Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Анализ и перспективы развития элегазового и вакуумного оборудования подстанций энергосистемы [xlsx][docx][pptx][vsd] - файл Диплом бакалавра.docx


Анализ и перспективы развития элегазового и вакуумного оборудования подстанций энергосистемы [xlsx][docx][pptx][vsd]
скачать (13517.4 kb.)

Доступные файлы (11):

Диаграммы для презентации.xlsxскачать
Диплом бакалавра.docx9910kb.22.12.2009 01:35скачать
Доклад.docx29kb.21.06.2009 20:34скачать
Презентация.pptxскачать
Выбор выключателей.xmcd
Выбор кабельных линий.xmcd
Выбор КРУЭ.xmcd
Выбор разъединителей.xmcd
Выбор трансформаторов напряжения.xlsxскачать
Выбор трансформаторов тока.xmcd
Схемы подстанции.vsd

содержание

Диплом бакалавра.docx

  1   2   3   4
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

в г. Смоленске



Кафедра Электроэнергетические системы

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА

по направлению подготовки бакалавров

140200 – ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА


Тема: Анализ и перспективы развития элегазового и вакуумного оборудования подстанции энергосистемы
Студент^ Аристовский А.С. Э-05

фамилия и.о. группа подпись

Руководитель ст. препод. Рыжикова Л.А.

должность звание фамилия и.о. подпись


«Работа допущена к защите»


Зав. кафедрой д.т.н. профессор Кавченков В.П.

звание фамилия и.о. подпись
« » 2009 г.




Смоленск 2009



УДК 621.311.2

А 80
^ АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕГАЗОВОГО И ВАКУУМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ
Аристовский Антон Сергеевич. Расчетно-пояснительная записка к выпускной работе.– стр. 71, рис. 23, табл. 22, прил. 3.
В выпускной работе был проведен анализ и рассмотрены перспективы развития элегазового и вакуумного оборудования при проектировании подстанции. В практической части выполнен расчет и выбор современного элегазового и вакуумного оборудования подстанции 330/110/10, для которой был произведен выбор электрической схемы, выбраны электрические аппараты и проводники: выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, камера КРУ, кабель, питающий РП. Также был рассмотрен альтернативный вариант оснащения подстанции, с помощью комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ).


Филиал ГОУ ВПО «МЭИ (ТУ)» в г. Смоленске, 2009



ВВЕДЕНИЕ
Совершенствование парка эксплуатируемых коммутационных аппаратов в мире будет двигаться по пути наращивания доли элегазовых и вакуумных выключателей, а также КРУЭ. В первую очередь это будет связано с высокой степенью надежности и низкими эксплуатационными затратами данного вида оборудования. Доля вакуумных выключателей и КРУ на их основе до 2020 года будет расти опережающими темпами в классах напряжения до 170 кВ (в РФ до 220 кВ). И к 2030 году в мире в связи с ужесточением экологических требований элегаз и смеси на основе элегаза, как изоляционная и дугогасительная среда будут использоваться в новых разработках только при напряжениях выше 330 кВ. Элегазовые аппараты будут вытесняться вакуумными выключателями, либо КРУ с вакуумными выключателями и сжатым воздухом в качестве изоляции (КРУВВ), либо комбинированными аппаратами, когда в качестве изоляционной среды используется элегаз, а дугогасительной – вакуум. Следовательно, будущее высоковольтной коммутационной аппаратуры полностью связано с элегазовой и вакуумной средой. Что показывает актуальность развития элегазового и вакуумного оборудования.

Целью данной работы является анализ и перспективы развития современного элегазового и вакуумного оборудования, их целесообразность применения в электроэнергетике.

В первой главе настоящей работы были рассмотрены теоретические аспекты применения элегазового и вакуумного оборудования, представлено нынешнее состояние по высоковольтному коммутационному оборудованию в целом по стране. Также приведено сравнение КРУЭ с традиционными распределительными устройствами (РУ) и показан опыт эксплуатации данного типа оборудования на примере ТЭЦ-27 Мосэнерго.

Во второй главе осуществлен выбор электрических схем подстанции (схем РУ) и оборудования: выключателей, разъединителей, камеры КРУ, трансформаторов тока и напряжения, кабеля. Выполнен альтернативный вариант оснащения подстанции с использованием КРУЭ фирмы «Siemens».

