SF6-Leistungsschalter: Richtlinien zur Auswahl und Anschlussregeln
Die Funktionsweise von Hochspannungsnetzen ist hinsichtlich der Stromeigenschaften nicht mit der Funktionsweise von Haushaltsanaloga vergleichbar.Dementsprechend sind im Notfall leistungsstärkere Geräte als herkömmliche automatische Geräte erforderlich, um die Geräte abzuschalten und den Lichtbogen zu löschen.
Als Schutzkonstruktionen kommen SF6-Leistungsschalter (EGS) zum Einsatz, die sowohl manuell als auch automatisch gesteuert werden können. Wir haben die Konstruktionsmerkmale und die Funktionsweise der Geräte ausführlich beschrieben. Empfehlungen für Installation, Anschluss und Wartung.
Der Inhalt des Artikels:
Definition und Anwendung von SF6-Gas
SF6-Gas ist Schwefelhexafluorid, das als elektrisches Gas eingestuft wird. Aufgrund seiner isolierenden Eigenschaften wird es aktiv bei der Herstellung elektrischer Geräte eingesetzt.
Im neutralen Zustand ist SF6-Gas ein nicht brennbares, farb- und geruchloses Gas. Wenn wir es mit Luft vergleichen, können wir seine hohe Dichte (6,7) und sein Molekulargewicht feststellen, das fünfmal höher ist als das von Luft.
Einer der Vorteile von SF6-Gas ist seine Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen. Die Eigenschaften werden unter keinen Umständen verändert. Kommt es bei einer elektrischen Entladung zu einem Zerfall, kommt es bald zu einer für den Betrieb notwendigen vollständigen Wiederherstellung.
Das Geheimnis liegt darin, dass SF6-Moleküle Elektronen binden und negative Ionen bilden. Die Qualität der „Elektronegation“ verlieh 6-Schwefelfluorid eine Eigenschaft wie elektrische Stärke.
In der Praxis ist die elektrische Stärke von Luft zwei- bis dreimal schwächer als die gleiche Eigenschaft von SF6-Gas.Es ist unter anderem feuerfest, da es sich um einen nicht brennbaren Stoff handelt, und verfügt über kühlende Eigenschaften.
Aufgrund der aufgeführten Eigenschaften eignet sich SF6-Gas am besten für den Einsatz im elektrischen Bereich, insbesondere in folgenden Geräten:
- Leistungstransformatoren, die nach dem Prinzip der magnetischen Induktion arbeiten;
- komplette Schaltanlagen;
- Hochspannungsleitungen zur Verbindung entfernter Anlagen;
- Hochspannungsschalter.
Einige Eigenschaften des SF6-Gases führten jedoch dazu, dass das Design des Schalters verbessert werden musste. Der Hauptnachteil betrifft den Übergang von der Gasphase in die Flüssigphase, der unter bestimmten Verhältnissen von Druck- und Temperaturparametern möglich ist.
Damit die Geräte unterbrechungsfrei arbeiten können, müssen komfortable Bedingungen geschaffen werden. Nehmen wir an, dass für den Betrieb von SF6-Geräten bei -40° ein Druck von nicht mehr als 0,4 MPa und eine Dichte von weniger als 0,03 g/cm³ erforderlich sind. In der Praxis wird das Gas bei Bedarf erhitzt, wodurch der Übergang in die flüssige Phase verhindert wird.
Design des SF6-Leistungsschalters
Wenn wir SF6-Geräte mit Analoga anderer Typen vergleichen, dann sind sie im Design den Ölgeräten am nächsten. Der Unterschied liegt in der Füllung der Kammern zum Löschen des Lichtbogens.
Als Füllstoff Ölschalter Es wird eine Ölmischung verwendet, während bei SF6 6-Schwefelfluorid zum Einsatz kommt. Der Vorteil der zweiten Option ist Haltbarkeit und minimaler Wartungsaufwand.
Die Methoden zum Löschen eines Lichtbogens hängen von vielen Faktoren ab, unter anderem sind Nennstrom und -spannung sowie die Einsatzbedingungen des Gerätes entscheidend.
Insgesamt gibt es vier Arten von Elektrofahrzeugen:
- mit elektromagnetischer Strahlung;
- mit SF6-Gasstoß – mit 1 Druckstufe;
- mit Längsstrahl – mit 2 Druckstufen;
- mit selbsterzeugender Explosion.
Wenn bei Luftgeräten das Gas während des Lichtbogenlöschvorgangs in die Atmosphäre gelangt, verbleibt es bei SF6-Geräten in einem geschlossenen Raum, der mit einem Gasgemisch gefüllt ist. Gleichzeitig bleibt ein leichter Überdruck bestehen.
