SF6サーキットブレーカ：タイプ+ルールおよび操作機能

コンテンツ

駆動機構の動作原理
SF6サーキットブレーカの建設
動作原理
メンテナンスと操作の特徴
長所と短所
2.4.5SF6と環境
動作原理
空気遮断器の分類と種類
予約制
意図的に
動作中の道徳的および物理的に時代遅れの回路ブレーカーは、多くの問題を引き起こします。
アプリケーションエリア
動作原理と範囲
空気遮断器の装置と設計

駆動機構の動作原理

空気圧アクチュエータは、あるチャンバーから別のチャンバーに移動する圧縮空気の圧力によって作動し、ピストンを駆動します。これにより、最終的にアイソレーションロッドに圧力がかかります。最初のコマンドインパルスは電磁石に送信され（オンまたはオフに切り替わります）、電磁石はコアを引き込むことにより、ピストンチャンバーへの圧縮空気のアクセスを開きます。

油圧ドライブは、低出力ポンプステーションによって生成された流体圧力によって機能します。制御は、油圧信号（圧力上昇）によって行われます。したがって、一連のバルブが作動し、絶縁ロッドに動きを伝達します。絶縁ロッドは、SF6回路ブレーカーの可動接点を作動させます。メカニズムの逆の動きは、流体圧力を下げることによって実行されます。

スプリングドライブは、スプリングの特性に基づいた最も簡単な操作方式を採用しています。このようなデバイスの操作は、純粋に機械部品に基づいています。強力なスプリング固定特定のパラメータで圧縮。コントロールハンドルの助けを借りて、固定が解除され、バネが緩んでロッドを動かします。一部のメカニズムは、より信頼性の高い固定のために油圧システムで補完されています。

SF6サーキットブレーカの建設

SF6ガスの消火能力は、燃焼アークに比べてジェットの高速で最も効果的です。 SF6ガスを使用した次のリモートコントロールの実行が可能です。
1）自動空気圧ブロー付き。ブローに必要な圧力降下は、駆動エネルギーによって生成されます。
2）電流と磁場の相互作用によって引き起こされる、移動中のSF6によるアークの冷却。
3）高圧タンクから低圧タンクへのガスの流れにより消火します（二重圧力スイッチ）。
現在、最初の方法が広く使用されています。自動空気圧強制爆風を備えたアーク焼入れ装置を図1に示します。 22. SF6ガス圧が0.2〜0.28MPaの密閉タンク内にあります。この場合、内部絶縁の必要な電気的強度を得ることができます。切断すると、固定1接点と可動2接点の間にアークが発生します。可動接点2とともに、切断されると、PTFEノズル3、パーティション5、およびシリンダー6が移動します。ピストン4は静止しているため、SF6ガスは圧縮され、ノズルを通過するその流れはアークを縦方向に洗浄します。その効果的な消火を保証します。

米。 22。自動空気圧ブラストを備えたSF6サーキットブレーカの消火装置のスキーム
米。 23.SF6サーキットブレーカーのアークチャンバー

開閉装置用に、定格電圧110および220 kV、定格電流2 kA、定格遮断電流40kAのSF6サーキットブレーカが開発されました。ターンオフ時間0.065、ターンオン時間0.08 s、SF6公称圧力0.55 MPa、空気圧2MPaの空気圧駆動。
220kVSF6サーキットブレーカーリモコンチャンバー2個付きポールごとのブレーク図に示す23.回路ブレーカーがオンになると、シリンダー1は、それに関連するメイン2およびアーク3接点とともに、右に移動します。この場合、パイプ2はソケット5に入り、ソケット3は接点4に接続されます。フッ素樹脂ノズル6も右に移動し、中空の管状接点4に移動します。SF6ガスはキャビティAに吸い込まれ、SF6ガスはキャビティから移動します。 B。

