УДК 621.3.027.3/8(076)

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИЛОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ С УЧЕТОМ ИХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

Стрижова Татьяна Анатольевна
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
доцент, кандидат технических наук

Аннотация
В статье приведена сравнительная характеристика масляных, элегазовых и вакуумных выключателей, приведены данные по энергоэффективности выключателей, затраты на их производство и эксплуатацию.

Ключевые слова: вакуумные выключатели, выключатели нагрузки, маломасляные выключатели, элегазовые выключатели, энергоэффективность


COMPARATIVE CHARACTERISTICS OF CIRCUIT BREAKERS MEDIUM VOLTAGE WITH RESPECT TO THEIR EFFICIENCY

Strizhova Tatiana Anatolievna
National mineral resources University «Mining»
associate Professor, candidate of technical Sciences

Abstract
The article presents comparative characteristics of oil, gas and vacuum circuit breakers, the data on the efficiency of switches, the cost of their production and operation.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Стрижова Т.А. Сравнительная характеристика силовых выключателей среднего напряжения с учетом их энергоэффективности // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 11. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/11/40313 (дата обращения: 03.06.2017).

В  настоящее время в энергосистемах эксплуатируется большое количество выключателей различных типов: масляных, воздушных, вакуумных, элегазовых. Повышение энергосбережения и эффективности использования оборудования  является актуальной задачей. В связи с новыми требованиями по оценке характеристик по энергоэффективности оборудования автору представляется целесообразным введение сравнительной характеристики энергоэффективности различного типа оборудования для анализа надежности и эксплуатационных затрат[1]. Для решения поставленной задачи определим общие требования к коммутационному аппарату среднего напряжения: большое количество производимых коммутаций, надежная защита оборудования от опасных перегревов оборудования, высокая надежность, энергоэффективность, низкие эксплуатационные затраты, экономичность. Следует отметить, что кратность коммутационных перенапряжений при использовании вакуумных выключателей больше, чем для других видов выключателей. Это особенно актуально для нефтепромысловых предприятий, где коммутации электродвигателей скважин, особенно погружных, производились вакуумными выключателями и могли приводить к повреждению изоляции при отсутствии необходимых мер защиты. К таким мерам защиты можно отнести заводскую комплектацию комплектом ограничителей перенапряжений каждого вакуумного выключателя. Это ведет к увеличению затрат на производство и эксплуатацию этого оборудования, что было учтено при анализе их  эффективности.

В данной  работе  проведен сравнительный анализ энергетической эффективности выключателей, производимых компанией «Элтехника»: вакуумного VF12, элегазового SL12, воздушного ВНТ[2]. Был произведен анализ выключателей нагрузки и силовых выключателей на номинальный ток 630 А,  с током отключения 20 кА. Оценивалась энергетическая эффективность при производстве и эксплуатации выключателей.

Таблица 1.1. Материалы используемые при производстве выключателей

Материал

ВакуумныйVF12

ЭлегазовыйSL12

Воздушный ВНТ

Медь

2,5 кг

1,5 кг

1,2 кг

Серебро

0,00166 кг

0,000996 кг

0,00087 кг

Пластик

2,5 кг

2 кг

12 кг

Компаунд

30 кг

24 кг

-

Сталь

50 кг

15 кг

20 кг

Элегаз

-

0,00023 кг

-

Итого:

85 кг

43 кг

33 кг

 Таблица 1.2. Удельный расход электроэнергии на производство одного килограмма продукции

Медь

0,4 кВт·ч/ кг

Серебро

0,45 кВт·ч/ кг

Пластик

2,8 кВт·ч/ кг

Компаунд

3,83 кВт·ч/ кг

Сталь

0,25 кВт·ч/ кг

Элегаз

0,6 кВт·ч/ кг

Расчеты проводились по следующим формулам.

