В електроустановках застосовується кілька типів високовольтних вимикачів - повітряні, масляні, вакуумні і елегазові.
Вимикачі - це найважливіший елемент обладнання розподільчих пристроїв підстанцій, так як даний комутаційний апарат здійснює включення і відключення ділянок електричної мережі під робочою струмом навантаження, а в разі виникнення аварійних режимів - дуже великі струми, струми короткого замикання.
Від якості та безвідмовності їх роботи залежить надійність електропостачання споживачів, а також збереження цілісності обладнання в разі виникнення аварійних ситуацій. Отже, питання вибору високовольтних вимикачів є одним з найважливіших. Отже, якого типу вимикачів краще віддати перевагу? Розберемося в цьому більш детально.
Повітряні вимикачі, як найменш ефективні, великі за габаритними розмірами і дорогі в обслуговуванні, в наш час практично не використовуються, всі старі повітряні вимикачі поступово замінюють більш ефективними і надійними вимикачами. Тому вимикачі даного типу розглядати не будемо.
Наведемо порівняльну характеристику масляних, вакуумних і елегазових високовольтних вимикачів, розглянувши їхні переваги й недоліки в різних умовах, які враховують при виборі вимикачів.
Здатність, яка відключає, характерні особливості роботи і комутаційний ресурс високовольтних вимикачів
Високовольтні вимикачі всіх типів можуть бути розраховані для роботи при різній напрузі і номінальному струмі навантаження. При необхідності можна вибрати будь-який з типів вимикачів, з необхідним номінальним струмом, струмом відключення (максимальним значенням струму короткого замикання) і іншими характеристиками. Але найефективнішими, що характеризуються високою швидкістю роботи, вищої відключає здатністю є елегазові та вакуумні вимикачі.
Дуже важливим критерієм є механічна міцність вимикачів. В даному випадку, чим простіше конструкція, тим вище механічна міцність вимикача. Якщо розглядати три типи комутаційних апаратів, то найбільш просту конструкцію і відповідно більш високу механічну міцність має вакуумний вимикач. найменшу міцність - масляний вимикач.
Що стосується механічної міцності, комутаційного ресурсу та інших параметрів, то тут все залежить також від якості конструктивних елементів вимикачів, а також якості збірки в цілому. Тому не можна однозначно сказати, що якийсь вимикач є більш надійним, ніж інший.
Дуже важливим критерієм надійності можна вважати гарантійний термін обслуговування. Якщо виробник дає великий гарантійний термін, то це свідчить про те, що дана продукція дуже надійна. У всякому разі, можливі нюанси, що виникають при експлуатації протягом гарантійного терміну обслуговування, усуваються представниками заводу-виготовлювача.
Гарантійний термін обслуговування сучасних елегазових і вакуумних вимикачів становить 20-25 років. Тобто це термін, по закінченню якого, як правило, повинна проводитися заміна всього обладнання - реконструкція (технічне переоснащення) розподільного пристрою.
Електрична міцність дугогасящей середовища - одна з найважливіших характеристик вимикачів. В даному випадку елегаз має найвищу діелектричну міцність, особливо на напрузі 110кВ і вище. Дугогасним середу вакуумних вимикачів на напругу до 110 кВ включно не поступається по електричної міцності елегазовим. Масляні вимикачі характеризуються більш низькою електричною міцністю дугогасного проміжку.
Не менш важливою характеристикою є комутаційний ресурс вимикача - кількість циклів роботи вимикача. Кількість циклів включень і відключень вимикача залежить від величини комутованих струмів. В даному випадку, чим більше струм, тим швидше вимикач вичерпує свій комутаційний ресурс.
Що стосується комутаційного ресурсу, то вимикач, не залежно від типу, розрахований на певну кількість відключень, в залежності від величини відключаються струмів - номінальних або токах відключення величиною до декількох десятків кА.
Якщо це вакуумний вимикач, то після вичерпання комутаційного ресурсу він підлягає заміні, так як його дугогасним камера з контактною системою не обслуговуються. Елегазовий вимикач після вичерпання ресурсу підлягає капітальному ремонту, в процесі проведення якого оцінюється стан вимикача, встановлюється можливість подальшої експлуатації комутаційного апарату.
Масляний вимикач має значно менший міжремонтний ресурс. Як правило, після семи автоматичних відключень струмів короткого замикання, необхідно виконувати капітальний ремонт комутаційного апарату. Це обумовлено в першу чергу тим, що дугогасним п'ятниця - трансформаторне масло підлягає заміні, так як воно втрачає свої ізоляційні і дугогасящие властивості.