Третья глава посвящена конструктивному исполнению современного элегазового и вакуумного оборудования, показанному на примере КРУЭ немецкой фирмы «Siemens» и вакуумного выключателя концерна «ABB».

В заключении оценили перспективы развития данного типа аппаратов и сделали вывод о проделанной работе.


  1. 

  2. ^ АНАЛИЗ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕГАЗОВОГО И ВАКУУМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ




    1. Современное коммутационное оборудование.

Состояние и перспективы (обзор)
^ Высоковольтные выключатели

В настоящее время произошел качественный скачок в технологии выпускаемых высоковольтных коммутационных аппаратов на смену масляным и воздушным выключателям пришли аппараты с использованием в качестве изоляционной и дугогасительной среды вакуума или элегаза (см. рис. 1.1).

Что касается выключателей высокого, сверхвысокого и ультравысокого напряжения (от 110 до1150 кВ), элегазовые выключатели в технически развитых странах практически вытеснили все другие типы аппаратов.

^ Повышение надежности – одна из основных задач в области коммутационной аппаратуры. В мире регулярно проводится анализ отказов аппаратов. В исследовательском комитете А3 СИГРЭ функционирует рабочая группа по изучению надежности оборудования высокого напряжения. Надежность оборудования зависит как от своевременной разработки аппаратов новых поколений, так и от своевременной замены устаревших аппаратов в эксплуатации.

Другая важная задача – снижение массогабаритных характеристик и материалоемкости аппаратов, уменьшение их числа за счет использования прогрессивных технических решений. При этом выполнение этой задачи не должно приводить к снижению надежности оборудования.

К важным можно отнести и задачу снижения эксплуатационных затрат, создания практически необслуживаемого в течение всего срока службы оборудования. В мире ужесточаются требования по экологической чистоте оборудования, и решения, которые раньше считались приемлемыми, сегодня подвергаются пересмотру. Во многих случаях задача обеспечения экологической чистоты выходит на первый план.



Интенсивное внедрение вакуумной и элегазовой аппаратуры обусловлено тем, что в настоящее время пока не найдено способов эффективного дугогашения, способных конкурировать с дугогашением в элегазе или вакууме. Уровень развития полупроводниковой техники и сверхпроводящих устройств в настоящее время таков, что аппараты с использованием полупроводниковых приборов и сверхпроводимости не могут конкурировать с традиционными аппаратами на основе элегаза и вакуума. Однако в мире в этих направлениях развернуты серьезные работы, и можно прогнозировать, что появление альтернативных аппаратов является делом недалекого будущего.

Основные достоинства элегазового оборудования определяются уникальными физико-химическими свойствами элегаза: при атмосферном давлении электрическая прочность элегаза в 3 раза выше, чем у воздуха, а уже при давлении элегаза 0,3-0,4 МПа его электрическая прочность выше, чем у трансформаторного масла; отключающая способность элегазовых коммутационных аппаратов при одинаковых условиях на 2 порядка выше, чем у воздушных выключателей.

Сейчас за рубежом ведущие фирмы практически полностью перешли на выпуск комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и элегазовых выключателей для открытых распределительных устройств (ОРУ) на классы напряжений 110 кВ и выше, а также вакуумных выключателей на напряжение 6-35 кВ (с достаточно большой долей элегазовых выключателей и КРУЭ).

Применение на средние классы напряжения элегазовой или вакуумной аппаратуры определяется как историческими условиями создания технологических баз, так и технико-экономическими показателями при производстве и эксплуатации. Каждое из указанных видов оборудования обладает своими преимуществами. Если вакуумные аппараты требуют менее мощные привода и имеют, как правило, более высокий коммутационный ресурс, то элегазовые выключатели при коммутациях создают меньшие перенапряжения и, соответственно, облегчают работу изоляции другого энергетического оборудования. Поэтому говорить о превосходстве того или иного типа оборудования на средние классы напряжения нецелесообразно, чего не скажешь о высоких, сверхвысоких и ультравысоких напряжениях (от 110 кВ до 1150 кВ), где господство практически полностью принадлежит элегазу.

В целом можно считать, что доля элегазового оборудования на средние классы напряжения на мировом рынке устойчиво составляет 20-30 % от всего числа требуемых коммутационных аппаратов.

Хотя преимущества элегазовых аппаратов очевидны, полный переход на их 

использование занимает не один год и не одно десятилетие. При постоянно растущей доле современной аппаратуры в эксплуатации остается еще немало устаревших аппаратов.

