SF6-Leistungsschalter 110 kV und höher

Hochspannungs-Leistungsschalter, bei denen SF6 als Isolier- und Lichtbogenmedium verwendet wird, erfreuen sich immer größerer Verbreitung, da sie im Vergleich zu Luft, Öl und ölarmer Hochspannung über hohe Schaltgeschwindigkeiten und mechanische Ressourcen, Schaltvermögen, Kompaktheit und Zuverlässigkeit verfügen Leistungsschalter.

Der Erfolg bei der Entwicklung von SF6-Leistungsschaltern hatte unmittelbar erhebliche Auswirkungen auf die Inbetriebnahme von kompakten Freiluftschaltanlagen, Innenschaltanlagen und SF6-gasisolierten Schaltanlagen. SF6-Leistungsschalter verwenden je nach Nennspannung, Nennausschaltstrom und Eigenschaften des Stromnetzes (oder der einzelnen Elektroinstallation) unterschiedliche Lichtbogenlöschmethoden.

Bei gasisolierten Lichtbogenlöschgeräten erfolgt im Gegensatz zu Luftlichtbogenlöschgeräten beim Löschen des Lichtbogens der Gasaustritt durch die Düse nicht in die Atmosphäre, sondern in das geschlossene Volumen der mit SF6-Gas gefüllten Kammer bei relativer Geschwindigkeit geringer Überdruck.

Je nach Art der Löschung des Lichtbogens beim Auslösen werden folgende SF6-Leistungsschalter unterschieden:

1. Automatischer SF6-Kompressionsschalter, bei dem die erforderliche Durchflussrate des SF6-Gases durch die Düsen der Kompressionslichtbogenlöschvorrichtung durch das bewegliche System des Schalters erzeugt wird (automatischer Kompressionsschalter mit einer Druckstufe).

2. SF6-Leistungsschalter mit elektromagnetischer Blasung, bei dem die Löschung des Lichtbogens im Lichtbogengerät durch seine Drehung entlang der Ringkontakte unter Einwirkung des durch den zu löschenden Strom erzeugten Magnetfelds gewährleistet wird.

3. SF6-Leistungsschalter mit Hoch- und Niederdruckkammern, bei dem das Prinzip des Gasstoßes durch die Düsen im Lichtbogenlöschgerät dem von Luftlichtbogenlöschgeräten ähnelt (SF6-Schalter mit zwei Druckstufen).

4. Selbsterzeugender SF6-Leistungsschalter, bei dem der erforderliche Massenstrom von SF6-Gas durch die Düsen der Lichtbogenlöschvorrichtung durch Erhitzen und Erhöhen des Drucks von SF6-Gas durch den Auslöselichtbogen in einer speziellen Kammer (SF6-Selbstgenerator) erzeugt wird. Generatorleistungsschalter mit einer Druckstufe).

Schauen wir uns einige typische SF6-Leistungsschalterkonstruktionen für 110 kV und mehr an.

Leistungsschalter SF6 110 kV und höher für eine einzelne Unterbrechung verschiedener Unternehmen haben die folgenden Nennparameter: Unom = 110-330 kV, Inom = 1-8 kA, Io.nom = 25-63 kA, SF6-Gasdruck = 0,45 -0,7 MPa (abs), Auslösezeit 2-3 Perioden Kurzschlussstrom.Durch intensive Forschung und Tests in- und ausländischer Unternehmen war es möglich, einen SF6-Leistungsschalter mit einer Einzelunterbrechung bei Unom = 330-550 kV bei Io.nom = 40-50 kA und einer Stromauslösezeit von einem Strom zu entwickeln und in Betrieb zu nehmen Zeitspanne bei Kurzschluss.

Ein typisches SF6-Leistungsschalterdesign ist in Abb. dargestellt. 1.

Das Gerät ist ausgeschaltet und die Pins 5 und 3 sind offen.

Reis. 1.

Die Stromzufuhr zum festen Kontakt 3 erfolgt über Flansch 2 und zum beweglichen Kontakt 5 über Flansch 9. In der oberen Abdeckung 1 ist eine Kammer mit einem Adsorptionsmittel installiert. Die tragende Isolationsstruktur des SF6-Leistungsschalters ist auf dem Fußpolster 11 befestigt. Beim Einschalten des Schalters wird ein pneumatischer Aktuator 13 aktiviert, dessen Stange 12 durch eine Isolierstange 10 und eine Stahlstange 8 verbunden ist mit einem beweglichen. Kontakt 5. Letzterer ist fest mit einer Fluorkunststoffdüse 4 und einem beweglichen Zylinder 6 verbunden. Das gesamte bewegliche System des EV (Elemente 12-10-8-6-5) bewegt sich relativ zum stationären Kolben 7 und dem Hohlraum K nach oben der Lichtbogenlöschanlage des Schalters steigt.

