Коронный разряд: основные характеристики и свойства. Как влияет коронный разряд на состояние элегаза1. Разряды в газах1.1.Общая характеристика газовой изоляцииВоздух или другие газы в той или иной степени всегда присутствуют в любой изоляционной конструкции. Шины распределительных устройств, провода линий электропередачи, выводы высокого напряжения трансформаторов и других аппаратов изолированы друг от друга воздушными промежутками, в которых воздух играет роль единственного изолирующего вещества. Опорные изоляторы подстанций, подвесные изоляторы линий электропередачи и другие изоляционные конструкции находятся в воздушной среде. Нарушение электрической прочности изоляторов и изоляционных конструкций может произойти путем пробоя твердого диэлектрика, из которого изготовлен изолятор, или путем развития разряда в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика. Так как пробой диэлектрика приводит к полному выходу изолятора из строя, а перекрытие по поверхности в большинстве случаев не приносит изолятору существенного вреда, напряжение пробоя изолятора всегда стараются сделать больше напряжения перекрытия по поверхности. Таким образом, фактическая электрическая прочность очень многих изоляционных конструкций определяется электрической прочностью воздуха, знание которой приобретает принципиально важное значение. Но воздух или другой газ имеют значение не только естественной газовой среды, в которой находятся изоляционные конструкции, как это было в приведенных выше примерах. Газ может использоваться также в качестве одного из основных изоляционных материалов в кабелях, конденсаторах и других электрических аппаратах. Основным недостатком, газовой изоляции является ее недостаточная электрическая прочность. Например, слой воздуха толщиной 0,5 см выдерживает напряжение порядка 17 кВ, а слой чистого трансформаторного масла той же толщины около 150 кв. Поэтому целесообразность применения газовой изоляции тесно связана с возможностью увеличения ее электрической прочности. Электрическая прочность газа увеличивается при повышении давления от атмосферного до более высоких. Например, тот же слой воздуха толщиной 0,5 см при давлении 15 ат будет иметь прочность около 190 кВ, т. е. больше, чем у трансформаторного масла. С другой стороны, известно, что прочность воздуха сильно возрастает и при глубоком вакууме. В промышленной изоляции глубокий вакуум в сочетании с другими изоляционными материалами, которые, соприкасаясь с вакуумом, выделяют газы и тем самым приводят к постепенному увеличению давления и уменьшению прочности изоляции. В таких конструкциях вакуум практически невозможно поддерживать и в промышленной изоляции для увеличения электрической прочности преимущественно применяют повышенные давления, а не глубокий вакуум. Газ, применяемый в качестве изоляции, должен удовлетворять следующим основным требованиям. Газ должен быть химически инертным и не вступать в реакции с диэлектриками, в комбинации с которыми он применяется, и с другими материалами, использованными в конструкции аппарата. При ионизации газа, которая в какой-то степени всегда возможна в аппаратах высокого напряжения, также не должно выделяться химически активных веществ. Газ должен обладать низкой температурой сжижения, так как в противном случае его нельзя будет применять при повышенных давлениях (при увеличении давления температура, при которой газ превращается в жидкость, возрастает). Газ должен обладать, возможно, большей электрической прочностью и высокой теплопроводностью. Последнее особенно важно в тех случаях, когда газ одновременно является и изолирующей и охлаждающей средой. Стоимость газа должна быть достаточно низкой, чтобы сделать его применение экономически оправданным. Воздух имеет большое преимущество с точки зрения предельно низкой стоимости, поэтому при повышенных давлениях нашел некоторое применение в конденсаторах, кабелях и др. Но он не удовлетворяет второму требованию, так как ионизация воздуха сопровождается выделением озона, окиси и закиси азота, вызывающих интенсивную коррозию всех металлических частей аппарата и окисление органической изоляции, приводящее к постепенному ухудшению ее изолирующих свойств. Поэтому вместо воздуха чаще применяют азот, который имеет такую же электрическую прочность, невысокую стоимость и является инертным газом. Для того чтобы электрическая прочность воздуха или азота сделалась соизмеримой с прочностью твердых или жидких диэлектриков, таких как масло, слюда, фарфор и т. д., давление в этих газах необходимо поднимать до 10—15 ат. Применение столь высоких давлений, естественно, утяжеляет, всю конструкцию и создает серьезные, затруднения в эксплуатации. Поэтому в последнее время серьезное внимание уделяется различным газам, имеющим электрическую прочность, значительно большую, чем у воздуха и азота. Некоторые из этих газов приведены в табл.1 Таблица 1 Относительная электрическая прочность некоторых газов
