Cursul nr. 16ntreruptoare cu hexafluorur de sulf

16.1. Hexafluorura de sulf SF6 caracteristici

Hexafluorura de sulf - SF6- este un gaz apreciat pentru calitile sale chimice i dielectrice.Tehnica de comutaie care utilizeaz acest gaz a fost dezvoltat prima dat n 1970 odat cu tehnicacomutrii n vid. 16.1.1. Proprietile gazului SF6

Proprietile chimice n stare pur, gazul SF6 este nepoluant, incolor, fr miros, neinflamabil i non toxic. Este

insolubil n ap. Este inert chimic: toate legturile chimice dintre molecule sunt saturate i au o energie de

disociere mare (+1,096 kJ/mol) de asemenea i o mare capacitate de evacuare a cldurii produs dearcul electric (entalpie mare).

Pe durata arcului, n care temperatura poate ajunge la valori cuprinse ntre 15.000 i 20.000K gazul SF6 se descompune. Aceast descompunere este teoretic reversibil: cnd curentul scadetemperatura scade i ea iar ionii i electronii se pot recombina refcnd molecula de SF6. Un micnumr produse secundare sunt obinute din spargerea moleculei de SF6 n prezena impuritilor,precum dioxid de sulf sau tetrafluorur de carbon. Aceste produse secundare rmn confinate(nchise) n anvelop i sunt uor absorbite de compuii activi, asemenea silicailor de aluminiu,care sunt deseori gsii n mediul ntreruptoarelor.

Raportul 61634 al IEC asupra utilizrii SF6 n ntreruptoare ofer valorile standard care potfi ntlnite dup civa ani de funcionare. Cantitile produse rmn mici i nu sunt primejdioasepentru oameni sau pentru mediu nconjurtor: aer (civa ppmy), CF4 (40 600 ppmy), SOF2 iSO2F2 (n cantiti neglijabile).

Concluzii privind proprietile SF6 ca mediu electroizolant: gaz electroizolant de mare rigiditate dielectric, nregistrat chiar la presiuni relativ sczute

(0,150,4 MPa); excelent fluid extinctor, capabil s transporte o mare cantitate de cldur.

Variante constructive de ntreruptoare cu SF6: A. tehnica pneumatic; B. tehnica autopneumatic; C. cu suflaj magnetic; D. cu autoexpansiune; E. cu tehnic combinat.

16.2. ntreruptoare cu SF6 n tehnica pneumatic.

n construciile de acest tip, stingerea arcului electric se face prin suflarea cu gaz SF6 lapresiuni relativ ridicate. Circuitul de gaz este nchis i conine dou rezervoare, unul de joaspresiune (cca. 0,3 MPa) i unul de nalt presiune (1,5 MPa), ntre care este amplasat un compresor.Echipamentele realizate n tehnic pneumatic sunt cunoscute ca funcionnd la dou presiuni.

1

Curs 16 ntreruptoare cu hexafluorur de sulf

Hexafluorura de sulf la joas presiune umple n ntregime construcia ntreruptorului, realizndizolaia ntreruptorului.

La deconectare, gazul stocat n rezervorul de nalt presiune, strbate ajutajele camerei destingere exercitnd suflajul necesar stingerii arcului electric, dup care se destinde n rezervorul dejoas presiune. Presiunea n rezervorul de nalt presiune este refcut prin intrarea n funciune acompresorului de SF6.

Construciile de acest tip sunt realizate n dou variante, cunoscute sub denumiri de dead-tank, respectiv live-tank, diferite prin modul de realizare a izolaiei cilor conductoare fa depmnt.

ntreruptorul de tip dead-tank are partea activ a polului nchis ntr-o cuv metalicfuncionnd la potenialul pmntului, umplut cu gaz SF6 la joas presiune, cu rol de realizare aizolaiei (figura 16.3).

1 conduct electroizolant ; 2 contact mobil tubular; 3 arcul electric; 4 contact fix de rupere; 5 contact fix de lucru; 6 supap; 7 SF6 la nalt presiune (rezervor);8 transmisie electroizola nt.

