Что такое элегазовая изоляция
Элегаз и его свойства
Элегаз не стареет, т. е. не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную диэлектрическую прочность.
При температурах до 1000 К элегаз инертен и нагревостоек, до температур порядка 500 К химически не активен и не агрессивен по отношению к металлам, применяемым в конструкции элегазовых распределительных устройств.
В электрическом поле элегаз обладает способностью захватывать электроны, что обусловливает высокую электрическую прочность элегаза. Захватывая электроны, элегаз образует малоподвижные ионы, которые медленно разгоняются в электрическом поле.
Эксплуатационная способность элегаза улучшается в равномерном поле, поэтому для эксплуатационной надежности конструкция отдельных элементов распределительных устройств должна обеспечивать наибольшую равномерность и однородность электрического поля.
Во избежание разрядов все поверхности отдельных элементов металлических деталей и экранов ячеек выполняются чистыми и гладкими и не должны иметь шероховатостей и заусенцев. Обязательность выполнения этих требований диктуется тем, что грязь, пыль, металлические частицы также создают местные напряженности электрического поля, а при этом ухудшается электрическая прочность элегазовой изоляции.
Высокая электрическая прочность элегаза позволяет сократить изоляционные расстояния при небольшом рабочем давлении газа, в результате этого уменьшается масса и габариты электротехнического оборудования. Это, в свою очередь, дает возможность уменьшить габариты ячеек КРУЭ, что очень важно, например, для условий севера, где каждый кубический метр помещения стоит очень дорого.
Высокая диэлектрическая прочность элегаза обеспечивает высокую степень изоляции при минимальных размерах и расстояниях, а хорошие способность гашения дуги и охлаждаемость элегаза увеличивают отключающую способность коммутационных аппаратов и уменьшают нагрев токоведущих частей.
Применение элегаза позволяет при прочих равных условиях увеличить токовую нагрузку на 25% и допустимую температуру медных контактов до 90°С (в воздушной среде 75°С) благодаря химической стойкости, негорючести, пожаробезопасности и большей охлаждающей способности элегаза.
Недостатком элегаза является переход его в жидкое состояние при сравнительно высоких температурах, что определяет дополнительные требования к температурному режиму элегазового оборудования в эксплуатации. На рисунке приведена зависимость состояния элегаза от температуры.
Диаграмма состояния элегаза в зависимости от температуры
Для работы элегазового оборудования при отрицательной температуре минус 40 гр. С необходимо, чтобы давление элегаза в аппаратах не превышало 0,4 МПа при плотности не более 0,03 г/см3.
При повышении давления элегаз будет сжижаться при более высокой температуре. поэтому для повышения надежности работы электрооборудования при температурах примерно минус 40°С его следует подогревать (например, бак элегазового выключателя во избежание перехода элегаза в жидкое состояние нагревают до плюс 12°С).
Дугогасительная способность элегаза при прочих равных условиях в несколько раз больше, чем воздуха. Это объясняется составом плазмы и температурной зависимостью теплоемкости, тепло- и электропроводности.
При температурах 6000 К сильно уменьшается степень ионизации атомарной серы, усиливается механизм захвата электронов свободным фтором, низшими фторидами и молекулами элегаза.
При температурах порядка 4000 К диссоциация молекул заканчивается и начинается рекомбинация молекул, плотность электронов еще больше уменьшается, так как атомарная сера химически соединяется с фтором. В этой области температур теплопроводность плазмы еще значительная, идет охлаждение дуги, этому способствует также удаление свободных электронов из плазмы за счет захвата их молекулами элегаза и атомарным фтором. Электрическая прочность промежутка постепенно увеличивается и в конечном счете восстанавливается.
Особенность гашения дуги в элегазе заключается в том, что при токе, близком к нулевому значению, тонкий стержень дуги еще поддерживается и обрывается в последний момент перехода тока через нуль. К тому же после прохода тока через нуль остаточный столб дуги в элегазе интенсивно охлаждается, в том числе за счет еще большего увеличения теплоемкости плазмы при температурах порядка 2000 К, и электрическая прочность быстро увеличивается.
Нарастание электрической прочности элегаза (1) и воздуха (2)
Такая стабильность горения дуги в элегазе до минимальных значений тока при относительно низких температурах приводит к отсутствию срезов тока и больших перенапряжений при гашении дуги.
