ЗЭТО:

ЭЛЕГАЗОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВГТ-110
Ресурсные возможности

Открыть в формате PDF

Александр Козловский, генеральный директор ЗАО «ЗЭТО»

Элегазовую технику Великолукский завод электротехнического оборудования серийно выпускает с 2009 г. Для ее разработки и производства было специально учреждено ООО «ЗЭТО-Газовые технологии». Новая компания сосредоточилась на организации технологического процесса, для которого характерны прежде всего особый контроль ответственных узлов и деталей на каждом этапе, а также соблюдение требований санитарно-гигиенической и экологической безопасности.

Первые же продукты с элегазовой изоляцией, выведенные на рынок «ЗЭТО-Газовые технологии», – колонковые выключатели серии ВГТ на 110 кВ и трансформаторы тока серии ТОГФ на 110 и 220 кВ хорошо зарекомендовали себя в работе. В 2011 г. выключатели ВГТ-110 и трансформаторы ТОГФ-110 были аттестованы Федеральной сетевой компанией и рекомендованы для применения на ее объектах.

Удачно стартовавшая элегазовая программа расширяется. «ЗЭТО-Газовые технологии» ведет работу над баковым выключателем на 110 кВ, колонковым на 220 кВ и КРУЭ 110 кВ, начинает производство трансформаторов ТОГФ на 330 и 500 кВ.

Современное элегазовое оборудование благодаря своим характеристикам пользуется устойчивым спросом и в России, и за рубежом.

Современные выключатели должны обеспечивать надежное отключение токов, в том числе токов КЗ, быстрое выполнение операций, быть взрыво- и пожаробезопасными, пригодными для циклов АПВ, обладать достаточным коммутационным и механическим ресурсом для работы в течение 30 лет без капитального ремонта, иметь минимальные габариты и массу. Выключатели серии ВГТ-110 производства «ЗЭТО-Газовые технологии» соответствуют всем этим требованиям, а их ресурсные возможности исследованы в ходе многочисленных испытаний (фото 1–4). Элегазовый колонковый выключатель ВГТ-110-40 прошел типовые испытания в испытательных центрах, имеющих стенды, которые обеспечивают исполнение требований ГОСТ 52565-2006 в полном объеме. В процессе типовых испытаний были проведены дополнительные исследования аппарата для точного определения параметров ресурса (табл. 1). Табл. 1. Исследование ресурсных возможностей выключателя ВГТ-110-40 № п/п Наименование испытаний Испытательный центр Примечания 1 Коммутационные испытания КЕМА (Нидерланды) СЕSI (Италия) ИЦ ВА «НТЦ электроэнергетики» • Режимы Т100S, Т100а, Т60, Т30, Т10, L90,ОР2, коммутация токов ненагруженных линий, коммутация токов конденсаторных батарей • Режим L75 • Коммутационный ресурс 2 Испытания электрической прочности изоляции ИЦ «ЗЭТО» Испытания при минимальном и нулевом избыточном давлении 3 Механические испытания ИЦ «ЗЭТО» Испытания совмещались с испытаниями на нагрев при длительном протекании номинального тока 4 Испытания на нагрев при длительном протекании номинального тока ИЦ «ЗЭТО» Испытания совмещались с механическими испытаниями 5 Климатические испытания ВНИИТрансмаш Испытания совмещались с исследованиями герметичности 6 Испытания на сейсмостойкость НИЦ 26 ЦНИИ Натурные испытания на стойкость к воздействию землетрясений 9 баллов по шкале МSК-64

Фото 1. Выключатель ВГТ-110–40 в испытательном центре КЕМА Фото 2. Сборочный цех элегазового оборудования Фото 3. Готовая продукция Фото 4. Приемосдаточные испытания ВГТ-110

ИССЛЕДОВАНИЯ РЕСУРСНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

Ряд элементов выключателя под воздействием электрического тока (дугогасительные контакты и фторопластовые сопла), механического износа (детали привода и серебряное покрытие главных контактов), климатических факторов и времени (уплотнения) теряют свои свойства и должны быть заменены в процессе эксплуатации, когда исчерпают свой ресурс. Учитывая, что ремонт элегазовых аппаратов требует специального технологического оборудования, разработчики стремятся обеспечить такой ресурс, которого хватит на максимальное время.

Для ВГТ-110, как и для большинства высоковольтных выключателей, представленных сегодня на рынке, декларируется достаточно длительный срок службы – 40 лет. Подтверждением заявленных параметров коммутационного аппарата производства «ЗЭТО-Газовые технологии» служат положительные результаты испытаний в самых жестких режимах в соответствии с требованиями ГОСТ 52565-2006.

Коммутационный ресурс

Выключатель ВГТ-110 отличается особой конструкцией автокомпрессионной камеры с эффектом термокомпрессии. Камера обеспечивает надежное отключение полного тока с использованием энергии дуги при коммутации с достаточно низкой энергией взвода пружин привода. Коммутационный ресурс выключателя ВГТ-110-40 предварительно оценивался в испытательном центре КЕМА при испытаниях в режиме Т100S и окончательно определялся в ИЦ ВА «НТЦ электроэнергетики».

