Воздушный выключатель колонкового типа

Выключатель элегазовый колонковый — ВГТ-110 (У1, УХЛ1*)

Назначение

Предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 110 кВ.

Конструкция

Выключатели состоят из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и управляемых одним пружинным приводом ППрМ. Конструкция взрывобезопасного исполнения.

Выключатели могут поставляться по заказу с укороченными заводскими опорными стойками, а также с высокими опорными стойками или без них.

Преимущества:

• Сохранение электрической прочности изоляции выключателя при напряжении равном 84 кВ в случае потери избыточного давления газа в выключателе.
• Отключение емкостных токов без повторных пробоев, низкие перенапряжения.
• Низкий уровень звуковых шумов при срабатывании (соответствует природоохранным требование).
• Низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры.
• Надежность и безопасность пружинного привода ППрМ подтверждена многолетним опытом управления колонковыми выключателями.
• Наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева (антиконденсатный и основной) шкафа привода и контроль их исправности.
• Комплектующие изделия закупаются у ведущих, зарекомендовавших себя отечественных и зарубежных производителей.
• Блочно-модульная конструкция выключателя позволяет осуществлять поставку заказчику продукции в удобной таре с минимальным объемом при минимальных транспортных затратах, а также обеспечить удобный и оперативный монтаж и ввод в эксплуатацию, которые выполняются под руководством шеф-инженера.

• Поставка колонковых элегазовых выключателей для цифровой подстанции ПС 110 кВ «Портовая» (Казань)
• Продукты:
  Выключатель элегазовый колонковый — ВГТ-110 (У1, УХЛ1*)
  Компактный модуль для ОРУ(ЗРУ) 110 кВ — КМ-ОРУ(ЗРУ)-110 (УХЛ1)

ЗАО «ЗЭТО» поставил колонковые элегазовые выключатели для первой цифровой подстанции в Казани — ПС 110 кВ «Портовая».

Новая цифровая подстанция обеспечит надежным электроснабжением около 18 тыс. жителей города и крупные производственные предприятия.

Все наше оборудование разработано с учетом диджитализации отрасли и готово к эксплуатации на цифровых подстанциях последнего поколения, таких как ПС 110 кВ «Портовая» в Казани, — комментирует генеральный директор ЗАО «ЗЭТО» Денис Мунштуков.

• Поставка высоковольтного оборудования для ПС 500 кВ «Киндери» ОАО «Сетевая компания»
• Продукты:
  Выключатель элегазовый колонковый — ВГТ-110 (У1, УХЛ1*)
  Компактный модуль для ОРУ(ЗРУ) 110 кВ — КМ-ОРУ(ЗРУ)-110 (УХЛ1)

В 2012 г. произведено и поставлено оборудование для подстанций ОАО «Сетевая компания» – ПС 500 кВ «Киндери». Поставка оборудования осуществлена в рамках комплексной реконструкции подстанции с целью обеспечения надежного электроснабжения потребителей Казанского энергорайона и объектов Всемирной Универсиады 2013 года.

С введением в работу в 1963 году, подстанция по сей день является опорным энергообъектом энергосистемы Республики Татарстан, от которого получают электроэнергию потребители Казанского энергорайона. ПС 500 кВ «Киндери» — это мощнейший узел с пятью автотрансформаторами с общей мощностью – 1 млн. 700 тыс. киловольт-ампер. Через нее проходит один из самых мощных в России транзитов электроэнергии – Северный транзит, который соединяет страны Западной Европы и Москву с Сибирью и Казахстаном.

Поэтапная и масштабная реконструкция этого важнейшего для республики энергообъекта велась с 2000 года. Очередной этап начался в 2011 году, в преддверии открытия Всемирной Универсиады 2013 года в Казани.

