Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам » Элегаз SF6 (электротехнический газ) и его использование в высоковольтном электрооборудовании
Количество просмотров: 4629
Комментарии к статье: 4


Элегаз SF6 (электротехнический газ) и его использование в высоковольтном электрооборудовании


В 1890 г. французский химик Анри Муассан получил ничем не примечательное газообразное соединение — шестифтористую серу (SF6). В то время даже не предполагали, что почти через сто лет это скромное открытие приведет к поистине революционным преобразованиям в электротехнике, найдет широчайшее применение в электроаппаратостроении, в корне изменит привычный облик высоковольтного оборудования.

Элегазовые выключатели на трансформаторной подстанции

Бурное развитие электротехники еще в начале XX века привело к созданию многочисленных электролиний. Специалисты быстро сообразили, что эффективность передачи энергии существенно возрастает по мере того, как повышается рабочее напряжение. Поэтому получаемая от генераторов электроэнергия подвергалась преобразованию в повышающих трансформаторах, а перед ее использованием напряжение снова понижалось.

С увеличением числа потребителей и усложнением электрической сети повышающие и понижающие подстанции приобрели и другие функции. Они превратились в сложные распределительные пункты, нашпигованные различной коммутационной аппаратурой — мощными выключателями, разъединителями, разрядниками, измерительными трансформаторами тока и напряжения.

С самого начала для изоляции электрических проводов от земли, проводов разных фаз в линии, а также при создании промежутков (разрывов) в коммутационной аппаратуре использовался воздух. Он зарекомендовал себя неплохим изолятором. К тому же, такой естественный диэлектрик ничего не стоил.

Росло напряжение, увеличивалась мощность передаваемой электроэнергии. Теперь уже, чтобы создать необходимые изолирующие промежутки, требовалось разносить провода на большие расстояния, создавать гигантские высоковольтные аппараты.

Электрическая сеть непрерывно разветвлялась, увеличивалось число подстанций и распределительных пунктов, которые занимали значительную территорию, нередко в зоне плотной городской застройки.

В этих условиях воздух как изолирующая среда уже не мог удовлетворить электротехников. В 30-х гг. XX века во многих странах развернулись интенсивные исследования физических и, в первую очередь, электроизоляционных свойств газов. Искали газ, который обладал бы лучшими изоляционными характеристиками, чем традиционный диэлектрик — воздух.

Вот тут-то и пригодилось открытие Муассана. В 1941 г. советский физик Б. М. Гохберг предложил использовать в качестве изолирующей среды шестифтористую серу. Он же назвал это соединение элегазом — электротехническим газом.

Элегазовые измерительные трансформаторы напряжения

Элегаз не вступает в реакцию с конструкционными материалами, нетоксичен, пожаробезопасен. Плотность его в 5 раз превышает плотность воздуха. Эта особенность, а также способность молекул элегаза захватывать свободные электроны и обуславливают его высокую электрическую прочность (в несколько раз выше, чем у воздуха).

При избыточном давлении в 5 — 7 атм элегаз превосходит по электрической прочности даже такие твердые и жидкие диэлектрики, как полимеры и техническое масло. К тому же, газы практически не подвержены старению и их изоляционные свойства не ухудшаются при длительной работе оборудования.

Наконец, элегаз значительно лучше воздуха проводит тепло. Отличные же теплопередающие свойства элегаза позволяют в кратчайшие сроки рассеивать значительное количество энергии, а значит прерывать большие токи при отключении мощных электропередач (в 100 раз большей мощности, чем при воздушной изоляции).

Работы по практическому применению элегаза, прерванные войной, возобновились в конце 40-х гг. Стояла задача — создать комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и заменить ими открытые высоковольтные распредустройства электростанций и трансформаторных подстанций, в которых в качестве изолирующей среды использовался воздух.

Комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией (КРУЭ)

Первые КРУЭ появились за рубежом в середине 60-х гг. В этот период в СССР также были разработаны опытные образцы, а в 70-х гг. началось серийное производство отечественных КРУЭ. За два последних десятилетия число КРУЭ, установленных в разных странах мира, резко возросло.

Что же входит в состав КРУЭ? Конструкция собирается из различных электрических аппаратов и элементов — выключателей, разъединителей, заземлителей, трансформаторов тока и напряжения, шинопроводов, высоковольтных вводов. Этот набор позволяет обслуживающему персоналу производить необходимые операции при распределении электроэнергии потребителям, а также при производстве ремонтных работ.

В частности, с помощью КРУЭ включают и отключают отдельные линии электропередачи при коротких замыканиях, измеряют параметры электрической сети, заземляют установки.

Все токоведущие части КРУЭ размещаются внутри заземленной металлической оболочки. Токоведущие жилы представляют собой алюминиевые или медные трубы, поддерживаемые изоляционными распорками (труба в трубе). Пространство между внешней оболочкой и токопроводом заполняется элегазом и герметизируется.

Преимущества КРУЭ очевидны. Во-первых, они компактны. Площадь, занимаемая ими, не превышает 10 % площади открытого распредустроиства на то же напряжение. Объем почти в 100 раз меньше.

Во-вторых, на электроустановку совершенно не влияют атмосферные осадки, ветер и загрязняющие вещества. К тому же, наличие металлической оболочки надежно защищает персонал от возможного поражения электрическим током.

Немаловажно и то, что все элементы КРУЭ серийно изготавливаются в заводских условиях и легко собираются на месте монтажа. Это позволяет использовать КРУЭ в труднодоступных районах. А жесткая конструкция дает возможность применять такие устройства даже в сейсмически активных зонах.