В Единой национальной электрической сети эксплуатируется около 30000 выключателей классов напряжения от 110 кВ до 750 кВ. Распределение по классам напряжения: 110 кВ – 80,5%, 220 кВ – 15,2%, 330 кВ – 1,2%, 500 кВ – 3%, 750 кВ – 0,1%.

Большую часть выключателей составляют масляные баковые выключатели с номинальным напряжением 110 и 220 кВ. Среди выключателей 110 и 220 кВ масляные баковые выключатели составляют – 45,4%. Маломасляные выключатели 110 и 220 кВ составляют 19% от общего количества установленных выключателей.

^ Воздушные выключатели эксплуатируются в распределительных устройствах всех классов напряжения. Их количество составляет 15,6% от общего числа выключателей.

Эти выключатели не отвечают современным требованиям, в том числе по надежности, по коммутационному и механическому ресурсам, по объемам ремонтных работ, массам и габаритам.

До 1996г. в энергосистемах России имелись единичные образцы элегазовых выключателей, которые можно было рассматривать как находящиеся в опытной эксплуатации. В 1997 г. выпущено решение Департамента электрических сетей № Э-1/97 о преимущественном применении элегазовых выключателей при строительстве, реконструкции, техническом перевооружении и замене оборудования подстанций 330-750 кВ РАО «ЕЭС России». За прошедшее после этого решения время количество элегазовых выключателей в распределительных устройствах всех напряжений постоянно увеличивалось и в настоящее время составляет около 20% [12].

Значительная часть масляных и воздушных выключателей, эксплуатируемых в Единой национальной электрической сети, прежде всего напряжением 110 и 220 кВ, отработала установленный нормативными документами срок службы. К настоящему времени число таких выключателей составляет около 40%.

Таблица 1.1.

^ Динамика замен выключателей

Год

Количество, шт.

Доля в % от количества установленных выключателей

2001-2005

9017

34,4

2006-2010

3659

13,9

2011-2015

2742

10,4

до 2015

15418

58,7



Как видно из табл. 1.1. к 2005г. должны были заменить 34% установленных выключателей, а к 2015г. предполагается замена 58%. За весь период 2001-2015 гг. ожидается замена 15418 выключателей напряжением 110-750 кВ.

Программа технического перевооружения и реконструкции Единой национальной электрической сети предусматривает замену выключателей, отработавших свой ресурс. Прежде всего, должна производиться замена воздушных и масляных выключателей серий: ВВН, ВВ, У, МКП, ММО. В первую очередь при замене должны использоваться элегазовые выключатели. При этом надо использовать новые отечественные разработки колонковых и баковых элегазовых выключателей типов ВГТ, ВГК, ВГБ и др., а также выключатели ведущих зарубежных фирм: ABB, Siemens, AREVA. По данным СИГРЭ в зарубежных сетях доля элегазовых выключателей составляет 56% от общего количества установленных выключателей (в различных классах напряжения: 110 кВ – 52%, 220 кВ – 55%, 330 кВ – 55%, 330 кВ – 69%, 500 кВ – 66%, 750 кВ – 92%). Среди выключателей, установленных за последние 10 лет, доля элегазовых выключателей составляет 100%.
^ Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией

Несмотря на то, что серийное производство КРУЭ в России освоено с 70-х годов, масштабы применения КРУЭ у нас в стране пока не соответствуют современным мировым тенденциям – в России установлено всего около 400 ячеек КРУЭ на напряжение от 110 до 220 кВ (около 60% отечественного производства), 12 ячеек КРУЭ на 330 кВ, 9 ячеек КРУЭ на 500 кВ производства концерна «ABB» (поставляются на Бурейскую ГЭС), в то время как, например, в Японии в тот же самый период выпущено около 7000 ячеек КРУЭ на напряжение от 77 до 800 кВ.

С другой стороны в России КРУЭ разработаны на весь спектр номинальных напряжений – от 110кВ до 1150 кВ, и фактически созданы комплектно-распределительные устройства третьего поколения.

Смена поколений КРУЭ, как правило, происходит не реже, чем в 6-8 лет.