Наиболее широко применяются в качестве изолирующей среды два газа: фреон и элегаз, имеющие приблизительно одинаковую электрическую прочность. Оба эти газа химически инертны, но при ионизации выделяют некоторое количество химических веществ, вызывающих коррозию. Преимуществом элегаза является его более низкая температура сжижения, позволяющая использовать его при давлениях до 20 ат, в то время как фреон можно сжимать только до 6 ат. Но даже при давлении в 3 ат, применение которого не вызывает существенных технических трудностей, напряжение, выдерживаемое слоем фреона или элегаза толщиной 0,5 см, достигает 140 кВ, т. е. имеет тот же порядок, что и для трансформаторного масла. Общим недостатком этих двух газов является их большая стоимость, которая, однако, существенно снижается при массовом изготовлении. Идеальный газ состоящий только из нейтральных молекул, абсолютно не проводит электрического тока. В реальных газах за счет различных внешних воздействий (ультрафиолетовое излучение солнца, радиоактивное излучение почвы, космические лучи и т. д.) всегда имеется некоторое количество ионов и электронов, сообщающих газу определенную проводимость. Весьма существенна также следующая особенность прохождения тока через газ. При напряжениях меньше разрядного, непременным условием прохождения тока является наличие внешнего ионизатора, непрерывно создающего электроны и ионы в межэлектродном пространстве. Если этот внешний ионизатор убрать, ток в промежутке немедленно прекращается, прекращается и ионизация под действием сил электрического поля. Процесс является несамостоятельным, т.е. он не может поддерживаться только за счет внутренних ресурсов самого промежутка. При напряжении, равном разрядному, процесс приобретает самостоятельный характер, т. е. он больше не нуждается в помощи внешнего ионизатора. Поэтому часто говорят, что условием пробоя промежутка является условие превращения разряда в самостоятельный. Как известно, высокую проводимость газ может приобретать только в особом состоянии, называемом плазмой, когда значительная часть молекул газа ионизирована, причем проводимость плазмы возрастает по мере увеличения числа ионов, содержащихся в единице объема. Количество положительных и отрицательных зарядов в единице объема плазмы практически одинаково, причем носителями положительных зарядов являются ионы, а носителями отрицательных зарядов — ионы и электроны. Содержащиеся в плазме электроны собственно и обеспечивают ее проводимость, природа которой, таким образом, весьма сходна с природой проводимости металлов. Существенное различие между газом в состоянии плазмы и металлическим проводником заключается в том, что в плазме заряды разных знаков все время рекомбинируют друг с другом, следовательно, в объеме, заполненном плазмой, непрерывно должен идти процесс ионизации, поддерживающий плотность зарядов на неизменном уровне. В противном случае газ постепенно вернется к своему нормальному нейтральному состоянию. Одним из основных механизмов ионизации в плазме является термическая, ионизация, осуществляемая благодаря ее высокой температуре, которая достигается за счет непрерывных столкновений электронов, двигающихся под действием поля, с молекулами и ионами плазмы. Чем больше число двигающихся электронов, т. е. чем больше проходящий через плазму ток, тем выше ее температура, а следовательно, и проводимость. Таким образом, разряд в газе сопровождается переходом в состояние плазмы всего пространства между электродами или его части. Устанавливающийся при этом в промежутке режим может приобретать различные качества в зависимости от конфигурации электрического поля, мощности источника и давления газа. Можно назвать следующие основные виды разряда. Тлеющий разряд возникает в промежутке при малых давлениях газа, когда плазма даже при высокой степени ионизации не может приобрести большую проводимость из-за недостаточного числа молекул газа в единице объема. Поэтому абсолютная величина тока, проходящего в газе, не может быть очень большой, невелико также и взаимодействие между отдельными ионами, находящимися в промежутке. Тлеющий разряд обычно занимает все пространство между электродами. Характерным примером является тлеющий разряд, используемый в газосветных трубках, лампах дневного света и др. Искровой разряд образуется в промежутке при достаточно больших давлениях газа р и расстояниях между электродами s (ps >1000 см • мм рт. ст.) в случае, если мощность источника питания невелика или если напряжение приложено к промежутку на очень короткое время. При больших давлениях газа разряд уже не занимает всего поперечного сечения промежутка, а развивается в виде узкого канала. Концентрация ионов в плазме, заполняющей этот узкий канал, может достигать больших величин, поэтому по каналу мог бы проходить значительный ток, однако его величина ограничивается мощностью источника. Благодаря этому интенсивность термической ионизации в канале может оказаться недостаточной для поддержания его проводимости и канал разряда распадается. Это, например, имеет место при переменном напряжении, когда разряд в газовом промежутке происходит в виде перемежающихся искр, последовательно возникающих между электродами. Дуговой разряд является последующей стадией искрового разряда при большой мощности источника. В этом случае через промежуток может проходить большой ток, который способствует разогреву канала, возрастанию его проводимости, а, следовательно, дальнейшему увеличению тока, В конце концов, будет достигнуто состояние равновесия, когда тепловые потери из канала прекратят дальнейшее повышение температуры. Этот процесс длительный, вследствие чего искровой разряд не переходит в дуговой в случае приложения напряжения на очень короткое время. Канал дугового разряда характеризуется, следовательно, высокими температурами и значительной степенью ионизации газа. Коронный разряд является своеобразной формой разряда, характерной для резко неоднородных полей, когда ионизация возникает только в небольшой области вблизи электрода. При этом между электродами промежутка не возникает сквозного проводящего канала, что исключает возможность прохождения большого тока независимо от давления газа и мощности источника. Таким образом, образование коронного разряда не означает полной потери газовым промежутком изолирующих свойств, однако в изоляционных конструкциях образование коронного разряда является нежелательным. Лекция 3. Исследование воздействия электрических разрядов на элегаз вскрыло неприятную картину: под действием электрических разрядов из химически инертной шестифтористой серы образуются весьма агрессивные химические соединения. - ИсследованиеГлава третья ХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ШЕСТИФТОРИСТОЙ СЕРЫВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДАХИ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭЛЕГАЗОВЫХ АППАРАТОВ 3.1. РАЗЛОЖЕНИЕ ШЕСТИФТОРИСТОЙ СЕРЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ Исследование воздействия электрических разрядов на элегаз вскрыло неприятную картину: под действием электрических разрядов из химически инертной шестифтористой серы образуются весьма агрессивные химические соединения. Появление химически агрессивных продуктов, имеющее место прежде всего в коммутационных аппаратах, поставило перед электротехникой по крайней мере три новые задачи: необходимость создания стойких к продуктам разложения шестифтористой серы материалов, изучение способов и средств удаления продуктов разложения и необходимость решения санитарно-гигиенических проблем — поскольку все образующиеся продукты разложения шестифтористой серы являются сильно ядовитыми веществами. Для решения этих задач прежде всего необходимо было установить химическую природу веществ, возникающих вследствие разрядов в элегазе, и определить глубину соответствующих химических превращений. Вопросу разложения шестифтористой серы, также как и механизмам разложения, посвящено много работ. Наиболее важные работы отмечены в обзоре [3.1]. Трудность с идентификацией химических соединений привела к большой путанице в этом вопросе. В ряде случаев конечные продукты химических реакций принимались за первичные продукты разложения элегаза. Тем не менее, к настоящему времени мнение по этим вопросам можно считать сформированным [3.2]. В качестве первичных продуктов распада чистой шестифтористой серы в