SF6-lülitid: valiku juhised ja ühendamise reeglid

Kõrgepinge elektrivõrkude toimimine vooluomaduste poolest ei ole võrreldav kodumasinate tööga. Vastavalt sellele on hädaolukorra tekkimisel seadmete väljalülitamiseks ja elektrikaare kustutamiseks vaja võimsamaid seadmeid kui tavalised automaatseadmed.

Kaitsekonstruktsioonidena kasutatakse elektrigaaslüliteid (EGL), mida saab juhtida nii käsitsi kui ka automaatika abil. Oleme üksikasjalikult kirjeldanud seadmete konstruktsiooni eripärasid ja tööpõhimõtet. Esitasime soovitused paigaldamise, ühendamise ja hooldamise kohta.

Elektrigaasi määratlus ja kasutamine

Elektrigaas on väävelheksafluoriid, mida liigitatakse elektrotehniliste gaaside hulka. Tänu oma isolatsiooniomadustele kasutatakse seda aktiivselt elektrotehniliste seadmete tootmisel.

Neutraalses olekus on elektrigaas värvitu ja lõhnatu mittesüttiv gaas. Kui võrrelda seda õhuga, võib märkida kõrget tihedust (6,7) ja molekulmassi, mis on õhu omast 5 korda suurem.

Üks elektrigaasi eeliseid on vastupidavus välistele mõjudele. See ei muuda oma omadusi ükskõik millistes tingimustes. Kui elektritühjenemise ajal toimub lagunemine, siis peagi saabub täielik, tööks vajalik taastumine.

Saladus seisneb selles, et elektrigaasi molekulid seovad elektrone ja moodustavad negatiivseid ioone. «Elektronegatiivsuse» omadus on andnud 6-fluoriidsele väävlile sellise tunnuse nagu elektriline tugevus.

Praktikas on õhu elektriline tugevus 2–3 korda nõrgem kui elektrigaasi oma. Lisaks on see tuleohutu, kuna kuulub mittesüttivate ainete hulka, ja omab jahutusvõimet.

Kui tekkis vajadus leida gaas elektrikaare kustutamiseks, hakati uurima SF6 (väävelheksafluoriidi), süsiniktetrakloriidi ja freooni omadusi. Katsetes võitis SF6.

Loetletud omadused muutsid elektrigaasi maksimaalselt sobivaks kasutamiseks elektrotehnika valdkonnas, eelkõige järgmistes seadmetes:

• jõutrafod, mis töötavad magnetinduktsiooni põhimõttel;
• komplekstüüpi jaotusseadmed;
• kõrgepingeliinid, mis ühendavad kaugemaid seadmeid;
• kõrgepingelülitid.

Kuid mõned SF6-gaasi omadused tingisid vajaduse lüliti konstruktsiooni täiustada. Peamine puudus on seotud gaasifaasi üleminekuga vedelasse faasi, mis on võimalik teatud rõhu ja temperatuuri parameetrite suhete korral.

Seadmete katkematu töö tagamiseks tuleb tagada sobivad tingimused. Oletame, et SF6-seadmete tööks temperatuuril -40º on vajalik rõhk mitte üle 0,4 MPa ja tihedus alla 0,03 g/cm³. Praktikas kuumutatakse gaasi vajadusel, mis takistab üleminekut vedelasse faasi.

Elektrigaaslüliti konstruktsioon

Kui võrrelda SF6-seadmeid teist tüüpi analoogidega, on nad konstruktsioonilt kõige sarnasemad õliseadmetega. Erinevus seisneb kaare kustutamiskambrite täidises.

Täiteainena kasutatakse õlilülitite puhul õlisegu, SF6-lülitite puhul aga väävelheksafluoriidi. Teise variandi eeliseks on pikaealisus ja minimaalne hooldusvajadus.

Kolonntüüpi SF6-seadme skeem. Kõrgele postile kinnitatud kaarekustutusmoodulid asuvad ülemises osas, juhtimiskapp alumises osas.

Elektrikaare kustutamise meetodid sõltuvad paljudest teguritest, millest määravad on nimivool ja -pinge ning seadme kasutustingimused.

Kokku eristatakse nelja tüüpi SF6-lüliteid:

• elektromagnetilise puhumisega;
• puhumisega SF6-gaasis – 1 rõhuastmega;
• pikipuhumisega – 2 rõhuastmega;
• autogeenpuhumisega.

Kui õhuseadmetes kaare kustutamise käigus gaas pääseb atmosfääri, siis SF6-seadmetes jääb see gaasiseguga täidetud suletud ruumi. Samal ajal säilib väike ülerõhk.

Kolonn- ja paakseadmed

Praktikas kasutatakse kahte tüüpi SF6-seadmeid:

• paak-;
• kolonn-.

