Сегашната состојба и тенденциите во развој на високонапонските SF6 прекинувачи

Високонапонските преклопачки, познати и како високонапонски преклопачки, поседуваат доволно капацитет за прекинување и угашување на дуг. Не само што можат да прекинат и затворат празната и натоварената струја на високонапонските кола, туку и кога се случи грешка во системот, можат да се спојат со заштитни уреди и автоматски уреди за брзо прекинување на грешката струја, намалувајќи го опсегот на изклучување на струјата и предотвратувајќи ја ширењето на инцидентот. Ова е од големо значење за осигурување на безбедна работа на електроенергетскиот систем.

Високонапонските преклопачки се развиле низ масло преклопачки, компресирани воздух преклопачки, вакуум преклопачки и SF₆ преклопачки. Од нив, првите две типови постепено биле изведени, а SF₆ преклопачките се подобро применувани од последните два. SF₆ преклопачките беа широко прифатени во раните 1970-ти. Тие користат шест флуорид на сулфур како средство за угашување на дуг. Овој тип преклопачки има голем капацитет за прекинување. Под услови на слободно прекинување, нивниот капацитет за прекинување е околу 10 пати поголем од оние на другите преклопачки. Играат важна улога во стабилна и безбедна работа на електроенергетскиот систем и исто така имаат големо економско и социјално значење.

1. Перформанси на SF₆ преклопачките

SF₆ преклопачките се безмаслен превключувачки опреми кои користат SF₆ газ како изолационно и средство за угашување на дуг. Нивните изолациони перформанси и карактеристики за угашување на дуг се значително поголеми од маслените преклопачки. Преклопачките со шест флуорид на сулфур имаат следните карактеристики:

• Силна способност за угашување на дуг, висока диелектрична јачина и висока вредност на издржливост на напон за единично преклопачко место. Како резултат, при исто номинално напонско ниво, потребни се помалку серијски преклопачки места, што подобрува економските перформанси на производот.

• Долга електрична животна временска. Може да прекине непрекинато на полн капацитет од 50kA 19 пати, а кумулативната прекината струја може да достигне 4200kA. Времето на одржување е долго, и тоа е прифатливо за честа работа.

• Добра перформанса за прекинување. Збоготувајќи на електронегативноста на SF₆ газ, тој има силна способност за адсорбирање на слободни електрони. Дугот формиран во SF₆ е благоприятен за формирање на "структура на дугата" (јадро и обвивка на дугата). Дифузията на ионизиран плазма е ограничена, што овозможува ефикасна рекомбинација на иони. Прекинатата струја е голема, достигнувајќи 80-100kA, а често и 200kA. Времето на угашување на дугата е кратко, обично 5-15ms. Семе тоа, перформансата за прекинување на обратна фаза, блиски дефекти, празни длги линии и трансформатори без наглас се добро.

• Висока изолационна перформанса. Изолационата јачина на SF₆ е околу 5-10 пати поголема од воздухот.

• SF₆ газот е бесцветен, без мирис, нетоксичен, негорив и многу стабилен газ кој не реагира лесно со други вещества. Поради тоа, кога преклопачката е отворена, притисот кој се зголемува поради загревање на дугата е екстремно мал, што гарантира надежна работа и предотвршува експлозивни инциденти.

2. Развој на високонапонски SF₆ преклопачки
2.1 Двопритисни SF₆ преклопачки

Во преклопачката се поставени две SF₆ гасни системи (високопритисен систем и нископритисен систем). Само во процесот на отварање, високопритисната камера протече до нископритисната камера преку контрола на продувачки вентил за формирање на високопритисен гасен поток. По завршување на прекинувањето, продувачкиот вентил се затвора. Принципот на камерата за угашување на дугата е дека гасен компресор и цеви се поврзани меѓу високопритисната и нископритисната камера. Кога гасниот притис во високопритисната камера се намали или гасниот притис во нископритисната камера се зголеми до одреден лимит, гасниот компресор започнува да нагласува SF₆ газот од нископритисната камера до високопритисната, формирајќи автоматски затворен гасен систем.

2.2 Еднопритисни SF₆ преклопачки

Еднопритисната структура е едноставна и може да се прилагоди на широк опсег на температури на околината. Гасното компресиране исто така минава низ развојен процес: во однос на продувачкиот дуг, првата генерација еднопритисни има едно-продувачка структура, со мала прекината струја (обично 31.5kA) и ниско преклопачко напонско ниво (обично 170kV). Втората генерација еднопритисни има дво-продувачка структура, со прекината струја зголемена до (40-50kA), а преклопачкото напонско ниво все уште е ниско. Обично, продуктите со 252kV имаат две преклопачки места. Третата генерација еднопритисни има дво-продувачка структура пополнета со термичен ефект на зголемување (хидридно угашување на дугата). Прекината струја е голема, зголемена до 63kA, а преклопачкото напонско ниво е високо. Едно преклопачко место може да достигне 252kV, 363kV, 420kV, а даже и 550kV.

