Выключателей серии ВГТ-110, ВЭБ-110 производства ОАО «Уралэлектротяжмаш»

Среди широкой номенклатуры электрооборудования, выпускаемого ОАО УЭТМ, которую составляют гидрогенераторы, крупные электродвигатели, трансформаторы, тиристорные системы возбуждения, преобразователи для систем электропривода, значительная часть по объему выпуска (до 30 %) принадлежит высоковольтной аппаратуре.

Надежность аппаратов обеспечивается высоким уровнем разработки и испытаний, тщательным отбором высококачественных материалов и комплектующих изделий, высокой культурой производства, аттестованной на соответствие требований стандартов ISO 9001-2000 системой  качества, высокой степенью заводской готовности, обеспечением монтажа выключателей специалистами изготовителя.

Все серийно выпускаемые заводом высоковольтные аппараты сертифицированы. В последние годы на смену старым масляным высоковольтным выключателям пришли новые поколения элегазовых аппаратов.

Отличительной особенностью новых выключателей является новое дугогасительное устройство на основе принципа автогенерации. Принцип автогенерации состоит в том, что в процессе горения дуги часть находящегося в ее зоне элегаза расширяется в результате нагрева. В ограниченном объеме это создает дополнительное давление, которое обеспечивает дутье, способствующее гашению дуги.

Таким образом, энергия, выделяемая в дуге, используется для ее гашения. Это позволяет уменьшить работу привода выключателя по сравнению с компрессионным принципом гашения, когда вся энергия, необходимая для гашения дуги, вырабатывается приводом  выключателя. Этот принцип используется в выпускаемых предприятием «Уралэлектротяжмаш» элегазовых колонковых выключателях нового поколения серии ВГТ на напряжение 110 и 220 кВ и номинальный ток 2500 А, с током отключения 40 кА (рис. 1).

Выпуск выключателей серии ВГТ начался на заводе в 1998 г.

На сегодня заказчикам отгружено более 1300 выключателей этой серии. Управление выключателем ВГТ-110 — трехполюсное от пружинного привода ППрК. Выключатели ВГТ-220 максимально унифицированы с ВГТ-110. На той же раме размещаются два полуполюса с унифицированным дугогасительным устройством, установленным на опорной изоляции 220 кВ.

Управление выключателем осуществляется пополюсно тем же приводом ППрК. Кроме базовой модели выпускаются также выключатели этой серии следующих исполнений:

• с уменьшенным размером по длине вдоль рамы (ВГТЗ);
• в сейсмостойком исполнении;
• в хладостойком исполнении (со смесью газов SF 6 и СF 4 ) для работы при температуре до минус 55 о С.

Основным преимуществам этого аппарата следует отнести следующие. 

1. Высокая надежность, обеспечиваемая:

• пониженными, как уже отмечалось, усилиями оперирования выключателем;
• использованием двойных уплотнений и жидкостного затвора в подвижном уплотнении, что обеспечивает сохранение утечек на уровне 0,5 % от массы элегаза в год;
• тщательным отбором комплектующих изделий и материалов, применением комплектующих зарубежных фирм:европейских уплотнений, немецких плотномеров и т.п.;
• надежной коррозионной защитой, которая обеспечивается применением горячего цинкования стальных деталей.

1. Высокая заводская готовность, простой и быстрый монтаж, осуществляемый в обязательном порядке под руководством представителей предприятия изготовителя. При монтаже выполняются необходимые контрольные проверки и подкачка элегаза с транспортного давления 0,05 МПа до рабочего 0,4 МПа. Все необходимое для первоначального заполнения выключателя элегазом: баллон с элегазом, шланги с присоединительными наконечниками и пр. входят в комплект поставки.
2. Межремонтный интервал, в течение которого практически не нужен уход за выключателем, кроме периодического контроля давления, — не менее 20 лет. Средний срок службы выключателя 40 лет.
   

   Механический ресурс выключателя 10000 операций В-О.

3. Даже при падении избыточного давления элегаза до нуля выключатель может отключать ток нагрузки и держать в течение не менее 3 часов наибольшее рабочее напряжение.
4. Выключатели отключают без повторных пробоев и практически без перенапряжений емкостные токи ненагруженных линий.
5. Полная взаимозаменяемость по установочным размерам и цепям управления с ранее выпускавшимися заводом маломасляными выключателями серии ВМТ.
6. Коммутационный ресурс выключателя, который составляет 20 операций отключения полного тока 40 кА для каждого полюса. В то же время зарубежные фирмы гарантируют 20 операций в целом на выключатель, что в пересчете по методике фирм, например АВВ, дает 10-12 операций на полюс.

