Исследование применения коммутационного оборудования на 10 кВ в распределительных сетях

В качестве работника на передовой в области эксплуатации и технического обслуживания распределения электроэнергии, я ежедневно сталкиваюсь с нагрузочными выключателями — они являются «стражами» средневольтных систем распределения, обеспечивая стабильное энергоснабжение для пользователей. С быстрым экономическим развитием требования к безопасности и надежности энергетических систем постоянно растут. Средневольтные системы распределения имеют решающее значение для стабильности сети, а нагрузочные выключатели (как ключевое оборудование, установленное на линиях) играют важную роль. Их основные функции включают: ① закрытие нагрузочных токов главных и ответвительных линий при техническом обслуживании или перераспределении нагрузки; ② создание видимых разрывов для безопасности персонала при ремонте линий; ③ помощь в заземлении при техническом обслуживании. Помимо функциональности, они должны быть просты в установке, надежны в работе, малообслуживаемы и экономически эффективны.

Нагрузочные выключатели — это коммутационные устройства с простыми устройствами гашения дуг. Конструктивно они должны удовлетворять следующим требованиям: видимый разрыв в отключенном положении (что исключает необходимость последовательно подключенных разъединителей); высокая выносливость при коммутационных операциях без частого обслуживания контактов/камеры дугогашения; способность закрывать короткозамкнутые токи (соответствие динамическим и тепловым требованиям устойчивости, даже если они не открывают короткозамкнутые токи).

1. Классификация и сравнение нагрузочных выключателей
1.1 Классификация по среде гашения дуг

Нагрузочные выключатели классифицируются на пять типов по среде гашения дуг: минеральное масло, сжатый воздух, органические материалы, производящие газ, SF₆-газ и вакуумные нагрузочные выключатели. Функционально они включают универсальные, специализированные и специфические типы (например, приводимые в действие двигателем, разъединители конденсаторных батарей, часто используемые и обратные выключатели).

1.2 Технологическое развитие и преимущества вакуумных нагрузочных выключателей

С технологическими достижениями традиционные нагрузочные выключатели (минеральное масло, сжатый воздух, производящие газ) заменяются SF₆ и вакуумными нагрузочными выключателями — особенно последние, которые теперь широко используются. Тесты показывают, что вакуумные выключатели превосходят традиционные типы во многих аспектах:

• Быстрое гашение дуги: Вакуумные дуги гаснут при нулевом значении тока (из-за диффузии металлического пара), с восстановлением изоляции быстрее, чем в воздухе или SF₆. Идеально подходят для коммутации незагруженных трансформаторов, кабелей и воздушных линий.

• Безопасность и чистота: Дуги не разбрызгиваются, предотвращая загрязнение и повреждение компонентов шкафа.

• Долгий срок службы: Меньшее расстояние между контактами, более низкое напряжение дуги и меньший износ контактов обеспечивают больше циклов коммутации и минимальное обслуживание.

• Эффективная работа: Низкая энергия закрытия для механизма управления, простая конструкция и легкая миниатюризация.

• Стабильное контактное сопротивление: Отсутствие окисления в вакууме обеспечивает долгосрочно низкое контактное сопротивление.

2. Новый тип комбинированного изолирующего нагрузочного выключателя
2.1 Ограничения традиционных конфигураций

Традиционные нагрузочные выключатели имеют устройства гашения дуг, подключенные последовательно к основной цепи. Их динамическая и тепловая стабильность ограничены конструкцией и материалами камеры дугогашения, что делает их непригодными для систем большой мощности. Использование их в сочетании с разъединителями добавляет сложности: громоздкое обслуживание, медленное восстановление, частое техническое обслуживание и высокие начальные затраты.

2.2 Представление комбинированного изолирующего нагрузочного выключателя Fla15/97

Наружный комбинированный изолирующий нагрузочный выключатель Fla15/97 решает эти проблемы и широко используется в европейских сетях.

2.2.1 Основные функции

Он объединяет функции вакуумного нагрузочного выключателя, разъединителя и заземляющего выключателя — это оптимизированное, многофункциональное устройство, сочетающее технические характеристики и экономическую эффективность.

2.2.2 Особенности продукта

• Комплексное и передовое: вакуумная камера дугогашения обрабатывает только коммутацию цепи (без нагрузочных или короткозамкнутых токов в закрытом положении). Быстрое восстановление изоляции, минимальный износ контактов, длительный срок службы, низкое контактное сопротивление и отсутствие повреждений дугой основных контактов. Короткий рабочий ход, совместимый с маленькими приводами.

• Простота установки и обслуживания: взаимосвязанная работа вакуумного выключателя и разъединителя позволяет выполнять одноэтапное открытие/закрытие, предотвращая ошибочные операции.

• Малое обслуживание: простая конструкция с ресурсом вакуумной камеры дугогашения 5000 операций и другими компонентами, рассчитанными на 30000 операций. Встроенный привод использует запатентованную технологию немецкой компании Drees.

2.2.3 Технические особенности

• Инновационная конструкция коммутации: последовательно-параллельная коммутация вакуумных камер дугогашения (вспомогательная система гашения дуг) обеспечивает отсутствие воздействия дуги на основные контакты.

• Встроенный изолированный привод: четкое разделение между основными и вспомогательными контактами, с более быстрым восстановлением изоляции после открытия.

• Надежная изоляция: медные натяжные ленты поддерживают изоляционные расстояния.

• Компактная работа: короткий рабочий ход, совместимый с маленькими приводами.

• Длительный электрический срок службы: минимальный износ основных контактов.

3. Заключение

По мере расширения энергетической отрасли для удовлетворения быстрого экономического роста, распределительные сети нуждаются в простых, надежных, безопасных и экономически эффективных решениях. Традиционные конфигурации «выключатель-разъединитель» или «выключающий предохранитель» лишь частично удовлетворяют этим потребностям. Наружные изолирующие нагрузочные выключатели (например, Fla15/97) предлагают лучшее соотношение функциональности и экономичности.

Данные показывают, что нагрузочные выключатели используются в десять раз чаще, чем выключатели, для ответвлений распределительных линий в Европе и Америке. Интегрируясь с другими технологиями, они также широко применяются в городских распределительных сетях (например, в кольцевых распределительных устройствах, кабельных ответвлениях и линиях обслуживания клиентов).

Для таких работников на передовой, как я, продвижение такого передового оборудования — это не только технологическое обновление, но и обеспечение стабильности сети, снижение нагрузки на техническое обслуживание и доставка надежного энергоснабжения пользователям. По мере эволюции распределительных сетей эти умные и эффективные нагрузочные выключатели станут еще более незаменимыми.