Fig.16.4. Seciune prin polul unuintreruptor tehnic pneumatic

Fig. 7 ntreruptor dead-tank

n figura 16.4 se prezint o seciune printr-un pol al unui ntreruptor n tehnic pneumatic,cu trei ntreruperi cu Un = 220 kV i Isc = 40 kA. SF6 este filtrat cu filtre de alumin.

1 camer de stingere modul; 2 izolator de trecere; 3 borne de conexiuni; 4 izolator suport; 5 compresor; 6 rezervor gaz la nalt presiune (P2) P1 = 0,4 MPa; P2 = 1,7 MPa.

Fig.16.5. ntreruptor de .t. life-tank, tip SFA: In = 2000 A, Isc = 63 kA.

P2

1 incint metalic; 2 tijele izolatoare de trecere; 3 izolatoare de trecere; 4 contacte fixe tubulare; 5 condensator de egalizare a tensiunii; 6 contact mobil rotativ;

7 7 rezervor SF6 de .p. 8 bara de torsiune;

Dup desprinderea contactelor, stingerea arcului electric de deconectare se produce subaciunea unui suflaj intens cu SF6 care se destinde de la presiunea p2 = 1,7 MPa la presiunea p1 =0,4 MPa. Extremitile arcului electric se sprijin pe suprafeele interioare ale pieselor tubulare decontact, astfel suprafeele de lucru ale contactelor fiind protejate mpotriva electroeroziunii.

Limitarea supratensiunilor de comutaie se obine prinutilizarea unor rezistoare liniare de untare (10) a contactelor

A B

2

Figura 16.7. Limitarea supratensiunilor de comutaie

1

2

1 borne de conexiuni; 2 izolatoare de trecere; 3 cuv metalic umplut cu

SF6 la joas presiune;

4 compresor.

3

4

1 2 3

P1

45

6

ntreruptorul live-tank. La acest tip de ntreruptor, izolaia fa de pmnt se obine cu o coloan electroizolant din porelan, care susine camera de stingere (figura 16.5).

Camera de stingere modul este reprezentat n figura 16.6.

5 4

10 4

6

8 9 6

3

2 1

Fig. 16.6. Camera de stingere modul 9 tija de transmisie a comenzii; 10 rezistoare de untare.

I

R1 R2 I2

300 1,2 k I1

Echipamente Electrice

principale. La deconectare se deschid mai nti contactele principale I urmate n ordine decontactele I1 i I2 (figura 16.7). Astfel, rezistena introdus n circuitul deconectat crete n trepte dela zero al valoarea R1, apoi la (R1 + R2), dup care are loc ntreruperea definitiv a arcului electric.n acest mod, tensiunea tranzitorie de restabilire are un caracter aperiodic cu valori relativ micipentru factorul de oscilaie.

Lichefierea nedorit a SF6 la scderea temperaturii mediului ambiant este prentmpinatprin folosirea unor rezistoare termostatate amplasate n pereii electroizolani ai rezervorului cu gaz.

Dintre dezavantajele tehnicii pneumatice amintim: prezena compresorului; riscul pierderilor de gaz; dispozitivul suplimentar de nclzire prezent la echipamentelor de exterior.

16.3. ntreruptoare cu SF6 n tehnica autopneumatic.

Tehnica autopneumatic a fost adoptat de constructori i acceptat de utilizatori deoarecepermite obinerea unor performane electrice nalte, cum sunt: capacitatea de deconectare lascurtcircuit poate atinge 63 kA, tensiunea nominal de pn la 800 kV, timp de deconectare devalori mici (cca. 40 ms), presiune de lucru redus: 0,50,7 MPa.

Suflajul necesar activrii stingerii arcului electric se obine la deconectare prin autocompresie,pe durata deplasrii echipajului mobil. Aceste ntreruptoare se mai numesc cu autocompresie saucu o singura presiune (monopresiune).

