Технологии отключения в сетях среднего напряжения - Сравнение различных методов отключения Технологии отключения в сетях среднего напряжения

Страница 8 из 9

На сегодняшний день в области высокого напряжения (ВН) единственной используемой технологией, за исключением нескольких особых случаев, является магнитное отключение в воздухе.

Динамика развития рынка выключателей

Рис. 34 : Динамика развития рынка выключателей для сетей среднего напряжения в Европе

Для очень высокого напряжения (СВН) в основном применяется, практически, только метод отключения в элегазе. В сетях среднего напряжения (СН), где могут использоваться все технологии, методы отключения в элегазе и в вакууме заменили отключение в воздухе по причине меньших затрат и большей компактности (см. рис. 34) и отключение в масле в силу большей надежности, безопасности и сокращения объема технического обслуживания (см. рис. 35). Технологии отключения в вакууме и в элегазе имеют сходные характеристики, и их свойства, соответственно, обуславливают выбор какой-либо из этих методик как наиболее адаптированной для определенного вида применения. В разных странах та или иная технология находят преимущественное применение, главным образом, в силу сложившихся традиций или выбора изготовителей оборудования.

Таблица 35 : Сравнительная таблица характеристик различных технологий отключения

	Масло	Воздух	Элегаз / вакуум
Безопасность	Риск возникновения взрыва или пожара, при повышении давления (при многократных коммутационных операциях) вызывает повреждение.	Значительные внешние проявления (эмиссия горячего и ионизированного газа при отключениях).	Нет риска возникновения взрыва или внешних проявлений.
Размеры	Относительно большие размеры устройства.	Установка, требующая больших расстояний (неограниченное отключение).	Небольшие.
Обслуживание	Периодическая замена масла (необратимое разложение масла при каждом отключении).	По возможности, замена дугогасительных контактов. Периодическое техническое обслуживание механизма управления.	Не требуется для отключающих устройств. Смазка в минимальном объеме механизмов управления.
Чувствительность к воздействию окружающей среды	Свойства среды отключения могут ухудшаться под воздействием факторов окружающей среды (влажность, пыль и т.д.).		Нечувствительны: полностью запаянная герметичная камера.
Отключение быстрым циклом	Большое время понижения давления приводит к необходимости снижения PdC, если есть риск возникновения последовательных отключений.	Очень медленный отвод горячего воздуха вызывает необходимость понижения номинала отключающей способности (PdC).	Элегаз и вакуум очень быстро восстанавливают свои электроизоляционные свойства: понижение номинала не требуется.
Износостойкость	Посредственная.	Средняя.	Высокая.

Ниже в таблице на рисунке 36 представлены соответствующие характеристики каждой из этих двух технологий.

? Элегазовые и вакуумные выключатели являются устройствами общего назначения и могут использоваться для всех видов применения. Технологический прогресс в области производства вакуумных камер позволил получить очень надежные устройства, которые могут конкурировать с элегазовыми приборами.

Вакуумная технология удобнее в использовании при низком напряжении (меньше 7,2-12 кВ). С другой стороны, элегазовая технология позволяет обеспечивать лучшие характеристики отключения (напряжение или ток короткого замыкания).

? Для обеспечения функций управления (контактор) (напряжение и ток умеренной силы, высокая требуемая износостойкость) очень широко применяется технология отключения в вакууме, несмотря на необходимость принятия мер защиты от перенапряжений. Напротив, данный метод почти не используется для отключения (функция отключения-изолирования) в силу экономических причин. В частности, высокая электрическая прочность элегаза после отключения позволяет сочетать в одном устройстве функции размыкания и разъединения, чего нельзя добиться при отключении в вакууме. На сегодняшний день большинство крупных производителей при изготовлении коммутационного оборудования используют обе технологии отключения в соответствии с их свойствами.

Таблица. 36 : Сравнительная таблица технологий отключения в элегазе и в вакууме

		Элегаз	Вакуум
Виды применения	Двигатели, печи, линии и т.д.	Все. Больше подходит для обеспечения высоких характеристик отключения (I и U).	Все. Больше подходит для использования при низком напряжении и при очень быстрых процессах TVR.
Виды применения	Выключатели, контакторы и т.д.	Все.	Не используются для обеспечения функций изолирования.
Характеристики	Износостойкость	Соответствующие всем текущим видам применения.	Могут быть очень высокими для некоторых текущих видов применения.
	Перенапряжения	Нет риска возникновения при слабом емкостном токе. Очень малая вероятность повторного пробоя при емкостном токе.	Для управления двигателями и конденсаторными батареями рекомендуется использовать устройство защиты от перенапряжений
	Входная-выходная изоляция	Очень устойчивая, обеспечивающая функции изолирования.
	Размеры		Очень компактное оборудование для использования в сетях низкого напряжения.
Эксплуатационная надежность	Потеря герметичности	При снижении до атмосферного давления (Patm) сохраняются до 80% рабочих характеристик.
	Техническое обслуживание	В сокращенном объеме для механизма управления. Возможность постоянного контроля давления газа.	В сокращенном объеме для механизма управления. Возможность, при необходимости, контроля состояния вакуума.
	Количество повреждений	Очень малое (< 4/10 000), главным образом, связанное с приводом.	Очень малое, если обеспечивается контроль производства вакуумных камер выключателей.

Каковы возможности использования других технологий отключения?

На протяжении нескольких десятилетий инженеры занимаются разработкой выключателей без электрической дуги или подвижных частей, с использованием, в частности, электронных элементов. Тиристоры позволяют создать отключающие устройства, характеристики которых близки к параметрам идеального выключателя, поскольку тиристоры отключают ток при его прохождении через нуль, кроме того, имеют исключительную износостойкость при нормальных условиях эксплуатации. К сожалению, помимо их значительной стоимости, статические элементы имеют некоторые недостатки: большое рассеяние тепла;

высокая чувствительность к перенапряжениям и току перегрузки;

возникновение тока утечки в состоянии блокировки; ограничение по напряжению обратной последовательности.

Эти особенности вызывают необходимость использовать вместе с данными устройствами:

радиаторы;

устройства для защиты от перенапряжений;

предохранители быстродействующие; прерыватели или разъединители; системы электронного управления.

Достигнут огромный прогресс в разработке полупроводниковых устройств (тиристоры, GTO (запираемые тиристоры), IGBT), которые широко используются в сетях низкого напряжения (НН) для различных видов применения, например для контакторов, когда требуется обеспечить максимально высокую коммутационную способность. В сетях высокого напряжения (ВН) тиристоры устанавливаются в автоматические устройства регулирования полного сопротивления, состоящие из дросселей и конденсаторов, в FACTS - Flexible Alternative Current Transmission System (Гибкая система передачи переменного тока), роль которых - оптимизация и стабилизация передающих сетей, и в Custom Power для распределительных сетей.

В сетях среднего напряжения (СН) эти устройства применяются очень редко, и статические выключатели по-прежнему используются в качестве прототипов, так как, помимо выше перечисленных их слабых сторон, для того, чтобы выдерживать номинальное напряжение, для этих устройств требуется последовательное подключение нескольких элементов.

В заключение следует отметить, что кроме совершенно особых видов применения, метод статического отключения в настоящее время не получил большого развития.

На сегодняшний день безальтернативным решением остается технология отключения с разрывом электрической дуги.