Wenn der Schalter ausgeschaltet ist, zieht die Stange 12 des Betätigungsmechanismus das bewegliche System nach unten und im Hohlraum K entsteht ein erhöhter Druck im Vergleich zum Druck in der Schalterkammer. Eine solche Selbstkompression des SF6-Gases gewährleistet den Austritt des Gasmediums durch die Düse und eine intensive Abkühlung des Lichtbogens, der beim Abschalten zwischen den Kontakten 3 und 5 auftritt. Positionsanzeige 14 gibt Möglichkeit der visuellen Kontrolle die Ausgangsposition des Kontaktsystems des Schalters.In einer Reihe von Konstruktionen von SF6-Autokompressions-Leistungsschaltern werden Federn und hydraulische Aktuatoren verwendet, und der Fluss von SF6-Gas durch Düsen in die Lichtbogenkammer erfolgt nach dem Prinzip der Zwei-Wege-Blasung.

In Abb. In Abb. 2 zeigt einen 220-kV-Tankleistungsschalter mit Gasisolierung vom Typ VGBU (Inom = 2500 A, Io.nom = 40 kA NIIVA OJSC mit autonomem hydraulischen Antrieb 5 und eingebauten Stromwandlern 2. EV verfügt über eine dreiphasige Steuerung (ein Antrieb für dreiphasig) und ist mit Porzellan (Polymer)-Abdeckungen für 1 Luft-SF6-Durchführung ausgestattet.

Im gasgefüllten Tank 3 befindet sich eine Lichtbogenlöscheinrichtung, die über einen in der gasgefüllten Kammer 4 befindlichen Übertragungsmechanismus mit dem hydraulischen Antrieb 5 verbunden ist. Die Schalterstruktur des Gastanks ist auf einem Metallrahmen 6 befestigt . Um den Leistungsschalter mit SF6 zu füllen, wird die Kupplung 7 verwendet. ist gleich einer atm (abs.) und dann muss sichergestellt werden, dass p = pnom.

Reis. 2.

Die Vorteile von gasisolierten Kesselleistungsschaltern mit eingebauten Stromtransformatoren gegenüber den Bausätzen „Kerngasisolierter Leistungsschalter plus eigenständiger Stromtransformator“ sind: erhöhte Erdbebensicherheit, kleinerer Verteilerbereich der Umspannstation, weniger erforderliche größere Arbeiten während der Bauzeit von Umspannwerken, erhöhte Sicherheit des Umspannwerkpersonals (Lichtbogenlöschgeräte befinden sich in geerdeten Metalltanks), die Möglichkeit der Verwendung von SF6-Heizgas beim Einsatz in Regionen mit kaltem Klima.

Bei der Konstruktion von 220-kV- und höheren Tankleistungsschaltern für Freiluftschaltanlagen ist es erforderlich, den Nenndruck des SF6-Gases (pH > 4,5 atm (abs.)) zu erhöhen. Daher wird eine Erwärmung des Gasmediums eingeführt, um zu verhindern, dass SF6-Gas bei niedrigen Umgebungstemperaturen oder Mischungen von SF6-Gas mit Stickstoff oder Tetrafluormethan verflüssigt wird.

Wie die Praxis zeigt, sind bei einer Bemessungsspannung von 330–500 kV einstufige Leistungsschalter für Bemessungsströme von 40–63 kA die vielversprechendste Art von Schaltgeräten für Schaltanlagen und Freiluftschaltanlagen.

Der von JSC NIIVA entwickelte Leistungsschalter VGB-750-50 / 4000 U1 (Abb. 3) mit einer zweistufigen Autokompressionsvorrichtung zur Lichtbogenlöschung, eingebauten Stromwandlern und Polymer-Luftdurchführungen SF6 ist mit zwei hydraulischen Antrieben pro Pol ausgestattet , was eine Gesamtauslösezeit von nicht mehr als zwei Stromperioden bei Netzfrequenz ermöglicht.

Reis. 3.

In Abb. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem einpoligen Lichtbogenlöschgerät VGB-750-50/4000U1 mit vorgeschalteten Widerständen (zur Begrenzung von Schaltstößen). Der bewegliche Kontakt dieser Widerstände ist mechanisch mit dem beweglichen Leistungsschaltersystem verbunden.

Reis. 4

In der geschlossenen Stellung des SF6-Leistungsschalters werden die Widerstände durch die Hauptkontakte überbrückt. Beim Ausschalten öffnen zuerst die Widerstandskontakte, dann die Hauptkontakte, dann die Lichtbogenkontakte. Beim Einschalten schließen zuerst die Widerstandskontakte, dann die Lichtbogen- und Hauptkontakte. Um die Spannungsverteilung auszugleichen, ist jede Unterbrechung mit Kondensatoren verbunden.

Die Verteilung erfolgt über einfach unterbrechende Säulenleistungsschalter vom Typ SF6 für eine Nennspannung von 110–220 kV und einen Nennausschaltstrom von 40–50 kA.

Reis. 5

Ein typischer Aufbau eines gasisolierten Drahtleistungsschalters VGP 110 kV (Inom = 2500 A, Io.nom = 40 kA) mit Federantrieb von Electroapparat OJSC ist in Abb. dargestellt. 5.

Siehe auch zu diesem Thema: Vergleichende Eigenschaften von Öl-, Vakuum- und SF6-Leistungsschaltern für Hochspannung