К особенностям последнего поколения можно отнести: наличие не более 

одного разрыва до напряжения 362-500 кВ и не более двух разрывов – до напряжения 800 кВ; токи отключения выключателей достигают 63 кА, номинальные токи 8000 А; применение дугогасительных устройств с комбинированным принципом гашения дуги; наличие быстродействующих заземлителей на линейных выводах; применение систем диагностики практически всех важнейших характеристик; предъявление более высоких требований по надежности (при работе в некоторых режимах, например, при отключении емкостных токов), а также повышение требований и по коммутационной способности после проведения рабочих операций; в отношении коммутационных аппаратов – выключателей и разъединителей, быстродействующих заземлителей; доминирующее использование в элегазовых выключателях автономных приводов – пружинных и гидравлических.

Ведутся также работы по совершенствованию КРУЭ путем объединения функций различных аппаратов в одном модуле (например, объединение функций выключателя, разъединителя и заземлителя в одном устройстве), путем создания КРУЭ с размещением 3-х фаз в одной оболочке вплоть до напряжения 500 кВ.

Такие решения дают возможность сделать аппаратуру более компактной, уменьшить требуемые для КРУЭ площади и объемы помещений, повысить технико-экономические показатели.

В Единой национальной электрической сети с 1979 г. в эксплуатацию введено 266 ячеек КРУЭ 110 и 220 кВ, в том числе 110 кВ – 228 шт., 220 кВ – 38 шт. Большая часть из них (около 60%) выпущена ПО «Электроаппарат» и выделившимся из этого объединения ОАО «Электромеханический завод». Около 40% ячеек поставлено зарубежными фирмами (ABB, Siemens, Alstom).

Около 80% ячеек эксплуатируется в Мосэнерго, остальные – в Ленэнерго, Тюменьэнерго, Свердловэнерго, Комиэнерго.

Для сопоставления уровня применяемости КРУЭ в России и за рубежом можно указать, что только предприятиями компании «ABB» поставлено в 75 стран мира около 9000 ячеек КРУЭ, из них около 200 ячеек на напряжение 500 кВ.

Ближайшими задачами в части внедрения КРУЭ являются: устранение недостатков, выявленных при эксплуатации отечественных КРУЭ; расширение районов применения КРУЭ, в первую очередь применение КРУЭ в районах с суровыми климатическими условиями и высокой сейсмичностью; внедрение современного газотехнологического и испытательного оборудования. Для повышения уровня эксплуатации КРУЭ, сокращения затрат и повреждаемости следует внедрять ряд современных автоматизированных систем диагностики и управления.


    1. 

    2. Применение вакуумных выключателей в электроэнергетике


Современное состояние электрических сетей и подстанций в России требует замены устаревшего морально и физически оборудования. Техническое состояние российских сетей и трансформаторных подстанций напряжением 10 кВ и ниже вызывает серьезные опасения.

Доля оборудования сетей 6-10 кВ, требующего ремонта и замены, достигает 60-70 процентов. Мировая тенденция развития электротехнического оборудования такова, что ранее распространенные масляные и маломасляные выключатели на напряжение 6-10 кВ повсеместно заменяются на вакуумные выключатели (ВВ). Уже к концу 90-х по данным компании «Siemens» соотношение между различными типами выключателей, продаваемых в мире на среднее напряжение, составляло в процентах: маломасляные – 12, элегазовые – 24, вакуумные – 64.

Тенденции развития высоковольтных выключателей 6–35 кВ, приведенные на рис. 1.3, показывают устойчивый рост применения в мире вакуумных выключателей.
Рис. 1.3. Развитие высоковольтных выключателей 6-35 кВ

Развитие вакуумных выключателей связано с тем, что вакуум является идеальной изоляционной средой, так как ионизация молекул газа путем соударения с ними электронов чрезвычайно мала, а значит, практически исключено лавинообразное нарастание количества заряженных частиц из-за весьма низкой плотности газа. Поэтому электрическая прочность изоляционного межконтактного промежутка в вакууме значительно выше, а длина дуги значительно меньше, чем в масляных, элегазовых и воздушных выключателях. Это 

позволяет существенно снизить габариты дугогасительной камеры вакуумного выключателя.

В России на данный момент прослеживается аналогичная тенденция. Число продаваемых вакуумных выключателей в нашей стране составляет порядка 50% от остальных типов. Отечественные заводы серийно выпускают ВВ с 1981 г. Разработанные ВВ на напряжение 10 и 35 кВ используются на подстанциях распределительных сетей, а также в различных отраслях промышленности:

  • в металлургическом производстве, на печных трансформаторах сталеплавильных печей;

  • в электрооборудовании нефтегазового и химического производства;

  • на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог и метрополитена;

  • в электрооборудовании для открытых горных работ для мощных экскаваторов, комплектных трансформаторных подстанций (КТП);

  • в конденсаторных установках на напряжение 6-10 кВ и т.д.

В качестве отличительных достоинств вакуумных выключателей, обеспечивающих им преимущества перед другими типами выключателей (будем их в дальнейшем называть «традиционные выключатели») на средний класс напряжений, можно отметить следующее:

^ 1. Высокая надежность

К показателям надежности элементов схем электрических соединений относят частоту отказов, время восстановления, частоту и длительность капитального и текущего ремонтов.

При прочих равных условиях, то есть, если даже принять в расчет, что частота отказов и время восстановления после аварии равны для вакуумных и традиционных выключателей, то частота и длительность ремонта последних, несомненно, выше.

Например, для маломасляного выключателя ВК-10, масло необходимо заменить после 10 операций отключения тока 20 кВ. После совершения выключателем 2000 циклов операций включения и отключения, необходимо проводить техническое обслуживание привода. После совершения выключателем 3000 циклов операций включения-отключения (ВО) необходимо проводить капитальный ремонт. А средний ремонт выключателя должен производиться не реже одного раза в 4 года.

Вакуумные выключатели являются практически необслуживаемыми. Осмотр и периодические проверки ВВ рекомендуется проводить один раз в 3-5 лет. Во время этих проверок необходимо провести высоковольтные испытания вакуумной 

дугогасительной камеры и изоляции выключателя, а также проверить переходное сопротивление контактов.

^ 2. Низкие эксплуатационные затраты

Этот пункт напрямую вытекает из предыдущего. Низкие эксплуатационные затраты определяются отсутствием необходимости содержания масляного и компрессорного хозяйств, кроме того вакуумная дугогасительная камера (ВДК) не требует пополнения дугогасящей среды. Высокая коммутационная износостойкость позволяет значительно сократить расходы по обслуживанию ВВ, а также перерывы в электроснабжении, связанные с выполнением регламентных работ.

^ 3. Высокий коммутационный и механический ресурс

Число отключений номинальных токов, допускаемое без ревизий и ремонта ВДК, достигает 50 тысяч, а номинальных токов отключения (токов короткого замыкания) – от 20 до 200 в зависимости от типа ВДК и значения тока. Как уже было ранее отмечено, при эксплуатации маломасляных выключателей необходимо производить ревизию после 1000-2000 отключений номинального тока или 3-12 отключений номинального тока отключения.

Высокий механический ресурс ВВ обусловлен в первую очередь тем, что ход контактов ВДК составляет от 6 до 10 мм на напряжения 6-10 кВ. Для масляных и электромагнитных выключателей на эти же напряжения ход контактов достигает 100-200 мм, а, следовательно, применяется более сложная конструкция привода, требующая больших затрат энергии на включение и отключение выключателя, что приводит к необходимости постоянного ухода и проверок состояния деталей привода, что также повышает эксплуатационные расходы на содержание выключателя.

Высокий коммутационный и механический ресурс позволяют применять ВВ в схемах с частыми коммутационными: для трансформаторов сталеплавильных печей; для коммутаций насосов, компрессоров и т.д.

^ 4. Безопасность эксплуатации и экологичность

Для ВВ характерны малая энергия привода, малые динамические нагрузки и отсутствие выброса газов, масла. Масса и габариты ВВ значительно ниже массы и габаритов традиционных выключателей при одинаковых номинальных параметрах тока и напряжения. Все это обеспечивает бесшумность работы и предотвращает загрязнение окружающей среды.

Герметичное исполнение ВДК и отсутствие среды, поддерживающей горение, обеспечивает высокую пожаро- и взрывобезопасность и возможность работы в агрессивных средах.



Благодаря своим преимуществам вакуумные выключатели все шире применяются как при строительстве новых комплектных распределительных устройств, так и для замены морально и физически устаревших традиционных выключателей при реконструкции комплектных распределительных устройств, находящихся в эксплуатации.

Если брать в рассмотрение более высокую стоимость вакуумных выключателей, то в настоящее время психология заказчиков постепенно меняется. Многие начинают понимать, что пусть дорогое, но качественное оборудование, в конце концов, себя окупит.

