Gasisolierte Schalter: Referenzpunkte und Anschlussregeln

Die Funktionsweise von Hochspannungsnetzen nach Stromeigenschaften ist nicht mit der Arbeit von Haushaltsanaloga vergleichbar. Dementsprechend werden im Notfall leistungsstärkere Geräte als herkömmliche Standardgeräte benötigt, um Geräte auszuschalten und den Lichtbogen zu löschen.

Als Schutzstrukturen werden SF6-Leistungsschalter (EM) verwendet, die sowohl im manuellen Modus als auch mithilfe der Automatisierung gesteuert werden können. Wir haben die Konstruktionsmerkmale und das Funktionsprinzip der Geräte ausführlich beschrieben. Sie gaben Empfehlungen für Installation, Anschluss und Wartung.

Definition und Verwendung von SF6-Gas

SF6 ist Schwefelhexafluorid, das als elektrisches Gas klassifiziert wird. Aufgrund seiner isolierenden Eigenschaften wird es aktiv bei der Herstellung elektrischer Geräte eingesetzt.

Im neutralen Zustand ist SF6-Gas ein nicht brennbares Gas ohne Farbe und Geruch. Wenn wir es mit Luft vergleichen, können wir eine hohe Dichte (6,7) und eine Molekülmasse feststellen, die die Luftmasse um das Fünffache übersteigt.

Einer der Vorteile von SF6-Gas ist seine Beständigkeit gegen äußere Einflüsse. Die Eigenschaften werden unter keinen Umständen geändert. Wenn während einer elektrischen Entladung ein Zerfall auftritt, ist bald eine vollständige Wiederherstellung für die Arbeit erforderlich.

Das Geheimnis ist, dass SF6-Moleküle Elektronen binden und negative Ionen bilden. Die Qualität des "elektronegativen" 6-Fluorid-Schwefels verlieh ihm eine Eigenschaft wie die elektrische Festigkeit.

In der Praxis ist die elektrische Stärke von Luft 2-3 mal schwächer als die gleiche Eigenschaft von SF6. Unter anderem ist es feuerfest, da es sich auf nicht brennbare Substanzen bezieht und kühlbar ist.

Als es notwendig wurde, Gas zum Löschen des Lichtbogens zu finden, begannen sie, die Eigenschaften von SF6 (Schwefelhexafluorid), 4-Kohlenstoffchlorid und Freon zu untersuchen. In Versuchen gewann SF6

Aufgrund der aufgeführten Eigenschaften eignet sich SF6-Gas am besten für den Einsatz in der Elektroindustrie, insbesondere in folgenden Geräten:

• Leistungstransformatoren nach dem Prinzip der magnetischen Induktion;
• Schaltanlagen vom vollständigen Typ;
• Hochspannungsleitungen, die entfernte Installationen verbinden;
• Hochspannungs-Leistungsschalter.

Einige der Eigenschaften von SF6 führten jedoch dazu, dass das Design des Leistungsschalters verbessert werden musste. Der Hauptnachteil betrifft den Übergang der Gasphase in die Flüssigkeit, und dies ist mit bestimmten Verhältnissen von Druck und Temperatur möglich.

Damit die Geräte ohne Unterbrechungen arbeiten können, müssen komfortable Bedingungen gewährleistet sein. Angenommen, für den Betrieb von SF6-Geräten bei -40 ° C ist ein Druck von nicht mehr als 0,4 MPa und eine Dichte von weniger als 0,03 g / cm³ erforderlich. In der Praxis wird das Gas bei Bedarf erwärmt, wodurch der Übergang in die flüssige Phase verhindert wird.

SF6 Leistungsschalter Design

Wenn wir die gasisolierten Geräte mit Analoga anderer Typen vergleichen, sind sie konstruktionsbedingt den Ölgeräten am nächsten. Der Unterschied besteht darin, die Kammern zum Löschen des Lichtbogens zu füllen.