Avantaje: eliminarea compresorului i a valvelor pentru comanda suflajului; renunarea la sistemul de nclzire, deoarece la presiuni mai sczute de funcionare, specifice

acestei tehnici, lichefierea hexafluorurii de sulf se poate produce doar la temperaturi foartesczute, de 40C.

cheltuieli de exploatare reduse. Variante constructive:

la nalt tensiune se construiesc ntreruptoare monopolare, variant live-tank (izolate depmnt);

la foarte nalt tensiune, se construiesc ntreruptoare monopolare, n variant dead-tank; la medie tensiune se construiesc ntreruptoare trifazate.

16.3.1. ntreruptoare de nalt tensiune n tehnic autopneumatic

Se exemplific tehnica autopneumatic de nalt tensiune prin ntreruptorul LWE avndparametrii nominali: Un = 362 kV, In = 20003000 A, Isc = 63 kA. (figura 16.8).

Construcia este protejat i etanat ntr-o anvelop de porelan, coninnd SF6 la presiuneade 0,5 MPa; la aceeai presiune, gazul se gsete i n coloana electroizolant.

Funcionarea camerei de stingere n sistem autopneumatic poate fi urmrit n figura 16.9. n poziia nchis a ntreruptorului presiunea gazului SF5 este aceeai, att n interiorul ct i nexteriorul cilindrului 4. La deschiderea ntreruptorului, prin deplasarea n jos a tijei contactuluimobil, contactele 1 i 2 se separ i ntre ele amorseaz arcul electric de deconectare.

Simultan cu contactul mobil 2, fiind solidare cu acesta, se deplaseaz n jos i cilindrul 4 iajutajul electroizolant 5. Ca urmare hexafluorura de sulf dintre pistonul fix 3 i cilindrul mobil 4este comprimat, gazul fiind dirijat prin ajutajul 5 n suflaj asupra coloanei arcului electric.

1

1 camer de stingere modul;2 rezistor de untare; 3 borne de conexiuni; 4 saiu metalic; 5 dispozitiv pneumatic de acionare; 6 rezervor de aer comprimat.

2

3

5

3

1 contact fix; 2 contact mobil; 3 piston fix; 4 cilindru mobil solidar cucontactul mobil;

2

4

Curs 16 ntreruptoare cu hexafluorur de sulf

n cazul ntreruperii curenilor de scurtcircuit, suprafaa seciunii transversale a coloaneiarcului are valori mari, ocupnd aproape integral ajutajul camerei de stingere; acesta este fenomenulde refulare al arcului electric, cunoscut i ca efect de dop sau buon.

Fenomenul este benefic deoarece, fiind intens la valori instantanee mari ale curentului,permite rezervarea gazului comprimat nainte de momentul anulrii intensitii curentului, cnd,prin eliberarea ajutajului, se exercit suflajul necesar stingerii arcului electric.

Acelai efect conduce la micorarea energiei arcului deoarece, prin frnarea mecanic aechipajului mobil al ntreruptorului, lungimea maxim atins de coloana arcului n momentulstingerii definitive este limitat. n cazul curenilor de mic intensitate, efectul de dop este slab,nct, la aceeai vitez de deplasare a echipajului mobil, intensitatea suflajului scade. Se nlturastfel riscul unor ntreruperi cu tiere (smulgere) de curent, soldate cu supratensiuni de comutaie devalori mari.

Pistonul fix 3 este prevzut cu valve, nchise pe durata deplasrii la deschidere antreruptorului, dar care se deschid pe parcursul nchiderii acestuia, astfel nct gazul de subcilindrul mobil 4 s poat fi mprosptat prin recirculare.

Acionarea se poate face cu mecanism curesorturi sau hidromecanic.

