SF6 slēdži: izvēles vadlīnijas un pieslēgšanas noteikumi

Augstsprieguma elektrotīklu darbība pēc strāvas raksturlielumiem nav salīdzināma ar sadzīves analogu darbību. Attiecīgi, avārijas situācijā iekārtu atslēgšanai un elektriskā loka dzēšanai ir nepieciešamas jaudīgākas ierīces nekā standarta automātiskās iekārtas.

Kā aizsargkonstrukcijas izmanto SF6 slēdžus (SF6 slēdži), kurus var vadīt gan manuālajā režīmā, gan ar automatizācijas palīdzību. Mēs detalizēti aprakstījām ierīču konstruktīvās īpatnības un darbības principu. Sniegām ieteikumus uzstādīšanai, pieslēgšanai un apkopei.

SF6 gāzes definīcija un pielietojums

SF6 gāze ir sēra heksafluorīds, ko pieskaita elektrotehniskajām gāzēm. Pateicoties izolācijas īpašībām, to aktīvi izmanto elektrotehnisko ierīču ražošanā.

Neitrālā stāvoklī SF6 gāze ir nedegoša gāze bez krāsas un smaržas. Ja to salīdzina ar gaisu, var atzīmēt augstu blīvumu (6,7) un molekulmasu, kas 5 reizes pārsniedz gaisa molekulmasu.

Viena no SF6 gāzes priekšrocībām ir izturība pret ārējām ietekmēm. Tā nemaina raksturlielumus nekādos apstākļos. Ja notiek sadalīšanās elektriskās izlādes laikā, drīz iestājas pilnvērtīga, darbībai nepieciešama atjaunošanās.

Noslēpums ir tāds, ka SF6 molekulas saista elektronus un veido negatīvos jonus. "Elektronnegativitātes" īpašība ir apveltījusi sēra heksafluorīdu ar tādu raksturlielumu kā elektriskā izturība.

Praksē gaisa elektriskā izturība ir 2-3 reizes vājāka nekā SF6 gāzei. Turklāt tā ir ugunsdroša, jo pieder pie nedegošām vielām, un piemīt dzesēšanas spēja.

Kad radās nepieciešamība atrast gāzi elektriskā loka dzēšanai, sāka pētīt SF6 (sēra heksafluorīda), oglekļa tetrahlorīda un freona īpašības. Testos uzvarēja SF6.

Uzskaitītās īpašības padarīja SF6 gāzi maksimāli piemērotu izmantošanai elektrotehnikas jomā, jo īpaši šādās ierīcēs:

• jaudas transformatori, kas darbojas pēc magnētiskās indukcijas principa;
• komplektēta tipa sadales ierīces;
• augstsprieguma līnijas, kas savieno attālinātas iekārtas;
• augstsprieguma slēdži.

Tomēr dažas SF6 gāzes īpašības noveda pie tā, ka bija jāuzlabo slēdža konstrukcija. Galvenais trūkums attiecas uz gāzveida fāzes pāreju šķidrā fāzē, un tas ir iespējams pie noteiktām spiediena un temperatūras parametru attiecībām.

Lai iekārta darbotos bez pārtraukumiem, ir jānodrošina komfortabli apstākļi. Pieņemsim, ka SF6 iekārtu darbībai pie -40° nepieciešams spiediens ne lielāks par 0,4 MPa un blīvums mazāks par 0,03 g/cm³. Praksē pēc vajadzības gāze tiek uzsildīta, kas novērš pāreju šķidrā fāzē.

SF6 slēdža konstrukcija

Ja salīdzina SF6 iekārtas ar citu veidu analogiem, tad pēc konstrukcijas tās ir vistuvāk eļļas aparātiem. Atšķirība ir loka dzēšanas kameru piepildījumā.

Kā pildviela eļļas slēdžos tiek izmantots eļļas maisījums, bet SF6 slēdžos – sēra heksafluorīds (SF6). Otrā varianta priekšrocība ir izturība un minimāla tehniskā apkope.

SF6 iekārtas kolonnas tipa shēma. Loka dzēšanas moduļi, kas piestiprināti pie augsta statņa, atrodas augšējā daļā, vadības skapis – apakšējā.

Elektriskā loka dzēšanas metodes ir atkarīgas no daudziem faktoriem, starp kuriem izšķirošie ir nominālā strāva un spriegums, kā arī ierīces lietošanas apstākļi.

Kopumā izšķir četrus SF6 slēdžu veidus:

• ar elektromagnētisko pūšanu;
• ar pūšanu SF6 gāzē – ar 1 spiediena pakāpi;
• ar garenisko pūšanu – ar 2 spiediena pakāpēm;
• ar pašģenerējošu pūšanu.

Ja gaisa ierīcēs loka dzēšanas procesā gāze nonāk atmosfērā, tad SF6 ierīcēs tā paliek slēgtā telpā, kas piepildīta ar gāzes maisījumu. Tādējādi saglabājas neliels pārspiediens.

Kolonnu un tvertņu iekārtas

Praksē tiek izmantoti divi veidi SF6 iekārtu:

• tvertnes tipa;
• kolonnas tipa.