В рамках обеспечения надежного электроснабжения потребителей Казанского энергорайона и объектов Всемирной Универсиады, произведено и поставлено оборудование ЗАО «ЗЭТО». Так, смонтированы три ячейки открытого распределительного устройства (ОРУ) 110 кВ. В состав ячейки входят элегазовые выключатели, трансформаторы тока и напряжения. Произведена замена энергооборудования и металлоконструкций. В результате замены оборудования сократились расходы на эксплуатационные затраты, исключены энергоемкие цепи постоянного тока питания соленоидов включения.

Общие сведения

Выключатели элегазовые серии ВГТ 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.

Структура условного обозначения

выключателя ВГТ-ХII * -40/2500У1:
ВГ — выключатель элегазовый;
Т — условное обозначение конструктивного исполнения;
Х — номинальное напряжение, кВ (110 или 220);
II * — категория по длине пути утечки по внешней изоляции
в соответствии с ГОСТ 9920-89;
40 — номинальный ток отключения, кА;
2500 — номинальный ток, А;
У1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69 и ГОСТ 15543.1-89. привода ППрК-1800С:
П — привод;
Пр — пружинный;
К — кулачковый;
1800 — работа статического включения, Дж;
С — специальный.

Условия эксплуатации

Высота установки над уровнем моря не более 1000 м. Температура окружающего воздуха от минус 45 до 40°С. Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 20°С. Верхнее значение 100% при температуре 25°С. Скорость ветра 15 м/с при гололеде с толщиной корки льда до 20 мм, а при отсутствии гололеда до 40 м/с. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Содержание коррозионно-активных агентов по ГОСТ 15150-69 (для атмосферы типа II). Тяжение проводов, приложенное в горизонтальном направлении, не более 1000 Н. Длина пути утечки внешней изоляции соответствует нормам ГОСТ 9920-89 для подстанционной изоляции (степень загрязнения II * , категория исполнения Б) — на 110 кВ — не менее 280 см, на 220 кВ — не менее 570 см. Выключатели соответствуют требованиям ГОСТ 687-78 «Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия» и ТУ 2БП.029.001 ТУ, согласованным с РАО «ЕЭС России». ТУ 2БП.029.001 ТУ

Технические характеристики

Основные технические данные выключателей приведены в таблице.

Номинальное напряжение, кВ

Наибольшее рабочее напряжение, кВ

Номинальный ток, А

Номинальный ток отключения, кА

Номинальное относительное содержание апериодической
составляющей, %, не более

Параметры сквозного тока КЗ, кА:
наибольший пик

составляющей
ток термической стойкости с временем протекания 3 с

Параметры тока включения, кА:
наибольший пик
начальное действующее значение периодической
составляющей

Емкостный ток ненагруженных линий, отключаемый
без повторных пробоев, А

Емкостный ток одиночной конденсаторной батареи с глухозаземленной нейтралью, отключаемый без повторных пробоев, А

Индуктивный ток шунтирующего реактора, А

Собственное время отключения, с

Полное время отключения, с

Минимальная бестоковая пауза при АПВ, с

Собственное время включения, с, не более

Разновременность работы разных полюсов (дугогасительных устройств) при отключении и включении, с, не более

Расход газа на утечки в год, % от массы элегаза, не более

Избыточное давление элегаза, приведенное к 20 ° С, МПа:
давление заполнения
давление предупредительной сигнализации
давление блокировки оперирования

Масса выключателя, кг

Масса элегаза, кг

Выдерживаемое одноминутное напряжение частоты 50 Гц, кВ

Выдерживаемое напряжение грозового импульса (1,2/50 мкс)

Длина пути утечки внешней изоляции, см, не менее

Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов управления привода, В

Количество электромагнитов управления в приводе:
включающих
отключающих

Количество вспомогательных контактов

Диапазон рабочих напряжений, %
номинального значения электромагнитов управления:
включающих
отключающих

Номинальное значение установившегося постоянного тока,
потребляемого электромагнитами управления, А, не более:
при напряжении 110 В
при напряжении 220 В

Номинальный ток вспомогательных цепей, А

Ток отключения коммутирующих контактов для внешних
вспомогательных цепей при напряжении 110/220 В, А:
переменного тока
постоянного тока

Мощность электродвигателя завода включающих пружин, кВт

Номинальное напряжение трехфазного переменного тока электродвигателя завода включающих пружин, В

Время завода включающих пружин, с, не более

Номинальная мощность подогревательных устройств одного привода, Вт:
постоянно работающий подогрев
подогрев, автоматически включающийся при низких
температурах

Напряжение подогревательных устройств, В

Максимальное вертикальное усилие на фундаментные опоры (переднюю и заднюю), возникающее при срабатывании выключателя (длительность импульса – не более 0,02 с), кН:
вверх
вниз

Выключатели выполняют следующие операции и циклы: 1) отключение (О);
2) включение (В);
3) включение — отключение (ВО), в том числе — без преднамеренной выдержки времени между операциями (В) и (О);
4) отключение — включение (ОВ) при любой бесконтактной паузе, начиная от t к, соответствующей t ;
5) отключение — включение — отключение (ОВО) с интервалами времени между операциями согласно п.п. 3 и 4;
6) коммутационные циклы: О-0,3 с — ВО-180 с — ВО;
О-0,3 с — ВО-20 с — ВО;
О-180 с — ВО-180 с — ВО. 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;
при токах в диапазоне свыше 30 до 60% номинального тока отключения — 34 операции;
при рабочих токах, равных номинальному току — 3000 операций В-t п -О. Допустимое число операций В для токов КЗ должно составлять не более 50% допустимого числа операций О; допустимое число операций В при нагрузочных токах равно допустимому числу операций О. Выключатели имеют следующие показатели надежности и долговечности: ресурс по механической стойкости до капитального ремонта — 5000 циклов В-t п -О;
срок службы до первого ремонта — 20 лет, если до этого срока не исчерпаны ресурсы по механической или коммутационной стойкости;
срок службы — 40 лет. Гарантийный срок эксплуатации — 5 лет при наработке, не превышающей значений ресурсов по механической или коммутационной стойкости, исчисляется со дня ввода выключателя в эксплуатацию, но не позднее 6 мес для действующих предприятий и 9 мес — для строящихся предприятий со дня поступления продукции на предприятие.

Выключатели серии ВГТ относятся к электрическим коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является элегаз (SF 6). Выключатель ВГТ-110II * (рис. 1) 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-1800С.

Общий вид, габаритные, установочные и присоеденительные размеры выключателя ВГТ-110II * -40/2500У1: 1 — пружинный привод;
2 — полюс (колонна);
3 — вывод;
4 — отключающее устройство;
5 — трубка;
6 — сигнализатор;
7 — рама;
8 — указатель положения;
9 — кабельная муфта;
10 — болт М16;
11 — знак заземления;
12 — опора рамы Выключатель ВГТ-220II * (рис. 2) состоит из трех полюсов, каждый из которых имеет собственную раму и управляется своим приводом.

Общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры выключателя ВГТ-220II * -40/2500У1: 1 — пружинный привод;
2 — колонна (дугогасительное устройство);
3 — шина;
4 — вывод;
5 — рама;
6 — отключающее устройство;
7 — указатель положения;
8 — конденсатор;
9 — болт М16;
10 — знак заземления;
11 — опора рамы Принцип работы выключателей основан на гашении электрической дуги потоком элегаза, который создается за счет перепада давления, обеспечиваемого автогенерацией, т.е. за счет тепловой энергии самой дуги. Включение выключателей осуществляется за счет энергии включающих пружин привода, а отключение — за счет энергии пружины отключающего устройства выключателя. Рама выключателя ВГТ-110 представляет собой сварную конструкцию, на которой установлены привод, отключающее устройство, колонны и электроконтактные сигнализаторы давления. В полости одного из опорных швеллеров рамы, закрытой крышками, размещены последовательно соединенные тяги, связывающие рычаг привода с рычагами полюсов (колонн). В крышке выполнено смотровое окно указателя положения выключателя. Рама имеет четыре отверстия диаметром 36 мм для крепления к фундаментным стойкам и снабжена специальным болтом для присоединения заземляющей шины. Рама полюса выключателя ВГТ-220II * имеет аналогичную конструкцию. Отключающее устройство установлено на противоположном от привода торце рамы и состоит из отключающей пружины, сжимаемой при включении выключателя тягой, соединенной с наружным рычагом крайней колонны. Пружина расположена в цилиндрическом корпусе, на наружном фланце которого находится буферное устройство, предназначенное для гашения кинетической энергии подвижных частей и служащее упором (ограничителем хода) при динамическом включении выключателя. Полюс выключателя ВГТ-110 представляет собой колонну, заполненную элегазом и состоящую из опорного изолятора, дугогасительного устройства с токовыми выводами, механизма управления с изоляционной тягой. Полюс выключателя ВГТ-220II * состоит из двух колонн, дугогасительные устройства которых установлены на опорных изоляторах и соединены последовательно двумя шинами. Для равномерного распределения 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 элегаза приобретают направление, необходимое для эффективного гашения дуги. Надпоршневая полость высокого давления и подпоршневая полость снабжены системой клапанов, позволяющих обеспечить эффективное дутье в зоне горения дуги во всех коммутационных режимах. В верхней части дугогасительного устройства расположен контейнер, наполненный активированным адсорбентом, поглощающим из газовой области влагу и продукты разложения элегаза. Во включенном положении главные и дугогасительные контакты замкнуты. При отключении сначала размыкаются практически без дугового эффекта главные контакты при замкнутых дугогасительных, а затем размыкаются дугогасительные. Скользящий контакт между неподвижной гильзой поршневого устройства и корпусом подвижного контакта осуществляется уложенными в его углубления контактными элементами, имеющими форму замкнутых проволочных спиралей. Механизм управления колонны размещен в корпусе и опорном изоляторе и состоит из шлицевого вала с наружным и внутренним рычагом. Шлицевой вал установлен в подшипниках и уплотняется манжетами. Внутренний рычаг через нерегулируемую изоляционную тягу соединен со штоком подвижного контакта. В корпус механизма встроен клапан автономной герметизации, через который с помощью медной трубки подсоединяется сигнализатор давления, установленный на раме выключателя. Клапан автономной герметизации состоит из корпуса и подпружиненного клапана, узла подсоединения трубки сигнализатора и заглушки, устанавливаемой на время транспортирования и после заполнения элегазом при вводе в работу для обеспечения надежной герметизации внутренней полости колонны. Электроконтактный сигнализатор давления показывающего типа снабжен устройством температурной компенсации, приводящим показания давления к температуре 20°С, и двумя парами замкнутых при рабочем давлении выключателя контактов. Первая пара контактов размыкается при снижении давления до 0,34 МПа, подавая сигнал о необходимости пополнения полюса, вторая пара размыкается при давлении 0,32 МПа, блокируя подачу команды на электромагниты управления. Для исключения ложных сигналов при возможном срабатывании контактов от вибрации при включении и отключении выключателя, а также ввиду их малой мощности, в цепи контактов должно быть включено промежуточное реле времени (например, РП-2556 или РП-18) с выдержкой времени от 0,8 до 1,2 с. Сигнализатор закрывается специальным кожухом, предохраняющим его от прямого попадания осадков и солнечных лучей. Привод выключателя — пружинный с моторным и ручным заводом рабочих (цилиндрических, винтовых) пружин, типа ППрК-1800С. Привод представляет собой отдельный, помещенный в герметизированный трехдверный шкаф, агрегат. Привод имеет два отключающих электромагнита; снабжен устройствами, блокирующими: прохождение команды на включающий электромагнит при включенном выключателе и при невзведенных пружинах;
прохождение команды на отключающий электромагнит при отключенном выключателе;
«холостую» (при включенном выключателе), динамическую разрядку рабочих пружин;
включение электродвигателя завода пружин при ручном их заводе. Привод позволяет: иметь сигнализацию о следующих отклонениях от нормального (рабочего) его состояния: не включен автомат SF;
неисправность в системе завода пружин;
не включена автоматика управления электродвигателем;
не взведены пружины;
медленно оперировать контактами выключателя при его настройке без каких-либо дополнительных (например, домкратных) устройств. Привод имеет антиконденсатный (неотключаемый) и основной (управляемый терморегулятором) электроподогрев шкафа. Принципиальное отличие привода ППрК-1800С от других приводов семейства ППрК — наличие буфера, затормаживающего подвижные части выключателя при отключении. Привод прост в регулировке, диагностике неисправностей, в обслуживании. При правильной эксплуатации надежен в работе. Схема управления приводом представлена на рис. 3.