По стоимости и надежности, сейчас можно выделить три основные позиции в коммутационном оборудовании 6-10 кВ:

  • дешевые и ненадежные традиционные отечественные выключатели;

  • дорогие и надежные вакуумные и элегазовые импортные выключатели;

  • надежные отечественные вакуумные выключатели, по стоимости, превосходящие традиционные, но уступающие в цене западным образцам;

По концепции АООТ “РОСЭП”, института по проектированию сетей среднего напряжения, выключатели на 10 киловольт должны быть вакуумными, на 35 киловольт допустимы и вакуумные, и элегазовые, а на 110 киловольт и выше – только элегазовые. К тому же, элегазовые выключатели по цене в 2-3 раза превосходят вакуумные.

Выбор оборудования в этой ситуации зависит от заказчика, от его требований к надежности снабжения, от его финансовых возможностей.




1.3. Применение элегазовых выключателей в электроэнергетике.
Элегазовый выключатель – один из самых современных типов высоковольтных выключателей. В качестве среды для гашения дуги в них используется шестифтористая сера (SF6, элегаз), которая обладает большой электрической прочностью и отличными дугогасящими свойствами. Название элегаз (электрический газ) для шестифтористой серы, дал в 1947 г. советский физик Б. Гохберг, он же первым высказал предположение о возможности применения элегаза в качестве изоляционной среды для электрооборудования высокого напряжения.

Выключатели с дугогасящей средой в виде элегаза являются одним из быстроразвивающихся направлений в области создания новых выключателей переменного тока высокого и сверхвысокого напряжения, отличающихся меньшими габаритами и отвечающих требованиям современной энергетики по коммутационной способности и надежности. Использование элегаза для этих целей обусловлено его высокими изоляционными и дугогасящими свойствами.

В дугогасительных устройствах (ДУ) элегазовых выключателей применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока отключения и условия восстановления напряжения.

Один из способов – охлаждение электрической дуги элегазом при перетоке газа из резервуара высокого давления (около 2 МПа) в резервуар низкого давления (0,3 МПа), т.е. используется тот же принцип, что и в воздушном выключателе. Однако основное отличие состоит в том, что в элегазовых ДУ при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. Гашение мощной дуги в аппаратах высокого напряжения возможно лишь при интенсивном теплоотводе, который в высоковольтных выключателях обеспечивается интенсивным дутьем. Для того чтобы избежать перехода элегаза в жидкость при отрицательной температуре (-40ºС), бак высокого давления необходимо подогревать до температуры 12ºС, так как при переходе элегаза в жидкое состояние уменьшается плотность газовой фазы и ухудшается его дугогасящая способность. Для подогрева газа служит автоматическая система, которая сильно усложняет конструкцию выключателя.

Другой способ применяется в автокомпрессионных выключателях, в которых бак заполнен элегазом при давлении 0,3-0,4 МПа. При этом обеспечивается высокая электрическая прочность газа и возможность работы без подогрева при температуре до -40ºС. В таких выключателях перепад давления, необходимый для 

гашения дуги, создается специальным компрессионным устройством, механически связанным с подвижным контактом аппарата. В процессе гашения получается перепад Δр=0,6÷0,8 МПа. При этом обеспечиваются условия для получения критической скорости истечения и эффективности гашения дуги.

Существует и третий способ. Это способ гашения дуги, перемещающейся под действием магнитного поля в неподвижном элегазе. Теплоотвод от дуги существенно возрастает при быстром ее перемещении силами магнитного поля в аппаратах низкого напряжения. При замене воздуха элегазом электромагнитный способ гашения дуги оказалось возможным распространить и на область высоких напряжений.

Широкому распространению элегазовых выключателей способствовали следующие их достоинства:

  • взрыво- и пожаробезопасность;

  • быстродействие и пригодность для работы в любом цикле АПВ;

  • возможность осуществления синхронного размыкания контактов непосредственно перед переходом тока через нуль;

  • высокая отключающая способность при особо тяжелых условиях отключения (отключение неудаленных коротких замыканий и др.);

  • надежное отключение емкостных токов холостых линий;

  • малый износ дугогасительных контактов;

  • легкий доступ к дугогасителям и простота их ревизии;

  • относительно малый вес (с баковыми масляными выключателями);

  • возможность создания серии с унификацией крупных узлов;

  • пригодность для наружной и внутренней установки.