Atšķirības attiecas gan uz konstrukcijas īpatnībām, gan uz elektriskā loka dzēšanas principu. Pēc ārējās uzbūves kolonnas tipa iekārtas atgādina maz-eļļas analogus: tās sastāv no divām funkcionālām daļām – loka dzēšanas un kontaktdetaļas, tām ir vienādi apjomīgi izmēri.

Izslēgšanas ierīces ir paredzētas darbam no 220 V tīkla un pieder vienfāzes aprīkojumam. Piemērs SF6 slēdžam kolonnas tipā ir – LF 10 Schneider Electric.

Iekārtu vadība var tikt veikta divos dažādos veidos: manuāli, kad regulēšana un kontrole tiek veikta ar mehānisku ierīču palīdzību, un attālināti, automātiski.

Tvertnes tipa SF6 ierīces ir mazāka izmēra un aprīkotas ar vairāku fāžu piedziņu. Šāds sadalījums ļauj labāk kontrolēt un vienmērīgi regulēt sprieguma parametrus.

Viena no tvertnes tipa slēdžu priekšrocībām ir spēja izturēt palielinātas slodzes. Šādu kvalitāti nodrošina konstrukcijā integrētais strāvas transformators.

Kā paraugs tvertnes tipa ierīcei ir SF6 iekārta DT2-550 F3 Alstom Grid. Šādas ierīces ir sevi labi pierādījušas elektrosistēmās ar spriegumu 500 kV.

Konstrukcija ir salikta un aprīkota tā, lai tā darbotos bez kļūmēm zemās (kritiskās) temperatūrās, paaugstinātā mitrumā, kā arī reģionos ar seismisko aktivitāti un paaugstinātu atmosfēras piesārņojumu.

Loka dzēšanas princips

Kā ierīce darbojas, aplūkosim uz LW36 slēdža piemēra no Ķīnas ražotāja CHINT.

Izslēgšanas laikā atspere iedarbojas uz cilindra dinamiskajiem elementiem, un tie nolaižas uz leju. Visi kontakti, izņemot loka dzēšanas kontaktus, atveras. Kad atveras arī loka dzēšanas kontakti, caur kuriem plūst strāva, rodas elektriskā loka.

Karstā gāze pārvietojas siltuma kamerā, iedarbojas pretvārsts. Kad gāze no siltuma kameras tiek izpūsta spraugā, notiek loka dzēšana.

Ja notiek nelielu strāvu izslēgšana, tad spiediens siltuma kamerā ir nepietiekams, tāpēc tiek izmantots spiediens no kompresijas kameras (tas vienmēr ir augstāks). Atveras pretvārsts, gāze netraucēti nonāk spraugā un, šķērsojot nulles punktu, dzēš loku.

Iekšējā izvietojuma un darbības shēma kustīgiem, nekustīgiem vārstiem, dekompresijas un pretvārstiem. 1. pozīcija – ieslēgšana; 2. pozīcija – lielu strāvu izslēgšana; 3. pozīcija – mazu strāvu izslēgšana; 4. pozīcija – ierīces izslēgšana.

Mūsdienu kolonnu tipa iekārtām piemīt uzlabotas īpašības. Tehniskā apkope samazināta līdz minimumam, komutācijas resurss ir palielināts. SF6 slēdži izceļas ar zemu trokšņa līmeni, uzticamu mehāniku, montāžas un testēšanas darbu vienkāršību.

Tvertnes tipa modeļu regulēšana tiek veikta ar piedziņas un transformatoru palīdzību. Atsperes vai atsperes-hidrauliskā piedziņa kontrolē ieslēgšanas/izslēgšanas procesus, elektriskā loka turēšanas līmeni.

Kam nepieciešama piedziņa?

Piedziņai ir jāveic visas darbības, kas saistītas ar iekārtas ieslēgšanu/izslēgšanu vai noturēšanu noteiktā stāvoklī. Diagrammā ir parādīts, kur tieši var atrasties piedziņa. Parasti tā ir zemes virsma vai zems balsts, kas nodrošina apkalpojošajam personālam vieglu piekļuvi regulēšanas ierīcēm.

Tvertnes slēdža konstrukcijas shēma: 1 – porcelāna vai polimēra moduļi; 2 – transformatori; 3 – tvertne ar gāzes dzēšanas ierīci; 4 – kamera ar gāzi; 5 – hidrauliskā tipa piedziņa; 6 – metāla rāmis; 7 – savienotājs SF6 ievadīšanai.

Piedziņa sastāv no ieslēgšanas mehānisma, fiksējošās ierīces – aizslēga un atslēgšanas mehānisma. Ieslēgšanas procesam jānotiek pēc iespējas ātrāk, lai izvairītos no kontaktu sametināšanās.

Ieslēgšanas laikā tiek pielikti lieli spēki, lai pārvarētu visu iesaistīto elementu berzes spēku. Izslēgšana tiek veikta vienkāršāk un sastāv no aizslēga pretējas kustības, kas nodrošina ieslēgšanu un tās noturēšanu.

Ir vairāki ieslēgšanas/izslēgšanas veidi:

• mehāniskais;
• atsperu;
• kravas;
• pneimatiskais;
• elektromagnētiskais.

