Dziś jest czwartek, 12 grudzień 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.866 -0.13% 1EUR 4.2851 -0.07% 1GBP 5.0798 -0.29%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
72 edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu - Kielce - Relacja
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Produkcja w Polsce w kontekście Czwartej Rewolucji Przemysłowej
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
3 kwiecień 2007.

Eksploatacja i serwis wyłączników wysokiego napięcia typu SB6

W artykule przedstawiono doświadczenia z eksploatacji wyłączników z napędem dynamicznym typu SB6 na napięcie 110 kV produkcji Nuova Magrini Galileo. Wnioski z przeprowadzonych przeglądów serwisowych pozwalają na ocenę techniczną tej nowoczesnej i nadal kontrowersyjnej w wielu kręgach konstrukcji wyłącznika.


Wyłącznik SB6 170



Moduł MCI 123

Wstęp - budowa wyłączników Nuova Magrini Galileo

W latach 1995 do 2000 r. wprowadzono na rynek Polski blisko 100 wyłączników SB6 do stacji energetycznych 110 kV głównie do Zakładów Energetycznych takich jak Szczecin, Olsztyn, Łódź, Zamość, Legnica, Kraków i inne oraz Zakładów Przemysłowych jak np. KGHM Polska Miedź S.A. Huta Miedzi Legnica, Kop. Węgla Bełchatów, Huta Sędzimira. Dostawcą był Schneider Elektric Polska a w skład Grupy Schneider wchodził wtedy producent i konstruktor tego wyłącznika firma Nuova Magrini Galilleo (Włochy). Firma ta była już znana i ceniona w Polsce za wysoką jakość i niezawodność swoich wyłączników wysokich napięć głównie 110 kV i 220 kV. Były to wyłączniki typu powietrznego, mało-olejowe oraz z gazem SF6. Konstrukcja napędów od zasobnikowo-sprężynowych, hydraulicznych i pneumatycznych do elektrycznych. Wyłączniki te nadal są w eksploatacji i mają uzna- nie jako niezawodne i łatwe w eksploatacji aparaty łączeniowe (przykładowo wyłączniki MHMe i MHD). Te wieloletnie doświadczenia firmy Nuova Magrini Galilleo w światowej energetyce, skłoniły ją do opracowania i wprowadzenia do produkcji unikalnej w świecie konstrukcji wyłącznika "bez-napędowego" typu SB6. Opracowano 3 zasadnicze typy wyłączników na napięcie: a) 110 kV typ SB6 123 kV, SB6 145 kV i SB6 170. Ten typ wyłączników jest opisany w przedmiotowym artykule. b) 220 kV typ SB6 245. Wyłączniki te dostarczone były dla stacji elektroenergetycznych PSE S.A. i będą przedmiotem kolejnego artykułu. c) 440 kV. Te wyłączniki nie występują na naszym rynku a przeważnie stosowane są w energetyce włoskiej ENEL. Rozwiązanie to jest szeregowym połączeniem dwóch wyłączników na 220 kV. Wszystkie te wyłączniki mają te samą zasadę działania, której istotą jest wewnętrzny napęd autonomiczny w każdej kolumnie (biegunie) wyłącznika polegający na wykorzystaniu do napędu ciśnienia gazu SF6 (rzędu 6 atmosfer) zgromadzonego w biegunie jako gaz izolujący oraz do gaszenia łuku na stykach wyłącznika. Zgromadzona energia ciśnienia tego gazu rzędu 6 atm. jest wystarczająca do wykonania wielokrotnych manewrów łączeniowych Z-W (załącz-wyłącz) zgodnie z cyklem przestawieniowym wymaganym przez normy ICE. To ,,potrójne" wykorzystanie gazu SF6 - jako izolator, jako czynnik gaszący łuk i jako czynnik do napędu wyłącznika stanowi zasadniczą cechę konstrukcji wyłączników SB6.