В воздухе электрическая прочность промежутка в момент прохождения тока дуги через нуль больше, но из-за большой постоянной времени дуги у воздуха скорость нарастания электрической прочности после прохождения значения тока через нуль меньше.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Какими свойствами обладает элегаз
В качестве основного изолятора в электротехнических установках широко применяется смесь фтора и серы, известная как элегаз. При обычной температуре и рабочем давлении он не имеет цвета и запаха, не горючий и практически в 5 раз плотнее и тяжелее воздуха. Свойства элегаза остаются неизменными в течение неограниченного времени. При попадании в его среду электрического разряда, вначале происходит распад, а затем быстрое восстановление первоначальной диэлектрической прочности. Благодаря своим качествам, элегаз используется в элегазовых устройствах гашения электрической дуги и является основой элегазовой изоляции.
Физическая и химическая природа элегаза
С точки зрения химии элегаз представляет собой чрезвычайно инертное соединение. Он не реагирует на кислоты и щелочи, окислители и восстановители. Данное вещество обладает повышенной устойчивостью к расплавленным металлам, слаборастворимо в воде и вступает во взаимодействие только с органическими растворителями.
Для распада этого соединения необходима температура 1100 градусов и выше. Продуктами распада являются газообразные составляющие, обладающие токсичностью и специфическим резким запахом. Накапливаясь в помещении, элегаз может вызвать кислородную недостаточность. В целом он относится к малоопасным веществам с предельно допустимой концентрацией в помещении – 5000 мг/м3, а на открытом воздухе – 0,001 мг/м3.
При захвате соединением электронов, происходит образование малоподвижных ионов. В результате, существенно снижается количество носителей заряда. Их разгон в электрическом поле крайне замедленный, что препятствует образованию и развитию электронных лавин. За счет этого элегаз обладает высокой электрической прочностью. Увеличенное давление способствует росту электрической прочности пропорционально действующему давлению. Нередко этот показатель превышает аналогичный параметр у жидких и твердых диэлектрических материалов.
Существенным недостатком элегаза является потеря его изоляционных качеств и переход в жидкое состояние под действием низких температур. Поэтому к температурному режиму элегазовых установок предъявляются дополнительные требования. Одним из наиболее подходящих вариантов выхода из подобных ситуаций служит смешивание элегаза с другими видами газов, например, с азотом. Другой способ заключается в использовании системы подогрева, существенно повышающей надежность оборудования при температурах минус 40 и ниже.
Применение[ | ]
При вдыхании наблюдается эффект пониженной тональности голоса, противоположный действию гелия[6].
Применение в электротехнике[ | ]
Название «элегаз» шестифтористая сера получила от сокращения «электрический газ». Уникальные свойства элегаза были открыты в СССР, его применение также началось в Советском Союзе. В 30-х годах известный учёный Б. М. Гохберг в ЛФТИ исследовал электрические свойства ряда газов и обратил внимание на некоторые свойства шестифтористой серы SF6 (элегаза)[7]. Потребность в элегазе появилась в стране в начале 1980-х годов и была связана с разработкой и освоением электрооборудования для передач постоянного тока сверхвысокого напряжения. Его промышленное производство в РФ было освоено в 1998 году на Кирово-Чепецком химическом комбинате[8].
Электрическая прочность при атмосферном давлении и зазоре 1 см составляет 89 кВ/см. Характерным является очень большой коэффициент теплового расширения и высокая плотность. Это важно для энергетических установок, в которых проводится охлаждение каких-либо частей устройства, так как при большом коэффициенте теплового расширения легко образуется конвективный поток, уносящий тепло[9].
В центре молекулы элегаза расположен атом серы, а на равном расстоянии от него в вершинах правильного октаэдра располагаются шесть атомов фтора. Это определяет высокую эффективность захвата электронов молекулами, их относительно большую длину свободного пробега и слабую реакционную способность. Поэтому элегаз обладает высокой электрической прочностью.
Элегаз безвреден в смеси с воздухом. Однако вследствие нарушения технологии производства элегаза или его разложения в аппарате под действием электрических разрядов (дугового, коронного, частичных), в элегазе могут возникать чрезвычайно активные в химическом отношении и вредные для человека примеси, а также различные твёрдые соединения, оседающие на стенах конструкции. Интенсивность образования таких примесей зависит от наличия в элегазе примесей кислорода и особенно паров воды.
