Disjoncteurs SF6 110 kV et plus

Les disjoncteurs haute tension, dans lesquels le SF6 est utilisé comme milieu isolant et d'amorçage, se généralisent car ils ont des taux de commutation et des ressources mécaniques élevés, un pouvoir de coupure, une compacité et une fiabilité par rapport à l'air, à l'huile et à la haute tension à faible teneur en huile. disjoncteurs.

Le succès du développement des disjoncteurs SF6 a directement eu un impact significatif sur la mise en service d'appareillages extérieurs compacts, d'appareillages intérieurs et d'appareillages isolés au gaz SF6. Les disjoncteurs SF6 utilisent différentes méthodes d'extinction d'arc en fonction de la tension nominale, du courant de coupure nominal et des caractéristiques du système d'alimentation (ou de l'installation électrique individuelle).

Dans les dispositifs d'extinction d'arc à isolation gazeuse, contrairement aux dispositifs d'extinction d'arc à air, lorsque l'arc est éteint, la sortie de gaz à travers la buse n'a pas lieu dans l'atmosphère, mais dans le volume fermé de la chambre remplie de gaz SF6 à une vitesse relativement élevée. petite surpression.

Selon la méthode d'extinction de l'arc électrique lors du déclenchement, on distingue les disjoncteurs SF6 suivants :

1. Interrupteur à compression automatique SF6, où le débit requis de gaz SF6 à travers les buses du dispositif d'extinction d'arc de compression est créé par le système de déplacement de l'interrupteur (interrupteur à compression automatique à un étage de pression).

2. Disjoncteur SF6 à soufflage électromagnétique, dans lequel l'extinction de l'arc dans le dispositif à arc est assurée par sa rotation le long des contacts annulaires sous l'action du champ magnétique créé par le courant à éteindre.

3. Disjoncteur SF6 avec chambres haute et basse pression, dans lequel le principe de fourniture d'une rafale de gaz à travers les buses du dispositif d'extinction d'arc est similaire aux dispositifs d'extinction d'arc à air (commutateur SF6 à deux étages de pression).

4. Disjoncteur auto-générateur SF6, dans lequel le débit massique requis de gaz SF6 à travers les buses du dispositif d'extinction d'arc est créé en chauffant et en augmentant la pression du gaz SF6 à travers l'arc de déclenchement dans une chambre spéciale (auto-déclenchement SF6 disjoncteur générateur à un étage de pression).

Examinons quelques conceptions typiques de disjoncteurs SF6 pour 110 kV et plus.

Les disjoncteurs SF6 110 kV et plus pour une seule coupure de diverses entreprises ont les paramètres nominaux suivants : Unom = 110-330 kV, Inom = 1-8 kA, Io.nom = 25-63 kA, pression de gaz SF6 = 0,45 -0,7 MPa (abs), temps de déclenchement 2-3 périodes de courant de court-circuit.Des recherches et des tests intensifs d'entreprises nationales et étrangères ont permis de développer et de mettre en service un disjoncteur SF6 avec une seule coupure à Unom = 330-550 kV à Io.nom = 40-50 kA et un temps de déclenchement de courant d'un courant période de court-circuit.

Une conception typique de disjoncteur SF6 est illustrée à la Fig. 1.

L'appareil est en position d'arrêt et les broches 5 et 3 sont ouvertes.

Riz. 1.

Le courant est fourni au contact fixe 3 par la bride 2 et au contact mobile 5 par la bride 9. Une chambre avec un adsorbant est installée dans le couvercle supérieur 1. La structure d'isolation porteuse du disjoncteur SF6 est fixée sur le patin de pied 11. Lorsque l'interrupteur est allumé, un actionneur pneumatique 13 est activé, dont la tige 12 est reliée par une tige isolante 10 et une tige en acier 8 avec un mobile. contact 5. Ce dernier est fermement relié à une buse fluoroplastique 4 et à un cylindre mobile 6. L'ensemble du système mobile de l'EV (éléments 12-10-8-6-5) se déplace vers le haut par rapport au piston fixe 7 et à la cavité K du système d'extinction d'arc de l'interrupteur augmente.