1

1 contact fix de rupere; 2 contact mobil de rupere; 3 contact fix de lucru; 4 contact mobil de lucru; 5 ajutaj electroizolant; 6 valve; 7 cilindru metalic mobil solitar

cu contactele mobile; 8 piston fix: 9 contact alunector; 10 arcul electric

Fig.16.11. Seciune prin

autopneumatice cu SF6

H 07; 14; 17; 42; In = 2500 (3150) A i Isc = max 40 kA (figura 16.10). Construcia este constituit din trei poli monocoloan identici i un mecanism de acionare

cu comand pneumatic sau oleopneumatic. Componentele camerei de stingere i modul defuncionare sunt prezentate n figura 16.11.

ntreruptorul este prevzut cu contactele speciale de rupere (1 i 2), respectiv de lucru (3 fixi 4 mobil). Echipajul mobil este format din contactele (2), (4) conectate electric ntre ele, ambele

4

24

3

5 6 1 camera de stingere; 2 izolatorul suport; 3 mecanism ntreruptor + tija; 4 presostate de control; 5 mecanismul de acionare; 6-conducte nalt presiune 7 supori metalici.

camera de stingere modul.

produse n Romnia sunt cunoscute sub simbolizarea

7

Fig. 16.10. ntreruptor autopneumatic tip H.

Echipamente Electrice

solitare cu ajutajul electroizolant (5) i cilindrul metalic (7). Conducia ntre tija contactului mobil iborna fix de racord se stabilete prin contactul alunector (9).

La deconectare, echipajul mobil coboar, arcul electric (10) fiind preluat de contactele (1) i(2). SF6 comprimat ntre cilindrul mobil (7) i pistonul fix (8) exercit, prin ajutajul (5), un suflajlongitudinal bilateral. Valvele (6) se deschid la nchiderea ntreruptorului i permit recirculareagazului necesar pentru suflaj.

Presostatul (4) are rolul de a semnaliza scderea presiunii, fie de a comanda blocajul generalal funcionrii sau deschiderea automat a ntreruptorului, dac presiunea scade sub o valoarelimit. 16.3.2. ntreruptoare de medie tensiune cu SF6 n tehnic autopneumati c

ntreruptoarele de m.t. sunt realizate n variant tripolar, cu acionare cu mecanism unic. Firma Merlin Gerin a dezvoltat o ntreag gam de echipamente de medie tensiune cu

comutaie n SF6, un loc important ocupndu-l cele realizate n tehnica autopneumatic. Dintre acestea fac parte i ntreruptoarele tripolare de interior tip Fluarc FG2, (figura

16.12), utilizat n special pentru manevre i protecie n reelele de distribuie publice i industrialecu tensiuni nominale Un = 117,5 kV, cu In = 630315 A i capacitate nominal de deconectare lascurtcircuit Isc = 4050 kA. Acionarea acestor ntreruptoare se face cu dispozitive cu acumularede energie n resorturi.

Corelarea mecanic a lanurilor cinematice corespunztoare celor dou ci de curent permitedeschiderea contactelor de lucru (3, 4) naintea celor de rupere, arcul electric de deconectareformndu-se ntre acestea din urm (5 i 6). Sub aciunea autocompresiei din camera 11, gazul SF6traverseaz ajutajul (9), exercitnd suflajul n vederea stingerii arcului electric. Compuii carerezult n urma descompunerii gazului SF6 sunt reinui de sitele moleculare (14).

1 anvelop electroizolant etan: P=0,150,25 MPa; 2 borne de conexiuni; 3 contact de lucru mobil; 4 contact de lucru fix; 5 contact de rupere fix; 6 contact de rupere mobil; 7 tij conductoare; 8 conexiune flexibil; 9 ajutaj electroizolant; 10 piston mobil; 11 camera de compresie; 12 ax motor; 13 prghie electroizolant.

Fig. 16.12. ntreruptor Fluarc FG2 de medie tensiune

ntreruptoarele de medie tensiune cu autocompresie de tip Fluarc sunt utilizate i nconstrucia celulelor prefabricate tip Fluarc, destinate posturilor de transformare pentru instalaiilede distribuie cu tensiuni nominale Un = 140 kV.

n Romnia, SC Electroputere SA fabric ntreruptoare cu autocompresie de medietensiune de interior tip HF 12/24 kV destinate centralelor electrice, staiilor de transformare iinstalaiilor de distribuie.

ntreruptoarele cu SF6 realizeaz n tehnica autopneumatic dimensiuni de gabarit mici inu necesit o ntreinere deosebit. Reviziile acestor echipamente se fac odat la civa ani; defiecare dat examinndu-se componentele constructive ale sistemelor de contacte, garniturile deetanare mpotriva scurgerilor de gaz SF6 i se nlocuiesc filtrele sau sitele moleculare.