С 2001 г., расширяя гамму выключателей нового поколения, завод приступил к производству элегазовых баковых выключателей серии ВЭБ-110 на номинальные токи 2000 и 2500 А, ток отключения 40 кА,  управляемых тем же пружинным приводом типа ППрК (рис. 2). Дугогасительное устройство этого аппарата унифицировано с соответствующими узлами выключателя ВГТ-110.

Основное отличие ВЭБ-110 от ВГТ — наличие встроенных трансформаторов тока: по 4 или 5 трансформаторов на фазу.

Один из этих трансформаторов — измерительный с классом точности 0,2 (0,2S), остальные — защитные с классом точности 5Р или 10Р. Следует особо отметить, что межповерочный интервал этих трансформаторов тока составляет 20 лет. Кроме этого, следует отметить еще ряд преимуществ выключателя ВЭБ-110.

• Выключатель снабжен автоматической системой подогрева, благодаря чему он выпускается в климатическом исполнении УХЛ1 и может работать в условиях холодного климата при температуре до минус 55 о С на чистом элегазе. Система подогрева автоматически включается и отключается при температуре минус (25±5) о С.
• Выключатели имеют еще более высокую степень заводской готовности, так как поставляются в полностью собранном и отрегулированном виде и требуют при монтаже лишь проверки некоторых регулировок после транспортирования и подкачки элегаза с транспортного давления до рабочего (0,4 Мпа). Все необходимое для первой закачки элегаза входит в комплект поставки. Монтаж и наладка у потребителя должны выполняться представителями завода.
• Выключатели снабжены аварийным клапаном для сброса давления.
• Выключатель ВЭБ-110 имеет те же ресурсные показатели, что и ВГТ-110, такие же межремонтный интервал 20 лет, срок службы 40 лет и гарантийный срок 5 лет. В июле 2004 г. был изготовлен уже 300-й выключатель этой серии. Обновляется серия элегазовах колонковых выключателей на напряжение 220-500 кВ, номинальный ток 3150 А, ток отключения до 50 кА.

В этих выключателях используется компрессионный метод гашения дуги.

После проведенной модернизации выключатели этой серии, которая получила наименование ВГУГ, вместо пневматических приводов стали оснащаться автономными гидравлическими приводами ПГВ-12. Недавно в номенклатуре предприятия появился новый выключатель на класс напряжения 750 кВ. Элегазовый  выключатель ВГГ-750 с номинальным током 3150 А и током отключения 40 кА прошел все необходимые испытания, принят межведомственной комиссией с участием Федеральной сетевой компании и поставлен на производство. Начато производство элегазовых выключателей ВГК на напряжение 220 кВ в одном разрыве, ток отключения 31,5кА, номинальный ток 3150 А (рис. 3).

Следует отметить высокий коммутационный ресурс аппарата: 25 операций отключения и 15 операций включения полного тока на каждый полюс. 

Межремонтный период не менее 15 лет, средний срок службы 30 лет. Выключатель имеет пополюсное управление пружинно-гидравлическим приводом  ПГВ-4 двухстороннего действия. Наряду с продолжением разработок и совершенствованием выключателей, с целью обеспечения комплексных поставок одстанционного силового оборудования, на заводе осуществлены разработки и в 2003 г. начат серийный выпуск элегазовых измерительных  трансформаторов тока и разъединителей на напряжение 110 кВ. Разъединитель типа РПД-110 (рис. 4) состоит из трехполюсных групп разъединителей и   заземлителей. Полюс разъединителя представляет собой две поворотные колонны изоляторов. Изоляционные колонны на поворотных основаниях вращаются на подшипниках качения. Изоляторы могут быть фарфоровыми, получаемыми исключительно по импорту, или полимерными.

Токоведущая система разъединителей содержит один проходной контакт, расположенный в верхней части колонны, обеспечиваемый ламелями, окружающими два соосных медных стержня.

Надежность этого контакта повышена параллельным контуром из гибких связей. Основные размыкаемые контакты выполнены в виде кулачка на конце одного токопровода и контактных пальцев — на конце другого. Все контактные поверхности имеют серебряное покрытие. Разъединитель  комплектуется одним или двумя заземлителями и соответствующими механическими блокировками. Управление разъединителем и заземлителями осуществляется моторными или ручными приводами. Моторные приводы имеют возможность ручного оперирования. Оба привода  снабжены электромагнитной блокировкой для предотвращения неправильных операций, имеют постоянно включенный антиконденсатный подогрев.

Моторный привод оснащен также дополнительным подогревом, включение и отключение которого в зависимости от температуры производится  автоматически.