W=Pу ·m                                  (1.1)

Где: W – затраты электроэнергии на производство одного выключателя, кВт·ч;

Pу- удельный расход электроэнергии на производство одного килограмма продукции, кВт·ч/ кг;

m –масса, кг;

Таблица 1.3. Затраты электроэнергии на производство одного выключателя

Материал

ВакуумныйVF12

ЭлегазовыйSL12

Воздушный ВНТ

Медь

1кВт·ч

0,6 кВт·ч

0,48кВт·ч

Серебро

0,000747кВт·ч

0,0004482кВт·ч

0,0003915кВт·ч

Пластик

7кВт·ч

5,6кВт·ч

33,6кВт·ч

Компаунд

114,9кВт·ч

91,92кВт·ч

-

Сталь

12,5кВт·ч

3,75кВт·ч

5кВт·ч

Элегаз

-

0,000138кВт·ч

-

Итого:

135,4кВт·ч

101,9кВт·ч

39,08кВт·ч

Эксплуатационные показатели выключателей сведены в табл.1.4.:

Таблица 1.4. Эксплуатационные показатели

Сравниваемые параметры

Вакуумный

Элегазовый

Воздушный

Ресурс

циклов включение –  отключение:

30000

2000

2000

Срок службы до списания, не менее, лет

30

30

30

Вид обслуживания аппаратов

необслуживаемые

необслуживаемые

периодический

Гарантийный срок эксплуатации

3 года

6,5 лет

1 год

Была посчитана  потребляемая мгновенная мощность главной токоведущей цепи (потери на тепло) и мощность за год по следующим формулам.

P=I2 ·R , Вт                                                    (1.2)

где:

I – номинальный ток, А

R – сопротивление главной токоведущей цепи полюса, Ом

Результаты расчета приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5. Потребляемая мощность главной токоведущей цепи

Потребляемая мощность

Вакуумный VF12

Элегазовый SL12

Воздушный ВНТ

Мгновенная

0,075 кВт

0,064 кВт

0,079 кВт

За год

660,6 кВт

556,3 кВт

695,4 кВт

Аппараты в отношении нагрева при продолжительном режиме работы должны соответствовать требованиям ГОСТ 8024. Уровень нагрева частей аппаратов при номинальном токе не должен превышать значений, представленных в табл. 1.6.

Таблица 1.6. Требования в отношении нагрева при продолжительном режиме работы

Наименование частей аппарата

Наибольшая допустимая температура

нагрева, oС

Допустимое превышение температуры над эффективной температурой окружающего

воздуха 40oС, oС

Подвижный контакт, неподвижный контакт

105

65

Соединение контакта нижней части корпуса с нижним выводом

115

75

Верхний вывод, нижний вывод (в скобках значения при условии присоединения внешнего проводника с серебряным покрытием)

105 (120)

75 (90)

Выводы.

1.  По затратам электроэнергии на производство и эксплуатацию выключателя самым энергоэффективным является элегазовый выключатель.

2. Вакуумные выключатели среднего напряжения превосходят элегазовые по следующим параметрам: число коммутаций, отсутствие обслуживания в течение 20 лет, надежность, экологическая безопасность, взрывобезопасность, механический ресурс.


Библиографический список
  1. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261-Ф3″Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации”. Собрание законодательства Российской Федерации, 2009, N48 -61 с.
  2. Тибилашвили Д.А. Исследование и разработка надежных схем защиты от перенапряжений в сетях средних классов напряжения нефтяной промышленности Западной Сибири. Дис.канд.техн.наук./Ленингр.Гос.Техн.Университет, Санкт-Петербург,1991.
  3. Евдокунин Г.А.,Тилер Г.Современная вакуумная коммутационная техника для сетей среднего напряжения. СПб.:Издательство Терция, 2006. -148 с.
  4. Энергетическая политика ОАО “Газпромнефть” ПК 11.02-01
  5. Cтрижова Т.А. Выбор мероприятий с энергосберегающим эффектом для газораспределительных организаций//Материалы научно-практической конференции.-СПб.,Издательство СПГГУ, 2012, с.138-139.


Все статьи автора «Стрижова Татьяна Анатольевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: