SF6-stroomonderbrekers: richtlijnen voor selectie- en aansluitregels

De werking van elektrische hoogspanningsnetwerken in termen van stroomkarakteristieken is niet vergelijkbaar met de werking van huishoudelijke analogen.Dienovereenkomstig zijn in geval van een noodsituatie krachtigere apparaten nodig dan standaard automatische apparaten om de apparatuur uit te schakelen en de elektrische boog te doven.

SF6-stroomonderbrekers (EGS) worden gebruikt als beveiligingsconstructies, die zowel handmatig als automatisch kunnen worden bestuurd. We hebben de ontwerpkenmerken en het werkingsprincipe van de apparaten gedetailleerd beschreven. Geeft aanbevelingen voor installatie, aansluiting en onderhoud.

Definitie en toepassing van SF6-gas

SF6-gas is zwavelhexafluoride, dat is geclassificeerd als een elektrisch gas. Vanwege zijn isolerende eigenschappen wordt het actief gebruikt bij de productie van elektrische apparaten.

In neutrale toestand is SF6-gas een niet-ontvlambaar, kleur- en geurloos gas. Als we het vergelijken met lucht, kunnen we de hoge dichtheid (6,7) en het molecuulgewicht ervan opmerken, dat 5 keer hoger is dan lucht.

Een van de voordelen van SF6-gas is de weerstand tegen externe manifestaties. Het verandert onder geen enkele omstandigheid de kenmerken. Als tijdens een elektrische ontlading desintegratie optreedt, vindt spoedig een volledig herstel plaats dat nodig is voor de werking.

Het geheim is dat SF6-moleculen elektronen binden en negatieve ionen vormen. De kwaliteit van "elektronegatie" gaf 6-zwavelfluoride een kenmerk als elektrische sterkte.

In de praktijk is de elektrische sterkte van lucht 2-3 keer zwakker dan dezelfde eigenschap van SF6-gas.Het is onder meer brandveilig, omdat het een niet-brandbare stof is, en heeft verkoelende eigenschappen.

Toen de behoefte ontstond om een ​​gas te vinden om de elektrische boog te doven, begonnen ze de eigenschappen van SF6 (zwavelhexafluoride), koolstof-4-chloride en freon te bestuderen. SF6 won de tests

De genoemde kenmerken maken SF6-gas het meest geschikt voor gebruik op elektrisch gebied, met name in de volgende apparaten:

• vermogenstransformatoren die werken volgens het principe van magnetische inductie;
• compleet type schakelapparatuur;
• hoogspanningslijnen die installaties op afstand verbinden;
• hoogspanningsschakelaars.

Maar sommige eigenschappen van SF6-gas leidden tot de noodzaak om het ontwerp van de schakelaar te verbeteren. Het grootste nadeel betreft de overgang van de gasfase naar de vloeibare fase, en dit is mogelijk onder bepaalde verhoudingen van druk- en temperatuurparameters.

Om de apparatuur zonder onderbreking te laten werken, is het noodzakelijk om comfortabele omstandigheden te bieden. Laten we aannemen dat voor de werking van SF6-apparaten bij -40º een druk van niet meer dan 0,4 MPa en een dichtheid van minder dan 0,03 g/cm³ vereist zijn. In de praktijk wordt het gas indien nodig verwarmd, waardoor de overgang naar de vloeibare fase wordt voorkomen.

SF6-stroomonderbrekerontwerp

Als we SF6-apparaten vergelijken met analogen van andere typen, dan komen ze qua ontwerp het dichtst bij olie-apparaten. Het verschil ligt in het vullen van de kamers om de boog te doven.

Als opvulmiddel olie schakelaars er wordt een oliemengsel gebruikt, terwijl SF6-mengsels 6-zwavelfluoride gebruiken. Het voordeel van de tweede optie is duurzaamheid en minimaal onderhoud.

Schema van een SF6-gasapparaat van het kolomtype.De boogmodules, gemonteerd op een hoge standaard, bevinden zich in het bovenste gedeelte, de schakelkast bevindt zich in het onderste gedeelte

Methoden voor het doven van een elektrische boog zijn afhankelijk van vele factoren, waaronder de nominale stroom en spanning, evenals de gebruiksomstandigheden van het apparaat.

Er zijn in totaal vier soorten elektrische voertuigen:

• met elektromagnetische explosie;
• met SF6-gasstoot – met 1 druktrap;
• met longitudinale explosie – met 2 drukniveaus;
• met een zelfgenererende ontploffing.

Als het gas bij luchtapparaten tijdens het boogdoofproces in de atmosfeer terechtkomt, blijft het bij SF6-apparaten in een afgesloten ruimte gevuld met een gasmengsel. Tegelijkertijd blijft er een lichte overdruk bestaan.