オフにすると、シリンダー1とパイプ7が左に移動します。最初に、メイン接点（2、5）が分岐し、次にアーク接点（3、4）が分岐します。接点3と4を開く瞬間にアークが発生し、ガスが吹き付けられます。ピストン１０は静止したままである。エリアAでは圧縮ガスが生成され、エリアBでは希薄ガスが生成されます。結果として、ガスは、圧力差ｐｌ－（－Ｐｂ）の作用下で、領域Ａから中空接点７を通って領域Ｂに穴８および９を通って流れる。大きな圧力降下により、必要な（臨界）アークブロー速度を得ることができます。厳しいシャットダウン状態（非リモート短絡）では、アークが接点4を離れた後、ノズル6で冷却されるため、アークも消滅します。
米。 24.電圧220kV用のSF6サーキットブレーカのデバイス

イチジクに図24は、220kVの電圧に対するKRUE-220のSF6サーキットブレーカの基本的な配置を示しています。サーキットブレーカ1の固定接点は、キャスト絶縁体2のサーキットブレーカのタンクに取り付けられています。サーキットブレーカには、ハウジング11を介して直列に接続された2つのPS3と4があります。コンデンサー6.コロナをなくすために、PSはスクリーンで覆われています。5。シリンダー3と4は、絶縁ロッド8の動きで駆動されます。レバー機構7を介して。サーキットブレーカーのオンとオフは、空気圧駆動によって実行されます。サーキットブレーカには、0.55MPaの圧力でSF6が充填されています。スイッチ1の固定接点は、密閉された絶縁体9および10を介してタンクから引き出されます。これは、SF6ガスで満たされたスイッチのキャビティからSF6ガスで満たされた完全な開閉装置のキャビティへの移行を意味します（PRUE ）。ここで、9は絶縁パーティション、10はソケットタイプのプラグイン接点です。このような絶縁体は、開閉装置から切り離されたときに回路ブレーカーにSF6ガスを貯蔵することを可能にします。
説明されているSF6サーキットブレーカは、高い技術的性能を備えており、修正なしで40kAの制限値の20倍の短絡電流遮断を可能にします。タンクからのSF6ガスの漏れは年間1％を超えません。オーバーホール前のサーキットブレーカの耐用年数は10年です。定格電圧がブレークあたり220kV、トリップ電流が40 kAで、高電圧回復率のFSが開発されました。 SF6サーキットブレーカのプロトタイプでは、245kVの遮断電圧で最大100kAの遮断電流、最大362kVの遮断電圧で40kAの電流が可能です。 SF6サーキットブレーカは、35 kVを超える電圧に対して最も有望であり、電圧800kV以上.

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前方

動作原理

空気遮断器の動作原理は、負荷が遮断されたときに現れる電気アークの消火に基づいています。このプロセスは、次の2種類の空気の動きで発生する可能性があります。

縦断;
横。

空気回路ブレーカーにはいくつかの接点遮断がある場合があり、これは定格電圧に依存します。特に大きなタイプのアークの消火を容易にするために、シャント抵抗がアーク接点に接続されています。従来のチャンバーで消火の原理で動作する自動空気遮断器は、圧縮空気が存在しない限り、そのような要素を備えていません。彼らの消火室は、アークを小さな部分に分割する仕切りで構成されているため、フレアが発生せず、すぐに消えます。この記事では、内蔵されていないが、リレー保護が導入されている回路を制御する高電圧（1000ボルト以上）スイッチの動作について詳しく説明します。

圧縮空気を使用した高電圧サーキットブレーカの動作原理は、設計上の特徴、特にセパレータの有無で異なります。

セパレータを備えたスイッチでは、電源接点は特殊なピストンに接続され、1つの接点ピストンメカニズムを形成します。セパレーターは消火接点に直列に接続されています。つまり、アーク接点を備えたセパレータは、回路ブレーカの1つの極を形成します。閉位置では、アーク接点とセパレータの両方が同じ閉状態になります。シャットダウン信号が発せられると、機械式空気圧バルブが作動し、空気圧アクチュエータが開き、エキスパンダーからの空気が消火接点に作用します。ちなみに、エキスパンダーは専門家からはレシーバーとも呼ばれています。この場合、電源接点が開き、結果として生じるアークは圧縮空気の流れによって消滅します。その後、セパレータ自体がオフになり、残っている電流が遮断されます。アークを確実に消火するのに十分なように、給気を正確に調整する必要があります。空気供給が遮断された後、アーク接点はオンの位置になり、回路は開回路ブレーカーによってのみ遮断されます。したがって、このようなスイッチで電力を供給される電気設備で作業する場合は、安全な作業のために断路器を開くことが不可欠です。空気圧スイッチを1回シャットダウンするだけでは不十分です。ほとんどの場合、35 kVまでの回路では、オープンセパレーターを備えた設計が使用され、スイッチが動作する電圧が高い場合、セパレーターはすでに特別な空気で満たされたチャンバーの形で作られています。たとえば、セパレータ付きのスイッチは、ソビエト連邦でVVG-20というブランド名で製造されました。

