"Новости Электротехники" Вакуумная коммутационная техника на рубеже столетий.

	< Предыдущая ] [ Следующая >	Журнал №3(3) 2000


	Вакуумная коммутационная техника на рубеже столетий. Сергей Виноградский, Сергей Васильев, ОАО “Таврида Электрик”, Москва В последние годы мировая практика электроаппаратостроения ориентируется на направление, связанное с применением новых нетрадиционных видов изоляции. В частности, в области создания ком-мутационных аппаратов для электрических сетей напряжением 6-35 кВ в настоящее время стали доминирующими вакуумные выключатели. Так, доля вакуумных выключателей в общем количестве выпускаемых аппаратов в странах Европы и США достигает 70%, в Японии 100%. В России в последние годы эта доля имеет постоянную тенденцию к росту и составляет более 50%. Вакуум как дугогасительная и изолирующая среда благодаря своим замечательным свойствам позволяет создавать коммутационные аппараты в простейшем с конструктивной точки зрения виде. Резюмируя целый ряд преимуществ вакуумных выключателей перед традиционно применяемыми в средних классах напряжения масляными и электро-магнитными выключателями, мож-но выделить основные: - высокая надежность; - низкие затраты на обслуживание. Применение вакуумной техники особенно оправданно для работы с частыми коммутациями рабочих токов, например для коммутации реакторов, конденсаторных устройств компенсации реактивной мощности промышленных дуговых печей, где присутствуют не только частые коммутации, но и довольно большой коммутируемый ток, для пусков и переключений электродвигателей мощностью от десятков до тысяч киловатт. Многие повреждения, особенно в воздушных сетях, являются по природе временными. Например, межфазное дуговое замыкание, вызванное ударом молнии или схлестыванием проводов из-за сильного ветра. В таких обстоятельствах целесообразным видится быстрое отключение аварийного участка для прекращения дугового разряда с последующим восстановлением питания аварийного участка, на котором причина возникновения замыкания к этому моменту, как правило, исчезает. Вся операция занимает доли секунды. Аппараты, предназначенные для таких целей, называют реклоузерами. Большинство современных промышленных реклоузеров являются вакуумными, поскольку они лучше всего соответствуют предъявленным требованиям к массогабаритным показателям, быстродействию и минимизации энергопотребления при выполнении операций. Предельные параметры вакуумных выключателей, достигнутые в серийном производстве, составляют по номинальному току 4000 А, по току отключения – 100 кА при 7,2 кВ и 31,5 кА при 35 кВ. Таким образом, в последние годы усилия разработчиков направлены не на повышение основных параметров аппаратов, а на создание более экономичных конструкций и повышение их надежности. По первому направлению работа идет, в основном, по пути совершенствования конструкции и технологии изготовления вакуумных дугогасительных камер, стоимость которых является определяющим фактором стоимости вакуумного выключателя в целом. В области создания приводов традиционного типа (пружинно-моторные, пружинно-рычажные) возможности с точки зрения снижения производственных затрат практически исчерпаны. Второе направление – повышение надеж-ности вакуумных выключателей – в основном связано с повышением надежности их приводов, так как надежность камер при современной технологии производства практически безупречна. Однако при сохранении традиционного подхода к проектированию выключателя маловероятно ожидать существенного повышения надежности аппарата и снижения производственных издержек. Принципиально отличным изделием на рынке вакуумных вы-ключателей явился аппарат, разработанный специалистами предприятия “Таврида Электрик”. В отличие от “классического” вакуумного выключателя с приводом, использующим механизм свободного расцепления, в основе построения привода выключателя BB/TEL-10 заложен принцип соосности электромагнитов каждой из фаз и соответствующей вакуумной камеры. В качестве механизма, удерживающего контакты выключателя в замкнутом состоянии, использован и впервые реализован применительно к высоковольтному коммутационному аппарату известный принцип “магнитной защелки”. Оптимизация привода по критерию минимума