Кеменов В.Н., Нестеров С.Б. Вакуумная техника и технология (1065498), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Это определяется несколькими причинами. Вопервых, потенциальными возможностями развития и совершенствования этого типа оборудования. Совершенствование контактной дугогасительной системы в вакуумных выключателях путем применения продольного магнитного поля позволяет преодолеть предел отключающей способности в 31,5−40 кА, наметившийся для дугогасительныхсистем с поперечным магнитным полем, и довести его до 100 кА ивыше, практически сняв вопрос о пределе коммутационной способности по току. Во-вторых, герметичная конструкция устройства вакуумного выключателя существенно уменьшает требования к обслуживанию.
Этому способствует также и то, что вакуум практически неухудшает своих дугогасительных и электроизоляционных свойств впроцессе эксплуатации после многократных отключений тока.Вследствие малого падения напряжения на дуге, и следовательно, малого выделения энергии, а также вследствие химическойинертности этих дугогасительных средств, контактная система подвергается малой эрозии, что способствует увеличению ресурса таких аппаратов. Дугогасительные устройства содержат относительно небольшоечисло деталей, в том числе подвижных, что способствует созданиюаппаратов с повышенной степенью надежности.Дугогасительные устройства вакуумных выключателей име-35ют простую конструкцию − это два контакта, расходящиеся при отключении тока на небольшое (10 мм) расстояние.В работе [4] описаны основные физические принципы прикоммутации тока вакуумными выключателями, выделены проблемы,связанные с неустойчивостью дуги при отключении малых токов,многократными пробоями при малых расстояниях между контактамии основными конструкционными принципами дугогасительных устройств.
Проведен анализ характеристик вакуумных выключателей вразличных режимах коммутации.Преимуществом вакуумных выключателей являются болеевысокие коммутационный и механический ресурсы [3]. При отключении токов короткого замыкания они превосходят элегазовые выключатели в несколько раз из-за существенно меньшей эрозии контактов,особенно при работе в продольном магнитном поле. Отсутствие трущихся частей и малый ход контактов позволяют делать дугогасительные камеры с большим в несколько раз механическим ресурсом, который в основном ограничивается усталостными характеристикамисильфонов. При малых ходах, порядка нескольких миллиметров, механический ресурс может быть повышен до сотен тысяч и миллионовопераций.На мировом рынке основные типы выключателей на напряжение выше 6 кВ являются вакуумными или элегазовыми.
В Японии,например, вакуумные выключатели составляют более половины выпуска всех выключателей.Фирма Tochiba разработала дугогасителъную камеру срекордными коммутационными характеристиками [5]. Выпускаютсякамеры с током отключения 100 кА при напряжении 13,8 и номинальномтоке 3000 А. Сообщается об опытном образце дугогасительной камерына 145 кВ при токе отключения 30 и 200 кА при напряжении 13,8 кВ.Наиболее распространенными в Японии являются выключатели на 6,6кВ.
На их долю приходится 66% всех выключателей.Для сравнения доля выключателей 11−44 кВ составляет 12%, 77 кВ − 18%, 145 кВ − 3%и 275 кВ − 1%. Вот почему особое внимание уделено созданию экономичного, конкурентоспособного и не требующего обслуживания втечение всего срока службы вакуумного выключателя на напряжение6 кВ. Он имеет несколько типоисполнений с номинальным током на600, 1200 и 2000А. Время отключения 0,035 с.364.2.
Вакуумная технология и оборудование в процессах создания высоковольтной изоляцииВ высоковольтном оборудовании энергосистем и в электрофизических установках различного назначения используются многиевиды внутренней изоляции. Одним из видов изоляции является бумажно-пропиточная изоляция (БПИ), при изготовлении которой используется вакуумная техника [6, 7]. Исходным материалом для БПИслужат специальные электроизоляционные бумаги и минеральные(нефтяные) масла или синтетические жидкие диэлектрики.
Основу БПИсоставляют слои бумаги. Каждый слой бумаги может быть сплошнымили состоять из витков бумажной ленты. В первом случае это рулонышириной до 3,5 м, во втором - ролики бумажной ленты шириной от 20до 400 мм. Рулонная БПИ применяется в секциях силовых конденсаторов и в вводах (проходных изоляторах); ленточная - в конструкциях сэлектродами относительно сложной конфигурации или в конструкцияхбольшой длины, например в кабелях.Технология изготовления БПИ состоит в намотке необходимого числа слоев бумаги, вакуумной сушке и пропитке в вакуумныхусловиях дегазированным маслом или другим жидким диэлектриком.Так как БПИ является многослойной, в ней дефекты твердого диэлектрика (бумаги) заведомо ограничены пределом одного слоя, которыймногократно перекрывается другими слоями.
В БПИ образуется система сообщающихся узких зазоров между слоями и большое количество микропор между волокнами самой бумаги. Благодаря этому привакуумной сушке обеспечивается удаление воздуха и влаги, а припропитке − надежное заполнение зазоров и пор маслом или другойпропиточной жидкостью. Наилучшими электрическими и механическими свойствами обладают специальные конденсаторные и кабельные бумаги. Недостатком БПИ являются невысокие допустимые рабочие температуры и горючесть.Цель вакуумной сушки и пропитки заключается в увеличенииэлектрической прочности. Жидкий диэлектрик, заполняющий порыбумаги, имеет значительно более высокую электропрочность, чем воздух. Для конденсаторной бумаги указывается температура сушки от120 до 130°С при остаточном давлении 0,1−0,01 Па, а пропитки высушенным и дегазированным жидким диэлектриком – от 80 до 90°С приостаточном давлении 0,1−1 Па [6].Большое внимание уделяется сушке и пропитке бумажнойизоляции силовых кабелей [8].
Пропиточная бумага должна обладатьвысокой электропрочностью, малыми диэлектрическими потерями,37высоким сопротивлением, высокой механической прочностью. Большинство свойств бумаги существенно зависит от газосодержания. Приобычной влажности воздуха (70%) бумага по массе содержит 7−9,5%воды. Для получения высоких электроизоляционных свойств необходимо снизить влагосодержание до 0,3% и менее, а затем пропитатьсухим дегазированным пропиточным составом на основе минеральных масел.При нагреве бумажной изоляции в атмосферных условиях дотемпературы 100−120°С влагосодержание может быть снижено до1,5−2%. Снижение давления пара над поверхностью бумаги до 10Папозволяет при температуре 120°С уменьшить влагосодержание до 0,1%.Для дегазации масла используются специальные дегазационные котлы, в которых при температуре 125°С создается остаточное давление 2,6⋅103 Па (кабели на напряжение до 10 кВ) и 1,3⋅103 Па (кабелина напряжение 20 и 35 кВ).
При дегазации масла, предназначенногодля кабеля на 110 кВ и выше, применяется способ капельного распыления в дегазационных котлах или поверхностного растекание, когдамасло протекает через вещество с сильно развитой поверхностью. Вэтом случае остаточное давление поддерживается на уровне 1−10 Па.Процесс дегазации при этом длится от нескольких десятков до нескольких сотен часов.Приведем пример, дающий представление о сушильнопропиточном отделении цеха [8−10]. Кабель поступает в сушильнопропиточное отделение уложенным в металлическую корзину.
В вакуумный сушильно-пропиточный котел загружается по две корзины скабелем. Каждый котел включается в систему цеховых массопроводовдля подачи в него пропиточного состава. В систему вакуумированиявходят вакуумные насосы и конденсационные колонки. В комплекстехнологического оборудования включаются также циркуляционныенасосы и теплообменники для пропитки.Технология изготовления высоковольтных маслонаполненных вводов с бумажно-масляной изоляцией также базируется на широком применении вакуумной техники. Ввод служит для изолирования от заземленного силового оборудования высоковольтного токоведущего вывода. Ввод состоит из изолированной бумагой или элегазомтоковедущей трубы, соединительной втулки и двух фарфоровых покрышек.
Габариты вводов составляют по длине от 2,5 м для вводов 110 кВдо 15 м для вводов 1150 кВ [11].В технологии изготовления вводов заводом «Изолятор» применяют водокольцевые насосы ВВН-1,5, форвакуумные НВЗ-150, двух-38роторные и бустерные насосы.
Кроме того, для сушки и дегазации трансформаторного масла, заливаемого во вводы, используют как отечественные дегазационные установки ВДУ-3 и ВДУ-10, так и импортные.Для обеспечения высокой электрической прочности бумажную изоляцию подвергают термовакуумной обработке т.е. сушат притемпературе 105°С под вакуумом 102Па в индукционных шахтныхвакуумных печах.Предварительно, после прогрева бумажной изоляции до105°С, на сутки включают водокольцевые насосы для удаления основной массы водяного пара из печей, выделяющегося из бумажной изоляции, затем включают форвакуумный насос, а за ним − бустерный.В результате применения такой технологии термовакуумнойобработки было достигнуто остаточное давление в печах 10-1 Па и весьма низкое влагосодержание внутри бумажной изоляции − менее 0,1%.Высушенная бумажная изоляция поступает на сборку вводов.Собранные вводы вакуумируют через отверстие диаметром 6 мм втечение 24−48 ч, до остаточного давления 133−400 Па после чего производится заливка вводов трансформаторным маслом под вакуумом.Такая технология обеспечивает низкое газосодержание масла в выпускаемых вводах, не более 1%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
