ГЕНЕРАТОРНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
ВВГ еще послужат энергетикам

Сегодня на многих электростанциях большой мощности в цепях главных выводов генераторов установлены воздушные генераторные выключатели типа ВВГ-20 и разъединители типа РВП(3)-20, уже выработавшие свой ресурс. Вопросы их замены или реконструкции решаются по-разному.
Например, на Саяно-Шушенской ГЭС эти аппараты были заменены на элегазовые генераторные выключатели зарубежного производства. Однако такой шаг требует больших единовременных финансовых вложений, которые могут позволить себе далеко не многие потребители. Возможен другой путь – ремонт и модернизация выключателей.
Специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета предлагают своеобразный ретрофит генераторных комплексов, проведение которого позволит не только продлить ресурс аппаратов, но и значительно улучшить их технические характеристики. Один из авторов материала Юрий Александрович Филиппов в нашем журнале («Новости ЭлектроТехники» № 6(6) 2000) уже рассказывал о принципах предлагаемой модернизации. Сегодня петербургские ученые готовы претворить в жизнь свои разработки.

Михаил Моисеев, к.т.н., доцент СПбГПУ
Юрий Петров, главный специалист по электрооборудованию, «Атомэнергопроект»
Юрий Филиппов, д.т.н., профессор СПбГПУ, г. Санкт-Петербург

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Вкратце напомним о принципиальных недостатках воздушных генераторных выключателей типа ВВГ-20 и разъединителей типа РВП(3)-20 на номинальное напряжение 20 кВ, которые значительно осложняют их эксплуатацию [1].
Изначально аппараты были рассчитаны на номинальные токи 12500 А при свободном, естественном теплоотводе от поверхностей их токоведущих систем (ТВС). Однако на атомных и мощных гидро- и тепловых электростанциях фактические рабочие токи в генераторных цепях имеют величины 20000 А и более.
Поэтому возможность работы этих аппаратов обеспечивалась путем введения дополнительных постоянно работающих систем направленного искусственного воздушного обдува непосредственно ТВС этих аппаратов. Охлаждение ТВС, например, на Ленинградской атомной станции осуществляется одной установкой с двигателем мощностью 55 кВт, а вторая постоянно находится в резерве. Естественно, что введение системы искусственного охлаждения снижало эффективность работы распределительных устройств электростанций.
Кроме того, в аппаратах отсутствуют системы пофазного электромагнитного экранирования, что приводит к тому, что во всех близлежащих конструктивных стальных ферромагнитных элементах, в том числе в перекрытиях зданий, происходит интенсивное тепловыделение от воздействия вихревых токов и проявления гистерезиса. В результате нагрева этих элементов возникают неоправданные потери электроэнергии и проявляются, как следствие, другие неприятности.

Рис. 1. Модернизированный воздушный генераторный выключатель на 20 кВ, номинальный ток до 20000 А

СОЗДАНИЕ ЛАБОРАТОРИИ

Для решения этих довольно сложных проблем было необходимо провести разработки и исследования по поиску новых конструктивных решений.
Однако испытательных установок, на которых можно было бы испытывать выключатели такой мощности, в стране не существовало. По заданию координационного Совета организаций, участвовавших в строительстве Саяно-Шушенской ГЭС, и в значительной мере на средства этой станции, в составе кафедры «Электрические и электронные аппараты» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета была создана лаборатория для проведения испытаний в длительном режиме работы генераторных коммутационных аппаратов напряжением 20 кВ на номинальные токи 28500 А.
Перед лабораторией была поставлена задача предельного сокращения потерь в ТВС и создания максимально благоприятных условий естественного свободного теплоотвода с поверхностей их токоведущих элементов.
Результатом исследовательской работы стали успешно проведенные натурные испытания и доработка генераторного аппаратного комплекса, состоящего из воздушного генераторного выключателя типа ВВГ-20 и разъединителя типа РВП(3)-20, на номинальные токи до 30000 А без применения средств принудительного охлаждения на высоком потенциале.

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Такая возможность достигается в воздушных генераторных выключателях ВВГ-20 посредством замены в них главной токоведущей системы на вновь разработанную лабораторией тонкостеннопрофильную токоведущую систему, выполненную из мягкой электротехнической меди (рис. 1). При этом все остальные существующие узлы и механизмы выключателя, а также рубящий принцип движения ножа остаются неизменными.
Без изменений остается и конструкция разъединителя РВП(3)20/12500 [2].
Однако новая главная токоведущая система генераторного выключателя и токоведущая система разъединителя в процессе проводимой реконструкции помещаются в общий электромагнитный экран, состоящий из шести параллельно включенных и симметрично расположенных алюминиевых труб диаметром 80/60 мм, включенных в рассечку пофазно экранированного токопровода. Исследования показали, что примененные в конструкциях расщепленные электромагнитные экраны являются очень эффективным средством пофазного электромагнитного экранирования, практически полностью выполняют эту функцию с очень незначительным выходом электромагнитного поля за пределы экрана и почти не ограничивают свободу теплоотвода от самих ТВС по сравнению с ТВС аппаратов без экранирования (рис. 2).

Рис. 2. Распределение электромагнитного поля

1 – без экрана;
2 – сплошной экран;
3 – экран выключателя;
4 – экран разъединителя.

ЛИТЕРАТУРА

1. Филиппов Ю. А. Неиспользованные возможности совершенствования генераторных аппаратов для электростанций большой мощности // Новости ЭлектроТехники. – 2000. – № 6.
2. Моисеев М. Б., Филиппов Ю. А. Исследование возможности повышения номинального тока разъединителя РВП(З) до 20 кА // «Электротехническая промышленность». Серия «Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы». – 1977. – Выпуск 6.