SF6 회로 차단기: 유형 + 규칙 및 작동 기능

콘텐츠

구동 메커니즘의 작동 원리
SF6 회로 차단기의 건설
동작 원리
유지 보수 및 운영의 특징
장점과 단점
2.4.5 SF6과 환경
동작 원리
기중 차단기의 분류 및 유형
약속에 의해
디자인에 의해
작동 중인 도덕적으로나 물리적으로 노후화된 회로 차단기는 많은 문제를 야기합니다.
적용분야
작동 원리 및 범위
공기 차단기의 장치 및 설계

구동 메커니즘의 작동 원리

공압 액추에이터는 한 챔버에서 다른 챔버로 이동하는 압축 공기의 압력에 의해 작동하여 피스톤을 구동하여 궁극적으로 격리 로드에 압력을 가합니다. 초기 명령 임펄스는 전자석(켜짐 또는 꺼짐)으로 전송되며, 코어를 끌어들여 피스톤 챔버에 압축 공기를 공급합니다.

유압 드라이브는 저전력 펌핑 스테이션에서 생성된 유체 압력으로 인해 작동합니다. 제어는 유압 신호(압력 증가)를 통해 이루어집니다. 따라서 일련의 밸브가 작동되어 절연 로드로 이동을 전달하고, 이는 차례로 SF6 회로 차단기의 이동 접점을 작동시킵니다.메커니즘의 역 운동은 유체 압력을 줄임으로써 수행됩니다.

스프링 드라이브는 스프링의 특성을 기반으로 하는 가장 간단한 작동 방식을 가지고 있습니다. 이러한 장치의 작동은 순전히 기계적 구성 요소를 기반으로 합니다. 강력한 스프링 고정 특정 매개변수로 압축. 제어 핸들의 도움으로 고정 장치가 제거되고 풀린 스프링이 로드를 움직이게 합니다. 일부 메커니즘은 보다 안정적인 고정을 위해 유압 시스템으로 보완됩니다.

SF6 회로 차단기의 건설

SF6 가스의 아크 소화 능력은 연소 아크에 비해 분사 속도가 높을 때 가장 효과적입니다. SF6 가스로 원격 제어를 다음과 같이 실행할 수 있습니다.
1) 자동 블로잉으로. 송풍에 필요한 압력 강하는 구동 에너지에 의해 생성됩니다.
2) 자기장과 전류의 상호 작용으로 인해 이동하는 동안 SF6에 의한 아크 냉각.
3) 고압 탱크에서 저압 탱크로의 가스 흐름으로 인한 아크 소화 기능(이중 압력 스위치).
현재 첫 번째 방법이 널리 사용됩니다. 자동 공압식 강제 분사가 있는 아크 퀜칭 장치가 그림 1에 나와 있습니다. 22. SF6 가스 압력이 0.2–0.28 MPa인 밀폐 탱크에 있습니다. 이 경우 내부 절연체에 필요한 전기적 강도를 얻을 수 있습니다. 연결이 끊어지면 고정 1개 접점과 움직이는 2개 접점 사이에 아크가 발생합니다. 가동 접점 2와 함께 분리되면 PTFE 노즐 3, 파티션 5 및 실린더 6이 이동합니다.피스톤 4가 고정되어 있기 때문에 SF6 가스가 압축되고 노즐을 통과하는 흐름이 길이 방향으로 아크를 세척하고 효과적인 소화를 보장합니다.

쌀. 22.자동 공압식 발파가있는 SF6 회로 차단기의 소호 장치 구성표
쌀. 23. SF6 회로 차단기의 아크 챔버

개폐 장치의 경우 정격 전압 110 및 220kV, 정격 전류 2kA 및 정격 차단 전류 40kA의 SF6 차단기가 개발되었습니다. 끄기 시간 0.065, 켜기 시간 0.08초, SF6 공칭 압력 0.55MPa, 공기 압력 2MPa의 공압 드라이브.
220kV SF6 회로 차단기 원격 제어 챔버 2개 극당 휴식 그림에 나와 있습니다. 23. 회로 차단기가 켜지면 실린더 1과 이와 관련된 주 접점 2 및 아크 3 접점이 오른쪽으로 이동합니다. 이 경우 파이프 2가 소켓 5에 들어가고 소켓 3이 접점 4에 연결됩니다. 불소수지 노즐 6도 오른쪽으로 이동하여 중공 관형 접점 4로 이동합니다. SF6 가스는 캐비티 A로 흡입되고 SF6 가스는 캐비티에서 변위됩니다. 비.

끄면 실린더 1과 파이프 7이 왼쪽으로 이동합니다. 먼저 주 접점(2, 5)이 분기된 다음 아크 접점(3, 4)이 분기됩니다. 접점 3과 4를 여는 순간 아크가 발생하여 가스가 불어납니다. 피스톤(10)은 정지 상태를 유지한다. A 영역에서는 압축 가스가 형성되고 B 영역에서는 희박 가스가 형성됩니다. 그 결과, 가스는 압력차 pl-(-Pb)의 작용하에 구멍(8, 9)을 통해 중공 콘택트(7)를 통해 영역 A에서 영역 B로 흐른다. 압력 강하가 크면 필요한(임계) 아크 블로잉 속도를 얻을 수 있습니다. 심각한 셧다운 조건(비원격 단락)에서 아크는 접점 4를 떠난 후 노즐 6에서의 냉각으로 인해 소멸됩니다.
쌀. 24. 전압 220kV용 SF6 회로 차단기 장치

무화과에.24는 220kV의 전압에 대한 KRUE-220용 SF6 차단기의 기본 배치를 보여줍니다. 회로 차단기 1의 고정 접점은 주물 절연체 2의 회로 차단기 탱크에 부착됩니다. 회로 차단기에는 하우징 11을 통해 직렬로 연결된 두 개의 PS 3 및 4가 있습니다. PS에 대한 균일한 전압 분배는 세라믹으로 보장됩니다 커패시터 6. 코로나를 제거하기 위해 PS는 스크린으로 덮여 있습니다. 5. 실린더 3과 4는 절연 막대의 움직임으로 구동됩니다. 8 레버 메커니즘을 통해 7. 회로 차단기의 켜고 끄기는 공압 드라이브로 수행됩니다. 회로 차단기는 0.55MPa의 압력에서 SF6으로 채워집니다. 스위치 1의 고정 접점은 밀봉된 절연체 9 및 10을 통해 탱크 밖으로 가져옵니다. 이는 SF6 가스로 채워진 스위치의 공동에서 SF6 가스로 채워진 완전한 스위치기어의 공동으로의 전환을 의미합니다(PRUE ). 여기서 9는 절연 격벽, 10은 소켓 유형의 플러그인 접점입니다. 이러한 절연체를 사용하면 SF6 가스를 개폐 장치에서 분리할 때 차단기에 SF6 가스를 저장할 수 있습니다.
설명된 SF6 회로 차단기는 높은 기술적 성능을 가지며 수정 없이 한계값 40kA의 20배 단락 전류 차단을 허용합니다. 탱크에서 SF6 가스의 누출은 연간 1%를 초과하지 않습니다. 점검 전 회로 차단기의 수명은 10년입니다. 높은 전압 회복율에서 정격 전압이 220kV이고 차단 전류가 40kA인 FS가 개발되었습니다. SF6 회로 차단기의 프로토타입은 245kV의 차단 전압에서 최대 100kA의 차단 전류를 허용하고 최대 362kV의 차단 전압에서 40kA의 전류를 허용합니다. SF6 회로 차단기는 35kV 이상의 전압에서 가장 유망하며 다음에서 생성할 수 있습니다. 전압 800kV 이상.

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동작 원리

기중 차단기의 작동 원리는 부하가 차단될 때 나타나는 전기 아크의 소멸을 기반으로 합니다. 이 프로세스는 두 가지 유형의 공기 이동에서 발생할 수 있습니다.

세로;
횡축.