Электрическая схема управления приводом ППрК-1800С: а — исполнение с питанием двигателя от сети 380 В;
б — исполнение с питанием двигателя от сети 220 В

Устройство коммутирующее типа КСА-14 для внешних вспомогательных цепей

Контакт блокировочный в цепи отключения выключателя

Контакты блокировочные в цепи включения выключателя

Аппараты высокого напряжения

Рассмотрены принципы действия, устройство, расчет и проектирование аппаратов высокого напряжения. Приведены основные параметры современных аппаратов высокого напряжения и их выбор. По основным аппаратам — выключателям, трансформаторам тока, трансформаторам напряжения и реакторам — даны примеры расчета и проектирования, позволяющие студентам выполнить курсовой проект. Для студентов вузов. Может быть полезно для инженерно-технических работников, проектирующих аппараты высокого напряжения или занимающихся их эксплуатацией.

Оглавление Предисловие Введение В.1. Классификация АВН В.2. Расположение АВН в электроустановках В.З. Род установки АВН В.4. Основные параметры АВН В.5. Требования, предъявляемые к АВН Глава первая. Изоляция аппаратов высокого напряжения 1.1 Классы номинальных напряжений и испытательные напряжения АВН. Координация внутренней и внешней изоляции 1.2 Расчету выбор изоляционных расстояний в воздухе 1.3 Расчет изоляционных расстояний в элегазе 1.4 Расчет и выбор изоляционных расстояний в масле 1.5 Расчет бумажно-масляной и конденсаторной изоляции 1.6 Особенности технологического процесса изготовления твердых изоляционных материалов, применяемых в АВН. Литая изоляция 1.7 Фарфоровые элементы АВН. Выбор этих элементов исходя из требований электрической изоляции и механической прочности Глава вторая. Выключатели переменного тока высокого напряжения. Общие сведения 2.1 Номинальный ток отключения 2.2 Циклы операций 2.3 Требования по восстанавливающемуся напряжению 2.4 Стойкость выключателей при сквозных токах КЗ 2.5 Время действия выключателя 2.6 Надежность 2.7 Краткие сведения по испытанию выключателей Глава третья. Воздушные и элегазовые выключатели 3.1 Общая компоновка воздушных выключателей 3.2 Электрическая дуга в продольном потоке сжатого воздуха 3.3 Термодинамическая закупорка сопла. Расчет его сечения по заданному току отключения 3.4 Восстановление электрической прочности междуконтактного промежутка в ДУ продольного дутья 3.5 Облегчение работы ДУ воздушного выключателя с помощью шунтирующих резисторов и конденсаторов 3.6 Элементы газовой динамики воздушных выключателей 3.7 Расчет и выбор основных параметров ДУ воздушного выключателя 3.8 Элементы системы управления воздушными выключателями 3.9 Конструкция воздушных выключателей 3.10 Свойства элегаза 3.11 Элементы расчета ДУ элегазового выключателя 3.12 Конструкция элегазовых выключателей 3.13 Перспективы развития воздушных и элегазовых выключателей 3.14 Пример расчета ДУ воздушного выключателя Глава четвертая. Масляные выключатели 4.1 Общая компоновка бакового и маломасляного