Энергосбережение и новая универсальная конструкция многоамперного разъединителя - «Новости - Энергетики»

Неотъемлемой частью общей проблемы энергосбережения является снижение собственных потерь на тепловыделение устройств, составляющих генераторные цепи электростанций. К таким устройствам, в частности, относятся многоамперные воздушные разъединители переменного напряжения внутренней установки. Это, например, хорошо известные электроэнергетикам выпускаемые ЗАО «ЗЭТО» разъединители естественного охлаждения РРЧЗ-20/6300, РВРЗ-20/8000 и РВПЗ-20/12500 на напряжение 20 кВ и фазные токи 6300, 8000 и 12 500 А. Подобные разъединители на более высокие токи отечественной промышленностью не выпускаются. Однако потребность в них имеется, так как на крупных электростанциях генераторные токи фаз существенно превышают 12 500 А. Как выход из этого положения на ряде станций используются полюса разъединителя РВПЗ-20/12500 совместно со специальной достаточно мощной системой принудительного охлаждения (обдува). Следовательно, в данном случае дополнительно теряются сразу две части вырабатываемой электроэнергии: одна часть тратится на значительное увеличение нагрева разъединителя (значительное – вследствие квадратичной зависимости тепловыделения от тока), а другая часть тратится в мощных электродвигателях обдува.
Основным препятствием на пути повышения токоведущей способности разъединителей переменного напряжения является известный электромагнитный эффект близости. Он обуславливает неравномерность распределения тока между параллельно включенными подвижными контактными ножами или ламелями, замыкающими разрядный промежуток, что при больших токах приводит к значительным перегревам ножей (ламелей) и соответствующих контактов. Именно поэтому на ЗАО «ЗЭТО» была разработана новая конструкция многоамперного полюса разъединителя (пат. 2308780 РФ, бюл. 2007, № 29), в которой благодаря плотной круговой многостержневой компоновке токоподводов и ламелей практически полностью подавлен упомянутый эффект близости. Эта конструкция реализована в полюсе разъединителя РП-27/20000 на напряжение 27 кВ и ток 20 000 А, который поставлен в Иран на Бушерскую АЭС. В нем обеспечивается практически равномерное распределение тока между 32 электрически запараллеленными стержнями токоподводов и ламелей, а также между 64 клиновыми контактами.
Указанная конструкция может быть реализована практически на любой ток, обеспечивая равномерное его распределение между стержнями и контактами. Однако ей присущи две особенности, которые зачастую неприемлемы для потребителей: во-первых, из-за стержневой многоэлементности токоподводов отсутствуют ножи заземления, во-вторых, для обеспечения требуемой механической жесткости конструкции (при продольном возвратно-поступательном перемещении ламелей) разрядный промежуток перемкнут плоскими стеклотекстолитовыми изоляторами.
В связи с вышеизложенными причинами на ЗАО «ЗЭТО» была разработана и экспериментально апробирована другая новая универсальная многоамперная энергосберегающая транспонированная конструкция полюса разъединителя внутренней установки рубящего типа РРТ, обладающая:
• высокой равномерностью распределения переменного тока между подвижными ножами и контактами, в том числе и при наличии значительного электромагнитного влияния полюсов соседних фаз;
• почти N-кратным увеличением фазной токоведущей способности при параллельном включении N полюсов как модулей с сохранением близкого к равномерному распределения тока;
• высокой степенью естественного охлаждения;
• простым и надежным механизмом снятия контактного давления;
• ножами заземления и неперемыкающими разрядный промежуток фарфоровыми изоляторами.
В транспонированном полюсе РРТ подвижные контактные ножи образуют пересекающиеся в пространстве, но изолированные друг от друга электрические цепи, что подавляет упомянутый эффект близости и тем самым обеспечивает практически равномерное распределение тока между ножами и контактами. Поэтому конструкция РРТ уменьшает интенсивность собственного магнитного поля и электродинамических сил, а также значительно снижает как собственные потери электроэнергии на тепловыделение, так и массогабаритные параметры разъединителей, повышает их надежность и рабочий ресурс, а также расширяет диапазон модульно реализуемых номиналов по току до 35 000 А.
Конструкция РРТ уже реализована в прошедшем все необходимые испытания полюсе-модуле РРТЗ-20/8000 и готовится к серийному выпуску вместо разъединителя РВРЗ-20/8000 (см. табл. 1).
РРТ как двухмодульный (N = 2) полюс РРТЗ-20/12500 готовится также для испытаний и последующего серийного производства вместо разъединителя РВПЗ-20/12500 (см. табл. 2). Макет этого полюса уже прошел тепловые испытания.
По сравнению с полюсом разъединителя РП-27/20000 конструкция РРТ позволяет реализовать несоизмеримо более простой трехмодульный (N = 3) полюс РРТЗ-20/20000 со значительно меньшей металлоемкостью (см. табл. 3).
Конструкция РРТ запланирована уже и к реализации в двухмодульном (N = 2) полюсе разъединителя
РРТЗ-20/18000 на ток 18 000 А для Курской АЭС вместо используемого там разъединителя РВПЗ-20/12500 с вышеупомянутым дополнительным обдувом (модулем будет служить полюс РРТЗ-20/10000, получаемый из РРТЗ-20/8000 путем утолщения контактных ножей и контактных выводов).
Таким образом, ЗАО «ЗЭТО» способно производить воздушные многоамперные разъединители переменного напряжения внутренней установки на любой ток до 35 000 А, удовлетворяющие современным требованиям энергосбережения, а также имеющие повышенные надежность, рабочий ресурс и пониженную металлоемкость. Это стало возможным благодаря разработанной оригинальной (патентуемой) универсальной транспонированной конструкции многоамперного полюса разъединителя типа РРТ, позволяющей при высокой равномерности распределения тока получать почти пропорциональное увеличение токоведущей способности при параллельном включении нескольких полюсов как модулей.