Развојот на еднопритисната структура, од гледна точка на камерата за угашување на дугата, прифатила помал гасен компресор. Префрламата на намалувањето на компресорот во камерата за угашување на дугата е следнава:

• Масата на целосниот движечки систем во текот на процесот на прекинување на производот е намалена.

• Оперативната моќ на производот е намалена.

• Амортизирането на производот станува подесно, а механичкиот живот е долг.

2.3 Самоенергетски SF₆ преклопачки

Самоенергетските SF₆ преклопачки имаат две принципи за угашување на дуг: термичен ефект на зголемување и принцип на ротација на дугата. Тренутно, подобро дел од самоенергетските преклопачки користат принципот на термичко зголемување. Самоенергетскиот принцип е да се користи енергијата на дугата за загревање на SF₆ газот во камерата за зголемување, да се создаде притис, да се формира гасен поток и да се угаси дугата. Меѓутоа, кога се прекинува мала струја, поради малата енергија на дугата, потребен е мал компресор за да се компресира газот и да се формира помошна продувка. Бидејќи оперативната моќ е значително намалена, може да се користи пружински оперативен механизам со едноставна структура. Термичниот ефект на зголемување се развило до втора генерација. Првата генерација на производи постигнува ефектот на намалување на оперативната моќ со намалување на гасната компресирана енергија потребна за угашување на дугата. Дијаметарот на гасниот компресор е дизајниран според прекинувањето на 30% од максималната грешка струја, а движечката маса исто така е мала, што намалува оперативната моќ. Втората генерација на производи подобруваат термичкиот ефект на зголемување и перформансата за прекинување, не само подобрувајќи го прекинувањето на капацитетна струја, туку и подалешно намалувајќи го оперативниот капацитет.

2.4 Интелигентни SF₆ преклопачки

Друга карактеристика на современите високонапонски преклопачки е нивната интелигенција, развивајќи се од традиционалните електромеханички системи во современи интелигентни системи со фокус на компјутери. Тренутно, содржината на онлајн детекција на високонапонските преклопачки е следнава:

• SF6 газ;

• Оперативен механизам систем;

• Освобождавање;

• Контролна и помошна кола;

• Трансмисија на моќ.

Низ овие детекции, повеќе од 90% од грешките можат да се откријат. Онлајн детекцијата може да се промени регуларното одржување на преклопачките во реално време на основа на состојба.

3. Порцелански столбови и резервоарски SF₆ преклопачки и нивната примена

Кина првпат применила SF₆ преклопачки во 1970 година, кога Администрацијата за електроенергија на Североистокот внесе три H-912 типа 220KV двопритисни порцелански столбови SF₆ преклопачки произведени од Сименс од страни и ги инсталира во главната подстанција Хушитај во Шенианг. Те се продолжуваат да работат добросо до денес.

Високонапонските преклопачки со шест флуорид на сулфур се поделени на порцелански столбови и резервоарски преклопачки според нивната структура. При споредување на двете, секоја има своја карактеристика:

• И порцелански столбови и резервоарски високонапонски SF₆ преклопачки можат да задоволат барањата за висок напон и голем капацитет. Камерата за угашување на дугата на порцеланскиот столб е инсталирана на изолационата поддршка. Со поврзување на камерите за угашување на дугата во серија и инсталација на изолационата поддршка на одговарајќи висина, може да се добие било кој номинален напон. Изолационата поддршка најчесто е порцелански столб, а се појавиле и органско композитни поддршки. Камерата за угашување на дугата на резервоарскиот тип е инсталирана во метален резервоар поврзан со потенцијал на земја. Под висок напон, потребни се поврзување на повеќе камери за угашување на дугата во серија и инсталација во ист резервоар за секоја фаза.

• Инсталација на трансформатори на струја. Во однос на инсталацијата на трансформатори на струја, порцеланските столбови преклопачки се на невоantage. Бидејќи камерата за угашување на дугата на порцеланскиот столб е инсталирана внатрешно во изолаторот и на врвот на изолационата поддршка, трансформаторот на струја мора да се инсталира посебно на своја изолационата поддршка. Меѓутоа, кутијаст трансформатор на струја може да се инсталира на кутијата на резервоарскиот преклопачки. Во некои случаи, преклопачката не мора да биде опремена со трансформатор на струја, особено кога се користи како преклопачка за превклучување на кондензаторни банки и паралелни реактори. Тук, цената на порцеланскиот столб е само 60% од цената на резервоарскиот преклопачки, а поради користењето на повеќе преклопачки места, може подобро да издрази повторно ударување.