Kolom- en tankapparaten

In de praktijk worden twee typen SF6-gasinstallaties gebruikt:

• tank;
• kern.

De verschillen hebben betrekking op zowel ontwerpkenmerken als het principe van het doven van de elektrische boog. Qua externe structuur lijken kernstaven op oliearme analogen: ze bestaan ​​​​uit twee functionele delen: boogdoving en contact, en hebben dezelfde volumetrische afmetingen.

Ontkoppelingsapparaten zijn ontworpen om te werken vanuit een 220 V-netwerk en behoren tot eenfasige apparatuur. Een voorbeeld van een SF6-gasschakelaar van het kolomtype is de LF 10 Schneider Electric.

Apparatuur kan op twee verschillende manieren worden bestuurd: handmatig, wanneer aanpassing en controle worden uitgevoerd met behulp van mechanische apparaten, en op afstand, automatisch

Tankgebaseerde SF6-apparaten zijn kleiner van formaat en zijn uitgerust met een meerfasige aandrijving. Deze verdeling zorgt voor een betere controle en soepele aanpassing van spanningsparameters.

Een van de voordelen van tank-EV’s is het vermogen om hogere belastingen te weerstaan. Deze kwaliteit wordt gewaarborgd door een stroomtransformator die in het ontwerp is geïntegreerd.

Een voorbeeld van een tankapparaat is de DT2-550 F3 Alstom Grid gasinstallatie. Dergelijke apparaten hebben zich bewezen in elektrische systemen met een spanning van 500 kV.

De constructie is zo geassembleerd en uitgerust dat deze feilloos functioneert bij lage temperaturen (kritiek), hoge luchtvochtigheid, maar ook in gebieden met seismische activiteit en overmatige luchtvervuiling.

Principe van booguitdoving

Laten we eens kijken hoe het apparaat werkt aan de hand van het voorbeeld van de LW36-schakelaar van de Chinese fabrikant CHINT.

Wanneer deze wordt losgekoppeld, werkt de veer op de dynamische elementen van de cilinder en vallen ze naar beneden. Alle contacten, behalve de boogdovende contacten, zijn open. Wanneer de boogcontacten die stroom voeren worden losgekoppeld, ontstaat er een elektrische boog.

Heet gas beweegt de thermische kamer binnen en de terugslagklep wordt geactiveerd. Wanneer gas uit de warmtekamer in de opening wordt geblazen, wordt de boog gedoofd.

Als kleine stromen worden uitgeschakeld, is de druk in de thermische kamer niet voldoende, waardoor er druk uit de compressiekamer wordt aangetrokken (deze is altijd hoger). De terugslagklep gaat open, het gas stroomt vrijelijk in de opening en dooft bij het overschrijden van de nul de boog.

Diagram van de interne locatie en werking van beweegbare, vaste kleppen, decompressie, terugslagkleppen. Positie 1 – inschakelen; positie 2 – uitschakeling van hoge stromen; positie 3 – uitschakelen van lage stromen; positie 4 – schakel het apparaat uit

Moderne kerninstallaties hebben verbeterde eigenschappen. Onderhoud wordt tot een minimum beperkt, de levensduur van de schakelingen wordt verlengd. SF6-stroomonderbrekers worden gekenmerkt door lage geluidsniveaus, betrouwbare mechanica en installatie- en testgemak.

Tankmodellen worden aangepast met behulp van een aandrijving en transformatoren. Een veer- of veerhydraulische aandrijving regelt de aan/uit-processen en het niveau van boogbehoud.

Waar is de aandrijving voor?

De omvormer is ontworpen om alle handelingen uit te voeren die verband houden met het in- en uitschakelen of het in een bepaalde positie houden van de installatie. Het diagram laat precies zien waar de schijf kan worden geplaatst. Dit is meestal het grondoppervlak of een lage steun waardoor onderhoudspersoneel gemakkelijk toegang heeft tot bedieningsapparatuur.

Ontwerpdiagram tankschakelaar: 1 – porseleinen of polymeermodules; 2 – transformatoren; 3 – tank met gasblusapparaat; 4 – kamer met gas; 5 – hydraulische aandrijving; 6 – metalen frame; 7 – connector voor het inbrengen van SF6-gas

De aandrijving bestaat uit een activeringsmechanisme, een vergrendeling - een grendel en een ontgrendelingsmechanisme. Het schakelproces moet zo snel mogelijk plaatsvinden om lassen van contacten te voorkomen.

Tijdens het inschakelen worden grote inspanningen geleverd om de wrijvingskracht van alle betrokken elementen te overwinnen. Het uitschakelen is eenvoudiger en omvat de omgekeerde beweging van de grendel, wat zorgt voor activering en retentie.

Er zijn verschillende manieren om dit in/uit te schakelen:

• mechanisch;
• lente;
• lading;
• pneumatisch;
• elektromagnetisch.

Voor systemen met een laag vermogen wordt handmatige bediening gebruikt. In dit geval is de kracht van één operator voldoende. Handmatige mechanismen worden meestal automatisch uitgeschakeld. De veeraandrijving wordt ook handmatig bediend, maar soms worden elektromotoren met een laag vermogen gebruikt.

De traditionele locatie van de schijf bevindt zich vlakbij het metalen montageframe.De integriteit en werking van het mechanisme wordt verzekerd door een duurzame metalen behuizing - een doos met een handige deur voor werk van de operator

De werking van de magnetische actuator vereist meer vermogen en vereist een constante stroombron van ongeveer 58 A bij 220 V. Er is een handmatige hendel aanwezig als back-up-uitschakelmechanisme. Elektromagnetische apparaten Ze zijn betrouwbaar en worden daarom met succes gebruikt in gebieden met strenge winters. Het nadeel is de behoefte aan een krachtige batterij.

De pneumatische aandrijving verschilt doordat het belangrijkste werkelement in plaats van een elektromagneet een cilinder-zuigerpaar is. Dankzij perslucht is de activeringssnelheid veel sneller dan bij eerdere modellen.

Voor- en nadelen van het gebruik van elektrische voertuigen

SF6-stroomonderbrekers hebben, net als andere soorten elektrische distributieapparaten, een aantal voor- en nadelen. Bij het kiezen van een installatie worden de nodige berekeningen gemaakt en wordt naast de technische kenmerken en ontwerpkenmerken rekening gehouden met de voor- en nadelen van de modellen.

Schakelaars van het type SF6 werken in moeilijke omstandigheden met periodieke trillingen, lage temperaturen (met verwarming) en in brandgevaarlijke gebieden.

De nadelen zijn onder meer de hoge kosten van het vulmiddel - SF6, de specifieke kenmerken van installatie op een paneel of fundering en de behoefte aan bepaalde kwalificaties van het bedienend personeel.

Regels voor het aansluiten en onderhouden van elektrische voertuigen

Alle handelingen met betrekking tot installatie, in-/uitschakelen, reparatie en onderhoud van SF6-apparaten zijn onderworpen aan strikte regels die worden geregeld door PUE 1.8.21.

Om de installatie aan te sluiten, is het noodzakelijk om de aanwezigheid van minimale druk in de met gas gevulde kamer te controleren, anders mislukt de schakelaar. Om schade te voorkomen is er een alarm geïnstalleerd dat wordt geactiveerd wanneer de drukparameters kritisch dalen. Het drukniveau kan worden gecontroleerd met behulp van een manometer.

De aandrijfkast is voorzien van verwarmingselementen die de vorming van condens op de mechanisme-elementen effectief voorkomen. De operator moet ervoor zorgen dat de verwarmingen altijd aan staan.

De installatie wordt dagelijks geïnspecteerd overdag en ongeveer 2 keer per maand tijdens donkere tijden. Als er om een ​​van deze redenen een noodstop plaatsvindt, is een ongeplande inspectie vereist

Tijdens de inspectie van de stroomonderbreker is het noodzakelijk om de externe bescherming te controleren, vuil te verwijderen en schade te corrigeren. Als de contacten warm worden, moet u de reden achterhalen.

Als er een knetterend of verdacht geluid is, moet u de bron identificeren. De metalen montagestructuur maakt er ook deel van uit aardlusDaarom moet de integriteit ervan worden gecontroleerd.

De manometerwaarden moeten worden gemeten. De druk moet overeenkomen met de door de fabrikant berekende norm.Het is noodzakelijk om de bruikbaarheid van regel- en bewakingsapparatuur te controleren en als een of meer elementen defect raken, onderneem dan actie: vervang het of stuur het ter reparatie.

Als de gasdruk is afgenomen, moet de kamer opnieuw worden gevuld met SF6-gas. De isolatie hoeft niet te worden gereinigd, omdat de structuur volledig is afgedicht.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Hoe SF6-schakelaars zijn ontworpen, volgens welk principe de boog wordt gedoofd en welke soorten apparaten er zijn, kunt u leren uit een nuttige en informatieve video.

Video #1. Review van SF6-schakelaars met een beschrijving van het apparaat en werkingsprincipe:

Video #2. Kenmerken van het installatieontwerp:

Video #3. Hoe de schakelaar te installeren:

SF6-stroomonderbrekers verlaten de fabrieksassemblagelijn in volledige operationele gereedheid en zijn ontworpen om te werken in verschillende klimaatzones, van tropisch tot koud, en worden daarom actief gebruikt door industriële bedrijven in verschillende landen.