Однако необходимо отметить и недостатки:

  • необходимость в наличии устройств для наполнения, перекачивания и очистки элегаза;

  • относительная сложность конструкции ряда деталей и узлов, а также необходимость применения высоконадежных уплотнений;

  • относительно высокая стоимость дугогасящей среды и выключателя в целом.


    1. 

    2. Анализ и сравнение КРУЭ с традиционными РУ


Комплектные распределительные устройства (КРУ) с элегазовой изоляцией (КРУЭ) появились на мировом рынке в конце 60-х годов. С тех пор для РУ электроустановок они занимают прочные пози

ции в практике промышленно развитых стран. К настоящему времени накоплен обширный, более чем 30-летний опыт эксплуатации КРУЭ.

Столь быстрое и широкое внедрение КРУЭ связано главным образом с их исключительной компактностью, причем без ущерба для других технических характеристик. Это позволяет наибо

лее рационально решать проблему приобретения земельных участков, которая при обосновании и выборе схем электроустановок нередко является определяющей.

Стоимость ячейки КРУЭ, например 220 кВ, оценивается на мировом рынке в 0,9 – 1,6 млн. дол. Учитывая площадь, занимаемую ячейкой с выключателем соответствующего класса напряже

ния, и стоимостные характеристики земельных участков, оказывается, что даже с экономической позиции, которая не всегда является основой при выборе площадки сооружения электроустановки, использование КРУЭ в таких случаях является наиболее предпочтительным, а иногда, как напри

мер, при сооружении РУ в стесненных условиях, и единственно возможным решением.

Кроме компактности, для КРУЭ характерны высокая надежность, степень безопасности для эк

сплуатационного и ремонтного персонала и сей

смостойкость, простота монтажа и обслуживания, малая продолжительность подготовки площадки сооружения. Для элегазового оборудования не су

ществует проблем наведения мощных электриче

ских полей и слышимого шума.

Анализ показывает, что независимо от органи

зационной структуры отрасли и форм собственно

сти в качестве основной цели функционирования энергосистем принимают обеспечение надежного электроснабжения потребителей при наименьших затратах. Для обеспечения надежного и экономич

ного электроснабжения энергокомпаниям прихо

дится договариваться об общей цели, обеспечи

вать взаимный обмен данными для ее достижения, устанавливать общие критерии надежности и, на

конец, распределять справедливым образом выгоду от сотрудничества. При этом наиболее пристальное внимание уделяется аспектам надежности.

Схемы коммутации электроустановок повы

шенных напряжений приоритетно выделяют сре

ди прочих схем. На то имеется веская причина. Электростанции и крупные подстанции, являясь опорными коммутационными узлами внутри- и 

межсистемных связей, пунктами по поддержанию требуемого качества электроэнергии, регулятора

ми параметров графиков нагрузки энергосистем, оказывают заметное влияние на надежность и эко

номичность режимов их работы. Поэтому схемы коммутации и соответствующие им конструкции РУ – важные элементы электроустановок. В этой связи представляется полезным оценить достигну

тый уровень надежности КРУЭ и выявить допол

нительные преимущества для более широкого ис

пользования в энергосистемах страны данного вида оборудования.

Анализ практики промышленно развитых стран показывает стремительную сдачу пози

ций масляными (баковыми), маломасляными, электромагнитными и воздушными (кроме генера

торных) выключателями. Напротив, все более массовое применение получают вакуумные (напряже

ние до 36 кВ) и элегазовые (до и выше 36 кВ) вы

ключатели, а также КРУЭ. Еще в 70-х годах име

лась представительная информация западноевропейских фирм (производители в Великобритании, Швейцарии, Франции, ФРГ и др.) о выпускаемых воздушных выключателях для электроустановок напряжением 100-800 кВ. В конце 80-х годов в каталогах тех же производителей фигури

ровали уже, как правило, элегазовые выключатели и КРУЭ.

Один из важнейших показателей надежности – параметр потока отказов ω, характеризующий частоту их возникновения, 1/год. Как известно, у вос

станавливаемых элементов параметр определя

ется как плотность вероятности возникновения от

казов за рассматриваемый период.

В табл. 1.2 приведены значения параметра потока отказов КРУЭ с дифференциацией по ячейкам до и после 1985 г. выпуска.

Таблица 1.2.
  1   2   3   4



Скачать файл (13517.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации