Дослідження застосування вимикача завантаження 10 кВ у розподільчих мережах

Як працівник першої лінії у сфері експлуатації та обслуговування розподільчих мереж, щодня маю справу з вантажними вимикачами — вони є "воротарями" середнього напруги розподільчих систем, забезпечуючи стабільне надходження електроенергії для споживачів. Зі швидким економічним розвитком вимоги до безпеки та надійності електроенергетичних систем постійно зростають. Середньонапругові розподільні системи є ключовими для стабільності мережі, а вантажні вимикачі (як важливий обладнання на лініях) відіграють ключову роль. Їх основні функції включають: ① закриття навантажень головних та бокових ліній під час обслуговування або передачі навантажень; ② створення видимих точок розриву для безпеки персоналу під час ремонту ліній; ③ допомога при заземленні під час обслуговування. Окрім функціональності, вони повинні бути простими у встановленні, надійними в роботі, малообслуговані та економічно вигідними.

Вантажні вимикачі — це комутаційне обладнання з простими пристроями гасіння дуг. Структурно вони повинні задовольняти: видимі розриви в відкритому положенні (що елімінує потребу в серійно підключених відключаючих пристроїв); високу стійкість до комутаційних операцій без частого обслуговування контактів/камер гасіння дуг; та можливість закриття коротких замикань (задовольняючи динамічні/теплові вимоги, навіть якщо вони не відкривають короткі замикання).

1. Класифікація та порівняння вантажних вимикачів
1.1 Класифікація за середовищем гасіння дуг

Вантажні вимикачі поділяються на п'ять типів за середовищем гасіння дуг: мінеральна олія, стислий повітря, органічний матеріал, газ SF₆ та вакуумні вантажні вимикачі. Функціонально вони включають загальні, спеціальні та спеціалізовані типи (наприклад, двигунні, відключаючі конденсаторні банки, часто використовувані, та вимикачі "лицем-до-лиця").

1.2 Технологічна еволюція та переваги вакуумних вантажних вимикачів

Зі зміною технологій, традиційні вантажні вимикачі (мінеральна олія, стисле повітря, газогенеруючі) замінюються на вимикачі з SF₆ та вакуумні вимикачі, особливо останні, які тепер широко використовуються. Тести показують, що вакуумні вимикачі перевершують традиційні типи в багатьох аспектах:

• Швидке гасіння дуг: Вакуумні дуги гаснуть при нульовому значенні струму (через дифузію металевого пару), з відновленням ізоляції швидше, ніж в повітрі або SF₆. Це ідеально для комутації ненавантажених трансформаторів, кабелів та підвісних ліній.

• Безпечні та чисті: Дуги не розбіжаються, що запобігає забрудненню/пошкодженню компонентів шафи.

• Довгий термін служби: Менша відстань дуги, нижче напруга дуги та менший витривання контактів означають більше комутаційних циклів та мінімальне обслуговування.

• Ефективна робота: Низька енергія закриття для механізму, проста конструкція та легка мініатюрізація.

• Стабільне опорне опору: Відсутність окислення в вакуумі забезпечує довготривалу низьку опору контакту.

2. Новий тип комбінованого вимикача-відключаючого пристрою
2.1 Обмеження традиційних конфігурацій

Традиційні вантажні вимикачі мають пристрої гасіння дуг, серійно підключені до головного контуру. Їхня динамічна/теплова стійкість обмежена дизайном/матеріалами камери гасіння дуг, що робить їх непридатними для великих систем. Пари з відключаючими пристроями додають складності: трудомістке обслуговування, повільне відновлення, часте обслуговування та високі початкові витрати.

2.2 Вступ до комбінованого вимикача-відключаючого пристрою Fla15/97

Наружний комбінований вимикач-відключаючий пристрій Fla15/97 вирішує ці проблеми та широко використовується в європейських мережах.

2.2.1 Основні функції

Він інтегрує функції вакуумного вантажного вимикача, відключаючого пристрою та заземлюючого вимикача — це оптимізований, багатофункціональний пристрій, що збалансований між технічними характеристиками та економічною ефективністю.

2.2.2 Особливості продукту

• Комплексні та сучасні: Вакуумна камера гасіння дуг обробляє лише комутацію контуру (без навантаження/коротких замикань в закритому положенні). Швидке відновлення ізоляції, мінімальне витривання контактів, довгий термін служби, низька опору контакту, відсутність пошкоджень головних контактів дугами. Короткий хід роботи, сумісність з малими приводами.

• Проста встановлення та обслуговування: Замкнута взаємодія між вакуумним вимикачем та відключаючим пристроєм дозволяє одноетапне відкриття/закриття, запобігаючи помилковим операціям.

• Малообслуговані: Проста конструкція з терміном служби вакуумної камери 5 000 операцій та інших компонентів 30 000 операцій. Вбудований привід використовує патентовану технологію німецької компанії Drees.

2.2.3 Технічні особливості

• Інноваційний дизайн комутації: Серійно-паралельна комутація вакуумних камер гасіння дуг (допоміжна система гасіння дуг) забезпечує відсутність впливу дуг на головні контакти.

• Вбудований ізольований привід: Чітке розділення між головними та допоміжними контактами, з швидшим відновленням ізоляції після відкриття.

• Надійна ізоляція: Мідні натяжні стрічки зберігають ізоляційні відстані.

• Компактне управління: Короткий хід, сумісність з малими приводами.

• Довгий електричний термін служби: Мінімальне витривання головних контактів.

3. Висновок

Зі швидким економічним зростанням розподільні мережі потребують простих, надійних, безпечних та економічно вигідних рішень. Традиційні конфігурації "вимикач + відключаючий пристрій" або "вимикач-випадач" лише частково задовольняють ці потреби. Наружні вимикачі-відключаючі пристрої (наприклад, Fla15/97) пропонують кращий баланс між функціональністю та економікою.

Дані показують, що вантажні вимикачі використовуються у 10 разів частіше, ніж вимикачі, для гілок розподільних ліній у Європі та Америці. Інтегруючись з іншими технологіями, вони широко застосовуються в міських розподільних мережах (наприклад, кільцеві блоки, гілки кабелів та лінії обслуговування клієнтів).

Для операторів, таких як я, продвиження таких передових пристроїв — це не просто технічні оновлення, а також забезпечення стабільності мережі, зменшення навантаження на обслуговування та надійне надходження електроенергії для споживачів. По мірі розвитку розподільних мереж, ці розумні, ефективні вантажні вимикачі стануть ще важливішими.