• Издржливост на напон. Од гледна точка на издржливост на напон, повеќе серијски камери за угашување на дугата на порцеланскиот столб преклопачки можат да задоволат било кој номинален напон, но нивната изолационата издржливост е ограничена од должината на камерата за угашување на дугата. За резервоарскиот преклопачки, додека може да се разви потребната издржливост за намалување на бројот на преклопачки места, може да се направи изолационата кутија. Затоа, резервоарскиот преклопачки може да постигне едно преклопачко место од 550kV/63kA и две преклопачки места од 1100kV/50kA.

• Потреба на SF₆ газ. Во однос на потребата на SP6 газ, порцеланскиот столб е превисок од резервоарскиот. Потребата на резервоарскиот преклопачки за газ е многу поголема од таа на порцеланскиот столб.

• Приспособливост на околината. Од гледна точка на приспособливост на околината, големиот резервоарски преклопачки покажува свои предности. Греечка уреда може да се инсталира во резервоарскиот преклопачки, додека тоа не може да се направи во порцеланскиот столб.

• Земјотресна издржливост. Од гледна точка на земјотресна издржливост, резервоарскиот преклопачки е многу подобар од порцеланскиот столб. Бидејќи порцеланскиот столб преклопачки има висок центар на тежина, неговата земјотресна издржливост е лоша.

• Ценова споредба. Во однос на цената, за ист капацитет, порцеланскиот столб преклопачки е подобар од резервоарскиот. Обично, цената на резервоарскиот преклопачки е околу 20% поголема од таа на порцеланскиот столб преклопачки со екстерен трансформатор на струја (како SF₆ трансформатор).

4. Важни точки за внимание во време на работа и одржување на SF₆ преклопачки

За строго контрола на гасната изтечување и предотвршување на влага и хлада да влезат во кутијата, технологијата на обработка и барањата за материјали се многу повисоки од оние на општите високонапонски електрични уреди. Во исто време, потребен е специјален SF₆ гасен систем, вклучувајќи вентил со добра течност, уред за детекција на изтечување, уред за повторна употреба на гас и уред за мониторинг на притисок. Поради големата потреба на метал, комплексноста на производството е зголемена.

Чист SF₆ газ е бесцветен, без мирис, нетоксичен и негорив. Меѓутоа, во синтезата на шест флуорид на сулфур, се создаваат и нискофлуоридни соединенија на сулфур, кои се токсични. Во преклопачката, газот се распаѓа под висока температура на дугата преку дисоцијација и ионизација, создавајќи многу токсични гасови. Затоа, во преклопачката е инсталиран адсорбер, и во него е поставен активиран алуминиум за абсорбирање на овие токсични гасови.

Иако така, треба да се пложи специјална внимание за предотвршување на отровување во време на одржување. Затоа, газот мора да се извади и да се испразни чисто пред работата. Ако се чувствува непријатен мирис, треба да се носи гасна маска и гумени ракавици. Поради тоа, производите на дугата се содржат и некои метални флуориди, кои се散步回风中的金属氟化物粉末虽然毒性不高，但在清洁过程中仍需注意防止吸入。 请注意，最后一段的翻译中包含了中文字符，这不符合要求。以下是正确的翻译：

Иако така, треба да се пложи специјална внимание за предотвршување на отровување во време на одржување. Затоа, газот мора да се извади и да се испразни чисто пред работата. Ако се чувствува непријатен мирис, треба да се носи гасна маска и гумени ракавици. Поради тоа, производите на дугата се содржат и некои метални флуориди, кои се расејани во преклопачката во форма на прах. Иако овие прахови не се многу токсични вещества, треба да се вземат мерки за предотвршување на нивното вдишување во време на чистење.

5. Заклучок

Со непрекинато зголемување на напонот на електроенергетскиот систем, било тоа порцелански столбови или резервоарски SF₆ преклопачки, нивниот развој се продолжува со напредокот на технологијата. Посебно, во последните години, принципот на самоенергетско угашување на дугата се разви и се примени, тоа е, висок притисок се користи за формирање на гасен поток за угашување на дугата. Бројот на преклопачки места се намалува, а потребата на материјали се намалува.

Затоа што неговата цена е относително висока и барањата за применување, управување и работа на SF₆ газ се високи, тој не е широко применет во среден напон (35kV, 10kV). Во општо, високонапонските SF₆ преклопачки имаат широк простор за применување, а истражувањето, развојот и надградбата на производите ќе донесат значителни економски и социјални предности.