Lorsque l'interrupteur est ouvert, la tige 12 du mécanisme d'actionnement tire le système mobile vers le bas et une surpression est créée dans la cavité K par rapport à la pression dans la chambre de l'interrupteur. Une telle auto-compression du gaz SF6 assure à la sortie du milieu gazeux par la buse, un refroidissement intense de l'arc électrique qui se produit entre les contacts 3 et 5 lors de l'arrêt. L'indicateur de position 14 donne possibilité de contrôle visuel la position de départ du système de contact de l'interrupteur.Dans un certain nombre de conceptions de disjoncteurs à autocompression SF6, des ressorts, des actionneurs hydrauliques sont utilisés et le flux de gaz SF6 à travers des buses dans la chambre de coupure est effectué selon le principe du soufflage bidirectionnel.

En figue. 2 montre un disjoncteur de cuve de 220 kV avec isolation au gaz de type VGBU (Inom = 2500 A, Io.nom = 40 kA NIIVA OJSC avec entraînement hydraulique autonome 5 et transformateurs de courant intégrés 2. EV a une commande triphasée (un entraînement pour trois phases) et est équipé de couvercles en porcelaine (polymère) pour les traversées 1 air-SF6.

Dans le réservoir rempli de gaz 3, il y a un dispositif d'extinction d'arc, qui est relié à l'entraînement hydraulique 5 par un mécanisme de transmission situé dans la chambre remplie de gaz 4. La structure de commutation du réservoir de gaz est fixée sur un cadre métallique 6 Pour remplir le disjoncteur de SF6 on utilise le coupleur 7. est égal à un atm (abs.) et il faut alors s'assurer que p = pnom.

Riz. 2.

Les avantages des disjoncteurs de réservoir isolés au gaz avec transformateurs de courant intégrés par rapport aux kits « disjoncteur à noyau isolé au gaz plus transformateur de courant autonome » sont : une résistance sismique accrue, une zone de distribution de sous-station plus petite, moins de travaux majeurs nécessaires au moment de la construction des sous-stations, sécurité accrue du personnel des sous-stations (les dispositifs d'extinction d'arc sont situés dans des réservoirs métalliques mis à la terre), possibilité d'utiliser du gaz de chauffage SF6 lorsqu'il est utilisé dans les régions à climat froid.

Lors de la conception de disjoncteurs à réservoir de 220 kV et plus pour appareillage extérieur, il est nécessaire d'augmenter la pression nominale du gaz SF6 (pH> 4,5 atm (abs.)). Par conséquent, le chauffage du milieu gazeux est introduit pour empêcher que le gaz SF6 ne se liquéfie à des températures ambiantes basses ou des mélanges de gaz SF6 avec de l'azote ou du tétrafluorométhane.

Comme le montre la pratique, pour une tension nominale de 330 à 500 kV, les disjoncteurs de réservoir à coupure unique pour des courants nominaux de 40 à 63 kA sont le type d'équipement de commutation le plus prometteur pour les tableaux et les tableaux extérieurs.

Le disjoncteur VGB-750-50 / 4000 U1 développé par JSC NIIVA (Fig. 3) avec un dispositif d'autocompression à deux déplacements pour l'extinction d'arc, des transformateurs de courant intégrés, des traversées d'air en polymère SF6, est équipé de deux entraînements hydrauliques par pôle , ce qui permet un temps de déclenchement total ne dépassant pas la durée de deux périodes de courant à la fréquence d'alimentation.

Riz. 3.

En figue. 4 montre une coupe d'un suppresseur d'arc unipolaire VGB-750-50 / 4000U1 avec des résistances en amont (pour limiter les surtensions de commutation). Le contact mobile de ces résistances est relié mécaniquement au système de disjoncteur mobile.

Riz. 4

En position fermée du disjoncteur SF6, les résistances sont pontées par les contacts principaux. A l'extinction, les contacts de la résistance s'ouvrent en premier, puis les contacts principaux, puis les contacts d'arc. Lors de la mise sous tension, les contacts de la résistance se ferment en premier, suivis des contacts d'arc et principaux. Pour égaliser la distribution de tension, chaque coupure est connectée à des condensateurs.

La distribution est obtenue à partir de disjoncteurs colonnes à coupure simple de type SF6 pour tension nominale 110-220 kV avec courant de coupure nominal 40-50 kA.

Riz. 5

La fig. 5.

Voir aussi sur ce sujet : Caractéristiques comparatives des disjoncteurs à huile, à vide et SF6 pour la haute tension