Главный элемент любого распределительного устройства — высоковольтный выключатель. С начала 70-х гг. XX века элегазовые выключатели устанавливаются не только в комплекте с КРУЭ, но и просто взамен применявшихся ранее воздушных и масляных выключателей.

Элегазовый высоковольтный выключатель

Дело в том, что обычный воздушный выключатель на напряжение 220 — 1150 кВ имеет несколько пар контактов, последовательно соединенных между собой. А каждая пара контактов помещается в цилиндре длиной 1 — 2 м, установленном на изолирующей опоре высотой 3 5 м. В результате получается весьма громоздкая конструкция.

Применение элегаза с его прекрасными электрофизическими свойствами значительно упрощает дело, снижает массу и размеры выключателей. В настоящее время разработаны элегазовые выключатели с одной парой контактов, способные отключать токи до 50 кА при напряжении до 500 кВ.

Оснащение подстанций компактными КРУЭ повлекло за собой снижение размеров и другого высоковольтного оборудования. В первую очередь, трансформаторов. По сравнению с масляными трансформаторами элегазовые имеют на 15 20 % меньше массу и размеры, они пожаробезопасны и более удобны в эксплуатации.

В энергетическом и специальном электрооборудовании находят применение протяженные высоковольтные кабели (линии) электропередачи с элегазовой изоляцией при рабочем напряжении до 800 кВ и выше.

Они позволяют в несколько раз по сравнению с обычным кабелем увеличить передаваемую мощность. Существенно снижаются диэлектрические потери вследствие малой диэлектрической проницаемости элегаза, обеспечивается независимость от условий окружающей среды.

Высоковольтные элегазовые кабели применяются и в установках термоядерного синтеза.

Область использования элегаза постоянно расширяется. Можно предположить, что в дальнейшем произойдет повсеместное внедрение шестифтористой серы в электротехнические устройства.

Цифровая подстанция АББ на 145 кВ

Однако уже ведутся интенсивные поиски новых электротехнических газов, превосходящих по своим характеристикам элегаз. Так, в установках, предназначенных для работы в условиях низких температур (ниже —40 °С), все чаще применяется смесь азот — элегаз.

Это связано с тем, что температура сжижения смеси существенно ниже температуры сжижения чистого элегаза, такая смесь значительно дешевле, а электрическая прочность при добавке азота практически не изменяется.

Перспективно применение и других смесей, например, добавка к элегазу даже небольшого (0,5 %) количества хладона заметно повышает электрическую прочность изоляции. Исследования продолжаются.

В. Н. Вариводов

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Голые провода воздушных линий электропередачи
  • Высокотемпературная сверхпроводимость: история открытия, физика явления и п ...
  • Передача постоянного тока в электроэнергетике
  • Что такое сопротивление изоляции кабеля и его нормы
  • Интеллектуальные распределительные трансформаторные подстанции
  • Сверхпроводимость в электроэнергетике. Часть 2. Будущее за сверхпроводникам ...
  • Генератор Маркса и его использование
  • Современные конденсаторные установки компенсации реактивной мощности
  • Проводниковые алюминий и медь: свойства, особенности использования, стойкос ...
  • Что такое электрическое сопротивление и как оно зависит от температуры
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

      Комментарии:

    #1 написал: Сергей |

    За счет применения КРУЭ вместо РУ с обычным оборудованием и ошиновкой может быть осуществлено сокращение занимаемой ими площади. При таком решении ликвидируются большие воздушные изоляционные промежутки и длинные подвесные и опорные изоляционные конструкции с большими путями утечки. Одновременно вместо жестких или гибких воздушных связей необходимо использование токопроводов с элегазовой изоляцией. КРУЭ содержит сравнительно небольшое количество элементов соответствующей формы, обеспечивающей равномерное электрическое поле. Кроме того, работа КРУЭ при воздействии электрического поля постоянного тока предъявляет более жесткие требования к гладкости и чистоте внутренних поверхностей элементов КРУЭ.

      Комментарии:

    #2 написал: Гость |

    Применение элегаза в электроэнергетике позволяет снижать массу и размеры выключателей, а также упрощать конструкцию электротехнических устройств. Элегаз обладает высокой теплопроводностью и низкой теплоемкостью, что делает его эффективным средством для гашения дуги и обеспечивает высокую безопасность. Однако, элегаз тяжелее воздуха, и его использование может вытеснить воздух из закрытых помещений, что может вызвать проблемы с герметичностью электротехнического оборудования. Элегаз SF6 является важным компонентом современного высоковольтного электрооборудования, которое обеспечивает эффективную изоляцию и гашение дуги, однако его использование требует строгого соблюдения технических требований и правил эксплуатации. 

      Комментарии:

    #3 написал: Андрей |

    Очень интересная статья. Спасибо!

      Комментарии:

    #4 написал: Михаил |

    Элегаз SF6 (гексафторид серы)  применяется в качестве основной изоляции в высоковольтных трансформаторах тока и напряжения, кабелях, трансформаторах, ячейках КРУЭ, а также как среда для гашения дуги. Элегаз обладает высокими теплопроводящими свойствами, что делает его эффективной средой для гашения дуги. Однако, стоит отметить, что элегаз имеет некоторые недостатки, такие как высокий потенциал глобального потепления и длительное время жизнеспособности, что делает его газом ограниченного применения согласно Киотскому протоколу. Также, из-за того, что элегаз тяжелее воздуха, в низко расположенных закрытых помещениях скопившийся элегаз может вытеснить воздух, поэтому требуется высокая герметичность электротехнического оборудования. Использование элегаза позволяет создавать более компактные конструкции с высокой отключающей способностью и безопасностью. 

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.