электрических разрядах можно рассматривать только фтор, четырехфтористую и двухфтористую серу. Все прочие многообразные химические соединения являются следствием вторичных реакций. Состав продуктов разложения элегаза во многом зависит от типа разряда, от вида воздействия, а степень разложения находится в зависимо сти от энергии разрядов и уровня загрязнения зоны развития разряда. Дуговой, искровой и коронный — это те виды разрядов, которые так или иначе могут иметь место в элегазовом высоковольтном оборудовании. Дуговой разряд реализуется в выключателях. Дуга загорается на дугоприемных контактах, изготовленных, как правило, из медь-вольфрамовой композиции, обдувается элегазом, поток которого формируется во фторопластовом сопле. Энергия дугового разряда при токе до 100 кА, напряжении на дуге в несколько сотен вольт и продолжительности горения дуги от 50 до 150 мс может достигать 107 Дж, а температура в стволе дуги — до 20 000 К. В таких условиях шестифтористая сера полностью диссоциирует. Но в этом и состоит сущность дугогашения: энергия разряда поглощается и рассеивается потоком элегаза. Дуговой разряд в электрооборудовании реализуется при его пробое. Отличие этого разряда от разряда при дугогашении заключается лишь в отсутствии охлаждающего потока и в том, что разряд формируется, как правило, на алюминиевом или стальном электроде (оболочке). Если процесс дугогашения является регламентированным, то пробой на оболочку означает возникновение аварийной ситуации. Искровой разряд протекает за короткий промежуток времени — микросекунды. Энергия искровых разрядов не превышает сотни джоулей на разряд. Искровой канал намного уже, чем дуговой, а распределение температуры по диаметру канала намного круче. Коронный разряд и частичные разряды являются следствием ненормальных процессов в электротехническом оборудовании, связанных с загрязнением элегаза и твердой изоляции, недопустимой шероховатостью полеобразующих электродов или попаданием инородных частиц и предметов в электрическое поле. Энергия импульса этих разрядов мала (10–6—10–3 Дж), но вследствие продолжительности действия суммарная энергия разрядов может достигать десятков килоджоулей. Отличительной особенностью дугового разряда является приближение температуры газа к температуре электронов. Возникновение плазменного ствола с температурой до 20 000 К определяет существование шестифтористой серы в виде осколков молекулы (соединений, элементов, ионов и электронов) в соответствии с термодинамическим равновесием, как это отражено на рис. 1.9. Молекула шестифтористой серы полностью диссоциирует, но по мере выхода из зоны дуги ее осколки вступают в реакции рекомбинации, которые в отсутствие каких-либо инородных примесей приведут к практически полному синтезу исходной шестифтористой серы. Схематично эти процессы можно изобразить следующим образом:
Коронный разряд характеризуется несоответствием температуры газа и температуры электронов: в то время как энергия электронов может достигать 10 eV, температура газа остается низкой. Энергия электронов значительно превышает энергию связи SF5 — F, и механизм электронного удара будет превалировать над другими миханизмами распада молекулы SF6 в этой неравновесной системе. Диссоциацию под действием электронного удара можно представить следующей схемой
Итак, при отсутствии влияния на ход процесса разложения шестифтористой серы материалов электродов и примесей в элегазе электрические разряды приведут к образованию фтора и низших фторидов серы: четырех- и двухфтористой серы — в качестве основных первичных продуктов распада. Теоретический удельный выход продуктов распада на единицу рассеянной энергии в дуговом разряде может быть очень мал из-за реакций рекомбинации, в то время как искровой и особенно коронный разряды, инициируя необратимые реакции, могут поставлять большое удельное количество продуктов распада, главным образом — SF4. Условия реального протекания разрядов в электротехническом оборудовании отличаются от тех, которые описаны выше как теоретические или чистые. С одной стороны, элегаз загрязнен примесями, с другой — разряды формируются на реальных электродах. И то, и другое вносит существенные поправки в химические процессы. Попадание инородных (отличных от S и F) атомов в сферу действия разряда резко снижает возможности процесса рекомбинации в зоне выхода из дуги. Основными примесями в самом элегазе, реально влияющими на процессы разложения шестифтористой серы и на превращения образовавшихся первичных продуктов, являются кислород и вода. Их в элегазе немного: так, по нормам в товарном элегазе содержится не более 100 ppm-об. кислорода и 15 ppm-об. воды. При такой концентрации (т.