Вакуумные выключатели 110 кВ на сегодня являются высокотехнологичным оборудованием. Они лишены таких недостатков как пожароопасность и трудоемкость в процессе эксплуатации, что свойственно масляным и воздушным выключателям, а также в будущем не будет вопросов, связанных с необходимостью утилизации элегаза, что свойственно элегазовым выключателям.

Основные марки и производители вакуумных выключателей 110 кВ и выше

На российском рынке присутствуют два предприятия, изготавливающие вакуумные выключатели на класс напряжения 110 кВ:

• ООО «НТЭАЗ Электрик», входящее в Концерн «Высоковольтный союз». Предприятие выпускает вакуумные выключатели на класс напряжения 110 кВ типа (ВРС-110 кВ с одним разрывов на фазу).

• АО «НПП «Контакт», г. Саратов. Предприятие выпускает вакуумные выключатели на классы напряжения 110 кВ (типа ВБП-110) и 220 кВ (типа ВБП-220)

Основные преимущества и недостатки вакуумных выключателей 110 кВ и выше

Основные преимущества вакуумных выключателей 110 кВ:

• высокий коммутационный ресурс — 10 000 циклов В/О (в 2 раза больше чем у элегазовых)
• низкие эксплуатационные расходы (не требуют дозаправок газом)
• возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне от -60 (без дополнительного обогрева) до +50 ° С
• являются экологически безопасным оборудованием (не происходит утечек элегаза, воздуха или технических жидкостей в окружающую среду)
• не требуют дополнительных расходов на утилизацию масла или элегаза
• высокая заводская готовность (не требуют дозаправок техническими жидкостями и газами при монтаже), что сокращает время на их монтаж (требуется 6-8 часов)

Недостатками технологии вакуумных выключателей можно считать их ограниченное применение по классам напряжения (до 220 кВ). Связано это со сложностью в создании выключателей с небольшими габаритами (сложно оптимизировать габариты вакуумных дугогасительных камер, ВДК), сложность обеспечения восстановления электрической прочности в ВДК после погашения дуги. Эрозионные процессы и термический разогрев контактов значительно ограничивают скорость и уровень восстановления электрической прочности ВДК.

А. Назарычев, главный инженер ООО «Контакт T&D», зав. кафедрой Ивановского энергетического университета, проректор по научной работе ПЭИПК, д.т.н., профессор; А. Суровов, директор ООО «Контакт T&D»; В. Чайка, главный конструктор ОАО «НПП «Контакт»; А. Таджибаев, ректор Петербургского энергетического института повышения квалификации (ПЭИПК), д.т.н., профессор

Техническое перевооружение распределительного электросетевого комплекса является основой модернизации экономики регионов России. Разработанная в Холдинге МРСК Программа реновации электросетевого комплекса на период с 2011 по 2020 г., в качестве первоочередных задач ставит снижение износа оборудования до 46—48%, потерь электроэнергии — до 6,1%, а также двукратное снижение количества технологических нарушений.

ВОЗДУШНЫЕ И МАСЛЯНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Важнейшим оборудованием распределительных сетей являются коммутационные аппараты, от работы которых зависит надежность всех подстанций, линий электропередачи и распределительных устройств во всех режимах эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения являются основными коммутационными аппаратами в электрических установках и служат для отключения и включения цепей в любых режимах: номинальном длительном, при перегрузках, коротких замыканиях (КЗ), холостом ходе, несинхронной работе. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание. Общее количество высоковольтных выключателей напряжением 110—750 кВ, находящихся в эксплуатации, составляет около 30 тысяч. По классам напряжения они распределены так, как показано в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что наибольшее количество выключателей — 95,7% эксплуатируется в классе напряжения 110—220 кВ.

Достаточно длительное время в энергосистемах в этих классах напряжения применялись масляные баковые, маломасляные колонковые и воздушные выключатели различных типов. Сегодня число выключателей, отработавших нормативный срок службы, составляет 40% от общего количества выключателей, находящихся в эксплуатации, в том числе отработали свой нормативный ресурс 90% баковых масляных выключателей типа МКП-110 и 40% выключателей типа У-110, 30% воздушных выключателей ВВН-110, 40% воздушных выключателей ВВН-220. За последние годы заметно выросло количество повреждений отечественных выключателей. Основными причинами являются:
. износ основных сборочных узлов выключателей;
. несовершенство конструкции, находящихся в эксплуатации аппаратов;
. несоответствие климатическим условиям эксплуатации;
. дефекты, обусловленные низким качеством ремонта и применяемых при ремонте материалов;
. дефекты изготовления;
. нарушения нормативных и директивных документов по срокам ремонта и режимам эксплуатации;
. установка в цепях шунтирующих реакторов и конденсаторных батарей, для коммутации которых выключатели не предназначены;
. установка в цепях, где токи КЗ и восстанавливающее напряжение превышают нормированные параметры выключателя.