Säulen- und Tankgeräte
In der Praxis kommen zwei Arten von SF6-Gasanlagen zum Einsatz:
- Panzer;
- Kern.
Die Unterschiede betreffen sowohl konstruktive Merkmale als auch das Prinzip der Lichtbogenlöschung. Von ihrer äußeren Struktur her ähneln Kernstäbe ölarmen Gegenstücken: Sie bestehen aus zwei Funktionsteilen – Lichtbogenlöschung und Kontakt – und haben die gleichen volumetrischen Abmessungen.
Trennvorrichtungen sind für den Betrieb an einem 220-V-Netz ausgelegt und gehören zu einphasigen Geräten. Ein Beispiel für einen Säulen-SF6-Gasschalter ist der LF 10 von Schneider Electric.
Tankbasierte SF6-Geräte sind kleiner und mit einem Mehrphasenantrieb ausgestattet. Diese Verteilung ermöglicht eine bessere Kontrolle und reibungslose Anpassung der Spannungsparameter.
Ein Beispiel für ein Tankgerät ist die Gasanlage DT2-550 F3 Alstom Grid. Solche Geräte haben sich in elektrischen Anlagen mit einer Spannung von 500 kV bewährt.
Die Struktur ist so montiert und ausgestattet, dass sie bei niedrigen Temperaturen (kritisch), hoher Luftfeuchtigkeit sowie in Regionen mit seismischer Aktivität und übermäßiger Luftverschmutzung störungsfrei funktioniert.
Prinzip der Lichtbogenlöschung
Schauen wir uns die Funktionsweise des Geräts am Beispiel des LW36-Switches des chinesischen Herstellers CHINT an.
Im entkoppelten Zustand wirkt die Feder auf die dynamischen Elemente des Zylinders und diese fallen nach unten. Alle Kontakte außer den Lichtbogenlöschkontakten sind geöffnet. Beim Trennen der stromführenden Lichtbogenkontakte entsteht ein Lichtbogen.
Heißes Gas strömt in die Wärmekammer und das Rückschlagventil wird aktiviert. Wenn Gas aus der Wärmekammer in den Spalt geblasen wird, erlischt der Lichtbogen.
Wenn kleine Ströme abgeschaltet werden, reicht der Druck in der Wärmekammer nicht aus, sodass Druck aus der Kompressionskammer angezogen wird (er ist immer höher). Das Rückschlagventil öffnet, Gas strömt ungehindert in den Spalt und löscht beim Nulldurchgang den Lichtbogen.
Moderne Kernanlagen weisen verbesserte Eigenschaften auf. Der Wartungsaufwand wird auf ein Minimum reduziert, die Schaltlebensdauer erhöht. SF6-Leistungsschalter zeichnen sich durch einen geringen Geräuschpegel, eine zuverlässige Mechanik sowie eine einfache Installation und Prüfung aus.
Panzermodelle werden über einen Antrieb und Transformatoren angepasst. Ein Feder- oder Federhydraulikantrieb steuert die Ein-/Ausschaltvorgänge und die Höhe der Lichtbogenhaltung.
Wozu dient der Antrieb?
Der Antrieb ist dafür ausgelegt, alle Vorgänge im Zusammenhang mit dem Ein-/Ausschalten oder dem Halten der Anlage in einer bestimmten Position auszuführen. Das Diagramm zeigt genau, wo sich das Laufwerk befinden kann. Dabei handelt es sich in der Regel um die Bodenoberfläche oder eine niedrige Stütze, die dem Wartungspersonal einen einfachen Zugang zu den Steuergeräten ermöglicht.
Der Antrieb besteht aus einem Aktivierungsmechanismus, einer Verriegelungsvorrichtung – einem Riegel – und einem Entriegelungsmechanismus. Der Schaltvorgang sollte möglichst schnell erfolgen, um ein Verschweißen der Kontakte zu vermeiden.
Beim Einschalten werden große Anstrengungen unternommen, um die Reibungskräfte aller beteiligten Elemente zu überwinden. Das Deaktivieren ist einfacher und beinhaltet die Rückwärtsbewegung des Riegels, wodurch die Aktivierung und Aufbewahrung gewährleistet wird.
Es gibt mehrere Möglichkeiten zum Aktivieren/Deaktivieren:
- mechanisch;
- Frühling;
- Ladung;
- pneumatisch;
- elektromagnetisch.