Als Füllstoff Ölleistungsschalter Ein Ölgemisch wird verwendet, während für SF6-Gemische 6-Fluorid-Schwefel verwendet wird. Der Vorteil der zweiten Option liegt in der Haltbarkeit und der minimalen Wartung.

Schema einer gasisolierten Säule. Auf einem hohen Rack montierte Lichtbogenmodule befinden sich im oberen Teil, der Schaltschrank im unteren

Die Methoden zum Löschen eines Lichtbogens hängen von vielen Faktoren ab, unter denen der Nennstrom und die Nennspannung sowie die Verwendungsbedingungen des Geräts entscheidend sind.

Insgesamt werden vier Arten von Elektrofahrzeugen unterschieden:

• mit elektromagnetischer Explosion;
• mit Explosion in SF6-Gas - mit 1 Druckstufe;
• mit Längsdruck - mit 2 Druckstufen;
• mit automatisch erzeugter Explosion.

Wenn in Luftvorrichtungen beim Löschen das Lichtbogengas in die Atmosphäre gelangt, bleibt es in SF6-Gas auf engstem Raum, der mit einem Gasgemisch gefüllt ist. Gleichzeitig bleibt ein leichter Überdruck bestehen.

Säulen- und Tankvorrichtungen

In der Praxis werden zwei Arten von SF6-Anlagen verwendet:

• Tank;
• Kern.

Die Unterschiede betreffen sowohl strukturelle Merkmale als auch das Prinzip der Löschung eines Lichtbogens. In Bezug auf die äußere Anordnung erinnern die Kernanordnungen an ölarme Analoga: Sie bestehen aus zwei Funktionsteilen - Lichtbogenbildung und Kontakt, sie haben die gleichen volumetrischen Abmessungen.

Die Trennvorrichtungen sind für den Betrieb in einem 220-V-Netzwerk ausgelegt und beziehen sich auf einphasige Geräte. Ein Beispiel für einen SF6-Leistungsschalter vom Säulentyp ist der LF 10 Schneider Electric.

Geräte können auf zwei verschiedene Arten gesteuert werden: manuell, wenn die Einstellung und Steuerung mit mechanischen Geräten erfolgt, und ferngesteuert, automatisch

Tank SF6 Gasgeräte sind kleiner und mit einem Mehrphasenantrieb ausgestattet. Mit dieser Verteilung können Sie die Spannungsparameter besser steuern und reibungslos anpassen.

Einer der Vorteile von Tank-EV ist die Fähigkeit, erhöhten Belastungen standzuhalten. Diese Qualität wird durch den in das Design eingeführten Stromwandler sichergestellt.

Ein Beispiel für ein Tankgerät ist die Gasinstallation DT2-550 F3 Alstom Grid. Solche Geräte haben sich in elektrischen Anlagen mit einer Spannung von 500 kV positiv bewährt.

Das Design ist so zusammengebaut und ausgestattet, dass es bei niedrigen Temperaturen (kritisch), hoher Luftfeuchtigkeit sowie in Regionen mit seismischer Aktivität und übermäßiger Luftverschmutzung fehlerfrei funktioniert.

Prinzip der Lichtbogenlöschung

Wie das Gerät funktioniert, betrachten Sie das Beispiel des LW36-Schalters des chinesischen Herstellers CHINT.

Beim Trennen wirkt die Feder auf die dynamischen Elemente des Zylinders und sie fallen herunter. Alle Kontakte außer den Unterbrecherkontakten sind geöffnet.Wenn die Lichtbogenkontakte, durch die der Strom fließt, getrennt werden, entsteht ein Lichtbogen.

Heißes Gas gelangt in die Wärmekammer, das Rückschlagventil wird aktiviert. Wenn Gas aus der Wärmekammer in den Spalt geblasen wird, tritt eine Lichtbogenlöschung auf.