Все тяги управления разъединителя оснащены самосмазывающимися фирменными сферическими шарнирами, не требующими обслуживания в течение всего срока службы. Разъединители поставляются с завода полностью отрегулированными и укомплектовываются опорными металлоконструкциями (стойками). Для реконструкции распредустройств существует исполнение разъединителей без опорных стоек, предназначенное ля  установки на существующих опорах.

РПД-110 выпускается на токи 1600 и 2500 А, ток термической стойкости разъединителя 40 кА в течение 3 с, заземлителя — 40 кА при времени 1 с.

Коммутационная способность — 1 А при межполюсном расстоянии 1800 мм и 2 А при 2000 мм. Механический ресурс для главных цепей и цепей заземлителя — 10000 циклов В-О. К основным достоинствам и преимуществам разъединителя следует отнести:

• применение высокопрочных стержневых фарфоровых или полимерных изоляторов;
• сварные алюминиевые токопроводы с минимальным количеством контактных соединений обеспечивают стабильное электрическое сопротивление в течение многих лет;
• отсутствие дополнительных пружин в главных контактах; 
• применение подшипников качения в
• поворотных основаниях. Это обеспечивает стабильность механических характеристик при высоких изгибающих нагрузках;
• самосмазывающиеся сферические шарниры обеспечивают легкость регулировки и снижают усилия при работе;
• разъединители поставляются заводом полностью отрегулированными;в заводскую комплектацию входят установочные металлоконструкции (стойки);
• фиксированное положение ведущих рычагов привода с переходом за «мертвую точку» исключает возможность непроизвольных переключений под воздействием внешних  факторов; дополнительная безопасность, обеспечиваемая расположением привода вне зоны движения ножей разъединителя;

• надежное антикоррозионное покрытие всех металлоконструкций горячим цинком;
• гарантийный срок 5 лет, средний срок службы 40 лет. 

Еще один освоенный в производстве некоммутационный аппарат — элегазовый трансформатор  тока ТРГ-110 (рис. 5) рассчитан на работу при температуре окружающего воздуха до минус 55 о С. Первичная обмотка состоит из четырех стержней, которые могут переключаться последовательно или параллельно. Вторичные обмотки в экране закреплены на несущей опоре, внутри которой проходят выводы, выходящие через уплотненный клеммник в нижней части аппарата.

В верхней части расположен клапан, предохраняющий от чрезмерного давления. Трансформаторы имеют первичные токи от 300 до 2000 А. Вторичный ток 5 А.

Трансформатор снабжен четырьмя вторичными обмотками,одна — измерительная класса точности 0,2 или 0,2S и три защитных класса точности 5Р или 10Р. ток термической стойкости до 40 кА. Утечка элегаза не более 0,5 % в год. Переключение коэффициента трансформации осуществляется перестановкой перемычек, соединяющих стержни первичной обмотки. Поскольку в трансформаторе отсутствует твердая изоляция, в нем нет частичных разрядов.

Межповерочный интервал 10 лет. Средний срок службы 40 лет, гарантийный срок 5 лет. На напряжение 35 кВ выпускаются элегазовые баковые трехполюсные выключатели ВГБ-35.

 Этот выключатель, все три полюса которого расположены в одном баке, при заполнении чистым элегазом способен работать в любой климатической зоне — от тропической до холодной. Простое и надежное дугогасительное устройство этого выключателя, содержащее минимально возможное количество элементов и использующее принцип вращения электрической дуги в магнитном поле, создаваемом самим током, обеспечивает отсутствие перенапряжений при отключении малых индуктивных токов и отключение без повторных пробоев емкостных токов до 630 А.

Наличие  единственного на трехполюсный выключатель динамического уплотнения с жидкостным затвором и высокотехнологического алюминиевого сварного бака гарантирует очень низкий — не более 0,5 % в год — уровень естественных утечек элегаза. Выключатели выпускаются на ток 630 А, ток отключения 12,5 кА.

 Выключатель снабжен встроенными трансформаторами тока, по два измерительных и два защитных на полюс. Управляется выключатель электромагнитным приводом постоянного или переменного тока. Выключатель поставляется заполненным элегазом до рабочего давления и имеет полную заводскую готовность. Испытательный центр высоковольтного электрооборудования, аккредитованный в двух системах сертификации — ГОСТ Р и «ЭНЕРГОСЕРТ», позволяет проводить практически все виды испытаний широкой номенклатуры высоковольтных аппаратов, трансформаторов и преобразовательной техники.

Авторы: Ротблют А.Р., Главный конструктор высоковольтной аппаратуры ОАО «Уралэлектротяжмаш»

Кибель В.М., Руководитель испытательного центра высоковольтного электрооборудования ОАО «Уралэлектротяжмаш»