Некоторое количество элегаза в электротехнической аппаратуре также разлагается в процессе нормальной работы. Например, коммутация тока 31,5 кА в выключателе 110 кВ приводит к разложению 5—7 см³ элегаза на 1 кДж выделяемой в дуге энергии.
Стоимость элегаза довольно высока, однако он нашёл достаточно широкое применение в технике, особенно в высоковольтной электротехнике. Он прежде всего используется как диэлектрик, то есть в качестве основной изоляции для комплектных распределительных устройств, высоковольтных измерительных трансформаторов тока и напряжения и др[10]. Также элегаз используется как среда дугогашения в высоковольтных выключателях[11].
Основные преимущества элегаза перед его основным «конкурентом», трансформаторным маслом, это:
Регламентирующие стандарты[ | ]
Вредное воздействие[ | ]
Основной источник: [12]
По степени воздействия на организм человека относится к малоопасным химическим веществам (класс опасности IV согласно ГОСТ 12.1.007-76).
Имеется возможность отравления продуктами распада элегаза (низшими фторидами), образующимися, например, при работе дугогасительных камер в высоковольтных выключателях.
Потенциал разрушения озонового слоя ODP = 0.
Сильнейший известный парниковый газ, потенциал глобального потепления GWP = 24 900. Из-за небольших объёмов изготовления вклад в глобальное потепление не превышает 0,2 %. Регламентируется Киотским протоколом.
Дугогасительные качества элегаза
При всех одинаковых условиях элегаз обладает значительно большей дугогасительной способностью, по сравнению с обычным воздухом. Основными факторами являются состав плазмы, плотность элегаза, а также теплоемкость, тепло- и электропроводность, находящиеся между собой в температурной зависимости.
При достижении состояния плазмы, наступает распад молекул элегаза. Когда температура достигает 2000 К, происходит резкое увеличение теплоемкости из-за молекулярной диссоциации. Поэтому в температурном промежутке между 2000 и 3000 К теплопроводность плазмы во много раз увеличивается по сравнению с обычным воздухом. При достижении температуры 4000 К диссоциация молекул начинает уменьшаться.
Одновременно в дуге элегаза образуется атомарная сера. Ее низкий потенциал ионизации вызывает такую концентрацию электронов, которая способна поддерживать дугу даже при температуре 3000 К. Дальнейшее повышение температуры приводит к падению теплопроводности плазмы, в результате этот параметр становится таким же, как и у воздуха. Далее вновь происходит увеличение теплопроводности.
За счет этих процессов сопротивление и напряжение горящей дуги в элегазе снижается примерно на 20-30% относительно дуги, возникающей в воздухе. Подобное состояние удерживается вплоть до температур от 8 до 12 тыс. градусов. Когда температура плазмы начинает снижаться до 7000 К и далее, в ней соответственно уменьшается концентрация электронов, что приводит к падению электрической проводимости плазмы.
Характеристики элегаза, основные преимущества
Основные свойства элегаза:
Среди недостатков можно выделить высокую температуру снижения. Это не имеет значения при создании оборудования, работающего при 35 кВ и больше. Газ SF6 сегодня широко используется при изготовлении коммутационной аппаратуры, среди которой автоматические выключатели и контакторы. Такие устройства широко используются во всех схемах распределения электроэнергии.
Промышленное получение элегаза
В основе промышленного метода производства элегаза заложена прямая реакция между газообразным фтором и расплавленной серой. В этом случае сера сжигается в потоке фтора при температуре 138-149С в специальной крекинг-печи, представляющей собой стальной горизонтальный реактор. Данное устройство состоит из камеры загрузки и камеры сгорания, разделенных между собой перегородкой. Камера загрузки оборудована люком, через который загружается сера и электрическим нагревателем для плавления.
В камере сгорания имеется сопло, охлаждаемое водой, через которое подается фтор. Здесь же установлена термопара и конденсатор для возгонов серы. Сама сера в расплавленном виде подается из камеры загрузки в камеру сгорания через специальное отверстие, расположенное в нижней части перегородки. Отверстие оказывается закрыто расплавленной серой, что предотвращает попадание фтора в камеру загрузки.