потребляемой мощности в сочетании с конденсаторным принципом управления и малогабаритной вакуумной камерой позволило в конечном итоге создать аппарат, рекордный по своим массогабаритным показате-лям, коммутационному и механическому ресурсу и не требующий обслуживания в течение всего расчетного срока эксплуатации. Подтверждением правильности выбранного пути могут служить многочисленные положительные отзывы эксплуатирующих организаций. Статистика такова – на начало 2000 года введено в эксплуатацию порядка 15000 аппаратов, в том числе и в ряде зарубежных стран. Разработаны проекты по адаптации выключателя и реконструкции порядка 60 различной конфигурации ячеек КРУ(Н) как бывшего союзного производства, так и производства России, Польши, Чехословакии, ГДР, Великобритании и т. д. Подход к конструиро-ванию выключателей с “магнитной защелкой” вслед за фирмой “Таврида Электрик” стали приме-нять (сначала в конструкциях реклоузеров) фирмы “Joslin”, “Cooper”, “Whipp & Burn”. Наконец в 1997 г. фирма “АВВ” представила силовой выключатель, основанный на этом подходе. Можно утверждать, что благодаря указанным преимуществам вакуумные выклю-чатели с “магнитной защелкой” становятся доминирующим видом коммутационных аппаратов в среднем классе напряжения. Очевидно, что с появлением современного коммутационного оборудования наметились новые тенденции в КРУ-строении. На наш взгляд, наиболее важной задачей на сегодняшний день представляется разработка и внедрение в серийное производство полного спектра комплектных распределительных устройств как внутренней, так и наружной установки, продолжающих концепцию выключателя, т. е. не требующих обслуживания в течение всего срока службы и максимально эффективно использующих указанные преимущества выключателя с “магнитной защелкой”. Так, для распредели-тельных сетей 10 кВ специалистами “Таврида Электрик” разработан реклоузер на номинальный ток 400 А и ток отключения 12,5 кА, который предназначен для секционирования и защиты воздушных линий электропередачи (ВЛ) в аварийных режимах, осуществления АВР и АПВ. Выключатель BB/TEL может выполнять цикл О-0,1с-ВО-1с-ВО-1с-ВО. Реклоузер работает в автономном режиме – источником питания выключателя, устройств защиты и автоматики служит аккумуляторная батарея (АБ) 12 В необслуживаемого типа производства фирмы “Hawcker Energi” емкостью 25 А/ч и сроком службы 15 лет. Для подзаряда АБ используются трансформаторы напряжения, подключаемые к ВЛ с двух или одной стороны в зависимости от схемы питания. Реклоузер состоит из высоковольтного модуля (ВМ) и шкафа управления. Корпус ВМ выполнен из алюминиевого сплава со степенью защиты IP65. Он имеет приспособление для крепления его на деревянных и бетонных опорах. В нем, кроме вакуумного выключателя, установлены трансформаторы напряжения, датчики тока (катушки Роговского) и емкостные датчики напряжения. При необходимости на крышке ВМ устанавливаются ограничители перенапряжений. В нижней части ВМ имеется рычаг ручного отключения, приводимый в действие посредством специальной штанги. Подсоединение к проводам ВЛ осуществляется при помощи изолированных про-водов типа SAX фирмы “NOKIA”. Шкаф управления (ШУ) устанавливается на столбе под высоковольтным модулем. В нем размещаются: источник бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторной батареей, блок управления выключателем, микропроцессорное устройство защиты и автоматики, интерфейс RS485 для подключения средств телерадиокоммуникаций. Управление выключателем может осуществляться от местного пульта управления в ШУ, дистанционного пульта при помощи инфракрасных лучей или с помощью средств телемеханики. Микропроцессорное устройство выполняет функции направленной токовой защиты, защиты от замыканий на землю, ЗМН, АЧР, АВР с указанием стороны источника питания и нагрузки, АПВ (одно-трехкратное). Направленная токовая защита содержит 10 времятоковых кривых (ВТК) по 5 для каждого направления мощности. Каждая ВТК состоит из 4 ступеней, одна из которых может быть с зависимой характеристикой выдержки времени. Имеется возможность ускорения действия защит при включении. Микропроцессорное устройство выполняет функции направленной токовой защиты, защиты от замыканий на землю.