Вакуумные выключатели в сетях 6,10 кВ
Коновалов Е.Ф., Дроздов Н. В.
В последние годы в РУ 6, 10 кВ электрических станций и подстанций производится замена находящихся в длительной эксплуатации маломасляных выключателей на современные вакуумные выключатели.
Вакуумные выключатели обладают рядом преимуществ перед масляными. Основными из них являются большой коммутационный ресурс, высокая надежность, минимум издержек в эксплуатации на техническое обслуживание, взрыво- и пожаробезопасность, отсутствие загрязнения окружающей среды.
К недостаткам вакуумных выключателей всегда относилась их способность генерировать повышенные перенапряжения при коммутациях присоединений с индуктивными элементами (электродвигатель, трансформатор). Появление коммутационных перенапряжений связано с тем, что при коммутациях возможно возникновение среза отключаемого тока, а также повторных зажиганий дуги при расхождении контактов вакуумной камеры.
ОАО “Фирма ОРГРЭС” в последнее время провело ряд экспериментальных работ по испытанию вакуумных выключателей 6, 10 кВ в условиях эксплуатации. При этом для сравнения испытывались и заменяемые маломасляные выключатели.
Экспериментальные работы были проведены в РУ 6 кВ собственных нужд электростанций РАО “ЕЭС России” и в РУ 6, 10 кВ крупных промышленных предприятий.
В ОАО Башкирэнерго на ТЭЦ-4 проводились испытания маломасляного выключателя типа ВМПЭ-10-20/630, вакуумных выключателей ВБПЭ-10-20/1600 производства НПП “ЭЛВЕСТ” и ВВЭ-М-10-20/630 производства МЗВВА при коммутациях асинхронного электродвигателя 200 кВт (работа выполнялась с участием специалистов НПП “ЭЛВЕСТ”, г. Екатеринбург, ВНИИЭ, г. Москва). На ТЭЦ-3 проводились испытания маломасляного выключателя ВМГ-133 и вакуумного выключателя ВВ/ТЕЬ-10-16/800 производства “Таврида-Электрик” при коммутациях электродвигателей 250, 480, 2000 кВт (с участием специалистов НПП “ВЭЛТО” и “Таврида-Электрик”).
В РУ 10 кВ нефтеперекачивающей станции АК “Транснефть” испытывались маломасляный выключатель HL4-8-12-24/1250 чехословацкого производства и вакуумный выключатель производства НПП “ЭЛВЕСТ” ВБСН-10-25/1000 при коммутациях синхронного электродвигателя 8000 кВт магистрального насоса.
На питающих подстанциях 110/6 кВ гелиевого завода ООО “Оренбурггазпром” проводились испытания выключателя ВМПЭ-10-20/630 маломасляного и выключателя BB/TEL-10-20/630 вакуумного “Таврида-Электрик” при коммутациях синхронного электродвигателя СДК-2 мощностью 630 кВт, а также маломасляного выключателя ВМПЭ-10-20/1000 при коммутациях синхронного электродвигателя СДКП-2 мощностью 4000 кВт газового компрессора.
Общими целями экспериментальных работ являлось: определение уровня и вероятности появления перенапряжений, создаваемых вакуумными выключателями в характерных коммутационных режимах, сравнение с маломасляными выключателями и проверка эффективности действия средств ограничения коммутационных перенапряжений.
Экспериментальные работы включали в себя измерение перенапряжений при включении электродвигателя, а также при отключении вращающегося электродвигателя в режиме холостого хода и в режиме пуска с минимальной задержкой времени между моментами замыкания и размыкания контактов выключателя.
Замыкание и размыкание контактов выключателей производилось в заданную фазу напряжения (тока), что обеспечивалось специальным устройством синхронизации. Переходные процессы при коммутациях электродвигателя регистрировались шестилучевыми катодными осциллографами типа 6ОЭМ, измерительные входы которых подключались к низковольтным плечам емкостных делителей напряжения.
При анализе экспериментальных данных было принято считать перенапряжениями все повышения напряжения выше амплитуды нормального рабочего напряжения сети, а опасными перенапряжениями соответственно повышения напряжения, превышающие амплитуду испытательного напряжения оборудования.
Для электродвигателей 6 кВ в качестве испытательного напряжения принято одноминутное испытательное напряжение, равное 10 кВ (действующее значение), поэтому применительно к электродвигателям 6 кВ опасными перенапряжениями считаются перенапряжения, превышающие уровень 102 = 14,1 кВ (амплитудное значение).
Для электродвигателей 10 кВ во время эксплуатации в качестве испытательного напряжения принято одноминутное испытательное напряжение, равное 16 кВ, поэтому опасными перенапряжениями считаются перенапряжения, превышающие уровень 162 = 22,6 кВ (амплитудное значение).