Данный реактор, несмотря на простую конструкцию, обладает некоторыми отрицательными качествами. Сера фторируется на поверхности расплава, из-за этого в большом количестве выделяется тепло. Под его воздействием, а также под влиянием фтора, происходит усиленная коррозия реактора на границе разделения производственного цикла. Поэтому, когда производительность реактора увеличивается, появляется необходимость в отводе тепла в большом количестве и выборе материала для реактора, устойчивого к коррозии.
Производство элегаза
Получение элегаза осуществляется следующими способами:
Элегаз и его свойства
В качестве основного изолятора в электротехнических установках широко применяется смесь фтора и серы, известная как элегаз. При обычной температуре и рабочем давлении он не имеет цвета и запаха, не горючий и практически в 5 раз плотнее и тяжелее воздуха. Свойства элегаза остаются неизменными в течение неограниченного времени. При попадании в его среду электрического разряда, вначале происходит распад, а затем быстрое восстановление первоначальной диэлектрической прочности. Благодаря своим качествам, элегаз используется в элегазовых устройствах гашения электрической дуги и является основой элегазовой изоляции.
Физическая и химическая природа элегаза
С точки зрения химии элегаз представляет собой чрезвычайно инертное соединение. Он не реагирует на кислоты и щелочи, окислители и восстановители. Данное вещество обладает повышенной устойчивостью к расплавленным металлам, слаборастворимо в воде и вступает во взаимодействие только с органическими растворителями.
Существенным недостатком элегаза является потеря его изоляционных качеств и переход в жидкое состояние под действием низких температур. Поэтому к температурному режиму элегазовых установок предъявляются дополнительные требования. Одним из наиболее подходящих вариантов выхода из подобных ситуаций служит смешивание элегаза с другими видами газов, например, с азотом. Другой способ заключается в использовании системы подогрева, существенно повышающей надежность оборудования при температурах минус 40 и ниже.
Физические свойства элегаза во многом зависят от равномерности и однородности электрического поля, выдаваемого распределительными устройствами. Неоднородные поля вызывают появление местных перенапряжений, которые, в свою очередь, приводят к возникновению коронирующих разрядов. Данные разряды способствуют разложению элегаза и образованию в этой среде низших фторидов, пагубно воздействующих на конструктивные элементы коммутационного оборудования.
В связи с этим, все делали и составные части должны иметь очень гладкие поверхности, на которых отсутствуют заусеницы, шероховатости и грязь, приводящие к созданию местных напряженностей электрического поля, снижению электрической прочности элегазовой изоляционной системы.
Дугогасительные качества элегаза
При всех одинаковых условиях элегаз обладает значительно большей дугогасительной способностью, по сравнению с обычным воздухом. Основными факторами являются состав плазмы, плотность элегаза, а также теплоемкость, тепло- и электропроводность, находящиеся между собой в температурной зависимости.
При достижении состояния плазмы, наступает распад молекул элегаза. Когда температура достигает 2000 К, происходит резкое увеличение теплоемкости из-за молекулярной диссоциации. Поэтому в температурном промежутке между 2000 и 3000 К теплопроводность плазмы во много раз увеличивается по сравнению с обычным воздухом. При достижении температуры 4000 К диссоциация молекул начинает уменьшаться.
Одновременно в дуге элегаза образуется атомарная сера. Ее низкий потенциал ионизации вызывает такую концентрацию электронов, которая способна поддерживать дугу даже при температуре 3000 К. Дальнейшее повышение температуры приводит к падению теплопроводности плазмы, в результате этот параметр становится таким же, как и у воздуха. Далее вновь происходит увеличение теплопроводности.
За счет этих процессов сопротивление и напряжение горящей дуги в элегазе снижается примерно на 20-30% относительно дуги, возникающей в воздухе. Подобное состояние удерживается вплоть до температур от 8 до 12 тыс. градусов. Когда температура плазмы начинает снижаться до 7000 К и далее, в ней соответственно уменьшается концентрация электронов, что приводит к падению электрической проводимости плазмы.
При достижении 6000 К ионизация атомарной серы сильно снижается, а захват электронов свободным фтором, наоборот, усиливается. В этом процессе участвуют также низшие фториды и молекулы элегаза. Диссоциация молекул завершается при температуре 4000 К, после чего начинается их рекомбинация. Это приводит к еще большему снижению плотности электроном, поскольку происходит химическое соединение атомарной серы с фтором.
