Технология экранированной твердой изоляции (2SIS): новое поколение распределительных устройств

Современные распределительные устройства среднего напряжения должны обеспечивать бесперебойную работу и минимизировать вероятность возникновения аварий, в том числе при неблагоприятных условиях окружающей среды. В свою очередь в условиях плотной городской застройки и необходимости снижения затрат распределительные устройства должны занимать минимальное пространство и при этом обладать высокими характеристиками.

Изоляция является одним из важнейших элементов конструкции распределительных устройств и в значительной мере определяет габариты и надежность их работы при различных условиях эксплуатации.

Типы изоляции и их влияние на эксплуатационные характеристики              

Изоляционные материалы могут быть твердыми, жидкими или газообразными. Наиболее широко распространены устройства с воздушной изоляцией (AIS — с англ. Air Insulated Switchgear) токоведущих частей. Роль диэлектрика в таких устройствах выполняет атмосферный воздух и изоляция достигается благодаря созданию достаточного воздушного промежутка между токоведущими частями устройства. Отсеки выключателей среднего напряжения в таком случае полностью открыты, и воздушные промежутки используются для предотвращения возникновения межфазного короткого замыкания. Устройства с воздушной изоляцией подвергаются наиболее сильному воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, таких как повышенная влажность, запыленность, загрязненность. Токопроводящие частицы пыли или влаги могут оседать на изоляционных частях и провоцировать эффект короны и частичные разряды, которые могут привести к негативным последствиям для оборудования и его ускоренному старению. Распределительные устройства с воздушной изоляцией имеют многочисленные преимущества, например, модульность и высокие электрические характеристики. Однако они предъявляют повышенные требования к условиям монтажа и эксплуатации: надлежащая вентиляция, нормальный уровень влажности и температуры, низкая запыленность воздуха в помещении и т.д. Кроме того, ввиду необходимости создания большого изоляционного промежутка, такие устройства, как правило, наиболее габаритные по сравнению с другими технологиями.

В распределительных устройствах с твердой изоляцией (SIS, с англ. Solid Insulated Switchgear) первичные цепи среднего напряжения обычно полностью заключены в оболочку из изоляционных материалов, например, из эпоксидной смолы. Основное преимущество данной технологии – значительное сокращение изоляционного расстояния между силовыми частями и меньшие габариты оборудования. Но несмотря на отсутствие видимых частей, находящихся под напряжением, для технологии SIS актуальна проблема изменения электрического поля под воздействием неблагоприятных условий окружающей среды. Токопроводящие отложения могут привести к возникновению эффекта короны и частичных разрядов с такими же возможными последствиями, что и для AIS. В устройствах типа AIS и SIS линии электрического поля проходят через все изоляционные части, а затем через воздушные участки, как показано на Рис. 1.

В распределительных устройствах с газовой изоляцией (GIS, с англ. Gas Insulated Switchgear) главная цепь коммутационных устройств находится в герметичном металлическом баке, обычно сделанном из нержавеющей стали и заполненном газом. В качестве газа обычно используется элегаз (SF6), но также могут применяться воздух, азот или другие смеси при условии, что емкость герметична и отсутствует подсос окружающего воздуха. Металлический бак таких устройств соединен с землей, а кабели среднего напряжения подключаются к устройству через экранированные соединения, обеспечивая эквипотенциальность с металлическим баком. Именно поэтому снаружи распределительного устройства в окружающем воздухе нет линий электрического поля.

Благодаря этому преимуществу устройства с газовой изоляцией идеально подходят для использования в неблагоприятных условиях окружающей среды и имеют длительный срок службы.

Последние разработки в области распределительных устройств среднего напряжения касаются систем с экранированной твердой изоляцией (2SIS), с англ. Shielded Solid Insulated Switchgear). Их конструкция состоит из трех частей:Puc3

— токоведущая часть;

— изоляционный слой;

— токопроводящий слой (экран) [рис.3].

Данная технология обеспечивает наиболее эффективную защиту от неблагоприятных условий окружающей среды, поскольку изоляционные характеристики не подвержены влиянию изменений электрического поля. Все первичные цепи имеют твердую изоляцию, а поверхность покрыта токопроводящим слоем, соединенным с землей и имеющим нулевой потенциал. В изолирующей среде устройств типа GIS и 2SIS поддерживается постоянное электрическое поле за счет металлического корпуса или экрана, постоянно соединенного с землей. Линии электрического поля блокируются нулевым барьером потенциала, как показано на Рис. 2. Внешние климатические условия не оказывают влияния на электрическое поле.

Технология 2SIS также обладает следующими преимуществами:

модульность: распределительное устройство легко расширить или модернизировать;

резкое снижение риска возникновения аварий: благодаря наличию токопроводящего слоя на изоляционном материале каждой отдельной фазы, трехфазные и двухфазные короткие замыкания конструктивно исключены, а вероятность возникновения однофазного короткого замыкания минимальна;

минимальное техническое обслуживание: соединения токоведущих частей не требуют обслуживания за счет герметичности соединения, нет необходимости в регулярных проверках диэлектрических свойств распределительных устройств;

компактность: благодаря малому межизоляционному промежутку значительно сокращается размер силового выключателя.

Таким образом, современная технология экранированной твердой изоляции (2SIS) имеет множество преимуществ для обеспечения надежной работы в сетях среднего напряжения в неблагоприятных условиях окружающей среды. Благодаря разделению фаз с использованием токопроводящих слоев снижается вероятность возникновения дугового короткого замыкания. Кроме того, устройства 2SIS обеспечивают значительную экономию пространства в помещениях подстанций.

Узнайте больше о технологии 2SIS: https://www.se.com/ru/ru/download/document/ARTICLE-2SIS/

Список литературы:

  1. Biasse; V. Ferraro; G. Wang; 2SIS Technology in mv switchgear improves harsh environment withstand and drastically reduces internal arc probability.; 66th CICED 2014; Sept 2014
  2. Щербаков Е.Ф. – Электрические аппараты; 2015г

Нет комментариев

Комментировать

  • (will not be published)