Положения Технической политики в распределительном сетевом комплексе предъявляют к современным выключателям высокого напряжения следующие достаточно высокие требования:
. надежное отключение любых токов (включая токи КЗ);
. быстрота операций, т.е. наименьшее время отключения и включения;
. пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
. возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;
. наличие коммутационного и механического ресурса, обеспечивающего межремонтный период эксплуатации не менее 15—20 лет;
. минимальное количество операций технического обслуживания в процессе эксплуатации;
. максимальное уменьшение массогабаритных показателей;
. сокращение эксплуатационных расходов;
. взрыво- и пожаробезопасность.

Эти требования трудновыполнимы при традиционных методах гашения дуги в масле или воздухе. Возможности дальнейшего существенного совершенствования выключателей с традиционными способами гашения дуги практически исчерпаны.

ВАКУУМНЫЕ И ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Выполнение повышенных требований к выключателям возможно при использовании в распределительных устройствах подстанций современных элегазовых и вакуумных выключателей (ВВ). В настоящее время выключатели с вакуумными и элегазовыми дугогасящими устройствами (ДУ) вытесняют масляные, электромагнитные и воздушные выключатели. Дело в том, что ДУ вакуумных и элегазовых выключателей не требуют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в то время как в масляных выключателях масло при отключениях загрязняется частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости смены масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства воздушных выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки. Кроме того, у изношенных воздушных выключателей имеются утечки сжатого воздуха из ДУ, что исключает возможность нормального оперирования. Дугогасящие устройства вакуумных и элегазовых выключателей заключены в герметичные оболочки, и их внутренняя изоляция не подвергается воздействию внешней среды. Электрическая дуга при отключениях в вакууме или в элегазе также практически не снижает свойств дугогасящей и изолирующей среды.

Нормативными документами ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК закреплено решение о преимущественном применении при строительстве, реконструкции, техническом перевооружении и замене оборудования подстанций напряжением 330—750 кВ элегазовых выключателей, а на подстанциях напряжением 6, 10, 20, 35 кВ — вакуумных выключателей. В классе напряжения 110—220 кВ сегодня на вновь вводимых в эксплуатацию подстанциях, как правило, в отсутствии каких-либо альтернативных вариантов предлагается применять элегазовые выключатели, которые при всех своих достоинствах имеют и ряд следующих проблемных моментов.

Физические особенности применения в высоковольтных выключателях элегаза (гексавторида серы — SF 6) в качестве изолирующей и дугогасящей среды подразумевают необходимость поддержания в ДУ повышенного давления (1,5—2,5 атм.) для обеспечения требуемого уровня коммутационной способности и электрической прочности межконтактного промежутка. В процессе длительной эксплуатации выключателя возможны утечки элегаза. При этом давление в дугогасящей камере снижается. В вакуумных выключателях современные технологии изготовления вакуумных дугогасительных камер (ВДК) доведены до уровня, который гарантирует необходимый вакуум на протяжении всего срока службы ВДК — 25—40 лет.

Давление в ДУ элегазовых выключателей может также снижаться при значительных колебаниях температуры окружающей среды. В случае падения давления ниже заданных пределов критической величины, которая определяется индивидуально для различных типов ДУ, существует опасность пробоя элегазового промежутка или отказа выключателя в момент выполнения коммутации. Для предотвращения такого рода отказов необходимы наличие в элегазовом выключателе контроля рабочего давления в дугогасящей камере с помощью манометра и своевременная подкачка элегаза до заданных пределов. Кроме того, при интеграции элегазовых выключателей в систему цифровой подстанции стоимость организации передачи информации о давлении элегаза сопоставима со стоимостью самого выключателя. Вакуумный же выключатель может эксплуатироваться в диапазоне изменения температур от +50о до -60°С, при этом датчик контроля состояния вакуума устанавливать в ВДК не требуется.

Например, известен случай блокировки цепей управления 59 элегазовых баковых выключателей 110—500 кВ производства ряда европейских компаний при температуре окружающего воздуха -41°С в Тюменской области в 2006 году из-за несовершенства конструкции, недостаточной мощности, низкой надежности обогревающих устройств баков и недостатков системы контроля давления (плотности) элегаза. Поэтому при выборе выключателей для регионов с холодным климатом предпочтение следует отдавать либо выключателям, заполненным газовой смесью, не требующей подогрева, либо необходимы: установка дополнительной теплоизоляции баков, дополнительный обогрев импульсных газовых трубок, увеличение мощности подогревателей. Все это усложняет и удорожает конструкцию элегазовых выключателей и увеличивает расход электроэнергии на собственные нужды, а значит, делает элегазовые выключатели энергонеэффективными. Следует также отметить и относительно высокую стоимость производства, очистки и утилизации элегаза.

Несмотря на доказанную практикой эксплуатации безвредность элегазовых выключателей при нормальных режимах работы, тем не менее, экологические проблемы остро возникают при ремонте и утилизации отработавших нормативный ресурс выключателей. Дело в том, что некоторые продукты разложения элегаза весьма токсичны и могут наносить вред человеку и окружающей среде. В табл. 2 приведена степень опасности продуктов разложения элегаза.

Анализируя табл. 2, можно сделать вывод о том, что наиболее опасным в экологическом отношении является попадание в окружающую среду как самого элегаза, так и продуктов его разложения, в составе которых имеются токсичные вещества. Так как экологические требования сегодня выходят на первый план, законодательство России и стран--участниц Монреальского протокола запрещают выброс в атмосферу фторосодержащих веществ, к которым относится и элегаз. Поэтому для обеспечения безопасности и выполнения современных экологических требований, повышения качества и культуры эксплуатации при внедрении элегазового оборудования необходимо оснащение предприятий распределительного электросетевого комплекса современными газотехнологическими аппаратами, а также оборудованием для очистки элегаза и утилизации продуктов его разложения, что потребует серьезных финансовых затрат.

В соглашении (Пакт о климатических изменениях), подписанном большинством стран мира в японском городе Киото в 1997 г., имеется прямое упоминание относительно SF 6 , как о потенциально опасном газе, обладающем тепличным (парниковым) эффектом, и участникам соглашения предписывается воздерживаться от его применения. Поэтому во многих странах были предприняты попытки, направленные на разработку высоковольтных ВДК, которые заменили бы действующие сегодня повсеместно элегазовые выключатели.

Вакуумные выключатели идеальны с экологической точки зрения, обладают высокой надежностью, имеют больший коммутационный ресурс и могут работать при температурах до -60°С.

В классе напряжений 6—35 кВ вакуумные выключатели давно потеснили позиции элегазовых и успешно эксплуатируются более 15 лет. При модернизации и новом строительстве ЗРУ 6—10 кВ на подстанциях ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК иные типы выключателей помимо вакуумных, совсем не рассматриваются. Единственное исключение — ЗРУ-6 кВ некоторых АЭС и ТЭЦ, где из-за сложившихся стереотипов о возможных перенапряжениях при работе вакуумных выключателей, все еще рассматривается установка элегазовых выключателей, причем как правило, импортного производства — Schneider Electric, АВВ, Areva.

Разработка вакуумных выключателей 110—220 кВ неоднократно обсуждалась в докладах и материалах Международного симпозиума по разряду и электроизоляции в вакууме (ISDEIV — International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum), что, несомненно, указывает на интерес разработчиков и производителей вакуумной коммутационной техники к высоким классам напряжения. На основе материалов симпозиума можно говорить о следующих тенденциях исследования и развития вакуумной коммутационной техники на высокие классы напряжения:
. снижение габаритов вакуумных выключателей возможно за счет оптимизации по электрической прочности контактной системы ВДК и повышения плотности отключаемых токов на единицу площади контактов;
. на основе новейших результатов исследований электрической прочности в вакууме создание конструкций выключателей и ВДК на большие классы напряжений (конструирование одноразрывных камер на большие напряжения) и конструктивных решений по многоразрывным камерам и многокамерным выключателям;
. решение проблемы обеспечения восстановления электрической прочности в ВДК после погашения дуги. Эрозионные процессы и термический разогрев контактов значительно ограничивают скорость и уровень восстановления электропрочности ВДК. Современный уровень знаний позволил разработать ВДК на напряжение до 145 кВ, что позволяет создать одно- и двухразрывные вакуумные выключатели 110 кВ и двухразрывные вакуумные выключатели 220 кВ;
. продолжаются работы по оптимизации материалов контактов и конструкции ВДК.

ВАКУУМНЫЕ ДУГОГАСИТЕЛЬНЫЕ КАМЕРЫ

История развития ВДК на высокие классы напряжения насчитывает в мире уже немало лет. Такие страны, как Россия, Германия, Франция, Великобритания, США, Китай, активно проводят исследования по созданию вакуумных выключателей на высокие напряжения и большие отключаемые токи. Фирмой «Сименс» разработаны вакуумные генераторные выключатели с номинальными токами отключения до 80 кА. Задача пропускания больших номинальных токов в этих аппаратах решается путем параллельного соединения нескольких вакуумных дугогасительных камер в каждом полюсе.

Наиболее существенные результаты были получены в Японии, что связано с растущим потреблением энергии в этой стране, а также с аспектами национальной безопасности. В итоге последние достижения: на внутреннем рынке Японии появились ВДК на напряжение 126 кВ, 145 кВ (рис. 1, длина 700 мм, диаметр 200 мм, контакты Cu-Cr, с аксиальным магнитным полем) и даже фарфоровая сдвоенная ВДК на напряжение 168 кВ.

В энергосистемах Японии на протяжении нескольких лет успешно эксплуатируются двух- и одноразрывные вакуумные выключатели на базе ВДК на напряжение 126—168 кВ, на номинальные токи до 2000 А и номинальный ток отключения до 40 кА. На рис. 2, 3 представлены примеры таких вакуумных выключателей.

В настоящее время в Японии одним из главных направлений стало применение ВДК не только в диапазоне средних значений напряжения, но также и в высоковольтных распределительных устройствах подстанций, что обусловлено такими уникальными свойствами ВДК, как высокая отключающая способность, долговечность, безопасность и экономичность.

Также в Японии прослеживается тенденция совмещения высокоскоростных ВДК с технологией сверхпроводимости. Ведутся активно исследования по проблеме применения сверхпроводящих материалов в конструкциях ВДК. Выяснилось, что такое нововведение подошло бы для устройств ограничения тока в мощных энергетических системах. Целый ряд лабораторных исследований проводится с целью установления принципов работы таких устройств, в которых ограничитель тока подключался бы к элементу с высокотемпературной сверхпроводимостью параллельно цепи мощного источника энергии. Когда сверхпроводящий элемент начинает гасить ток в результате перегрузки, ВДК легко размыкает цепь и направляет весь ток в ограничитель тока, что приводит к сохранности сверхпроводящего материала и сокращению его размеров.

Россия, в части разработки и внедрения вакуумных выключателей на напряжение 110—220 кВ идет в ногу со своими японскими коллегами и значительно опережает европейских ученых и инженеров. В 2008 г. ФГУП ВЭИ (г. Москва) успешно провел испытания опытных образцов российских ВДК типов КДВ-60-31,5/2000 и КДВ-126-40/3150, рассчитанных соответственно на напряжение 60 и 126 кВ переменного тока частотой 50 Гц, предназначенных для комплектации двухразрывных и одноразрывных вакуумных выключателей 110—220 кВ.

Камера КДВА-60-31,5/2000 представлена на рис. 4., рассчитана на номинальное напряжение 60 кВ, 50 Гц и предназначена для двухразрывного вакуумного выключателя на напряжение 110 кВ (наибольшее рабочее напряжение 126 кВ), номинальный ток отключения 31,5 кА, номинальный ток 2000 А.

Камеру следующего поколения — КДВ-126-40/3150, представленную на рис. 5, предполагается использовать для комплектации одноразрывного вакуумного выключателя на напряжение 110 кВ, 50 Гц, на номинальный ток 3150 А, и номинальный ток отключения 40 кА. Кроме того, в перспективе на ее основе может быть создан двухразрывный вакуумный выключатель на напряжение 220 кВ.

Первый российский вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ начали разрабатывать в 2007 г. в г. Саратове на ОАО «НПП «Контакт». Технические требования на коммутационный аппарат были согласованы с ФСК ЕЭС. В 2009 г. на предприятии был изготовлен опытный образец двухразрывного вакуумного выключателя на базе камер КДВА-60-31,5/2000 с пружинно-магнитным приводом (рис. 6).

В этом же году начались полномасштабные испытания выключателя в лабораториях самого завода, ФГУП ВЭИ и НИЦ ВВА. Параллельно шел диалог со специалистами-эксплуатационниками, появлялись рекомендации, вносились изменения в конструкцию выключателя.

В 2010 г. на основании положительных результатов испытаний был получен сертификат на первый российский вакуумный выключатель 110 кВ и началось серийное производство ВБП-110кВ.

Небольшой период времени, затраченный ОАО «НПП «Контакт» на разработку и постановку на производство ВБП-110 кВ, объясняется использованием в конструкции выключателя технических решений и узлов, серийно производимых для вакуумных выключателей серии ВБПС-35кВ. К ним относится пружинно-магнитный привод (для ВБП-110 кВ привод был усилен, изменены настройки), полюса выключателя, механические узлы тяг и валов. Параметры выключателя ВБП-110 приведены в табл. 3.

До конца 2010 г., по согласованию с Холдингом МРСК первые серийные ВБП-110 кВ будут смонтированы на подстанциях филиалов Холдинга МРСК — МРСК Центра и Приволжья, Северо-Запада, Сибири, Волги, Северного Кавказа.

В 2009—2010 гг. на базе камеры КДВ-126-40/3150 разработан одноразрывный вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ, 50 Гц, номинальный ток 3150 А и номинальный ток отключения 40 кА. Выключатель имеет классическую для колонковых выключателей компоновку. Внешний вид выключателя типа ВБП-110III-40/3150 УХЛ1 приведен на рис. 7. Серийное производство такого выключателя планируется начать уже в 2011 г. Как и в двухразрывном выключателе, в ВБП-110III-40/3150 УХЛ1 предполагается использование ранее разработанных и проверенных в условиях эксплуатации (на выключателях класса 35 кВ и на первых ВБП-110 кВ) узлов и конструктивных решений.

Преимуществами выключателей ВБП-110III-31, 5/2000 и 40/3150 УХЛ1 являются:
. экологическая безопасность;
. возможность ручного включения и отключения;
. большой коммутационный и механический ресурс;
. устойчивая работа в сложных климатических условиях;
. механизм свободного расцепления привода, позволяющий отключать выключатель в любой момент независимо от положения механизма;
. пожаро- и взрывобезопасность;
. малые габариты и вес.

Для распределительного электросетевого комплекса России при выборе элегазовых или вакуумных выключателей решающее значение могут иметь ремонтно-эксплуатационные расходы за весь нормативный период эксплуатации. Проведенные расчеты показали, что ремонтно-эксплуатационные расходы элегазовых выключателей значительно выше (до 100—300 раз), чем у вакуумных.

Уникальные разработки российских ученых и инженеров двухразрывного и одноразрывного вакуумного выключателей позволят не только создать реальную альтернативу элегазовым выключателям, но и быть основой программы замены масляных выключателей и пар отделитель-короткозамыкатель (ОД-КЗ) 110 кВ, а в будущем и 220 кВ. Кроме того, применение инновационных видов вакуумных выключателей высокого напряжения позволит развивать и совершенствовать распределительные устройства 110—220 кВ для создания новых блочно-модульных схемных решений, обеспечивающих:
. экологическую безопасность оборудования;
. высокую степень надежности и безопасности эксплуатации;
. повышение уровня заводской готовности и укрупнение блочности поставки;
. максимальное уменьшение массо-габаритных показателей;
. сокращение эксплуатационных расходов и обеспечение удобства выполнения технического обслуживания и ремонта;
. развитие необслуживаемых дистанционно управляемых цифровых подстанций;
. создание закрытых распредустройств КРУ и ЗРУ-110 кВ с воздушной и комбинированной изоляцией, без использования элегаза.

Применение вакуумных выключателей 110—220 кВ особенно актуально при использовании в комплектной подстанции необслуживаемых, не содержащих масла и элегаза трансформаторов тока и напряжения. Такие трансформаторы — с оптическими датчиками — широко используются в Северной Америке и Канаде, где вопрос экологической безопасности оборудования стоит на первом месте. Оптические трансформаторы тока и напряжения легко интегрируются в системы цифровой подстанции, т.к. имеют на выходе цифровые сигналы.

В следующих статьях мы рассмотрим идеологию построения современных блочных подстанций 110 и 220 кВ с применением самых современных электрических аппаратов и конструктивных решений, в том числе и описанных в данной статье вакуумных выключателей 110—220 кВ и оптических трансформаторов тока и напряжения.

выключатель вакуумный высоковольтный ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1

ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1 - это вакуумный высоковольтный выключатель с пружинным приводом на номинальное напряжение 110 кВ частоты 50 Гц с усиленной изоляцией, наружной установки. Выключатель ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1 предназначен для работы в нормальных и аварийных режимах электрических сетей на открытых частях станций, с заземленной нейтралью с коэффициентом замыкания на землю не более 1,4. Выключатель ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1 соответствует требованиям ГОСТ 52565-2006 и КУЮЖ.674153.011ТУ.

Структура условного обозначения выключателя ВБП - 110III - 31,5 / 2000 УХЛ 1

• В-выключатель
• Б-вакуумный
• П-привод пружинный
• 110-номинальное напряжение, кВ
• III-степень загрязнения внешней изоляции по ГОСТ 9920-89
• 31.5-номинальный ток отключения, кА
• 2000-номинальный ток, А
• УХЛ-климатическое исполнение по ГОСТ 15150-89 1-категория размещения по ГОСТ 15150-89

Устройство ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1

Выключатель состоит из трех полюсов, которые установлены на корпусе механизма переключения, и шкафа привода. Каждый полюс состоит из двух дугогасительных блоков. Шкаф с приводом установлен под механизмом переключения. В каркасе механизма переключения размещены два вала с рычагами, указатель положения выключателя (I — включено, О — отключено), четыре пружины отключения, четыре демпфера на включение и четыре демпфера на отключение, подогревательные устройства, антиконденсатные подогревательные устройства, две тяги, соединяющие рычаги механизма переключения выключа-теля с рычагом привода.

В шкафу привода размещены: пружинный привод, счетчик циклов, плата управления, с расположенными на ней электроэлементами, две клеммные колодки, подогревательные устройства, антиконденсатные подогревательные устройства, тяга местного отключения (с рукояткой красного цвета), тяга местного включения (с рукояткой черного цвета). Под каждой клеммной колодкой расположены кабельные зажимы. Кабельные зажимы предназначены для ввода жгутов внешних цепей питания, управления и контроля. Болт предназначен для подсоединения заземления.

Каждый полюс состоит из двух дугогасительных блоков, соединенных шиной. В верхней части каждого блока расположена дугога-сительная камера типа КДВА—60—31,5/2000 УХЛ2.1 с дополнительной изоляцией уровня б по ГОСТ 1516.3-96. Для подключения коммутируемой цепи дугогасительные блоки имеют токоведущие шинные выводы. Каркас механизма переключения и каркас шкафа привода представляют собой сварные конструкции из прямоугольных труб. Каркасы закрываются крышками и являются герметичными конструкциями.

Принцип действия выключателя ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1

Принцип работы выключателя основан на гашении в вакууме электрической дуги, возникающей при размыкании контактов вакуумных дугогасительных камер. Горение дуги в вакууме поддерживается за счет паров металла, попадающих в межконтактный промежуток при испарении металла с поверхности контактов. В момент перехода тока через нулевое значение происходит быстрое нарастание электрической прочности изоляции межконтактного промежутка, обеспечивающее надежное отключение цепей выключателя.

При подаче напряжения питания на контакты клеммной колодки происходит автоматический завод включающих пружин. По окончании завода указатель перейдет из положения (не готов) в положение (готов).

Включение выключателя. Оперативное включение выключателя производится дистанционно с помощью электромагнита при подаче напряжения управления на контакты клеммной колодки. При наличии напряжения питания на приводе после операции включения происходит автоматический завод включающих пружин. Местное оперативное включение выключателя производится тягой, рукоятка которой обозначена символом I на крышке шкафа привода.

Ручкой выключатель можно включить при отсутствии напряжения питания привода. Открывают крышку шкафа привода со смотровыми окнами. Устанавливают на шестигранник взводящей собачки рычаг из комплекта поставки. С помощью рычага вручную заводят включающие пружины до момента перехода указателя из положения (не готов) в положение (готов). Потянув рукоятку вниз, включают выключатель. Указатели состояния выключателя должны перейти из положения O в положение I.

Отключение выключателя. Оперативное отключение выключателя производится дистанционно одним из отключающих электромагнитов или одним из расцепителей, или тягой местного отключения, рукоятка которой обозначена символом О на крышке шкафа привода.

Условия эксплуатации выключателя ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1

• выключатель изготовлен в климатическом исполнении УХЛ, категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69;
• выключатель предназначен для работы на высоте над уровнем моря до 1000 м;
• верхнее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации плюс 40 ºС;
• нижнее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации минус 60 ºС;
• относительная влажность воздуха при температуре +25 ºС 100% с конденсацией влаги.

Основные технические характеристики

Прибор: ВБП–110III–31,5/2000 УХЛ1

Номинальное напряжение, кВ
Номинальный ток, А
Номинальный ток отключения, кА
Номинальное напряжение постоянного (переменного) тока цепей питания и управления привода, В
Сквозной ток короткого замыкания	ток электродинамической стойкости, кА
	ток термической стойкости, кА
	время протекания тока термической стойкости, с
Диапазон рабочих температур окружающей среды, °С
Собственное время включения, мс, не более
Собственное время отключения, мс, не более
Полное время отключения, мс, не более
Пружинный привод: Ток потребления электромагнита при напряжении пост.110/пост.220(перем230)В, А	включения
	отключения
	завода пружины включения
	время заводки включающей пружины, с, не более
Масса выключателей должна быть не более
Гарантийный срок эксплуатации		5 лет со дня ввода в эксплуатацию

Требования к надежности

• ресурс по механической стойкости выключателя - 10 000 циклов В-tn-О;
• ресурс по коммутационной стойкости при номинальном токе - 10 000 циклов В-tn-O;
• ресурс по коммутационной стойкости при номинальном токе отключения - 25 циклов О;
• срок службы выключателей до среднего ремонта не менее 12 лет;
• срок службы до списания - 30 лет.

Примечание: Срок службы указан для выключателей, у которых не исчерпан ресурс по коммутационной или механической стойкости.

Общие сведения

Выключатели вакуумные типов ВБУ-35 и ВБУ-110 с электромагнитным приводом предназначены для выполнения коммутационных операций в нормальных и аварийных режимах работы трансформаторов дуговых сталеплавильных печей на номинальные напряжения 35 и 110 кВ частотой тока 50 Гц.

Структура условного обозначения

ВБУ-Х-5/Х У3:
ВБ - вакуумный выключатель;
У - уральский;
Х - номинальное напряжение, кВ (35, 110);
5 - номинальный ток отключения, кА;
Х - номинальный ток, А (1000, 1250, 1600);
У3 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.

Условия эксплуатации

Высота над уровнем моря не более 1000 м.
Нижнее значение температуры для ВБУ-35 минус 10, для ВБУ-110 минус 5°С.
Верхнее рабочее и эффективное значение температуры окружающего воздуха 30°С.
Окружающая среда невзрывоопасная с содержанием коррозионно-активных агентов в атмосфере типа II по ГОСТ 15150-69.
Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.3-75.
Выключатели для внутригосударственных и экспортных поставок типа ВБУ-35 соответствуют требованиям ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.013 ТУ, а ВБУ-110 соответствуют требованиям ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.011 ТУ. ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.013 ТУ;ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.011 ТУ

Технические характеристики

Основные технические данные выключателей приведены в таблице.

Наименование параметра	Значение параметра для типов выключателей
	ВБУ-35	ВБУ-110
Номинальное напряжение, кВ	35	110
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	40,5	126
Номинальный ток, А	1250; 1600	1000
Номинальный ток отключения, кА	5
Сквозной ток КЗ, кА: ток электродинамической стойкости начальное действующее значение периодической составляющей	80 31,5
Ток термической стойкости, кА: время протекания тока 3 с время протекания тока 2 с	20 31,5
Собственное время отключения выключателя, с	0,06	0,1
Полное время отключения выключателя, с	0,085	0,12
Собственное время включения выключателя, с	0,4
Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов управления, В	220
Диапазон рабочих напряжений электромагнитов управления, % номинального значения: включающего электромагнита
отключающего электромагнита	65–120	70–120
Масса выключателя, кг, не более	400	350
Ресурс по коммутационной стойкости, циклов ВО: при номинальном токе при номинальном токе отключения	20 000 150
Ресурс по механической стойкости, циклов ВО	100 000	40 000
Срок службы до списания, лет	25

Гарантийный срок - 2 года со дня ввода выключателей в эксплуатацию.

Принцип действия выключателя основан на явлении гашения в вакууме электрической дуги, возникающей при размыкании контактов вакуумных дугогасительных камер. Горение дуги в вакууме поддерживается парами металла, попадающими в межконтактный промежуток при их испарении с поверхности контактов.
В момент перехода тока через нулевое значение быстро нарастает электрическая прочность межконтактного промежутка, обеспечивающая надежное отключение цепи.
Выключатель ВБУ-35 (рис. 1) представляет собой коммутационный аппарат, три полюса которого установлены на одной раме и управляются электромагнитным приводом. Каждый полюс содержит дугогасительный модуль, опорный изолятор, изоляционные тяги, передающие движение от привода на подвижные контакты камер, крышку. Для подъема выключателя на раме и крышках имеются рым-болты. На раме размещен также указатель включенного и отключенного положения.