Wenn kleine Ströme abgeschaltet werden, reicht der Druck in der Wärmekammer nicht aus, daher wird der Druck aus der Kompressionskammer angezogen (er ist immer höher). Das Rückschlagventil öffnet, das Gas strömt ungehindert in den Spalt und löscht den Lichtbogen beim Durchgang durch Null.

Schema der internen Lage und des Betriebs von beweglichen, festen Ventilen, Dekompression und Rückschlagventilen. Position 1 - Aufnahme; Position 2 - Abschaltung großer Ströme; Position 3 - Unterbrechung kleiner Ströme; Position 4 - Gerät ausschalten

Moderne Kerneinheiten haben die Leistung verbessert. Die Wartung wird auf ein Minimum reduziert, die Switching-Ressource wird erhöht. SF6-Leistungsschalter zeichnen sich durch geringen Geräuschpegel, zuverlässige Mechanik, einfache Installation und Prüfung aus.

Tankmodelle werden mit einem Antrieb und Transformatoren eingestellt. Die Feder oder der federhydraulische Antrieb steuert die Ein / Aus-Prozesse, den Grad der Beibehaltung des Lichtbogens.

Wofür ist ein Laufwerk?

Der Antrieb ist so ausgelegt, dass alle Vorgänge ausgeführt werden, die mit dem Ein- und Ausschalten oder dem Halten des Geräts in einer bestimmten Position verbunden sind. Das Diagramm zeigt, wo genau sich das Laufwerk befindet. Normalerweise ist dies die Erdoberfläche oder eine geringe Unterstützung, die dem Wartungspersonal einen einfachen Zugang zu Steuergeräten ermöglicht.

Design des Tankleistungsschalters: 1 - Porzellan- oder Polymermodule; 2 - Transformatoren; 3 - Tank mit Gaslöschvorrichtung; 4 - eine Kammer mit Gas; 5 - hydraulischer Antrieb; 6 - Metallrahmen; 7 - Anschluss zum Einleiten von Gas

Der Antrieb besteht aus einem Schaltmechanismus, einer Verriegelung - einer Verriegelung, einem Auslösemechanismus. Der Einschlussvorgang sollte so schnell wie möglich erfolgen, um ein Schweißen der Kontakte zu vermeiden.

Während des Startvorgangs unternehmen sie große Anstrengungen, um die Reibungskräfte aller beteiligten Elemente zu überwinden. Das Deaktivieren ist einfacher und besteht in der Rückwärtsbewegung des Riegels, wodurch der Einschluss und seine Beibehaltung sichergestellt werden.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten zum Aktivieren / Deaktivieren:

• mechanisch;
• Frühling;
• Fracht;
• pneumatisch;
• elektromagnetisch.

Bei Systemen mit geringem Stromverbrauch wird eine manuelle Steuerung verwendet. In diesem Fall reicht die Stärke eines Bedieners aus. Manuelle Gänge werden normalerweise automatisch ausgeschaltet. Der Federantrieb wird ebenfalls manuell betätigt, manchmal sind jedoch Motoren mit geringer Leistung beteiligt.

Die traditionelle Anordnung des Laufwerks befindet sich in der Nähe des Metallrahmens. Die Integrität und Funktion des Mechanismus wird durch ein starkes Metallgehäuse sichergestellt - eine Box mit einer praktischen Tür für die Arbeit des Bedieners

Die Verwendung eines elektromagnetischen Antriebs erfordert mehr Energie, daher eine Konstantstromquelle von ungefähr 58 A mit einer Spannung von 220 V. Elektromagnetische Geräte Sie sind zuverlässig und werden daher erfolgreich in Gebieten mit strengen Wintern eingesetzt. Minus - die Notwendigkeit einer leistungsstarken Batterie.

Der pneumatische Antrieb zeichnet sich dadurch aus, dass anstelle eines Elektromagneten das Hauptarbeitselement ein Zylinder / Kolben-Paar ist. Dank Druckluft ist die Schaltgeschwindigkeit deutlich höher als bei Vorgängermodellen.