공기 회로 차단기에는 여러 접점 차단이 있을 수 있으며 이는 정격 전압에 따라 다릅니다. 특히 큰 유형의 아크 소화를 용이하게 하기 위해 션트 저항이 아크 접점에 연결됩니다. 기존 챔버에서 소호 원리로 작동하는 자동 공기 회로 차단기에는 압축 공기가 없으면 이러한 요소가 없습니다. 그들의 아크 소화실은 아크를 작은 부분으로 나누는 칸막이로 구성되어 있으므로 타지 않고 빠르게 꺼집니다. 이 기사에서는 내장형이 없지만 계전기 보호가 도입된 회로를 제어하는 고전압(1000볼트 이상) 스위치의 작동에 대해 자세히 설명합니다.

압축 공기가있는 고전압 회로 차단기의 작동 원리는 설계 기능, 특히 분리기가 있거나없는 경우 서로 다릅니다.

분리기가 장착된 스위치에서 전원 접점은 특수 피스톤에 연결되어 하나의 접점 피스톤 메커니즘을 형성합니다. 분리기는 소호 접점에 직렬로 연결됩니다. 즉, 아크 접점이 있는 분리기가 회로 차단기의 한 극을 형성합니다. 닫힌 위치에서 아크 접점과 분리기는 모두 동일한 닫힌 상태에 있습니다. 셧다운 신호가 주어지면 기계식 공압 밸브가 활성화되어 공압 액추에이터가 열리고 팽창기의 공기가 소호 접점에 작용합니다.그런데 확장기는 전문가에 의해 수신기라고도합니다. 이 경우 전원 접점이 열리고 압축 공기 흐름에 의해 아크가 소멸됩니다. 그 후 분리기 자체가 꺼지고 남아있는 전류가 차단됩니다. 아크를 확실하게 소화하기에 충분하도록 공기 공급을 정확하게 조정해야 합니다. 공기 공급이 중단된 후 아크 접점이 켜짐 위치에 들어가고 개방 회로 차단기에 의해서만 회로가 중단됩니다. 따라서 이러한 스위치로 전원이 공급되는 전기 설비에서 작업할 때는 안전한 작업을 위해 단로기를 열어야 합니다. 공압 스위치를 한 번 차단하는 것만으로는 충분하지 않습니다! 대부분의 경우 최대 35kV의 회로에서 개방형 분리기가 있는 설계가 사용되며 스위치가 작동하는 전압이 더 높으면 분리기가 이미 특수 공기가 채워진 챔버 형태로 만들어집니다. 예를 들어 분리기가 있는 스위치는 VVG-20이라는 브랜드 이름으로 소비에트 연방에서 생산되었습니다.

고전압 공기 스위치에 분리기가 없으면 해당 아크 접점도 회로를 차단하고 결과 아크를 끄는 역할을 합니다. 그 안에있는 드라이브는 댐핑이 발생하는 매체와 분리되어 있으며 접점은 하나 또는 두 단계의 작동을 가질 수 있습니다.

유지 보수 및 운영의 특징

실외 스위치 기어(개방형 스위치 기어)에서 이러한 스위칭 장치를 작동하는 동안 응축수가 스위치 캐비닛에 축적되어 메커니즘 시스템과 2차 제어 및 신호 회로가 부식될 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 이를 위해 제조업체는 지속적으로 작동하는 캐비닛 내부에 가열 저항기를 제공합니다.

장치를 켜거나 끄는 모든 작업은 가스 압력이 허용 가능한 압력보다 낮지 않은 경우에만 가능합니다. 이를 무시하면 상대적으로 비싼 스위치의 손상 및 고장 가능성이 높습니다. 이러한 목적을 위해 최소 압력 경보를 설정하고 제어 회로를 차단해야 합니다.

직원이 압력이 떨어졌음을 알게되면 수리를 위해 장치를 꺼내고이 중요한 지표가 감소한 이유에 대한 검색을 시작해야합니다. 당연히 작업 철수는이 전기 설비에 필요한 모든 안전 요구 사항과 함께 수행되어야하며 현지 지침에 따라야합니다.

압력을 제어하려면 작동 압력 게이지가 있어야하며 가스 누출을 제거한 후 구동 메커니즘 내부에있는 특수 연결을 통해 보충 할 가치가 있습니다.