Erinevused puudutavad nii konstruktsiooni iseärasusi kui ka elektrikaare kustutamise põhimõtet. Välise ehituselt meenutavad kolonntüüpi seadmed vähese õliga analooge: koosnevad kahest funktsionaalsest osast – kaarekustutus- ja kontaktoosast, on ühesuguse mahulise suurusega.

Väljalülitusseadmed on ette nähtud tööks 220 V võrgus ja kuuluvad ühefaasiliste seadmete hulka. Kolonntüüpi SF6-lüliti näide – LF 10 Schneider Electric.

Seadmete juhtimist saab teostada kahel erineval viisil: käsitsi, kui reguleerimine ja kontroll toimuvad mehaaniliste seadmete abil, ja kaugjuhtimisega, automaatselt.

Paak-tüüpi SF6-seadmed on väiksemad ja varustatud mitme faasiga ajamiga. Selline jaotus võimaldab pinge parameetreid paremini kontrollida ja sujuvalt reguleerida.

Üks paagi tüüpi kaitselülitite eeliseid on võime taluda suurenenud koormusi. Selle omaduse tagab konstruktsiooni integreeritud voolutrafo.

Paagi tüüpi seadme näidiseks on DT2-550 F3 Alstom Gridi SF6-seade. Sarnased seadmed on end hästi tõestanud 500 kV pingega elektrisüsteemides.

Konstruktsioon on kokku pandud ja varustatud nii, et see töötab tõrgeteta madalatel (kriitilistel) temperatuuridel, kõrge õhuniiskuse korral, samuti seismilise aktiivsusega ja atmosfääri suurenenud saastatusega piirkondades.

Kaare kustutamise põhimõte

Kuidas seade töötab, vaatleme Hiina tootja CHINT lüliti LW36 näitel.

Väljalülitamisel mõjub vedru silindri dünaamilistele elementidele, mis liiguvad alla. Kõik kontaktid peale kaarekustutuskontaktide avanevad. Kui eralduvad ka kaarekustutuskontaktid, mida läbib vool, tekib elektriline kaar.

Kuum gaas liigub termokambrisse, tagasilöögiklapp aktiveerub. Kui gaas termokambrist vahesse puhutakse, toimub kaare kustutamine.

Kui lülitatakse välja väikesed voolud, siis rõhk termokambris ei ole piisav, seetõttu kasutatakse rõhku kompressioonikambrist (see on alati kõrgem). Tagasilöögiklapp avaneb, gaas pääseb takistamatult vahesse ja nulli läbimisel kustutab kaare.

Liikuvate, liikumatute, dekompressiooni- ja tagasilöögiklappide sisepaigutuse ja töö skeem. Asend 1 – sisselülitamine; asend 2 – suurte voolude väljalülitamine; asend 3 – väikeste voolude väljalülitamine; asend 4 – seadme väljalülitamine

Kaasaegsed kolonntüüpi seadmed on paremate omadustega. Hooldus on viidud miinimumini, lülitusressurss on suurendatud. SF6-kaitselüliteid iseloomustab madal müratase, usaldusväärne mehaanika, paigaldus- ja katsetööde lihtsus.

Paagi mudelite reguleerimine toimub ajami ja trafode abil. Vedru- või vedru-hüdrauliline ajam juhib sisse-/väljalülitamise protsesse ja elektrikaare hoidmise taset.

Milleks on ajam vajalik?

Ajam on mõeldud kõigi seadme sisse-/väljalülitamise või kindlas asendis hoidmisega seotud toimingute tegemiseks. Skeemil on näidatud, kus täpselt ajam võib asuda. Tavaliselt on see maapind või madal tugi, mis tagab hoolduspersonalile kerge juurdepääsu reguleerimisseadmetele.

Paagi tüüpi kaitselüliti konstruktsiooni skeem: 1 – portselan- või polümeermoodulid; 2 – trafod; 3 – gaasikustutusseadmega paak; 4 – gaasikamber; 5 – hüdrauliline ajam; 6 – metallraam; 7 – SF6 gaasi sisseviimise pistik

Ajam koosneb sisselülitusmehhanismist, fikseerivast seadmest – riivist, lahtihaakimismehhanismist. Sisselülitusprotsess peab toimuma võimalikult kiiresti, et vältida kontaktide kinnikeetmist.

Sisselülitamise ajal rakendatakse suuri jõupingutusi, et ületada kõigi osalevate elementide hõõrdejõud. Väljalülitamine on lihtsam ja seisneb riivi tagurpidi liikumises, mis tagab sisselülitamise ja selle hoidmise.

Sisselülitamise/väljalülitamise viise on mitu:

• mehaaniline;
• vedru-;
• raskus-;
• pneumaatiline;
• elektromagnetiline.