Vor- und Nachteile der Verwendung von EV

SF6-Leistungsschalter haben wie andere Arten von Schaltanlagen mehrere Vor- und Nachteile. Bei der Auswahl einer Anlage werden die erforderlichen Berechnungen durchgeführt und zusätzlich zu den technischen Merkmalen und Konstruktionsmerkmalen die Vor- und Nachteile der Modelle berücksichtigt.

SF6-Leistungsschalter arbeiten unter schwierigen Bedingungen mit periodischen Vibrationen, niedrigen Temperaturen (mit Heizung) und in brandgefährdeten Bereichen.

Zu den Nachteilen zählen die hohen Kosten des Füllstoffs - SF6-Gas, die Besonderheiten der Montage auf einem Schild oder Fundament, die Notwendigkeit einer bestimmten Qualifikation der Bedienerstruktur.

Regeln für den Anschluss und die Wartung von EV

Alle Maßnahmen in Bezug auf Installation, Ein / Aus, Reparatur und Wartung von gasisolierten Geräten unterliegen strengen Regeln, die in PUE 1.8.21 geregelt sind.

Um die Installation anzuschließen, muss der Mindestdruck in der gasgefüllten Kammer überprüft werden, da sonst der Schalter ausfällt. Um Schäden zu vermeiden, wird ein Alarm gesetzt, der bei einem kritischen Abfall der Druckparameter ausgelöst wird. Das Druckniveau kann mit einem Manometer überwacht werden.

Im Antriebsschrank sind Heizelemente eingebaut, die wirksam verhindern, dass Kondensation an den Mechanismuselementen auftritt. Der Bediener muss sicherstellen, dass die Heizungen ständig eingeschaltet sind.

Die Inspektion der Anlage erfolgt täglich tagsüber und etwa zweimal im Monat im Dunkeln. Wenn aus einem der Gründe eine Notabschaltung erfolgt, ist eine außerplanmäßige Inspektion erforderlich.

Bei der Inspektion des Leistungsschalters muss der äußere Schutz überprüft, Schmutz entfernt und Schäden behoben werden. Wenn sich die Kontakte erwärmen, sollten Sie den Grund herausfinden.

Bei Kabeljau und verdächtigem Rauschen müssen Sie die Quelle identifizieren. Die Metallmontagestruktur ist gleichzeitig Teil von ErdungsschleifeDaher sollte seine Integrität überprüft werden.

Stellen Sie sicher, dass Sie das Manometer entfernen. Der Druck muss der vom Hersteller berechneten Norm entsprechen. Es ist erforderlich, die Wartungsfreundlichkeit von Regulierungs- und Steuergeräten zu überprüfen und bei Ausfall eines oder mehrerer Elemente Maßnahmen zu ergreifen - Ersatz zu leisten oder zur Reparatur einzusenden.

Wenn der Gasdruck gesunken ist, füllen Sie die Kammer mit SF6-Gas auf. Die Isolierung muss nicht gereinigt werden, da die Struktur vollständig abgedichtet ist.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Wie gasisolierte Schalter angeordnet sind, nach welchem ​​Prinzip die Lichtbogenlöschung auftritt und welche Arten von Geräten es gibt, können Sie einem nützlichen und informativen Video entnehmen.

Video # 1. Übersicht der SF6-Leistungsschalter mit einer Beschreibung des Geräts und des Funktionsprinzips:

Video # 2. Designmerkmale:

Video # 3. So installieren Sie den Switch:

SF6-Leistungsschalter verlassen das Werksförderband in voller Betriebsbereitschaft und sind für den Betrieb in einer Vielzahl von Klimazonen ausgelegt, von tropisch bis kalt. Daher werden sie von Industrieunternehmen in verschiedenen Ländern aktiv eingesetzt.