е. 1 молекула O2 на 10 000 молекул SF6 и 1 молекула h3O на 60 000 молекул SF6) прямое влияние этих примесей на процессы распада невелико. Известно, что, например, примесь кислорода в материале электродов оказывает большее влияние [3.3—3.5] по причине непосредственного вовлечения в зону горения дуги. Так или иначе, но молекулы воды и кислорода, попавшие в зону дуги, искры или короны обязательно примут участие в формировании первичных продуктов распада, образуя оксифториды серы типа SOF2, SO2F2 и SOF4 — фтористого тионила, фтористого сульфурила и четырехфтористого тионила. Но их образование как первичных продуктов ничтожно. В этой части мы должны засвидетельствовать наше расхождение с позицией Международной электротехнической комиссии [3.6]. Подкомитет 17А МЭК, опираясь на сообщения [3.3]—[3.5] об активном участии в реакциях разложения шестифтористой серы кислорода электродов (фактически, окислов), принимает фтористый тионил SOF2 в качестве основного продукта разложения элегаза в коммутационных аппаратах, не затруднившись подсчитать, какое количество кислорода потребуется на реализацию этого химического процесса в течение всего срока эксплуатации*.
В случае искрового и коронного разрядов влияние материала электродов практически отсутствует. Образовавшиеся в условиях недостатка фтора в дуговом разряде и в условиях неравновесных реакций в коронном и искровом разрядах низшие фториды серы (и фтор, в случае искрового и коронного разрядов) взаимодействуют с газообразными примесями в оборудовании, производя целую гамму ядовитых вторичных химических продуктов. Являясь химически активными соединениями, образовавшиеся под действием разрядов низшие фториды серы и фтор в процессе распределения по всему объему оборудования взаимодействуют с водой, находящейся как в объеме элегаза, так и на поверхности твердых конструкционных элементов, в том числе выделяющейся из полимерной изоляции, и с другими соединениями типа окислов (Al2O3, SiO2), производя серию вторичных продуктов:
Шестифтористый вольфрам в случае его образования также легко гидролизуется (частично или полностью)
Практически все вещества, образовавшиеся в результате протекания разряда через элегаз, являются ядовитыми. И даже те, что сами по себе не представляют опасности, в электроаппарате представлены в мелкодисперсном виде и насыщены за счет адсорбции газообразными ядовитыми компонентами. Итак, в количественном отношении разложение элегаза в дуге сильно зависит от материала электродов. В актах дугогашения — это, как правило, медь-вольфрамовая композиция, при аварийных ситуациях в качестве материала электродов — сталь или алюминий, применяющиеся для изготовления оболочек и токоведущих частей. Поскольку продукты распада шестифтористой серы разнообразны, то их накопление характеризуют количеством самой разложившейся шестифтористой серы. Оценивая разные источники, можно принять, что в дуговом разряде количество разложившейся шестифтористой серы составляет:
с образованием до 25 мг/кДж твердых осадков для Al 130—650 нмоль/Дж (до 15 мл/кДж) с образованием до 100 мг/кДж твердых осадков. Итак, для нормального акта коммутации принимается норма разложения 5 мл SF6 на кДж, при аварийном перекрытии высоковольтного оборудования в качестве величины удельного разложения принимается 15 мл SF6 на кДж энергии. Искровой разряд имеет небольшое практическое значение в плане разложения элегаза. Несмотря на теоретические предпосылки возможного большего удельного разложения по сравнению с дуговым разрядом, практические исследования показывают, что реальное удельное разложение шестифтористой серы в искровом разряде не превышает 10 нмоль/Дж (до 0,25 мл/кДж), т.е. на порядок меньше, чем в дуговом. Учитывая редкость этого вида разряда (характерного только для разъединителя и заземлителя), разложение, им производимое, в практических расчетах можно не учитывать. uchebana5.ru Элегаз. Его свойства и примнение — рефератМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕСИТЕТ Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий
Реферат
Элегаз. Его свойства и применение.
По дисциплине Электрооборудование подстанций промышленных предприятий
Выполнил: ст.гр. БАЭ-09 Хакимов Э.Ф.