В данном температурном диапазоне характеристики теплопроводности плазмы еще сохраняются на высоком уровне, охлаждение дуги продолжается за счет удаления из плазмы свободных электронов. Их захватывает атомарный фтор и молекулы элегаза. Постепенно происходит увеличение и полное восстановление электрической прочности промежутка дуги.
Промышленное получение элегаза
В основе промышленного метода производства элегаза заложена прямая реакция между газообразным фтором и расплавленной серой. В этом случае сера сжигается в потоке фтора при температуре 138-149 С в специальной крекинг-печи, представляющей собой стальной горизонтальный реактор. Данное устройство состоит из камеры загрузки и камеры сгорания, разделенных между собой перегородкой. Камера загрузки оборудована люком, через который загружается сера и электрическим нагревателем для плавления.
В камере сгорания имеется сопло, охлаждаемое водой, через которое подается фтор. Здесь же установлена термопара и конденсатор для возгонов серы. Сама сера в расплавленном виде подается из камеры загрузки в камеру сгорания через специальное отверстие, расположенное в нижней части перегородки. Отверстие оказывается закрыто расплавленной серой, что предотвращает попадание фтора в камеру загрузки.
Данный реактор, несмотря на простую конструкцию, обладает некоторыми отрицательными качествами. Сера фторируется на поверхности расплава, из-за этого в большом количестве выделяется тепло. Под его воздействием, а также под влиянием фтора, происходит усиленная коррозия реактора на границе разделения производственного цикла. Поэтому, когда производительность реактора увеличивается, появляется необходимость в отводе тепла в большом количестве и выборе материала для реактора, устойчивого к коррозии.
Избежать подобных недостатков возможно с помощью других способов производства элегаза. Нередко используется реакция фтора и четырехфтористой серы совместно с катализатором, а также термическое разложение соединения SF5CI при температуре 200-300 С. Данные способы считаются сложными и дорогостоящими, поэтому на практике используются довольно редко.
Применение элегаза и его влияние на окружающую среду
Элегаз широко используется в коммутационном оборудовании, как наиболее эффективная дугогасящая и изолирующая среда. Благодаря его свойствам, размеры современных распределительных устройств стали значительно компактнее на фоне традиционных образцов оборудования с воздушной изоляцией.
В оборудовании применяются три элегазовые конструкции, принципиально различающиеся между собой. Два первых варианта известны как управляемые системы под давлением и замкнутые системы под давлением. Во время эксплуатации требуется регулярное техническое обслуживание, что приводит к утечкам элегаза.
Третий вариант представляет собой так называемую герметично запечатанную систему, не требующую обслуживания на протяжении всего срока службы. Тем не менее, утечки иногда появляются в результате неисправности сальников или срока эксплуатации свыше 30 лет.
Подобные утечки отрицательно влияют на окружающую среду и вносят свой негативный вклад в создание парникового эффекта. Тем не менее, элегаз продолжает использоваться в высоковольтном оборудовании, поскольку достойной альтернативы ему пока не существует. В настоящее время рассматриваются вопросы по ограничению данного соединения в распределительных устройствах среднего напряжения.
Что такое пьезоэлектрический эффект
Инфракрасные обогреватели – характеристики и свойства
Лекция 8. Элегазовая изоляция электрооборудования электрических станций и подстанций
Элегаз – электроотрицательный газ, т.е. при взаимодействии его молекулы с электроном он способен образовать устойчивый отрицательный ион. Молекула элегаза представляет собой высококомпактное и высокосимметричное образование сильно электроотрицательных атомов с большой молекулярной массой. При этом образуются малоподвижные, тяжелые отрицательные ионы, которые медленно разгоняются электрическим полем. В центре молекулы расположен атом серы, и на равном расстоянии от него в вершинах правильного октаэдра располагаются шесть атомов фтора. Это определяет высокую эффективность захвата электронов молекулами, их относительно большую длину свободного пробега и слабую реакционную способность.
Чистый газообразный элегаз безвреден, химически неактивен, обладает повышенной теплоотводящей способностью и является очень хорошей дугогасящей средой; он не горит и не поддерживает горение. Электрическая прочность элегаза в нормальных условиях примерно в 2,5 раза выше прочности воздуха.
