Mentenanța intreruptorulul cu SF6. Tehnici moderne

CAPITOLUL I

Memoriul justificativ

Întrerupatoarele de înalta tensiune sunt aparate electrice automate destinate comutatiei circuitelor de înalta tensiune parcurse de curent.Sarcinile principale a acestor întrerupatoare sunt operatiile de stabilire siîntrerupere a curentului de sarcina normala, la interventia voita a operatorului si sa întrerupa cât mai rapid în mod automat, curentii de scurtcircuit în urma comenzilor primite de la protectia prin relee (declansatoare). La nevoie aceste întrerupstoare trebuie sa poata îndeplinii si operatia de reanclansare automata rapida, imediat dupa prima deconectare, sub actiunea comenzii primite de la dispozitivele RAR.

În ultimele decenii s-au făcut progrese remarcabile în domeniul întreruptoarelor de înaltă tensiune.

Dacă între 1965-1970, în majoritatea întreprinderilor se fabricau tipurile aşa-zise „clasice” constând din întreruptoare cu ulei puţin, aer comprimat, cu suflaj magnetic, cu ulei mult,etc.

După această perioadă, se produce o schimbare, care constă în apariţia treptată în fabricaţia industrială, a întreruptoarelor ce utilizează ca mediu de stingere şi de izolare, hexafluorura de sulf.

Construcţia întreruptoarelor cu SF6 a apărut ca urmare a descoperirii proprietăţilor foarte bune de stingere a arcului electric de comutaţie, pe care le posedă acest gaz. În afară de aceasta, spre deosebire de alte materiale electroizolante care îşi pierd în timp calităţile de dielectric – îmbătrânesc - SF6 nu îmbătrâneşte.

De asemenea, spre deosebire de alte medii de stingere a arcului electric, care sub acţiunea temperaturii ridicate se descompun în gaze ce activează stingerea şi care apoi sunt evacuate din întreruptor – pierzându-se deci la fiecare rupere, o parte din masa mediului de stingere – SF6 după ce sub acţiunea temperaturii s-a descompus în elementele sale componente, ulterior stingerii arcului electric acestea se recombină, păstrând practic neschimbată cantitatea de SF6 din întreruptor. Aceste proprietăţi corelate cu cele de bun dielectric, permit realizarea unor instalaţii şi aparate electrice de gabarit redus şi capsulate, adică fără comunicare cu mediul exterior.

O proprietate importantă a SF6 este aceea de gaz electronegativ, adică a cărui moleculă neutră,în urma ataşării unui electron, formează un ion negativ stabil.

Pentru presiuni cuprinse între 1şi 9 bar ( 1 bar=105 N/m2 ), rigiditatea dielectrică a SF6 este – atât la frecvenţa industrială, cât şi la unda de impuls de 1,2/ 50µs - de peste două ori mai mare decât cea a aerului aflat la aceeaşi presiune [1].

SF6 pur este un gaz incolor, inodor, nu este toxic şi nici inflamabil, este un gaz greu densitate 38,8 g/ dm3 la 20oC şi presiune absolută 6 barr, mai dens de 5 ori decât aerul din care cauză se dispersează greu în atmosferă.

Utilizarea lui se face în stare pură, procentele de impuritate admise( care rezultă din procesul de fabricaţie este foarte strict controlat prin norme [2].

Impurităţile amintite constau din aer, apă, acizi, fluoruri, uleiuri minerale şi sunt admise în cantităţi foarte mici, de ordinul câtorva p.p.m.( părţi pe milion).

Constatările fizico-chimice ale gazului SF6, i conferă superioritate faţă de hidrogen sau azot, astfel:

a) ca izolant SF6, are următoarele proprietăţi:

- la p=5 barr, are o rigiditate dielectrică mai mare de circa două ori decât a aerului şi a uleiului;

- se autogenerează spontan după o străpungere ( cu tendinţa de creştere ulterioară a rigidităţii spaţiului străpuns); după o străpungere, creşterea de presiune e neglijabilă.

b)ca mediu de stingere, are următoarele proprietăţi:

- aviditatea pentru electroni;

- diametrul maxim al arcului electric în SF6 redus;

- constanta de timp în vecinătatea trecerii prin zero, este de două ordine de maxime mai mică (1,7µs faţă de 110 µs la aer);

Date fiind cele descrise anterior, aleg soluţia de întreruptor cu presiune mică,cu suflaj axial, cu loc de rupere pe pol.

Mecanismul de acţionare va fi de tipul, cu acumulare de energie, cu resoarte disc, cu transmisia energiei la contactele mobile, prin intermediul unui fluid hidraulic.

Tendinţa pe plan mondial în domeniul construcţiei de aparate electrice, constă în a extinde producţia şi utilizarea întreruptoarelor cu SF6 în detrimentul celor cu ulei puţin, respectiv a celor cu aer comprimat. Aceasta deoarece în raport cu celelalte tipuri de întreruptoare, cele cu SF6 prezintă următoarele avantaje, care devin decisive în cadrul unei analize tehnico-economice:

- reducerea numărului de camere de stingere pe pol, pentru aceeaşi valoare a lui Un şi Ir ;

- creşterea capacităţii de rupere pe unitatea de rupere (245kA, 50 kA.);

- reducerea gabaritului (1/10 la instalaţii capsulate în SF6 şi 1/2—1/4 la întreruptoarele cu SF6);

- creşterea anduranţei între revizii;

- nu prezintă pericol de incendiu sau explozie.

CAPITOLUL II

Stadiul actual în construcţia întreruptoarelor de

înaltă tensiune în SF6.

În perioada 1980-1990, pe plan mondial, s-au optimizat construcţiile existente reducându-se în continuare gabaritele, consumurile la constructor şi cheltuielile de întreţinere la utilizator.

Pe plan mondial s-a perfecţionat întreruptorul cu autosuflaj (se foloseşte energia aerului pentru mişcarea contactului mobil) şi mecanismul de acţionare cu înmagazinare de energie în arcuri disc. De remarcat că, transmiterea energiei de la arcurile disc la tija întreruptorului, se face prin intermediul unui lichid hidraulic.

Într-o serie de ţări europene printre care şi ţara noastră,Un cea mai mare este 420 kV. În alte ţări europene Un este 765 kV. Şi se efectuează cercetări pentru tensiune de 1100kV…1500kV în vederea realizării interconectării sistemelor electro - energetice.

În S.U.A. tensiunea nominală cea mai mare este de 765kV, fiind realizate circa 6000km de linii de transport la această tensiune.

În sistemele electro-energetice cu tensiuni nominale până la 500kV nivelul actual al curentului de scurtcircuit este de 63 kA. În sistemele cu tensiunile nominale de 765kV, într-o serie de cazuri este necesară instalarea unor întreruptoare cu capacitate nominală de rupere de 80kA. La tensiune de 1100…1500kV, această valoare va creşte probabil până la 100 140kA.

Valoarea maximă a curenţilor nominali ai întreruptoarelor de serie mare cu SF6 este de 4000A. Firma Siemens a mărit curentul nominal al întreruptorului cu SF6 pentru instalaţii capsulate la 765kV până la 8000A.

Firma Toshiba livrează întreruptoare cu SF6 la 330şi 500kV cu curenţi nominali până la 8000A desfăşurând cercetări pentru mărirea curentului nominal până la 12000A. curenţii nominali de rupere ai întreruptoarelor cu SF6 sunt de 50 63kA. Toate firmele producătoare de astfel de întreruptoare desfăşoară o intensă activitate în sensul sporirii capacităţii lor de rupere.

Firma B.B.C. are comenzi de staţii complet capsulate cu curenţi de rupere de 70…80 kA.

Firma Merlin-Gerin urmăreşte o creştere a curenţilor de rupere în următorii 2…3 ani până la 80…100 kA.