Проверил: доц. Лопатин В.П.
Уфа 2012 Содержание:
1) Свойства элегаза 1.1) Физические свойства 1.2) Электротехнические свойства 2) Конструкция высоковольтного оборудования с использованием элегаза 2.1) Комплектное распределительное устройство с элегазовым наполнением 2.2) Высоковольтные выключатели 2.3) Выключатели нагрузки 2.4) Трансформаторы тока 2.5) Трансформаторы напряжения
1) Свойства элегаза 1.1) Физические свойства
Гексафторид серы (также элегаз или шестифтористая сера, SF6) — неорганическое вещество, при нормальных условиях тяжёлый газ, в 5 раз тяжелее воздуха. Соединение было впервые получено и описано в 1900 году Анри Муассаном в ходе работ по изучению химии фтора. В центре молекулы элегаза расположен атом серы, а на равном расстоянии от него в вершинах правильного октаэдра располагаются шесть атомов фтора. Практически бесцветный газ, обладающий высоким (89кВ/см) пробивным напряжением. Плотность элегаза при T=273 K и давлении р=0,1 МПа составляет 6,56 кг/м³. Относительная диэлектрическая проницаемость — 1,0021. Соединение распадается при температуре выше 1100 °С. Газообразные продукты распада элегаза ядовиты и обладают резким, специфическим запахом. Элегаз не поддерживает горения и дыхания, поэтому при накоплении его в производственных помещениях может возникнуть кислородная недостаточность. По ГОСТ 12.1.007-76 по степени воздействия на организм элегаз относится к 4 классу опасности, к которому принадлежат малоопасные вещества. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны производных помещений 5000 мг/м3. Предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе - 0,001 мг/м3. Элегаз безвреден в смеси с воздухом. Однако вследствие нарушения технологии производства элегаза или его разложения в аппарате под действием электрических разрядов (дугового, коронного, частичных), в элегазе могут возникать чрезвычайно активные в химическом отношении и вредные для человека примеси, а также различные твёрдые соединения, оседающие на стенах конструкции. Интенсивность образования таких примесей зависит от наличия в элегазе примесей кислорода и особенно паров воды. Некоторое количество элегаза в электротехнической аппаратуре также разлагается в процессе нормальной работы. Например, коммутация тока 31,5 кА в выключателе 110 кВ приводит к разложению 5-7 см³ элегаза на 1 кДж выделяемой в дуге энергии.
1.2) Электротехнические свойства
Значительная диэлектрическая прочность элегаза (превышает аналогичный параметр воздуха примерно в 3 раза при равном атмосферном давлении) обеспечивает высокую степень изоляции при минимальных размерах и расстояниях. Это позволяет уменьшить массу и габариты электротехнического оборудования, а хорошая способность гашения дуги и охлаждаемость элегаза увеличивают отключающую способность коммутационных аппаратов и уменьшают нагрев токоведущих частей. При увеличении давления электрическая прочность элегаза возрастает почти пропорционально давлению и может быть выше электрической прочности жидких и некоторых твердых диэлектриков. Элегаз примерно в 100 раз эффективнее воздуха по своей дугогасительной способности. Также элегаз имеет высокую теплоемкость, благодаря чему может эффективно отводить энергию горения дуги, не допуская ее перегрева. Особенность гашения дуги в элегазе заключается в том, что при токе, близком к нулевому значению, тонкий стержень дуги еще поддерживается и обрывается в последний момент перехода тока через нуль. К тому же после прохода тока через нуль остаточный столб дуги в элегазе интенсивно охлаждается, в том числе за счет еще большего увеличения теплоемкости плазмы при температурах порядка 2000 К, и электрическая прочность быстро увеличивается.Такая стабильность горения дуги в элегазе до минимальных значений тока при относительно низких температурах приводит к отсутствию срезов тока и больших перенапряжений при гашении дуги. Характерным является очень большой коэффициент теплового расширения и высокая плотность. Это важно для энергетических установок, в которых проводится охлаждение каких-либо частей устройства, так как при большом коэффициенте теплового расширения легко образуется конвективный поток, уносящий тепло. Применение элегаза позволяет при прочих равных условиях увеличить токовую нагрузку на 25% и допустимую температуру медных контактов до 90°С (в воздушной среде 75°С) благодаря химической стойкости, негорючести, пожаробезопасности и большей охлаждающей способности элегаза. Элегаз не стареет, т. е. не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную диэлектрическую прочность. Стоимость элегаза достаточно высока, однако он нашёл достаточно широкое применение в технике, особенно в высоковольтной электротехнике. Он прежде всего используется как диэлектрик, то есть в качестве основной изоляции для комплектных распределительных устройств, высоковольтных измерительных трансформаторов тока и напряжения и др. Также элегаз используется как среда дугогашения в высоковольтных выключателях. Основные преимущества элегаза перед его основным «конкурентом», трансформаторным маслом, это: взрыво- и пожаробезопасность; снижения массо-габаритных показателей конструкции за счёт уменьшения изоляционных промежутков и улучшенных условий охлаждения токоведущих частей. Недостатком элегаза является переход его в жидкое состояние при сравнительно высоких температурах, что определяет дополнительные требования к температурному режиму элегазового оборудования в эксплуатации.
