Ресурсные возможности элегазового выключателя на 110 кВ производства ЗАО «ЗЭТО»

Элегазовый колонковый выключатель типа ВГТ-110-40, производимый ООО «ЗЭТО- Газовые Технологии» (дочернее предприятие в составе ЗАО «ЗЭТО») и аттестованный ОАО «ФСК ЕЭС» , успешно прошел типовые испытания в различных испытательных центрах, обладающих испытательными стендами, характеристики которых обеспечивают исполнение требований ГОСТ 52565-2006 в полном объеме (рис. 1, табл. 1). При определении ресурсных возможностей выключателя в процессе типовых испытаний были проведены дополнительные исследования с целью точного определения параметров ресурса.

Рисунок 1. Выключатель ВГТ-110-40 на испытаниях в испытательном центре «КЕМА»

Рисунок 2. Величина износа контактов при ресурсных испытаниях (справа от оси – чистые контакты, слева – после испытаний).

Износ контактов (изменение момента касания) показан на рис. 2 и имел следующие значения:

1. Износ контактов при испытаниях в КЕМА 15 отключений на чистом элегазе со средним значением тока отключения 33,86 кА и среднем времени горения дуги 13 мс составил около 10 мм.
2. Износ контактов при испытаниях в ИЦ ВА «НТЦ электроэнергетики» 21 отключение на чистом элегазе при давлении 0,5 МПа со средним значением тока 40,6 кА и среднем времени горения  дуги 15,2 мс  составил около 20мм.
3. Износ контактов при испытаниях в ИЦ ВА «НТЦ электроэнергетики» 20 отключений для исполнения на смеси SF₆ и СF₄ при давлении 0,7 МПа со средним значением тока 40,4 кА и среднем времени горения дуги 16,3  мс составил около 20 мм.

Расчетом установлено, что удельный износ материала контактов, применяемых в выключателе ВГТ-110-40, близок к удельному износу материала, исследуемого в [4].  При напряжении на дуге,  меняющимся от 0 до 400 В  первый полупериод тока, и от 400 до 500 В – во второй полупериод тока [3], энергия дуги при минимальном времени горения дуги, при котором происходит гашение (около 11 мс) и среднем времени (15-16 мс) отличаются примерно вдвое, что соответствует разнице износа контактов при испытаниях в КЕМА и ИЦ ВА. В соответствии с рекомендацией [5] испытания выключателя в ИЦ ВА «НТЦ электроэнергетики» проводились при среднем времени горения дуги 15-16 мс и подтвердили коммутационный ресурс в 20 отключений номинального тока К.З. при времени горения дуги  16 мс и износе контактов 20 мм. Эти величины нашли свое отражение в Р.Э. в виде нормы в 20 мм на изменение момента замыкания контактов в процессе эксплуатации.

Механический ресурс

Испытания выключателя ВГТ-110-40 на механический ресурс проводились по требованиям для выключателя с повышенной механической стойкостью по п. 4.1.8  ГОСТ 52565-2006, с числом включений и отключений 10 000 по п. 9.2.4.3 и серийностью в соответствии с табл. 6 при давлении заполнения 0,5 МПа (абсолютное, приведенное к 20°С).

Таблица 6 – Испытания на ресурс по механической прочности

Серия испытаний, указанная в табл. 6, повторялась пять раз. Механические характеристики после испытаний остались в норме (рис. 3 – изменение собственного времени отключения).

Производители элегазовых выключателей заявляют величину годовой утечки 1% или 0,5%.  Это означает, что при разнице между величиной давления заполнения и величиной минимального давления 20%, ресурс составляет 20 или 40 лет соответственно. Первоначально, при сборке на предприятии, газоплотность выключателя обеспечивается  конструкцией уплотнений (формой и чистотой канавок, упругими свойствами материала уплотнений), технологией сборки и проверки при приемо-сдаточных испытаниях. В течение эксплуатации величина утечек меняется в зависимости от температуры окружающей среды и времени эксплуатации. Для выключателя ВГТ-110-40 степень изменения годовой утечки в диапазоне температур эксплуатации, определенная при климатических испытаниях, составила 1,5 раза (рис. 4,табл. 8). С учетом этого, для обеспечения величины годовой утечки при эксплуатации в 0,5%, годовая утечка при приемо-сдаточных испытаниях установлена в 0,3%.

1. Коммутационный ресурс  выключателя ВГТ-110-40 составляет 20 отключений со средним временем горения дуги 16 мс, что позволяет эксплуатировать изделие в течение срока службы 40 лет без замены дугогасительных контактов и сопел. Контрольным параметром коммутационного ресурса является изменение момента замыкания контактов, ограниченное  в Р.Э. величиной 20мм.
2. Механический ресурс выключателя ВГТ-110-40 составляет 10 000 циклов ВО, что позволяет эксплуатировать изделие в течение срока службы 40 лет без замены деталей привода и главных контактов.Контрольными  параметрами механического ресурса являются времена включения и отключения выключателя, регламентированные ТУ и норма сопротивления главной цепи, установленная в Р.Э.
3. Ресурс на герметичность  выключателя ВГТ -110-40 ограничивается сроком эксплуатации уплотнений 20 лет, заявленным производителем уплотнений.  Решение о необходимости замены уплотнений будет приниматься по истечении этого срока в зависимости от величины давления элегаза в аппарате. Во всяком случае, норма 0,5% годовой утечки с учетом поправки на влияние температуры эксплуатации при разнице минимального давления и давления заполнения в 20%, установленные в Р.Э., предполагают срок замены уплотнений через 40 лет.