Износ контактов имел следующие значения:

• износ контактов при испытаниях в КЕМА (15 отключений на чистом элегазе, среднее значение тока отключения 33,86 кА, среднее время горения дуги 13 мс) составил около 10 мм;
• износ контактов при испытаниях в ИЦ ВА «НТЦ электроэнергетики» (21 отключение на чистом элегазе при давлении 0,5 МПа, среднее значение тока отключения 40,6 кА, среднее время горения дуги 15,2 мс) составил около 20 мм;
• износ контактов при испытаниях в ИЦ ВА «НТЦ электроэнергетики» (20 отключений на смеси SF₆ и СF₄ при давлении 0,7 МПа, среднее значение тока отключения 40,4 кА, среднее время горения дуги 16,3 мс) составил около 20 мм.

Необходимо подчеркнуть, что выключатель ВГТ-110 выдержал испытания в полном (неразделенном) цикле О – 0,3 с – ОВ – 20 с – ОВ (цикл двукратного АПВ) в режиме отключения полного тока T100S. По утверждению специалистов KEMA, подобные испытания в неразделенном цикле они проводили впервые.

Коммутационный ресурс выключателя ВГТ-110-40 составляет 20 отключений со средним временем горения дуги 16 мс, что позволяет эксплуатировать изделие в течение срока службы 40 лет без замены дугогасительных контактов и сопл.

Контрольным параметром коммутационного ресурса является изменение момента замыкания контактов, ограниченное 20 мм.

Механический ресурс

Испытания для определения механического ресурса выключателя ВГТ-110-40 проводились по требованиям для выключателя с повышенной механической стойкостью согласно п. 4.1.8 ГОСТ 52565-2006, с числом включений и отключений 10000 по п. 9.2.4.3 и серийностью, указанной в табл. 2, при давлении заполнения 0,5 МПа (абсолютное, приведенное к 20 °С).

Серия испытаний (табл. 2) повторялась пять раз. Механические характеристики после испытаний остались в норме (рис. 1).

Табл. 2. Испытания ресурса механической прочности

Рис. 1. Изменение собственного времени отключения выключателя ВГТ-110

Механический ресурс выключателя ВГТ-110-40 составляет 10000 циклов ВО, что позволяет эксплуатировать изделие в течение срока службы 40 лет без замены деталей привода и главных контактов.

Испытания на нагрев

После испытаний на механическую стойкость были проведены критериальные испытания главной токоведущей цепи на нагрев при продолжительном режиме работы. Исследовались превышения температур токоведущих частей полюса выключателя при длительном протекании номинального тока 3150 А и нижнем пределе избыточного давления 0,42 МПа.

Все полученные в ходе испытаний результаты были намного ниже значений, допускаемых ГОСТ 8024 при температуре окружающей среды 40 °С. Отсутствие изменений после 10 000 операций ВО подтверждает, что состояние контактных деталей и контактных поверхностей обеспечивает возможность длительного пропускания через них тока, равного номинальному.

Ресурс герметичности

Производители элегазовых выключателей обычно указывают величину годовой утечки SF₆, равную 1% или 0,5%. Это означает, что при разнице между величиной давления заполнения и величиной минимального давления в 20% ресурс составляет 20 или 40 лет соответственно.

Первоначально, при сборке на предприятии, газоплотность выключателя обеспечивается конструкцией уплотнений (формой и чистотой канавок, упругими свойствами материала уплотнений), технологией сборки и проверки при приемо-сдаточных испытаниях. В процессе эксплуатации величина утечки меняется в зависимости от температуры окружающей среды и времени службы аппарата.

Благодаря конструкции уплотнительных узлов ВГТ-110, в том числе гидравлической герметизации узла поворотного механизма в картере полюса, утечка элегаза не превышает 0,5% в год.

Для выключателя ВГТ-110-40 степень изменения годовой утечки в диапазоне температур эксплуатации, определенная при климатических испытаниях, составила 1,5 раза. С учетом этого, для обеспечения величины годовой утечки при эксплуатации в 0,5%, годовая утечка при приемосдаточных испытаниях установлена в 0,3%. Величина утечки, определенная во время климатических испытаний, представлена в табл. 3.

Табл. 3. Величина годовой утечки элегаза

В настоящее время ресурс герметичности выключателя ВГТ-110-40 ограничивается 20-летним сроком эксплуатации уплотнений, заявленным их производителем. Решение о необходимости замены уплотнений будет приниматься по истечении этого срока в зависимости от величины давления элегаза в аппарате.

В целом норма 0,5% годовой утечки с учетом поправки на влияние температуры эксплуатации при разнице минимального давления и давления заполнения в 20% предполагает замену уплотнений через 40 лет.

ЗАО «ЗЭТО»
182113, Псковская обл., Великие Луки, пр. Октябрьский, 79
(81153) 6-37-73
marketing@zeto.ru
www.zeto.ru