Madala võimsusega süsteemide puhul kasutatakse käsitsijuhtimist. Sel juhul piisab ühe operaatori jõust. Käsitsimehhanismide väljalülitamine toimub tavaliselt automaatrežiimis. Vedruajam pannakse samuti käsitsi tööle, kuid mõnikord kaasatakse ka väikese võimsusega elektrimootorid.

Traditsiooniliselt paikneb ajam paigaldusmetallraami lähedal. Mehaanika terviklikkuse ja toimimise tagab tugev metallkest – kast, millel on operaatori tööks mugav uks.

Elektromagnetilise ajami kasutamiseks on vaja rohkem energiat, seetõttu on vajalik pidev vooluallikas umbes 58 A pingega 220 V. Varumehhanismina väljalülitamiseks on olemas käsitsihoob. Elektromagnetilised seadmed on töökindlad, seepärast kasutatakse neid edukalt karmide talvedega piirkondades. Puuduseks on vajadus võimsa aku järele.

Pneumaatiline ajam erineb selle poolest, et elektromagneti asemel on peamiseks tööelemendiks silindri-kolvi paar. Tänu suruõhule on sisselülituskiirus palju suurem kui eelmistel mudelitel.

EGL-i kasutamise eelised ja puudused

SF6-lülitid, nagu ka muud tüüpi elektrijaotusseadmed, omavad hulga eeliseid ja puudusi. Paigalduse valikul tehakse vajalikud arvutused ning lisaks tehnilistele omadustele ja konstruktsiooni eripäradele arvestatakse mudelite plusse ja miinuseid.

SF6-tüüpi lülitid toimivad keerulistes tingimustes perioodiliste vibratsioonide, madalate temperatuuride (koos küttega), tuleohtlikes tsoonides.

Puudustena tuuakse välja täiteaine (SF6) kõrge hind, paigalduse eripära kilbile või vundamendile ning vajadus operaatorite teatud kvalifikatsiooni järele.

EGL-i ühendamise ja hooldamise reeglid

Kõik SF6-seadmete paigalduse, sisse- ja väljalülitamise, remondi ja hooldusega seotud toimingud järgivad rangeid reegleid, mis on kindlaks määratud PUE 1.8.21-ga.

Seadme ühendamiseks tuleb kontrollida minimaalse rõhu olemasolu gaasiga täidetud kambris, vastasel juhul läheb lüliti rikki. Kahjustuste vältimiseks on paigaldatud häiresignalisatsioon, mis käivitub rõhu kriitilisel langemisel. Rõhku saab jälgida manomeetri abil.

Ajami kappi on paigaldatud kütteelemendid, mis takistavad tõhusalt kondensaadi teket mehhanismi osadele. Operaator peab jälgima, et küttekehad oleksid pidevalt sisse lülitatud.

Seadme ülevaatus toimub iga päev päevavalguses ja umbes 2 korda kuus pimedal ajal. Kui on toimunud avariiline väljalülitumine mõnel põhjusel, on vajalik plaaniväline ülevaatus.

Lüliti ülevaatuse käigus tuleb kontrollida välist kaitset, eemaldada mustus, parandada kahjustused. Kui kontaktid kuumenevad, tuleb selgitada põhjus.

Praksumise või kahtlase müra korral tuleb tuvastada allikas. Metallist paigalduskonstruktsioon on ühtlasi osa maaühenduse ahelast, seetõttu tuleb kontrollida selle terviklikkust.

Manomeetri näidud tuleb kindlasti võtta. Rõhk peab vastama tootja arvutatud normile. Tuleb kontrollida reguleerivate ja juhtimisseadmete korrasolekut ning ühe või mitme elemendi rikke korral võtta meetmeid – asendada või saata remonti.

Kui gaasirõhk on langenud, tuleb kamper täiendada SF6-gaasiga. Isolatsioon ei vaja puhastamist, kuna konstruktsioon on täielikult hermeetiline.

Järeldused ja kasulik video teemal

Kuidas SF6-kaitselülitid on ehitatud, millisel põhimõttel toimub kaare kustutamine ja milliseid seadmetüüpe on, saate teada kasulikust ja informatiivsest videost.

Video #1. SF6-kaitselülitite ülevaade koos seadme ja tööpõhimõtte kirjeldusega:

Video #2. Seadmete konstruktsiooni eripärad:

Video #3. Kuidas toimub lüliti paigaldus:

SF6-kaitselülitid väljuvad tehaseliinilt täielikus töövalmiduses ja on ette nähtud tööks erinevates kliimavööndites, troopilisest külmani, seetõttu kasutatakse neid aktiivselt erinevate riikide tööstusettevõtetes.