SF6 회로 차단기의 검사는 매일 수행되며 야간에는 2주에 한 번 수행됩니다.

습하고 습한 날씨에는 전기 대관식의 발생에 주의해야 합니다. 단선 전류 값이 허용 가능한 최대값(단락 시)이면 품질 유지가 보장되어야 합니다.

계획된 종료 및 비상 종료 횟수는 이러한 요구를 위해 특별히 할당된 로그에 기록됩니다.

기존의 단점에도 불구하고 SF6 차단기는 장점이 있으므로 오일뿐만 아니라 고압 기압 차단기의 대체품으로 적합합니다.

장점과 단점

이러한 구식 장치에는 몇 가지 장점이 있습니다. 주요 장점은 다음과 같습니다.

오랜 사용으로 인해 작동 및 수리 경험이 많습니다.
다른 최신 제품(특히 SF6)과 달리 이러한 회로 차단기는 수리할 수 있습니다.

단점 중 다음을 강조하고 싶습니다.

작동을 위한 추가 공압 장비 또는 압축기의 가용성;
셧다운 중, 특히 비상 단락 회로 모드에서 소음 증가;
실외 배전반에 할당 된 영역을 증가시키는 큰 비 현대적 치수;
그들은 습한 공기와 먼지를 두려워합니다. 따라서 공기 시스템에 대한 추가 조치가 취해지며 이러한 유해 요소를 줄이기위한 장비가 설치됩니다.

2.4.5 SF6과 환경

인간 활동으로 인해 대기를 오염시키는 물질은 그 영향에 따라 두 가지 범주로 나뉩니다.
- 성층권 오존층 파괴(오존층의 구멍);
- 지구 온난화(온실 효과).
SF6은 오존 촉매의 주요 반응물질인 염소를 포함하지 않기 때문에 성층권 오존층 파괴에 거의 영향을 미치지 않으며, 대기에 존재하는 양이 무시할 수 있기 때문에 온실 효과에도 영향을 미치지 않습니다(IEC 1634(1995)).
모든 작동 조건에 대한 개폐 장치에 SF6 가스를 사용하면 성능, 크기, 무게, 전체 비용 및 신뢰성 측면에서 이점이 있습니다. 유지 관리 비용을 포함한 구매 및 운영 비용은 기존 스위칭 장비 비용보다 훨씬 낮을 수 있습니다.
다년간의 작동 경험에 따르면 SF6은 가스 절연 장비의 취급 및 작동에 대한 기본 규칙을 준수하는 경우 작동 인력이나 환경에 위험을 초래하지 않습니다.

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동작 원리

스위치는 블래스트 채널에 공급되는 압축 공기 혼합물의 고속 흐름에 의해 전기 아크를 소멸시키는 원리를 기반으로 합니다. 기류의 영향으로 배출 기둥이 늘어나 최종적으로 소화되는 폭발 채널로 향하게 됩니다.

아크 슈트의 디자인은 공기 덕트의 상호 배열과 차단 접점이 모두 다릅니다. 이를 기반으로 다음과 같은 폭발 계획이 있습니다.

금속 채널을 통한 세로 블로잉.
절연 채널을 통한 세로 송풍.
양면 대칭 퍼지.
양측 비대칭.

불기 계획 제시된 옵션 중에서 마지막 옵션이 가장 효과적입니다.

기중 차단기의 분류 및 유형

에어 스위치를 포함한 전원 스위치는 주로 구조 및 용도에 따라 분류되며 그 후에는 기술적 특성이 이미 고려됩니다. 우선 순위가 더 높은 분류 기준부터 시작하겠습니다.

약속에 의해

목적에 따라 에어 스위치는 다음 유형으로 나뉩니다.

네트워크 그룹에는 정격 전압이 6.0kV부터 시작하는 전기 기계 장치가 포함됩니다. 회로의 작동 전환 및 예를 들어 단락의 경우 비상 정지에 모두 사용할 수 있습니다.
발전기 그룹. 여기에는 6.0-20.0kV용으로 설계된 전기 장치가 포함됩니다. 이 장치는 정상적인 조건과 단락 또는 돌입 전류가 있는 경우 모두에서 회로를 전환할 수 있습니다.
에너지 집약적 소비자 작업 카테고리(아크, 광석, 철강 용해로 등).
특수 목적 그룹. 여기에는 다음 아종이 포함됩니다.