Bei Systemen mit geringer Leistung wird die manuelle Steuerung verwendet. In diesem Fall reicht die Kraft eines Bedieners aus. Manuelle Mechanismen werden in der Regel automatisch abgeschaltet. Der Federantrieb wird ebenfalls manuell betätigt, teilweise kommen jedoch auch leistungsschwache Elektromotoren zum Einsatz.
Der Betrieb des Magnetantriebs erfordert mehr Strom und erfordert eine Konstantstromquelle von ca. 58 A bei 220 V. Als Notabschaltmechanismus ist ein manueller Hebel vorhanden. Elektromagnetische Geräte Sie sind zuverlässig und werden daher erfolgreich in Gebieten mit strengen Wintern eingesetzt. Der Nachteil ist die Notwendigkeit eines leistungsstarken Akkus.
Der pneumatische Antrieb unterscheidet sich dadurch, dass das Hauptarbeitselement anstelle eines Elektromagneten ein Zylinder-Kolben-Paar ist. Dank Druckluft ist die Aktivierungsgeschwindigkeit viel schneller als bei den Vorgängermodellen.
Vor- und Nachteile der Nutzung von Elektrofahrzeugen
SF6-Leistungsschalter haben wie andere Arten von Stromverteilungsgeräten eine Reihe von Vor- und Nachteilen. Bei der Auswahl einer Installation werden die notwendigen Berechnungen durchgeführt und neben technischen Eigenschaften und Designmerkmalen auch die Vor- und Nachteile der Modelle berücksichtigt.
Schalter vom Typ SF6 arbeiten unter schwierigen Bedingungen mit periodischen Vibrationen, niedrigen Temperaturen (mit Heizung) und in feuergefährdeten Bereichen.
Zu den Nachteilen zählen die hohen Kosten des Füllstoffs SF6, die Besonderheiten der Installation auf einer Platte oder einem Fundament sowie die Notwendigkeit einer bestimmten Qualifikation des Bedienpersonals.
Regeln für den Anschluss und die Wartung von Elektrofahrzeugen
Alle Maßnahmen im Zusammenhang mit der Installation, dem Ein-/Ausschalten, der Reparatur und der Wartung von SF6-Geräten unterliegen strengen Regeln, die in PUE 1.8.21 geregelt sind.
Um die Installation anzuschließen, muss das Vorhandensein eines Mindestdrucks in der gasgefüllten Kammer überprüft werden, da sonst der Schalter ausfällt. Um Schäden vorzubeugen, ist ein Alarm eingebaut, der bei kritischem Absinken der Druckparameter ausgelöst wird. Das Druckniveau kann mit einem Manometer überwacht werden.
Der Antriebsschrank ist mit Heizelementen ausgestattet, die die Bildung von Kondenswasser an den Mechanikelementen wirksam verhindern. Der Betreiber muss dafür sorgen, dass die Heizungen immer eingeschaltet sind.
Bei der Inspektion des Leistungsschalters ist es notwendig, den äußeren Schutz zu überprüfen, Schmutz zu entfernen und Schäden zu beheben. Wenn sich die Kontakte erwärmen, sollten Sie die Ursache herausfinden.
Wenn ein Knistern oder ein verdächtiges Geräusch zu hören ist, müssen Sie die Quelle identifizieren. Die Metallbefestigungsstruktur ist ebenfalls Teil davon ErdungsschleifeDaher sollte seine Integrität überprüft werden.
Die Manometerwerte müssen abgelesen werden. Der Druck muss der vom Hersteller berechneten Norm entsprechen.Es ist notwendig, die Funktionsfähigkeit der Regel- und Überwachungsgeräte zu überprüfen und bei Ausfall eines oder mehrerer Elemente Maßnahmen zu ergreifen – es auszutauschen oder zur Reparatur einzusenden.
Wenn der Gasdruck nachgelassen hat, sollte die Kammer erneut mit SF6-Gas gefüllt werden. Die Isolierung muss nicht gereinigt werden, da die Konstruktion vollständig versiegelt ist.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Wie SF6-Schalter aufgebaut sind, nach welchem Prinzip der Lichtbogen gelöscht wird und welche Gerätetypen es gibt, erfahren Sie in einem hilfreichen und informativen Video.
Video Nr. 1. Übersicht über SF6-Schalter mit Beschreibung des Gerätes und Funktionsprinzips:
Video Nr. 2. Merkmale des Installationsdesigns:
Video Nr. 3. So installieren Sie den Schalter:
SF6-Leistungsschalter verlassen das Werksmontageband in voller Betriebsbereitschaft und sind für den Betrieb in verschiedenen Klimazonen, von tropisch bis kalt, ausgelegt und werden daher von Industrieunternehmen in verschiedenen Ländern aktiv eingesetzt.