Що стосується ваги вимикачів, то якщо розглядати, наприклад, різні типи вимикачів на напругу 110 кВ, то очевидно, що елегазовий і вакуумний навіть при більш поліпшених експлуатаційних характеристиках, мають в кілька разів менший габаритний розмір, ніж масляні.
Наприклад, масляний вимикач МКП-110 має вагу майже 17 тонн, в той час як більш надійний і має більший комутаційний ресурс, елегазовий вимикач 3AP1DT-126 фірми Siemens має вагу всього 3,6 т, при цьому габаритні розміри елегазового вимикача в кілька разів менше масляного.
Дуже важливе питання - це експлуатація високовольтних вимикачів, їх обслуговування - проведення періодичних капітальних і поточних ремонтів, а також позапланових (аварійних) ремонтів.
Як і згадувалося вище, елегазові та вакуумні вимикачі є більш надійними, в порівнянні з масляними вимикачами. Відповідно, періодичні ремонти даних комутаційних апаратів виробляються рідше.
Вакуумний вимикач не вимагає обслуговування дугогасительной і контактної частини, в цілому він має більш просту конструкцію, в порівнянні з іншими вимикачами, тому його обслуговувати досить легко і для цього не потрібно застосування спеціалізованого обладнання та інструменту.
Елегазовий вимикач має більш складну конструкцію, в порівнянні з вакуумним комутаційним апаратом. Але проведення періодичних технічних обслуговувань не викликає труднощів, обсяг роботи не перевищує обсяг робіт з вакуумним вимикачем. Єдине, що при зниженні тиску елегазу, необхідно провести його докачку.
Для порівняння: обслуговування згадуваного вище масляного вимикача МКП-110 передбачає заміну 8 тонн трансформаторного масла на кожен вимикач, а якщо таких вимикачів п'ять і більше? У той час як для декількох елегазових вимикачів буде потрібно тільки докачка невеликого обсягу газу.
Пожежна і екологічна безпека при експлуатації високовольтних вимикачів
В електроустановках питання пожежної безпеки приділяється досить багато уваги. Мета - забезпечити найвищий рівень пожежної безпеки на об'єктах, виключивши, по можливості, всі чинники, що знижують її рівень.
Що стосується високовольтних вимикачів, то масляні є небезпечними з точки зору пожежної безпеки, так як в них міститься певна кількість трансформаторного масла - легкозаймистої рідини. У розподільних пристроях з олійними вимикачами пред'являються підвищені вимоги пожежної безпеки.
Елегазові та вакуумні вимикачі абсолютно безпечні, так як конструктивно вони не мають легкозаймистих рідин і матеріалів.
Питання впливу обладнання електроустановок на навколишнє середовище також дуже актуальне. Для захисту навколишнього середовища необхідно мінімізувати кількість шкідливих речовин, що потрапляє в навколишнє середовище.
В даному випадку масляні вимикачі надають найбільш згубний вплив на навколишнє середовище. Трансформаторне масло, що міститься в баках даних вимикачів, нерідко потрапляє в грунт через порушення герметичності баків, а також в разі виникнення аварійної ситуації, що супроводжується викидом масла з бака.
Елегазові вимикачі відносно нешкідливі для навколишнього середовища, так як в процесі експлуатації вони не виділяють шкідливих речовин в навколишнє середовище. Єдине, на що слід звернути увагу - це елегаз (ізолює і дугогасним середу вимикача).
Даний газ є небезпечним для навколишнього середовища. Але в зв'язку з тим, що технічно справний і періодично обслуговується елегазовий вимикач має малий відсоток витоків елегазу, можна вважати, що такий вимикач шкоди навколишньому середовищу не завдає. Виняток становлять випадки, коли через пошкодження бака вимикача елегаз повністю виходить з бака в атмосферу.
Вакуумний вимикач з точки зору екології, є найбезпечнішим, оскільки він не містить ніяких шкідливих речовин, його робоча дугогасним п'ятниця - вакуум, тобто відсутність будь-яких газів або рідин.
Підводячи підсумок, можна зробити висновок, що найбільш ефективними, якісними, надійними і кращими з точки зору пожежної безпеки та екології є елегазові та вакуумні високовольтні вимикачі. Провідні виробники комутаційних апаратів даного типу з кожним роком все більше удосконалюють продукцію, роблячи її більш надійною і ефективною. Тому в наш час масляні вимикачі практично не випускаються, скоро вони підуть в минуле разом з повітряними вимикачами.
При будівництві нових об'єктів і технічному переоснащенні старих, віддається перевага виключно елегазовим і вакуумним високовольтним вимикачів. Тільки такі вимикачі здатні забезпечити високу надійність електропостачання споживачів і в повній мірі забезпечити свої експлуатаційні характеристики, при цьому вони повністю відповідають нормам безпеки обслуговування, пожежної безпеки та екологічності.