라인에 과전압이 발생할 경우 션트 리액터를 전원 라인에 연결하는 데 사용되는 초고압 범주의 공기 스위치.
정상 작동 및 비상 상황에서 스위칭하도록 설계된 충격 발생기가 있는 회로 차단기(벤치 테스트에 사용됨).
회로 110.0-500.0kV의 장치, 정상 작동 조건 및 단락 중 특정 시간 동안 통과를 제공합니다.
스위치기어 키트에 포함된 공기 스위치.

디자인에 의해

스위치의 설계 기능에 따라 설치 유형이 결정됩니다. 이에 따라 다음 유형의 장치가 구별됩니다.

개폐기(내장)용 키트에 포함됩니다.
특수 장치가 장착된 스위치 기어 셀의 롤아웃은 롤아웃 유형입니다.
인출형 기중차단기 Metasol
벽 실행. 폐쇄 형 개폐 장치의 벽에 설치된 장치.
정지 및 지지("접지"에 대한 절연 유형이 다름).

작동 중인 도덕적으로나 물리적으로 노후화된 회로 차단기는 많은 문제를 야기합니다.

RAO UES에 따르면 모든 고전압 회로 차단기의 15%가 작동 조건을 충족하지 않습니다. 변전소 장비의 마모가 50%를 초과합니다. 시스템 간 전력 네트워크의 스위칭 장비의 기초를 형성하는 330-750kV 기중 차단기의 1/3 이상이 20년 또는 30년 이상의 서비스 수명을 가지고 있습니다. 유사한 상황은 110-220kV 전압에 대한 스위칭 장비의 경우입니다.

오래된 회로 차단기 및 지원 시스템에는 높은 유지 보수 비용이 필요합니다.

2010년까지는 세계 시장에서 SF6 및 진공 회로 차단기를 대체할 수 없습니다.따라서 작업은 계속 개선됩니다.

최근 보편화되고 있는 SF6 차단기의 자동소화방식과 자동압력발생방식을 조합하여 사용하고 있습니다. 이는 드라이브의 에너지 소비를 줄이고 전압이 245kV 이상인 SF6 회로 차단기에 경제적이고 안정적인 스프링 드라이브를 사용할 수 있도록 합니다.

아크 소화 효율을 높이면 차단기의 차단당 전압을 최대 360-550kV까지 높일 수 있습니다.

진공 아크의 효과적인 감쇠와 챔버의 직경 감소를 위한 최적의 자기장 분포를 찾기 위해 VDC의 접촉 시스템을 더욱 개선하기 위한 작업이 진행 중입니다. 고전압 진공 회로 차단기를 위한 35kV(110kV 이상) 이상의 전압에 대한 VDC 생성 작업이 계속됩니다.

진공 장비는 저전압(1140V 이하)에서 사용되기 시작했고, 접촉기의 형태뿐만 아니라 스위치 및 제어 장치에도 사용됩니다.

SF6를 다른 가스와의 혼합물로 대체하고 다른 가스를 사용하는 작업이 진행 중입니다.

SF6 및 진공 장비의 개발 수준은 기본적으로 소비자의 요구 사항을 충족시킵니다.

오늘의 공급 러시아 해외 시장에서 가스 절연 장비의 판매량은 국내 장치의 판매량을 크게 초과합니다. 기술적인 후진성과 기술 재장비 자금 부족으로 인해 러시아 제조업체가 외국 제조업체와 경쟁하기가 점점 더 어려워지고 있습니다.

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적용분야

SF6 변압기는 다양한 변전소에서 사용됩니다. 이 장치는 스위치기어의 보호 구성 요소인 측정 기기에 신호를 전송할 수 있습니다. SF6 변압기는 3상(산업용) 네트워크에 연결됩니다. 그들의 임무는 교류를 50Hz로 변환하는 것입니다. 중간 및 적당히 추운 기후 지역에 설치가 허용됩니다.