Высокая электрическая прочность элегаза объясняется тем, что его молекулы легко присоединяют электроны, образуя устойчивые отрицательные ионы. Из-за этого затрудняется процесс размножения электронов в сильном электрическом поле, который составляет основу развития электрического разряда.
Поведение элегаза отвечает в пределах широкого диапазона давлений закону Пашена. При более высоких давлениях однако наблюдаются отклонения при некоторых условиях. Напряжение пробоя элегаза не зависит от частоты. Следовательно элегаз является идеальным изолирующим газом для ультракороткого волнового электрооборудования.
Напряжение возникновения короны при использовании элегаза в неоднородных полях также значительно больше, чем при использовании воздуха.
Высокая электрическая прочность элегаза позволяет сократить изоляционные расстояния, уменьшить давления, что дает значительный выигрыш в габаритах, размерах и массе аппаратов и распредустройств.
Хотя удельная теплоемкость элегаза немного ниже, чем воздуха, удельная объемная теплоемкость (энергия, необходимая для подъема температуры 1см 3 элегаза на 1 о С) почти в 4 раза больше воздуха. Благодаря этому охлаждающая способность элегаза выше, чем воздуха. При естественной конвекции теплопередача в элегазе в 1,9 раза выше, чем в воздухе. Это позволяет повысить токовую нагрузку на 15-20% и при этом уменьшить сечение токоведущей цепи аппарата.
Благодаря химической инертности элегаза допустимая температура медных контактов может быть увеличена с 75 о С (для воздуха) до 90 о С. Это позволяет дополнительно повысить токовую нагрузку аппарата. Положительные свойства позволили широко использовать элегаз в силовых трансформаторах, кабелях высокого напряжения и герметизированных комплектных распределительных устройствах (КРУЭ).
Элегаз не стареет, то есть не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную электрическую прочность.
Дугогасительная способность элегаза в 4,5-5 раз больше, чем при воздушном дутье при одинаковых условиях. Указанное преимущество объясняется главным образом составом плазмы и температурной зависимостью теплоемкости, теплопроводности, электропроводности от температуры. Скорость восстановления электрической прочности промежутка после угасания электрической дуги в элегазе примерно на порядок выше, чем в воздухе.
Для крепления токоведущих частей в комбинации с элегазом используются опорные изоляционные конструкции из литой эпоксидной изоляции. Основным материалом в ней является эпоксидная или эпоксидно-диановая смола.
При температурах выше 3000 °С может начаться разложение элегаза с выделением свободных атомов фтора. Образуются газообразные отравляющие вещества. Вероятность их появления существует для некоторых типов выключателей, предназначенных для отключения больших токов КЗ. Поскольку выключатели герметически закрыты, появление ядовитых газов не опасно для эксплуатационного персонала и окружающей среды, но при ремонте и вскрытии выключателя необходимо принимать специальные защитные меры.
Элегаз является весьма перспективным изоляционным материалом.
В ряде случаев в качестве изоляции применяют не чистый элегаз, а его смесь с азотом или с фтористым углеродом.
Для элегазового оборудования просматривается тенденция выпуска коммутационной аппаратуры на параметры, соответствующие наиболее широким областям применения оборудования распределительных устройств для классов среднего напряжения.
Элегазовым выключателям следует отдать предпочтение в области применения на напряжения 110-550 кВ, токи отключения до 50 кА, времена отключения 0,04-0,06 с, апериодическая составляющая менее 60 %, в климатических районах с минимальными минусовыми температурами выше минус 30 о С. Поскольку число дней с температурами ниже минус 30 о С в Татарстане невелико, то применение элегазовых выключателей в нашей республике имеет явные перспективы.
В отечественной практике принята установка КРУЭ в закрытых и подогреваемых (для поддержания температуры не ниже минус 5 о С) помещениях для защиты от атмосферных осадков и предотвращения коррозии, круглогодичном удобстве монтажа и эксплуатации, необходимости устройств для подогрева элегаза, что является экономически вполне оправданным с учетом небольших габаритов КРУЭ.