16.4. ntreruptoare cu SF6 cu suflaj magnetic.

La ntreruptoarele cu SF6 realizate n tehnic pneumatic sau autopneumatic, arcul electricde deconectare este supus unui suflaj cu gaz sub presiune n msur s produc rcirea coloanei

5

Curs 16 ntreruptoare cu hexafluorur de sulf

acestuia prin evacuarea cldurii n afara volumului camerelor de stingere. Arcul electric este practicfixat ntre contacte n timp ce hexafluorura de sulf, ca mediu de stingere, se deplaseaz pe seamadiferenelor de presiune.

Principiul de stingere pe care se bazeaz funcionarea ntreruptoarelor cu suflaj magnetic,const n deplasarea rapid a arcului electric ntr-un volum nchis de SF6, aflat iniial n repaus. nacest caz, mediul de stingere este practic fix iar coloana arcului electric, sub aciunea unor fore detip Lorentz, se deplaseaz cu viteze comparabile cu cea a sunetului.

1-contact de lucru fix; 2-contact de lucru mobil; 3-contact de rupere fix; 4- contact de rupere mobil;5-arcul electric; 6-bobina de suflaj; 7-pies polar; 8-manta feromagnetic

Fig. 16.13. Tehnica suflajului magnetic . a sistem coaxial, b - sistem axial.

Cmpul necesar punerii n micare a arcului electric este produs de o bobin parcurs decurent pe durata deconectrii sau de magnei amplasai n zona contactelor, energia necesarsuflajului fiind deci furnizat de o surs exterioar. Suflajul magnetic se obine n sistem coaxial(figura 16.13a), respectiv axial (figura 16.13b).

n cazul sistemului coaxial, (figura 16.13a), arcul electric amorsat la deconectare, iniial ntrecontactele 1-fix i 2-mobil, este imediat preluat ntre electrozii 1 i 3, astfel nct curentul caretrebuie ntrerupt traverseaz spirele bobinei de suflaj 4. n cmpul magnetic ala cestei bobine,forele de tip Lorentz imprim coloanei arcului o micare rapid de rotaie, dispunnd-o sub formaunei elicoide spaiale, cu extremitile mobile pe electrozii coaxiali 1 i 3.

Alungirea coloanei favorizeaz cedarea clduri spre mediul de stingere, iar deplasarea rapida acesteia intensific deionizarea prin difuziune.

Pe lng simplitate constructiv, ntreruptorul cu suflaj magnetic se caracterizeaz printr-oslab electroeroziune a contactelor, deoarece, ca urmare a deplasrii extremitilor arcului electric,temperatura nalt nu se mai localizeaz n zone practic finite pe suprafaa de contact.

Distana dintre contacte, dependent de nivelul nominal de izolaie i de presiunea static aSF6, rezult mai mic dect la ntreruptoarele realizate n tehnic autopneumatic, energia necesaracionri avnd valori de asemenea mai mici.

Ca exemplu constructiv, se prezint n figura 16.14, ntreruptorul Fluarc FG1: 115 kV /6301250 A / 2029 kA, fabricat de firma Merlin Gerin. Acesta se construiete n variantdebroabil.

Pentru protecia la electroeroziune, contactele de lucru se deschid naintea celor de rupere,nct arcul electric se amorseaz ntre acestea din urm; imediat, extremitile arcului sunt preluatede electrozii inelari 11 i 12. n acest moment, n circuitul curentului care trebuie ntrerupt estenseriat bobina de suflaj magnetic 13 care produce, n zona de ardere a arcului, cmpul magneticspecific tehnicii suflajului magnetic.

Fiind n mod frecvent folosite n reelele de distribuie publice i industriale, ntreruptoarelede tip FG1 sunt adaptate cu deosebire la ntreruperea curenilor mici inductivi.