Применение как изолятор и теплоноситель в высоковольтной электротехнике; как технологическая среда в электронной и металлургической промышленности; в системах газового пожаротушения в качестве пожаротушащего вещества; как хладагент благодаря высокой теплоёмкости, низкой теплопроводности и низкой вязкости; для изменения тембра голосовых связок (эффект пониженной тональности голоса), противоположно гелию; для улучшения звукоизоляции в стеклопакетах; в полупроводниковой промышленности для травления кремния.
2) Конструкция высоковольтного оборудования с использованием элегаза
2.1) КРУЭ(комплектное распределительное устройство с элегазовым наполнением) КРУЭ - комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией. Комплектные элегазовые распределительные устройства (КРУЭ) занимают лишь 5% территории, необходимой для обычных РУ с воздушной изоляцией. Поэтому их размещение особенно актуально в густонаселенных районах. КРУЭ поставляется укрупненными сборочными единицами, представляющими собой отдельные элементы такие как, выключатель, комбинированный разъединитель-заземлитель, заземлитель быстрого действия, трансформаторы напряжения и кабельные вводы. Все элементы КРУЭ изготавливаются из алюминия, это значительно снижает вес всего оборудования, что в конечном итоге позволяет отказаться от дорогостоящих фундаментов и грузоподъемных механизмов. Ячейки КРУЭ выполняются, как правило, в трехфазном исполнении и состоят из отдельных элементов, заключенных в герметичную металлическую оболочку цилиндрической или шаровой формы, заполненной элегазом или смесью азота с элегазом. Для сочленения между собой оболочки элементов имеют фланцы и патрубки, контакты и уплотнения. По функциональному назначению ячейки КРУЭ могут быть линейные, шиносоединительные, трансформаторов напряжения и секционные, с одной или двумя системами сборных шин. Ячейки состоят из трех полюсов, шкафов и сборных шин. В шкафах размещена аппаратура цепей сигнализации, блокировки, дистанционного электрического управления, контроля давления элегаза и подачи его в ячейку, питания приводов сжатым воздухом. В полюс ячейки входят:• коммутационные аппараты: выключатели, разъединители, заземлители;• измерительные трансформаторы тока и напряжения;• соединительные элементы: сборные шины, кабельные вводы («масло—элегаз»), проходные вводы («воздух—элегаз»), элегазовые токопроводы и др. Различные элементы ячеек по конструкции, условиям эксплуатации, монтажу, ремонту газовой схемы могут быть объединены в отсеки, а по условиям транспортировки — в транспортные блоки. Ячейки или их транспортные блоки заполнены элегазом или азотом при небольшом избыточном давлении.КРУЭ снабжаются вспомогательным оборудованием и приспособлениями, обеспечивающими их нормальное обслуживание. Сферы применения: • Распределительные и трансформаторные подстанции; • Промышленные электроустановки: высотные здания, аэропорты, метро, очистительные установки, портовые сооружения, ж/д электроснабжение. Преимущества: • взрыво- и пожаробезопасность;• возможность установки в сейсмически активных районах и зонах с повышенной загрязненностью;• отсутствие электрических и магнитных полей;• Модульная конструкция; • Расширение КРУЭ без проведения работ с элегазом на месте; • Необслуживаемый вакуумный силовой выключатель; Эксплуатационная надёжность Наличие герметичных цельносварных резервуаров из высококачественной нержавеющей немагнитной стали без каких-либо уплотнений, с устойчивой к перепадам давления и температуры конструкцией, использование изолирующего газа, сохраняющего изоляционные свойства на протяжении всего срока службы без необходимости очистки и дозаправки, применения закрытой пофазной изоляции токоведущих