高電圧エアスイッチにセパレータがない場合、そのアーク接点は回路を遮断し、結果として生じるアークを消す役割も果たします。それらのドライブは、ダンピングが行われる媒体から分離されており、接点は1つまたは2つの動作段階を持つことができます。

メンテナンスと操作の特徴

屋外開閉装置（開開閉装置）でこのような開閉装置を操作するときは、凝縮液がスイッチキャビネットに蓄積し、メカニズムシステム、二次制御および信号回路の腐食につながる可能性があることを考慮に入れる必要があります。これを行うために、メーカーは常に機能するキャビネット内に加熱抵抗器を提供しています。

デバイスの電源をオンまたはオフにするすべてのアクションは、ガス圧が許容圧力以上である場合にのみ可能です。これを無視すると、比較的高価なスイッチが損傷したり故障したりする可能性が高くなります。これらの目的のために、最小圧力アラームを設定し、制御回路をブロックする必要があります。

圧力が低下したことに担当者が気付いた場合は、修理のために装置を取り出し、この重要な指標が減少した理由の調査を開始する必要があります。当然のことながら、作業からの撤退は、この電気設備に必要なすべての安全要件を満たして実行され、現地の指示に記載されている必要があります。

圧力を制御するには、作動圧力計が必要です。ガス漏れをなくした後、駆動機構の内部にある特別な接続を介してそれを補う価値があります。

SF6サーキットブレーカの検査は、毎日、および夜間に2週間に1回実施されます。

湿気の多い雨天では、電気コロナの発生に注意する必要があります。切断された電流の値が（短絡時の）最大許容値である場合は、品質の維持を確保する必要があります

計画的および緊急の両方のシャットダウンの数は、これらのニーズのために特別に割り当てられたログに記録されます。

既存の欠点にもかかわらず、SF6サーキットブレーカには長所があるため、オイルだけでなく、高電圧エアサーキットブレーカの代替としても価値があります。

長所と短所

このような古いデバイスにはいくつかの利点があります。主なものは次のとおりです。

長年の使用により、操作と修理の両方で多くの経験があります。
他のより現代的な対応物（特にSF6）とは異なり、これらのスイッチは修理することができます。

欠点の中で、私は次のことを強調したいと思います。

操作のための追加の空気圧機器またはコンプレッサーの可用性。
シャットダウン中、特に緊急短絡モード中のノイズの増加。
大型の非近代的な寸法。これにより、屋外開閉装置に割り当てられる領域が増加します。
彼らは湿気の多い空気やほこりを恐れています。そのため、航空システムには追加の対策が講じられ、これらの有害な要因を減らすことを目的とした機器が設置されています。

2.4.5SF6と環境

人間の活動によって大気を汚染する物質は、その影響に応じて2つのカテゴリに分類されます。
—成層圏オゾン層破壊（オゾン層の穴）;
-地球温暖化（温室効果）。
SF6は、オゾン触媒作用の主な反応物である塩素を含まないため、成層圏のオゾン層破壊や、大気中に存在する量がごくわずかであるため温室効果にほとんど影響を与えません（IEC 1634（1995））。
すべての動作条件で開閉装置にSF6ガスを使用することで、性能、サイズ、重量、全体的なコスト、および信頼性の面でメリットがもたらされました。保守コストを含む購入と運用のコストは、従来のスイッチング機器のコストよりも大幅に低くなる可能性があります。
長年の運転経験から、ガス絶縁機器の取り扱いと操作に関する基本的な規則が守られていれば、SF6は運転員や環境に危険を及ぼすことはありません。

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前方

動作原理

スイッチの操作は、ブラストチャネルに供給される圧縮空気混合物の高速フローによって電気アークを消滅させるという原理に基づいています。空気の流れの影響下で、排出カラムは引き伸ばされてブラストチャネルに向けられ、そこで最終的に消滅します。

アークシュートの設計は、エアダクトの相互配置と破断接点の両方で異なります。これに基づいて、次の爆風スキーム：

金属チャネルを通る縦方向の吹き付け。
絶縁チャネルを通る縦方向の吹き付け。
両面対称パージ。
左右非対称。

吹き飛ばしのスキーム提示されたオプションの中で、最後のものが最も効果的です。

空気遮断器の分類と種類

エアスイッチを含む電源スイッチは、主に構造の種類と目的に応じて分類され、その後、技術的特性がすでに考慮されています。より優先度の高い分類基準から始めましょう。

予約制

目的に応じて、エアスイッチは次のタイプに分類されます。

ネットワークグループには、6.0kVから始まる定格電圧の電気機械装置が含まれます。これらは、回路の動作切り替えと、たとえば短絡の場合の緊急シャットダウンの両方に使用できます。
ジェネレータグループ。これには、6.0〜20.0kV用に設計された電気機器が含まれます。これらのデバイスは、通常の状態と、短絡または突入電流が存在する場合の両方で回路を切り替えることができます。
エネルギー集約型の消費者（アーク、鉱石熱、鉄鋼製錬炉など）での作業のカテゴリ。
特別目的グループ。次の亜種が含まれます。

超高圧カテゴリのエアスイッチ。ラインに過電圧が発生した場合にシャントリアクトルを電力ラインに接続するために使用されます。
ショックジェネレーター付きのサーキットブレーカー（ベンチテストで使用）。通常の操作および緊急事態での切り替え用に設計されています。
回路内のデバイス110.0〜500.0 kV、通常の動作条件下と短絡中の特定の時間の両方で通過を提供します。
開閉装置キットに含まれているエアスイッチ。

意図的に

スイッチの設計上の特徴により、設置のタイプが決まります。これに応じて、次のタイプのデバイスが区別されます。

開閉装置（内蔵）のキットに含まれています。
特殊な装置を備えた開閉装置セルからのロールアウトは、ロールアウトタイプです。
引き出し式エアサーキットブレーカMetasol
壁の実行。閉鎖型開閉装置の壁に設置された装置。
吊り下げおよび支持（「地面」への断熱材のタイプが異なります）。

動作中の道徳的および物理的に時代遅れの回路ブレーカーは、多くの問題を引き起こします。

RAO UESによると、すべての高電圧回路ブレーカーの15％が動作条件を満たしていません。変電所設備の摩耗は50％を超えています。システム間電力ネットワークのスイッチング機器の基礎を形成する330〜750 kVの空気遮断器の3分の1以上は、20年以上または30年以上の耐用年数を持っています。同様の状況は、110〜220kVの電圧のスイッチング機器の場合です。

古いサーキットブレーカとそのサポートシステムには、高いメンテナンスコストが必要です。

2010年までの世界市場では、SF6および真空遮断器に代わるものはありません。したがって、作業はそれらを改善し続けます。

近年普及しているSF6遮断器の自動消火方式と自動圧力発生方式を組み合わせて使用しています。これにより、ドライブのエネルギー消費が削減され、245kV以上の電圧のSF6サーキットブレーカに経済的で信頼性の高いスプリングドライブを使用できるようになります。

消火の効率を上げると、回路ブレーカーの遮断あたりの電圧を360〜550kVまで上げることができます。

VDCの接触システムをさらに改善し、真空アークを効果的に減衰させ、チャンバーの直径を小さくするための磁場の最適な分布を探す作業が進行中です。高電圧真空遮断器用に35kV（110 kV以上）を超える電圧のVDCを作成する作業が続けられています。