1 incinta electroizolant, presiunea SF6=0,25 MPa; 2; 3 borne de conexiuni; 4, 5 contacte de lucru (fix, mobil); 6, 7 contacte de rupere (fix, mobil); 8 arborele motor; 9 biel electroizolant; 10 manivela; 11, 12 electrozi inelari;13 bobina de suflaj magnetic.

Fig. 16.14: ntreruptorul Fluarc FG1.

7 8

F

5

4

321

a.

1-contact fix i electrod de rupere;2-contact mobil; 3-electrod; 4-bobina de suflaj;5-arcul electric.

b.

i

i

613

425

2 6

1

45

6

3

1311

12

710

8

Echipamente Electrice

Avantajele suflajului electromagnetic: simplitate constructiv; siguran n exploatare i utilizarea practic fr mentenan; eroziunea redus a pieselor de contact; energie mecanic redus pentru acionare.

16.5. ntreruptoare cu SF6 cu autoexpansiune.

De mai bine de dou decenii, ntreruptoarele cu autoexpansiune funcioneaz cu bunerezultate n reelele de distribuie i transport a energiei electrice din multe ri. n acest timp au fostdezvoltate n principal trei tipuri:

ntreruptoare cu suflaj prin autoexpansiune cu arc rotati v , figura 12.43,a; ntreruptoare cu suflaj prin autoexpansiune cu rezonator Hel m holt z ,

- aceste dou metode sunt folosite n instalaiile de medie tensiune, ca ntreruptoare de generatorsau pentru reelele de distribuie.

pentru tensiuni mai mari de 72,5 kV (ntreruptoare de nalt tensiune), sulfajului prinautoexpansiune i se asociaz o component obinut prin autocompresie, care intervinenumai la ntreruperea curenilor de mic intensitate. Pentru ntreruperea curentului descurtcircuit i, n general, a curenilor de mare intensitate, funcioneaz numai suflajul prinautoexpansiune, energia arcului producnd creterea presiunii SF6 ntr-un volum nchis.

n camerele de stingerea ale acestor ntreruptoare suflajul cu SF6 se obine prin dilatareagazului sub aciunea cldurii cedate de coloana arcului electric nsi. Acest principiu conduce lasimplificarea construciei dispozitivelor de stingere, din care se elimin aciunea pistonului, utilizatpentru comprimarea gazului n tehnica autopneumatic.

n camera de stingere coloana arcului este instabil, ea lund form de bucl la exteriorulcontactului, unde eficiena suflajului este redus. Problema se rezolv prin ghidarea arcului electric,astfel nct acesta s ocupe o poziie ct mai central. Ghidarea se poate face mecanic (prinutilizarea unor duze electroizolante) sau magnetic (prin utilizarea unei bobine sau a unui magnetpermanent).

n figura 12.43 sunt reprezentate principiile autoexpansiunii.

1 contact mobil; 2 contact fix; 3 incint etan; 4 jet de gaz SF6; 5, 6 arc electric; 7 duz electroizolant;8 bobin, magnet.

Fig. 16.15. Principiile autoexpansiunii.

Utilizarea duzei electroizolante (figura 16.15b) este o soluie foarte rspndit i relativsimpl, dar care are cteva dezavantaje:

cldura cedat de coloana arcului electric spre SF6 este redus doar la 15% din energiatotal;

prezena duzei electroizolante produce perturbarea cmpului electric; electroeroziunea intens a suprafeei de contact.

7

2 3 4 6 7

1

28 4 5

1

5

Curs 16 ntreruptoare cu hexafluorur de sulf

n cazul utilizrii ghidrii magnetice (cu bobin sau magnet) aceste inconveniente suntreduse, arcului electric i se imprim o micare rapid de rotaie. n consecin, energia cedatsuprafeelor de contat se repartizeaz aproape uniform pe acestea, creterea de temperatur esteredus. Cldura cedat de coloana arcului gazului SF6 ajunge la 25% din energia acestuia, ceea cepermite creterea capacitii de ntrerupere.

Spre exemplificare se prezint n figura 16.16 o seciune prin camera de stingere a unuintreruptor cu SF6 cu autoexpansiune i ghidare a arcului electric prin duz electroizolant.

1 borne de conexiuni; 2, 3 contactele de lucru (fix, mobil); 4, 5 contactele de rupere (fix, mobil); 6 duza electroizolant; 7 gaz SF6 (camera de stingere); 8 incinta cu gaz SF6; 9 mecanism de acionare biel-manivel;10 anvelop din rin epoxidic.

Fig. 16.16. Camera de stingere a ntreruptorului cu SF6,autoexpansiune i ghidaj prin duz electroizolant .

Funcionare: La deschiderea ntreruptorului, contactele de rupere 4 i 5 se deschid dupcontactele de lucru 2, 3, astfel nct arcul electric se amorseaz n camera de stingere 7, ntrecontactele de rupere. Att timp ct contactul de rupere mobil 5 obtureaz duza 6, sub aciuneatemperaturii nalte a arcului electric, presiune gazului din incinta 7 crete. Din momentul eliberriiacestei duze, coloana arcului este supus unui suflaj longitudinal unilateral, detenia gazului SF6producndu-se n incinta 8.

Acest tip de ntreruptor este destinat instalaiilor de medie tensiune; i este realizat nconstrucie tripolar, cele trei camere de stingere fiind nglobate n anvelopa unic 10.

ntreruptoarele cu autoexpansiune pot fi considerate ca echipamente cu comutaie lin,energia necesar suflajului fiind furnizat de arcul electric nsi.

16.6. ntreruptoare n construcie hibrid tehnic combinat.

Autoexpansiune asistat de autocompresie. Suflajul necesar ntreruperii curenilor de

mare intensitate este obinut n principal prin expansiunea termic a gazului coninut n volumul 3 contact mobil; constant 5 nclzit de arc. (figura 16.17)

Un suflaj autopneumatic suplimentar, utiliznd gazul comprimat la deconectare n volumul 7, se exercit la ntreruperea curenilor de mic intensitate, cnd, autoexpansiunea este slab. Valva 6 a cilindrului mobil se deschide la nceputul deplasrii echipajului mobil i rmne deschis atta timp ct presiunea n volumul constant 5 este mai mic dect presiunea din volumul 7. Valva 8 a pistonului fix se deschide dacpresiunea n volumul 7 depete o valoare reglat.

Avantajul acestor ntreruptoare este c necesit un piston de dimensiuni reduse, ceea cepermite micorarea energiei necesare pentru acionare.

Un alt exemplu de ntreruptor cu autoexpansiune asistat de autocompresie este dat nfigura 16.18.

n faza incipient a deconectrii, gazul SF6 nclzit de arcul electric 3 este parial retrimis nvolumul dintre cilindrul mobil 4 i pistonul fix 5, contribuind la creterea presiunii n acest spaiu.

8

1 contact fix; 2 ajutaj mobil;

4 cilindru mobil; 5 volum constant de SF5;6 valva cilindrului; 7 volum comprimat; 8 valva pistonului; 9 piston fix.

Fig. 16.17. Autoexpansiune asistat de autocompresie.

Echipamente Electrice

n faza final, presiunea crescut agazului care exercit suflajulcompenseaz o oarecare scdere acapacitii sale de rcire (datorittemperaturii mai ridicate) obinndu-se ocapacitate de deconectare cu circa 20%mai mare.

Energia necesar pentrucomprimarea gazului are valori mai marila ntreruptoarele autopneumatice.ntreruptoarele cu autoexpansiuneasistat de autocompresie, necesitnd unpiston de diametru redus, consum maipuin de o treime din energia necesar ncazul acionrii unui ntreruptorautopneumatic.

Extinderea tehnicii hibride de comutaie la tensiuni superioare presupune rezolvareaproblemei creterii importante a energiei cinetice a echipajului mobil, care poate fi acoperit nsparial de energia nmagazinat sub form de cldur n coloana arcului.

Asocierea efectului termic al arcului electric pentru obinerea expansiunii SF6 cuautocompresia acesteia este utilizat i n realizarea ntreruptoarelor destinate celulelor blindate, nspecial cnd este vorba de construcii cu parametrii electrici ridicai: 300 kV / 50 kA i un singur locde ntrerupere pe pol (camer de stingere modul unic).