Фундаментальные исследования в области высоковольтного оборудования, с использованием элегазовой изоляции, предшествующего современному поколению комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией были начаты в Европе в конце пятидесятых годов и завершились в 1967 году получением фирмой АВВ первого коммерческого заказа на изготовление пробной установки (170 кВ, смонтирована в Цюрихе и до настоящего времени находится в повседневной эксплуатации). Ранние серии производились в сравнительно малых количествах. Современное поколение КРУЭ пущено в эксплуатацию в 1975-1976 годах за рубежом и в начале 80-х годов в нашей стране (в Москве и Ленинграде).
Преимущества КРУЭ перед ОРУ и ЗРУ заключаются в следующем.
Во-первых, все элементы, находящиеся под напряжением, расположены внутри заземленного корпуса, что повышает безопасность работы обслуживающего персонала и существенно уменьшает размеры распределительного устройства.
Во-вторых, КРУЭ могут быть установлены в подвалах зданий или специальных помещениях под землей, что особенно важно при строительстве или расширении РУ в черте города, поскольку в крупных городах очень трудно отыскать свободную площадь под открытую подстанцию. Кроме того, ОРУ нарушают архитектурный облик города, создают повышенные радио- и акустические помехи, в то время как КРУЭ работают практически бесшумно и не создают радиопомех.
В-третьих, изоляция КРУЭ непосредственно не контактирует с атмосферой и потому надежность ее работы не зависит от погодных условий и загрязненности атмосферы. В- четвертых, КРУЭ пожаробезопасны.
КРУЭ собираются из отдельных однофазных или трехфазных ячеек. Крепление и перемещение токоведущих частей обеспечивается изоляционными элементами из твердых материалов. Для повышения надежности, облегчения монтажа и упрощения эксплуатации ячейки КРУЭ выполняют состоящими из отсеков, отделенных друг от друга с помощью герметизирующих проходных втулок-изоляторов.
Для обеспечения требуемой электрической прочности КРУЭ конструкция элементов КРУЭ должна быть такой, чтобы электрическое поле между электродами было близким к однородному. Для этой цели соединительные шины выполняются в виде коаксиальных соосных цилиндров.
В КРУЭ положение внутреннего электрода фиксируется внутри заземленного цилиндра с помощью изоляторов-распорок, обычно изготавливаемых из эпоксидного компаунда. Разрядные напряжения вдоль поверхности изолятора, как правило, ниже, чем для чисто газового промежутка, и зависят от качества контакта с внутренним электродом, от наличия адсорбированных боковой поверхностью изолятора при его изготовлении паров металлов, от формы изолятора. Важно снизить напряженность электрического поля в месте контакта изолятора с внутренним электродом, что достигается приданием изолятору специальной формы или установки кольцевых экранов.
В условиях эксплуатации в КРУЭ чистота и давление элегаза должны поддерживаться в заданных пределах, а появление пыли, грязи и влаги должно предотвращаться. Особое внимание уделяется ограничению содержания в элегазе влаги, поскольку наличие влаги приводит к появлению в техническом элегазе кислотообразующих соединений. Влага проникает из атмосферы через поры в металлических кожухах и уплотнениях.
Согласно рекомендациям Мировой энергетической комиссии максимально допустимая концентрация воды в 1 кг элегаза составляет 0,015 г. Для ее удаления используются фильтры и поглотители. Для поддержания требуемого давления элегаза КРУЭ имеют автоматические системы подпитки и циркуляции газа. Рабочее давление элегаза 200 кПа. Необходимы периодическое добавление элегаза и проверка регуляторов плотности элегаза.
Модульная конструкция КРУЭ обеспечивает высокую степень гибкости, отвечая требованиям размещения как на подстанциях, так и на электростанциях, и давая возможность эффективно использовать имеющееся пространство.
Достоинства КРУЭ особенно очевидны в тех случаях, когда во внимание принимаются факторы экономии, например, сокращение занимаемой площади, затрат на строительные работы, уменьшение экологического воздействия, снижение затрат на рабочую силу и эксплуатацию оборудования.
Экономический анализ показывает, что при учете всех дополнительных затрат, суммарные капиталовложения в случае КРУЭ примерно на 10 % выше по сравнению с обычным оборудование при данном уровне напряжения (по данным фирмы АВВ). Однако при анализе эксплуатационных издержек в расчете на тридцатилетний срок службы станции, суммарная расчетная стоимость КРУЭ получается даже несколько ниже. Преимущества КРУЭ становятся еще более очевидными, если учитывать плату за пользование земельным участком.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет