Элегазовые выключатели в современной энергетике

УДК 681.2

ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ В СОВРЕМЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

СВ. Ершов, Ю.В.Сухова

Рассматриваются выключатели с элегазовой изоляцией, их преимущества и недостатки, актуальность их применения в современной энергетике, принцип работы.

Ключевые слова: элегаз, элегазовые выключатели, современная энергетика.

Развитие городской инфраструктуры, постройка новых мощных промышленных комплексов, уплотнительные застройки в центре городов-миллионников ставят перед энергетиками непростые задачи по обеспечению электроэнергией потребителей без снижения качества и надежности электроснабжения.

Стоит отметить, что на каждой электрической подстанции основным элементом защиты цепей являются силовые выключатели. Выключатели являются ключевым элементом оборудования распределительных устройств подстанций. Этот коммутационный аппарат совершает включение и отключение участков электрической сети под рабочим током нагрузки в нормальном режиме, ав случае формирования аварийных режимов - очень большие токи, токи КЗ, способен отключить за доли секунд аварийный участок сети.

В конце ХХ века в мировой энергетике произошло открытие в технологиях коммутационных аппаратов высокого напряжения. Масляные и воздушные выключатели стали постепенно уходить на второй план, уступая место элегазовым выключателям. Такое стремительное распространение на рынке элегазовых выключателей объясняется достаточно хорошими дугогасящими свойствами элегаза, химическая формула которого ББб, и повышенной безопасностью эксплуатации коммутационного оборудования с их применением. И хотя данный тип выключателей является недешевым, пока что не найдено достойных конкурентов по способам гашения дуги в элегазе.

Элегазовые высоковольтные выключатели - это устройства оперативного управления и контроля высоковольтных электрических сетей. Данные устройства имеют очень похожую конструкцию с масляными, но при этом используют для гашения дуги не масляную смесь, а соединение газов. Зачастую это сера. Элегазовые выключатели имеют ряд преимуществ, все преимущества описаны ниже.

Благодаря таким свойствам элегаза, как быстрое гашение электрической дуги, хорошая электроотрицательная природа, и прекрасная диэлектрическая прочность, эле-газовые выключатели приобрели популярность в классах высокого и сверхвысокого напряжений.

Самое главное преимущество элегазовых выключателей заключается в практически 100% изоляции, степени гашения дуги, физических и химических свойствах газа ББб.

Электрическая прочность дугогасящей среды является одной из значимых характеристик выключателей. Элегаз имеет самую высокую диэлектрическую прочность, особенно при уровне напряжения 110 кВ и выше.

Элегаз не поддерживает горение, и не является химически активным. Продукты распада этого газа не взрывоопасны, т.е. риск воспламенения и взрыва отсутствует. Так же в связи с диэлектрической прочностью соединения ББб электрические зазоры достаточно малы. Еще одним достоинством данного типа выключателей является то, что для сверхвысокого напряжения они требуют меньшее количество прерывателей на полюс, чем выключатели с воздушной изоляцией и масляные выключатели. Элегазо-

Известия ТулГУ. Технические науки. 2018. Вып. 12

вые выключатели наружной установки просты, относительно недороги, компактны, и не требуют обслуживания. На работу этих выключателей не влияет перемена атмосферных условий. Во время эксплуатации имеют низкий уровень шума, не производя таких звуков, какие издают во время работы выключатели с воздушной изоляцией. Не требуется частой замены элегазав следствии чего эрозия контактов снижена. Контакты также не подвержены окислению.

Элегазовый выключатель может выполнять различные задачи, такие как блокировка отказов КЗ, разрыв линий передачи электроэнергии, не имеющих нагрузки, конденсаторная коммутация, реакторное переключение, и т.п.

Элегазовый высоковольтный выключатель высокого напряжения работает за счет изоляции фаз друг от друга посредством газа. В момент срабатывания сигнала о том, что необходимо произвести отключение электрооборудования, контакты отдельных камер (если устройство колонковое) размыкаются. Таким образом встроенные компоненты образуют дугу, помещенную в газовую среду. Данная дуга способствует распадению газа на отдельные компоненты, но при этом сама уменьшается из-за высокого давления в емкости. В том случае если система установлена на низком давлении, то применяются дополнительные компрессоры для нагнетания давления и создания газового дутья. Для выравнивания тока дополнительно используется шунтирование.

Помимо плюсов, элегазовые выключатели имеют ряд недостатков, такие как:

- элегаз в какой-то степени - это удушающий газ. В случае утечки из корпуса выключателя, элегаз, будучи тяжелее воздуха, заполняет окружающее помещение, и может привести к удушению обслуживающего персонала. При этом он не ядовит;

- элегаз, в котором произошло гашение дуги - ядовит, и следует стараться не вдыхать его;

- внутренние части элегазового выключателя требуют тщательной очистки во время профилактического обслуживания в чистом и сухом окружении. Необходимо удалять пыль тефлона и сульфиды.

В процессе эксплуатации элегазового оборудования существует несколько существенных моментов. После первого гашения дуги в элегазовой среде формируется химически активные и вредные для человека примеси. Уровень их опасности велик настолько, что, в процессе замены отработавшего газа ББб следует быть особо осторожным: применять респираторы, предусмотреть защиту глаз, а внутреннюю поверхность газовых корпусов необходимо обязательно нейтрализовать с помощью раствора гашеной извести. Кроме этого, в закрытых распределительных устройствах необходима установка специальных датчиков, которые осуществляют контроль утечек элегаза.

В настоящее время элегазовые выключатели наиболее популярны на напряжение 110...1150 кВ. Ведутся многочисленные исследования по разработке малогабаритных электрических выключателей на напряжение 10...35кВ, которые составляют конкуренцию вакуумным выключателям.

Современная энергетика не стоит на месте и часто делает большие открытия, находит альтернативные источники энергии, модернизирует оборудование, но ясно одно, что на сегодняшний день элегазовые выключатели являются современными и прогрессивными, а также устойчиво держатся на рынке, составляя стабильную конкуренцию вакуумным и масляным выключателям.

Список литературы

1. Афонин В.В., Набатов К. А. Элегазовые выключатели распределительных устройств высокого напряжения: учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. унта, 2009. 96 с.

2. Кох Д. Свойства SF6 и его использование в коммутационном оборудовании среднего и высокого напряжения // SchneiderElectric, 2006. Вып. 2. 24 с.

3. Созыкина И. А. Элегазовые выключатели: учебно-методический кабинет по горному, нефтяному и энергетическому образованию. ФГОУ, 2008. 20 с.

Ершов Сергей Викторович, канд. техн. наук, доцент, erschov. serrgamail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Сухова Юлия Валерьевна, магистр, vulia.suhova2015gvandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ELEGAS SWITCHES IN MODERN ENERGY S. V. Ershov, Yu. V. Sukhova

The article discusses the switches with gas-insulated insulation, their advantages and disadvantages, the relevance of their use in modern energy, the principle of operation.

Key words: SF6 gas, gas-insulated switches, modern energy.

Ershov Sergey Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, erschov.serrg@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University

Sukhova Julia Valer'evna, master, yulia.suhova2015@yandex.ru, Russia, Tula, Tula, Tula State University

УДК 620.92

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С ДВИГАТЕЛЯМИ СТИРЛИНГА В РЕГИОНАХ РОССИИ, ГДЕ НЕТ ЗАПАСОВ ТРАДИЦИОННЫХ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

В.Ю. Карницкий, А. У. Ботирова

Рассмотрено новое техническое решение - разработка и широкое внедрение энергопреобразующих систем на основе двигателей (машин) Стирлинга, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, в котором циклические процессы сжатия и расширения происходят при наличии различных уровней температур, а управление потоком рабочего тела осуществляется путем изменения его объема.

Ключевые слова: энергопреобразование, энергосбережение, двигатели Стирлинга, тепловые машины, традиционные энергоресурсы.

Одним из основных направлений развития экономики и научно-технического прогресса в XXI веке становятся задачи поиска перспективных технологий энергопреобразования и серийного производства новой техники на основе высокоэффективных термодинамических циклов с использованием возобновляемых видов топлива и новых рабочих тел. Это означает создание, производство и внедрение в массовое применение таких высокоэффективных и экологически чистых энергосистем, которые бы обеспечивали удовлетворение нужд промышленности и населения в энергии при минимальных затратах материальных ресурсов.