3.13. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОЗДУШНЫХ И ЭЛЕГАЗОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
По номинальному напряжению Uном· Наибольшим освоенным уровнем напряжения ЛЭП является 750 кВ. На это напряжение в СССР создано все оборудование, в том числе и выключатели. Соединение сетей мощностью 200—300 ГВт будет производиться с помощью ЛЭП напряжением 500— 1500 кВ. Так что в будущем ожидается появление выключателей на напряжение 1500 и даже 2000 кВ [2.2]. Уже сейчас ведутся разработки элегазового КРУ на напряжение 1150 кВ (СССР).
По номинальному току Iном. В подавляющем числе случаев в установках с Uном=110 кВ ток не превышает 4000 А. В связи с развитием систем с напряжением 750—1200 кВ потребуются выключатели с номинальным током до 12 000 А. Номинальные токи на генераторном напряжении (до Uном=20 кВ) возрастут до 40—50 кА, что потребует создания выключателей на эти токи.
По номинальному току отключения Iном· В выключателях напряжением 110—750 кВ наибольший ток Iном достигает 63 кА.
Рис. 3.61. Области применения выключателей различных типов
1 — элегазовые с двумя ступенями давления, 2 — элегазовые автокомпрессионные; 3 — воздушные; 4 — маломасляные; 5 - вакуумные; 6 — предполагаемые параметры в ближайшее десятилетие
В ближайшие годы это значение не будет превышено в большинстве точек сети, хотя по данным [2.2] ожидается увеличение Iо.ном до 130 кА в отдельных точках сети напряжением 750—1200 кВ. На генераторном напряжении (при сопротивлении генератора xг%10 %) возможно появление тока КЗ до 500 кА.
Представляет интерес рис. 3.61, который поясняет области применения выключателей различных типов. Так, воздушные выключатели применяются при Iо.ном=20-200 кА при напряжении на каждом разрыве Uраз=170-30 кВ соответственно. Область вакуумных выключателей Iо.ном= =20-70 кА при напряжении на разрыве 80—30 кВ соответственно.
По скорости восстановления напряжения.
В связи с возрастанием номинальных мощностей и увеличением токов КЗ скорость восстановления напряжения на контактах выключателя также увеличивается. В соответствии с ГОСТ 687-78 при Iо.ном=110-750 кВ и Iо=Iо.ном скорость восстановления напряжения достигает (1,2-2,7)·10-3 В/мкс, увеличиваясь с ростом Iо.ном и Uном. В сетях c Uном=500 кВ и выше в последующие годы ожидается увеличение скорости восстановления напряжения до (5—10)х103 В/мкс. Следует отметить, что при токе I=0,3 Iо.ном скорость восстановления напряжения значительно возрастает и достигает (8-10) -103 в/мкс.
По времени отключения. В лучших современных образцах выключателей это время не превышает 0,04 с. В связи с ростом номинальных напряжений ЛЭП до 750—1200 кВ очень остро стоит вопрос о повышении передаваемых мощностей этими линиями. Передаваемую мощность можно увеличить путем сокращения времени отключения выключателя. Для выключателей напряжением 750—1200 кВ потребуется время отключения 0,02 с [2.2].
По ограничению коммутационных перенапряжений.
В связи с ростом номинального напряжения до 750— 1200 кВ очень важно снизить испытательное напряжение АВН и оборудования, поскольку создавать такие большие запасы по прочности электрической изоляции, как на напряжении 10—20 кВ, технически трудно и экономически нецелесообразно. Поэтому ставится вопрос ограничения перенапряжений при коммутации цепи выключателем. Эти перенапряжения являются определяющими при установлении испытательных напряжений. С ростом Uном допустимые кратности снижаются. В СССР при Uном=500 кВ допустимая кратность 2,5, при Uном=1150 кВ—1,8. Снижение кратности при высоких Uном позволяет резко сократить массу, габаритные размеры и стоимость АВН и оборудования.
Особенно высокая кратность перенапряжений (до четырех) возникает при включении длинной ненагруженной ЛЭП. Поэтому при создании выключателей на сверхвысокое напряжение этому вопросу уделяется большое внимание. Наиболее действенным методом является предварительное включение многоступенчатого резистора или синхронизированное включение линии, когда разность потенциалов на контактах выключателей мала [2.2].
По надежности.
Средняя интенсивность отказов современных выключателей оценивается как один отказ на 100 выключателей в год. Ставится задача дальнейшего увеличения надежности и снижения интенсивности отказов в 5 раз [2.2]. Интересный материал по конструкциям и перспективам развития различных типов выключателей приведен в [3.9].