SF6 절연을 기반으로 한 변압기의 작동은 인간 산업 활동의 거의 모든 분야에서 가능합니다. 장비의 작동을 통해 처리된 신호를 측정 기기, 보안, 보호 시스템으로 전송할 수 있습니다. 설치는 다양한 전기 계량 장치의 작동을 보장하는 데 사용됩니다.

SF6 변류기는 도시 내에서 작동하는 폐쇄형 또는 지하 변전소에 이상적입니다. 설치는 생태학의 관점에서 중요한 영역에 장착됩니다. 이러한 영역에서는 오일 누출이 용납될 수 없습니다. 여기에서는 SF6 장비만 사용할 수 있습니다.

작동 원리 및 범위

고전압 SF6 회로 차단기는 어떻게 작동합니까? SF6 가스를 사용하여 서로 상을 분리하기 때문입니다. 메커니즘의 작동 원리는 다음과 같습니다. 전기 장비를 끄라는 신호가 수신되면 각 챔버의 접점이 열립니다. 내장 접점은 가스 환경에 배치되는 전기 아크를 생성합니다.

이 매체는 가스를 개별 입자와 구성 요소로 분리하고 탱크의 고압으로 인해 매체 자체가 감소합니다. 시스템이 저압에서 작동하는 경우 추가 압축기를 사용할 수 있습니다. 그런 다음 압축기는 압력을 높이고 가스 폭발을 형성합니다. 전류를 균등화하는 데 필요한 분로도 사용됩니다.

아래 다이어그램의 지정은 회로 차단기 메커니즘의 각 요소 위치를 나타냅니다.

탱크 유형 모델의 경우 드라이브 및 변압기를 사용하여 제어가 수행됩니다. 무엇을 위한 드라이브인가? 그 메커니즘은 조절기이며 그 목적은 전원을 켜거나 끄고 필요한 경우 아크를 설정된 수준으로 유지하는 것입니다.

드라이브는 스프링과 스프링 유압으로 나뉩니다. 스프링은 신뢰성이 높고 작동 원리가 간단합니다. 모든 작업은 기계 부품 덕분에 이루어집니다. 스프링은 특수 레버의 작동으로 압축 및 압축 해제가 가능하며 설정된 수준에서 고정됩니다.

회로 차단기의 스프링 유압 드라이브에는 설계에 유압 제어 시스템이 추가로 있습니다. 이러한 드라이브는 스프링 장치 자체가 래치의 레벨을 변경할 수 있기 때문에 더 효율적이고 안정적인 것으로 간주됩니다.

공기 차단기의 장치 및 설계

VVB 전원 스위치의 예를 사용하여 공기 회로 차단기가 어떻게 배열되는지 고려하십시오. 간략한 구조 다이어그램이 아래에 나와 있습니다.

VVB 시리즈 기중 회로 차단기의 일반적인 설계

명칭:

A - 리시버, 공칭 압력 수준에 해당하는 압력 수준이 형성될 때까지 공기가 펌핑되는 탱크.
B - 아크 슈트의 금속 탱크.
C - 끝 플랜지.
D - 전압 분배기 커패시터(최신 스위치 디자인에는 사용되지 않음).
E - 가동 접점 그룹의 마운팅 로드.
F - 도자기 절연체.
G - 분류를 위한 추가 아크 접점.
H - 션트 저항기.
I - 에어 제트 밸브.
J - 임펄스 덕트 파이프.
K - 공기 혼합물의 주요 공급.
L - 밸브 그룹.

보시다시피 이 시리즈에서는 접점 그룹(E, G), 온/오프 메커니즘 및 송풍기 밸브(I)가 금속 용기(B)에 들어 있습니다. 탱크 자체는 압축 공기 혼합물로 채워져 있습니다. 스위치 극은 중간 절연체로 분리됩니다. 용기에 고전압이 있기 때문에 지지 기둥의 보호가 특히 중요합니다. 그것은 단열 도자기 "셔츠"의 도움으로 만들어집니다.