Mazjaudas sistēmām tiek izmantota manuālā vadība. Šajā gadījumā pietiek ar viena operatora spēku. Manuālo mehānismu izslēgšana parasti notiek automātiskā režīmā. Atsperu piedziņa arī tiek iedarbināta manuāli, bet dažreiz tiek izmantoti mazjaudas elektromotori.

Tradicionālais piedziņas novietojums ir pie montāžas metāla rāmja. Mehānisma integritāti un darbību nodrošina izturīgs metāla apvalks – kaste ar ērtām durvīm operatora darbam.

Lai izmantotu elektromagnētisko piedziņu, nepieciešams vairāk enerģijas, tāpēc ir nepieciešams pastāvīgs strāvas avots aptuveni 58 A ar spriegumu 220 V. Kā rezerves izslēgšanas mehānisms ir manuāla svira. Elektromagnētiskās ierīces izceļas ar uzticamību, tāpēc tās veiksmīgi tiek ekspluatētas apgabalos ar bargām ziemām. Trūkums – nepieciešamība pēc jaudīga akumulatora.

Pneimatiskā piedziņa atšķiras ar to, ka elektromagnēta vietā galvenais darba elements ir cilindra/virzuļa pāris. Pateicoties saspiestajam gaisam, ieslēgšanas ātrums ir daudz lielāks nekā iepriekšējiem modeļiem.

SF6 slēdžu izmantošanas priekšrocības un trūkumi

SF6 slēdžiem, tāpat kā citiem elektrosadales iekārtu veidiem, ir vairākas priekšrocības un trūkumi. Izvēloties uzstādīšanu, tiek veikti nepieciešamie aprēķini un, papildus tehniskajiem parametriem un konstrukcijas īpatnībām, tiek ņemti vērā modeļu plusi un mīnusi.

SF6 tipa slēdži darbojas sarežģītos apstākļos ar periodiskām vibrācijām, zemām temperatūrām (ar apsildi) un ugunsbīstamās zonās.

Trūkumos tiek minētas augstās pildvielas – sēra heksafluorīda – izmaksas, montāžas īpatnības uz paneļa vai pamatiem, nepieciešamība pēc noteiktas operatoru kvalifikācijas.

SF6 slēdžu pieslēgšanas un apkopes noteikumi

Visas darbības, kas saistītas ar sēra heksafluorīda ierīču montāžu, ieslēgšanu/izslēgšanu, remontu un apkopi, ir pakļautas stingriem noteikumiem, ko reglamentē PUE 1.8.21.

Lai pievienotu iekārtu, ir jāpārbauda minimālā spiediena esamība gāzes kamerā, pretējā gadījumā slēdzis sabojāsies. Lai novērstu bojājumus, ir uzstādīta signalizācija, kas iedarbojas, kad spiediena parametri kritiski pazeminās. Spiediena līmeni var izsekot ar manometra palīdzību.

Vadības skapī ir uzstādīti sildelementi, kas efektīvi novērš kondensāta veidošanos uz mehānisma daļām. Operatoram jāseko, lai sildītāji vienmēr būtu ieslēgti.

Iekārtas apskate tiek veikta katru dienu gaišajā diennakts laikā un aptuveni 2 reizes mēnesī tumšajā diennakts laikā. Ja notikusi avārijas izslēgšanās kāda iemesla dēļ, ir nepieciešama neplānotā apskate.

Slēdža apskates laikā ir jāpārbauda ārējā aizsardzība, jānotīra netīrumi, jānovērš bojājumi. Ja kontakti sakarst, jānoskaidro iemesls.

Ja ir dzirdams sprakšķis, aizdomīgs troksnis, ir jānoskaidro tā avots. Metāla montāžas konstrukcija vienlaikus ir daļa no zemējuma kontūra, tāpēc jāpārbauda tās veselums.

Obligāti tiek nolasīti manometra rādījumi. Spiedienam jāatbilst ražotāja noteiktajai normai. Jāpārbauda regulēšanas un kontroles ierīču darbspēja, un, ja viena vai vairākas daļas ir bojātas, jāveic pasākumi – jāveic nomaiņa vai jānodod remontā.

Ja gāzes spiediens ir samazinājies, jāpapildina kamera ar sēra heksafluorīdu. Izolācijai nav nepieciešama tīrīšana, jo konstrukcija ir pilnībā hermētiska.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Kā ir ierīkoti sēra heksafluorīda slēdži, pēc kāda principa notiek loka dzēšana un kāda veida ierīces pastāv, to varat uzzināt no noderīga un informatīva video.

Video #1. Sēra heksafluorīda slēdžu apskats ar ierīces aprakstu un darbības principu:

Video #2. Iekārtu konstrukcijas īpatnības:

Video #3. Kā tiek veikta slēdža montāža:

Sēra heksafluorīda slēdži atstāj rūpnīcas konveijeru pilnā ekspluatācijas gatavībā un ir paredzēti darbam dažādās klimata zonās, no tropu līdz aukstajai, tāpēc tos aktīvi izmanto dažādu valstu rūpniecības uzņēmumi.