кВ

В

 

энергосистемах

 

Японии

 

на

 

про

-

тяжении

 

нескольких

 

лет

 

успешно

 

экс

-

плуатируются

 

двух

и

 

одноразрывные

 

вакуумные

 

выключатели

 

на

 

базе

 

ВДК

 

на

 

напряжение

 126—168 

кВ

на

 

номинальные

 

токи

 

до

 2000 

А

 

и

 

номи

-

нальный

 

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

 

диапа

-

зоне

 

средних

 

значений

 

напряжения

но

 

также

 

и

 

в

 

высоковольтных

 

распре

-

делительных

 

устройствах

 

подстанций

что

 

обусловлено

 

такими

 

уникальными

 

свойствами

 

ВДК

как

 

высокая

 

отклю

-

чающая

 

способность

долговечность

безопасность

 

и

 

экономичность

.

Также

 

в

 

Японии

 

прослеживается

 

тенденция

 

совмещения

 

высокоско

-

ростных

 

ВДК

 

с

 

технологией

 

сверхпро

-

водимости

Ведутся

 

активно

 

иссле

-

дования

 

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

 

прово

-

дится

 

с

 

целью

 

установления

 

принци

-

пов

 

работы

 

таких

 

устройств

в

 

которых

 

ограничитель

 

тока

 

подключался

 

бы

 

к

 

элементу

 

с

 

высокотемпературной

 

сверхпроводимостью

 

параллельно

 

це

-

пи

 

мощного

 

источника

 

энергии

Когда

 

сверхпроводящий

 

элемент

 

начинает

 

гасить

 

ток

 

в

 

результате

 

перегрузки

ВДК

 

легко

 

размыкает

 

цепь

 

и

 

направ

-

ляет

 

весь

 

ток

 

в

 

ограничитель

 

тока

что

 

приводит

 

к

 

сохранности

 

сверхпрово

-

дящего

 

материала

 

и

 

сокращению

 

его

 

размеров

.

Россия

в

 

части

 

разработки

 

и

 

вне

-

дрения

 

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

 

Рис

. 1. 

Вакуумная

 

дугогасительная

 

камера

 

на

 

145 

кВ

 

японской

 

компании

 

AE Power System Corporation

Рис

. 2. 

Двухразрывный

 

вакуумный

 

выключатель

 

VCB 168 

кВ

/31,5 

кА

/2000

А

Рис

. 3. 

Одноразрывный

 

вакуумный

 

выключатель

 

VCB 145 

кВ

/40 

кА

/2000

А


Page 6
background image

62

СЕТИ  РОССИИ

ВЭИ

 (

г

Москва

успешно

 

провел

 

испытания

 

опытных

 

образцов

 

россий

-

ских

 

ВДК

 

типов

 

КДВ

-60-31,5/2000 

и

 

КДВ

-126-40/3150, 

рассчитанных

 

соответственно

 

на

 

напряжение

 60 

и

 126 

кВ

 

переменного

 

тока

 

часто

-

той

 50 

Гц

предназначенных

 

для

 

комплектации

 

двухразрывных

 

и

 

одно

-

разрывных

 

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

 

двухраз

-

рывного

 

вакуумного

 

выключателя

 

на

 

напряжение

 110 

кВ

 (

наибольшее

 

рабочее

 

напряжение

 126 

кВ

), 

номинальный

 

ток

 

отключения

 31,5 

кА

номинальный

 

ток

 2000 

А

.

Камеру

 

следующего

 

поколения

 — 

КДВ

-126-40/3150, 

представлен

-

ную

 

на

 

рис

. 5, 

предполагается

 

использовать

 

для

 

комплектации

 

одно

-

разрывного

 

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

 

двухраз

-

рывный

 

вакуумный

 

выключатель

 

на

 

напряжение

 220 

кВ

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

 

согласо

-

ваны

 

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). 

В

 

этом

 

же

 

году

 

начались

 

полномасштабные

 

испытания

 

выключателя

 

в

 

лабораториях

 

самого

 

завода

ФГУП

 

ВЭИ

 

и

 

НИЦ

 

ВВА

Параллельно

 

шел

 

диалог

 

со

 

специалистами

-

эксплуатационниками

появлялись

 

рекомен

-

дации

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

-110

кВ

.

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

-35

кВ

К

 

ним

 

относится

 

пружинно

-

магнитный

 

привод

  (

для

 

ВБП

-110 

кВ

 

привод

 

был

 

усилен

изменены

 

настройки

), 

полюса

 

выклю

-

чателя

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

 126

Номинальный

 

ток

А

 2000

Номинальный

 

ток

 

отключения

кА

 31,5

Ток

 

электродинамической

 

стойкости

кА

 80

Ток

 

термической

 

стойкости

кА

 31,5

Собственное

 

время

 

включения

мс

 85

Собственное

 

время

 

отключения

мс

 30

Тип

 

провода

 

пружинный

Ресурс