выключателей 4.2 Конструкция и принцип действия ДУ 4.3 Расчет давления в ДУ автогазового дутья 4.4 Работа ДУ в режиме АПВ и при частых включениях и отключениях 4.5 Механизмы выключателя 4.6 Приводы выключателей 4.7 Порядок проектирований выключателя Глава пятая. Электромагнитные выключатели 5.1 Общие сведения 5.2 Вольтамперная характеристика дуги, охлаждаемой в щелевом канале 5.3 Отключение переменного тока сильно индуктивной цепи ДУ с узкой щелью 5.4 Нагрев стенок щели ДУ 5.5 Скорость движения дуги в ДУ электромагнитного выключателя 5.6 Остаточная проводимость ДУ электромагнитного выключателя 5.7 Конструкция ДУ электромагнитных выключателей 5.8 Порядок расчета ДУ электромагнитного выключателя Глава шестая. Вакуумные выключатели6.1 Общие сведения 6.2 Развитие вакуумного ДУ по номинальному току и номинальному току отключения 6.3 Электродинамическая и термическая стойкость ДУ вакуумного выключателя. Эрозия контактов 6.4 Электрическая прочность вакуумных ДУ 6.5 Конструкции вакуумных ДУ и вакуумных выключателей 6.6 Заключение Глава седьмая. Разъединители, отделители и короткозамыкатели. Выключатели нагрузки 7.1 Требования, предъявляемые к разъединителям, отделителям и короткозамыкателям 7.2 Конструкции разъединителей 7.3 Конструкции отделителей и короткозамыкателей 7.4 Выключатели нагрузки Глава восьмая. Предохранители высокого напряжения 8.1 Требования, предъявляемые к предохранителям 8.2 Конструкция предохранителей 8.3 Расчет и выбор основных параметров предохранителей Глава девятая. Предохранители высокого напряжения 9.1 Общие сведения 9.2 Компенсация погрешности 9.3 Режимы работы трансформаторов тока 9.4 Конструкция трансформаторов тока 9.5 Воздушные трансформаторы тока 9.6 Оптико-электронные трансформаторы тока (ОЭТТ) 9.7 Трансформаторы постоянного тока (ТПТ) 9.8 Выбор трансформаторов тока 9.9 Пример расчета электромагнитного трансформатора тока Глава десятая. Трансформаторы напряжения10.1 Общие сведения 10.2 Векторная диаграмма и погрешность 10.3 Компенсация погрешности 10.4 Конструкция ТН 10.5 Элементы электромагнитных ТН 10.6 Конденсаторные ТН 10.7 Трансформаторы постоянного напряжения (ТПН) 10.8 Оптико-электронные трансформаторы напряжения (ОЭТН) 10.9 Пример расчета ТН Глава одиннадцатая. Реакторы 11.1 Общие сведения 11.2 Конструкция реакторов 11.3 Расчет индуктивности реактора 11.4 Тепловой расчет реактора 11.5 Электродинамическая стойкость реактора 11.6 Изоляция реактора 11.7 Выводы реактора 11.8 Сдвоенные реакторы 11.9 Пример расчета реактора Глава двенадцатая. Разрядники 12.1 Назначение разрядников и требования к ним 12.2 Трубчатые разрядники 12.3 Вентильные разрядники 12.4 Ограничители перенапряжений Глава тринадцатая. Комплектные устройства высокого напряжения 13.1 Общие сведения 13.2 Комплектные распределительные устройства напряжением 10 кВ 13.3 Комплектные распределительные устройства с элегазом (КРУЭ) 13.4 Конструктивное исполнение некоторых элементов КРУЭ Список литературы