Avantajele specifice ntreruptoarelor cu autoexpansiune sunt: energie de acionare redus; absena supratensiunilor de comutaie; insensibilitate la viteza de cretere a tensiunii de strpungere n camera de stingere; funcionare corespunztoare la ntreruperea curenilor capacitivi; electroeroziune redus a contactelor.

16.7. Instalaii capsulate cu izolaie n hexafluorur de sulf

Ideea de baz a realizrii instalaiilor capsulate izolate n gaz SF6 const n nchidereantregului echipament conectat la barele unei staii ntr-o incint metalic etan i izolarea acestuian hexafluorur de sulf. Prin proprietile sale electroizolante excepionale, acest gaz permite oreducere important a distanelor de izolaie i deci a dimensiunilor de gabarit ale staiei.

Pe lng denumirea de instalaii capsulate n SF6 mai sunt utilizate i noiunile de celuleblindate, staii (posturi) de .t. etanate metalic (postes haute tension sous enveloppe metallique)respectiv instalaii de comutaie cu izolaie n gaz (Gas Insulated Switchgear, GIS).

Construcia i introducerea n exploatare a instalaiilor capsulate, izolate cu SF6, rspundurmtoarelor cerine:

a) Necesitatea transportului energiei electrice la tensiuni nalte pn n centrele de consum(orae, ntreprinderi industriale etc) cu respectarea restriciilor privind reducerea accentuat asuprafeelor ocupate cu echipament.

O instalaie de .t. realizat n variant capsulat cu izolaie n SF6 ocup circa 1020% dinsuprafaa unei staii tradiionale de tip deschis.

b) Limitarea i chiar eliminarea solicitrilor produse de factorii de mediu asupraechipamentului electric.

Efectele aciunii factorilor de mediu sunt practic eliminate deoarece elementele constructive

9

1 contact fix; 2 contact mobil; 3 arcul electric; 4 cilindru mobil;5 piston fix.

Fig. 16.18: principiul tehnicii hibride de comutaie n SF6:a-faza incipient a deconect rii; b-faza final

Curs 16 ntreruptoare cu hexafluorur de sulf

funcioneaz n ntregime n incinte metalice din oel sau aluminiu, n care se gsete gaz SF6 lapresiuni de 0,30,4 MPa.

c) Creterea gradului de siguran n funcionarea instalaiilor, prin eliminarea posibilitilorde producere a avariilor sub aciunea unor cauze ntmpltoare. Elementele constructive aleinstalaiilor capsulate sunt complet inaccesibile din exterior, nct gradul de securitate mpotrivaelectrocutrilor este foarte ridicat. De asemenea este nlturat orice pericol de explozie, obinndu-se astfel un avantaj foarte important, n special pentru instalaiile destinate funcionrii n mediiexplozive (minerit, ind. chimic, armament etc.).

De la primele aplicaii de acest tip, realizate n anii 1960 pentru tensiuni nominale de 66 kV,s-a ajuns la construcii de 500 kV (1975), extinse apoi la tensiuni nominale de 800 kV. Evoluiileconstructive s-au concretizat cu deosebire n compactizare i miniaturizare, ajungndu-se lainstalaii tripolare i, n sfrit, la construcii n care funcionalitile sunt grupate.

Instalaiile capsulate cu izolaie n SF6 se pot conecta n diferite moduri la echipamentulinstalaiei complexe din care face parte; astfel este posibil ieirea n linie fie subteran, fie aeriansau racordarea direct la transformatorul de putere.

Fiind construite integral pe principiul modulului, instalaiile capsulate pot reproduce oriceschem de staie de transformare, indiferent de tipul sistemului de bare colectoare: dublu, n H, ninel etc.

1-bare colectoare; 2-separator; 3-CLP; 4-ntreruptor; 5-TC; 6-separator linie; 7-TT; 8-scurtcircuitor; 9-muf terminal cablu.

Fig. 16.19: Instalaii capsulate: a-seciune schematic ,b-schema electric monofilar .

10