真空装置は、コンタクタだけでなく、スイッチや制御装置の形でも、低電圧（1140 V以下）で使用され始めています。

SF6を他のガスと混合したものに交換する作業、および他のガスを使用する作業が進行中です。

SF6と真空装置の開発レベルは、基本的に消費者の要件を満たしています。

今日の供給ロシアの海外市場でガス絶縁機器の販売台数は、国内機器の販売台数を大幅に上回っています。ロシアの製造業者が外国の製造業者と競争することは、技術的な後進性と技術的な再設備のための資金の不足のためにますます困難になっています。

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ブックマーク

アプリケーションエリア

SF6変圧器は、さまざまな変電所で使用されています。この装置は、開閉装置の保護部品である測定器に信号を送信することができます。 SF6変圧器は、三相（産業用）ネットワークに接続されています。彼らの仕事は、交流電流を50Hzに変換することです。中程度および中程度の寒冷な気候帯での設置が許可されています。

SF6絶縁に基づく変圧器の操作は、人間の産業活動のほぼすべての部門で可能です。機器の操作により、処理された信号を測定器、セキュリティ、保護システムに送信できます。この設備は、さまざまな電力計測装置の動作を保証するために使用されます。

SF6変流器は、市内で稼働する閉鎖型または地下の変電所に最適です。インスタレーションは、エコロジーの観点から重要な領域に取り付けられています。このような地域では、油漏れは許容できません。ここではSF6機器のみを使用できます。

動作原理と範囲

高電圧SF6サーキットブレーカはどのように機能しますか？ SF6ガスによる相の相互分離のため。機構の動作原理は次のとおりです。電気機器の電源を切る信号を受信すると、各チャンバーの接点が開きます。内蔵の接点が電気アークを生成し、ガス環境に配置されます。

この媒体はガスを個々の粒子と成分に分離し、タンク内の高圧により、媒体自体が還元されます。システムが低圧で動作する場合は、追加のコンプレッサーを使用する可能性があります。次に、コンプレッサーが圧力を上げてガス爆発を形成します。シャントも使用され、電流を均等化するために使用する必要があります。

下の図の指定は、回路ブレーカーメカニズムの各要素の位置を示しています。

タンクタイプのモデルは、ドライブとトランスを使用して制御します。ドライブは何ですか？そのメカニズムはレギュレーターであり、その目的は電源をオンまたはオフにし、必要に応じてアークを設定レベルに保つことです。

ドライブは、スプリングとスプリング油圧に分けられます。ばねは信頼性が高く、操作の原理が単純です。すべての作業は機械部品のおかげで行われます。スプリングは、特別なレバーの作用で圧縮および減圧することができ、設定されたレベルに固定することもできます。

サーキットブレーカのばね油圧式ドライブには、さらに油圧制御システムが設計されています。ばね装置自体がラッチのレベルを変更できるため、このようなドライブはより効率的で信頼性が高いと見なされます。

空気遮断器の装置と設計

VVB電源スイッチの例を使用して、エアサーキットブレーカがどのように配置されているかを検討してください。その簡略化された構造図を以下に示します。

VVBシリーズ空気遮断器の典型的な設計

指定：

A-レシーバー、公称圧力レベルに対応する圧力レベルが形成されるまで空気が送り込まれるタンク。
B-アークシュートの金属タンク。
C-エンドフランジ。
D-分圧コンデンサ（最新のスイッチ設計では使用されていません）。
E-可動接点グループの取り付けロッド。
F-磁器の絶縁体。
G-シャント用の追加のアーク接点。
H-シャント抵抗。
I-エアジェットバルブ。
J-インパルスダクトパイプ。
K-混合気の主な供給。
L-バルブのグループ。

ご覧のとおり、このシリーズでは、コンタクトグループ（E、G）、オン/オフメカニズム、およびブロワーバルブ（I）が金属製の容器（B）に封入されています。タンク自体は圧縮空気の混合物で満たされています。スイッチの極は、中間の絶縁体によって分離されています。容器には高電圧がかかるため、支柱の保護は特に重要です。それは絶縁磁器の「シャツ」の助けを借りて作られています。