Общий вид, габаритные и установочные размеры выключателя ВБУ-35:
1 - рама;
2 - опорный изолятор;
3 - тяга;
4 - дугогасительный модуль;
5 - полюс;
6 - крышка;
7 - рым-болты;
8 - указатель положения;
9 - привод
Выключатель ВБУ-110 (рис. 2) представляет собой коммутационный аппарат, состоящий из трех отдельных полюсов, каждый из которых управляется электромагнитным приводом. Каждый полюс содержит четыре последовательно соединенных дугогасительных модуля, установленных на опорном изоляторе, изоляционные стеклопластиковые тяги, посредством которых движение от привода передается на подвижные контакты вакуумных дугогасительных камер, шунтирующие конденсаторы, верхнюю крышку с устройством для подъема полюса.

Общий вид, габаритные и установочные размеры выключателя ВБУ-110:
1 - привод;
2 - опорный изолятор;
3 - тяга;
4 - дугогасительный модуль;
5 - полюс;
6 - крышка;
7 - конденсаторы
Дугогасительный модуль (рис. 3) содержит вакуумную дугогасительную камеру типа КДВ-35-20/1250 УХЛ2, заключенную в изоляционный корпус, узел управления подвижным контактом камеры, фланцы для крепления модуля.

Общий вид дугогасительного модуля:
1, 6 - фланцы;
2 - корпус;
3 - вакуумная дугогасительная камера;
4 - подвижный контакт;
5 - узел управления ^ В комплект поставки входят: выключатель, комплект ЗИП, эксплуатационная документация.

30.10.2014

ВРС-110 – вакуумный выключатель, за которым будущее

Вакуумные выключатели на напряжение 110 кВ производства «НТЭАЗ Электрик» становятся все более востребованными на электротехническом рынке. Тому в подтверждение поставки ВРС-110 для ОАО «Уральская сталь» и ООО «Башкирэнерго».

В октябре 2014 года закончилась опытно-промышленная эксплуатация (ОПЭ) вакуумных выключателей 110 кВ ВРС-110 на ПС «ЭЛОУ» в производственном отделении «Белебеевские электрические сети» ООО «Башкирэнерго». Срок опытной эксплуатации составил 1 год. В рамках данной поставки специалистами Концерна «Высоковольтный союз» был подготовлен проект и проведены монтажные работы.

В недавнем времени произведена установка очередного выключателя ВРС-110 на ОАО «Уральская сталь». Эксплуатация первого вакуумного выключателя ВРС-110 на данном предприятии началась в 2012 году. В течение годовой эксплуатации выключатель без замечаний отработал несколько аварийных режимов, отключил токи короткого замыкания. В последующие годы ОАО «Уральская сталь» поэтапно приобрела еще 4 вакуумных выключателя ВРС-110.

Как правило, ВРС-110 устанавливается на замену ОД и КЗ, устаревших масляных выключателей, а также применяется на объектах нового строительства. Вакуумный выключатель имеет ряд серьезных преимуществ перед аналогичным оборудованием. В частности, аппарат имеет высокий коммутационный ресурс - 10 000 циклов В/О, низкие эксплуатационные расходы, возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне от -60 до +50 градусов, является экологически безопасным и не требует дополнительных расходов на утилизацию.

Поставка аппарата осуществляется с высокой заводской готовностью и не требует дозаправок техническими жидкостями и газами при монтаже, а также при вводе в эксплуатацию. К примеру, команда подрядчика и инженеров ОАО «Уральская сталь» самостоятельно установили выключатели без привлечения сервисных инженеров Концерна «Высоковольтный союз» за короткий промежуток времени.

Специалисты службы подстанций «Белебеевских электрических сетей» о вакуумном выключателе серии ВРС-110: Основным преимуществом для заказчика, безусловно, является то, что оборудование не требует дополнительных затрат на обслуживание, не загрязняет внешнюю среду, как при использовании масляных и элегазовых выключателей. Нередко на объектах, при эксплуатации ОД и КЗ, во время срабатывания защит трансформатора, отключалась вся ВЛ, а в случае эксплуатации ВРС-110 отключался только один трансформатор. При этом, не гасятся и другие подстанции.