элементов вне резервуара, наличие простого и наглядного указателя готовности к эксплуатации. Экономичность •Сверхнизкие эксплуатационные затраты за весь срок службы: • отсутствие необходимости в техническом обслуживании; • независимость от климатических воздействия; • минимально занимаемое пространство; • максимальная готовность к работе. • длительный срок службы Безопасность персонала • Первичные цепи в герметичной оболочке безопасны для прикосновений; • ВВ-предохранители и концевые кабельные муфты доступны только при заземленных присоединениях; • Управление возможно только при закрытом корпусе; • Заземление присоединений через заземлители с возможностью включения на КЗ. Безопасность в работе • Герметичная оболочка для первичных цепей: – не зависит от воздействий окружающей среды (грязь, влага) – герметичность в течение всего срока службы (сварной резервуар, вваренные проходные изоляторы). • Необслуживаемые компонены привода; • Доступ к приводам коммутационных аппаратов вне резервуара с элегазом; 2.2) Высоковольтные выключатели Выпускаемые в России выключатели элегазовые предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах работы, а также для работы в стандартных циклах при автоматическом повторном включении (АПВ) в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц с номинальным напряжением зависящем от серии в широком диапазоне климатических условий: от -60 до +55°С. Выключатели представляют собой трехполюсный аппарат, полюсы которого имеют одну (общую) раму и управляются одним приводом либо каждый из трех полюсов выключателей имеет собственную раму и управляется своим приводом. yaneuch.ru Коронный разряд: основные характеристики и свойстваСогласно общему представлению о природе электрического тока, газ в обычном своем состоянии является отличным изолятором, так как в этом пространстве очень мало положительно или отрицательно заряженных частиц. Однако если резко повысить общее напряжение данного пространства, заполненного газом, то количество ионов и электронов в нем заметно возрастет, что приведет к образованию тока и появлению свечения.
Вышеописанное представляет собой процесс, когда несамостоятельный заряд, то есть тот, в котором ток возникает только под влиянием внешних сил, превращается в самостоятельный. Самостоятельный разряд характеризуется тем, что положительно заряженные ионы или отрицательно заряженные электроны возникают в нем в результате процессов, которые происходят в самом пространстве разряда, то есть количество заряженных частиц в нем не уменьшается, даже если убрать внешний источник напряжения. В зависимости от механизма перехода несамостоятельного разряда в самостоятельный, выделяют следующие виды разрядов:
И коронный разряд, и дуговой, и тлеющий чрезвычайно опасны для человека, поэтому те, чья работа связана с этими процессами, должны соблюдать все правила техники безопасности. fb.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Если увеличить напряжение, то, согласно закону Ома, возрастет и сила тока, что приведет к тому, что он резко увеличится в своих размерах. Коронный разряд можно увидеть и в естественных условиях, когда электрическая корона образуется на макушках мачт или деревьев. 2. Тлеющий разряд. Чтобы получить такой разряд, необходимо пустить через электроды ток в несколько сот ампер, а затем постепенно выкачивать из цилиндра воздух. В этом случае давление воздуха постепенно уменьшается, и в разреженном пространстве происходит пробой газа, что выражается в тусклом свечении в виде шнурка. Если продолжить откачивать воздух, то это свечение займет все пространство цилиндра. Тлеющий разряд мы можем видеть в газоразрядных трубках, а также в энергосберегающих лампах. 