Wyłącznik SB6 170

,,Napęd" tego wyłącznika znalazł również zastosowanie w rozdzielnicach GIS na 110 kV produkcji Merlin Gerin (Francja) wchodzących w skład Grupy Schneider. Ciekawą konstrukcję stanowi również połączenie wyłącznika SB6 z odłącznikiem firmy EGIC (Francja) i przekładni-kami uniwersalnymi z gazem FS6 również produkcji Nuova Magrini Galileo w zestawie jako Zintegrowany Moduł Kompaktowy typ MCI. Kilka egzemplarzy tych konstrukcji pracuje już od 6 lat w Polsce.

Konstrukcja wyłącznika SB6 - cechy szczególne

Jak wspomniano już wyżej charakterystyczną cechą tego wyłącznika jest autonomiczny napęd wewnątrz każdego bieguna wyłącznika pochodzący od energii ze zgromadzonego pod ciśnieniem ok. 6 bar gazu SF6. Każdy z trzech biegunów połączony jest kablem elektrycznym ze wspólną szafą sterowniczą umieszczoną najczęściej pośrodku lub na zewnątrz tych biegunów. Brak oddzielnego napędu sterującego wyłącznikiem i jakiegokolwiek mechanicznego połączenia tych biegunów budził wiele obaw na etapie zakupu i uruchomienia wyłączników - gdyż takie konstrukcje nie są znane u innych producentów tej aparatury. Obawy budziła wiara w niezawodność pracy takiego bieguna, stabilność parametrów oraz praca bieguna w niskich temperaturach gazu SF6 (skraplanie gazu). Jak to opisano dalej obawy te okazały się niepotrzebne. Natomiast fakt że biegun stanowi zamkniętą szczelną konstrukcję z gazem SF6 bez dostępu części ruchomych (wałków, cięgien) pozwoliło na zachowanie stabilnych parametrów ciśnieniowych gazu SF6. Ta idealna szczelność biegunów została potwierdzona w przeglądach serwisowych wykonywanych po 4 lub 10 latach eksploatacji. Istotnym elementem w konstrukcji bieguna SB6 okazał się dobór czujnika kontrolującego parametry gazu SF6. W pierwszych konstrukcjach był to czujnik gęstości gazu typu CAMI (densymetr o 5 progach ciśnienia) umieszczony na zewnątrz bieguna wraz z manometrem ciśnienia gazu SF6. Wynikało to z obawy o konieczności ewentualnych podmian tego czujnika w trakcie długoletniej (przewidzianej co najmniej 30 lat !) eksploatacji wyłącznika SB6. Dla stref o większym zapyleniu (np. kopalnie) stosowano czujniki TRAFAG również na zewnątrz co prawda też z manometrem ale najczęściej w dodatkowej osłonie. Wszystkie opisane wyżej konstrukcje występują w Polsce. Ostateczną i najlepszą w praktyce konstrukcją bieguna okazało się umieszczenie czujników gęstości wewnątrz bieguna i tych odmian bieguna jest najwięcej na napięciu 110 kV. Natomiast na napięciu 220 kV czujnik gęstości w zasadzie 2 lub 3 czujniki są umieszczone wyłącznie wewnątrz bieguna. Umiesz- czenie czujnika gęstości wewnątrz bieguna polepsza jego kompensację temperaturową gdyż odnosi się do temperatury gazu w biegunie a nie do temperatury powietrza wokół bieguna a dodatkowo chroni czujnik gęstości od wpływów atmosferycznych (deszcz, pył) a także od uszkodzeń w trakcie transportu, jego zabudowy i eksploatacji.

  • 1. zawór bezpieczeństwa
  • 2. przyłącza WN
  • 3. styk opalny nieruchomy
  • 4. dysza
  • 5. główny styk ruchomy
  • 6. cięgno izolacyjne
  • 7. filtr
  • 9. zespół zaworów zamykających
  • 10. blok styków pomocniczych
  • 11. mikrosprężarka
  • 12. zawór do odpompowania powietrza i napełniania
  • 13. sito molekularne
  • 14. główny styk nieruchomy
  • 15. styk opalny ruchomy
  • 16. izolator górny
  • 17. izolator dolny
  • 18. zespół zaworów otwierających
  • 19. tłok podwójnego działania
  • 20. sprężyny płaskie mechanizmu bistabilnego
  • 21. gniazdo wtykowe dla obwodów sterowniczych
  • 22. skompensowany temperaturowo czujnik ciśnienia

    • Przekrój bieguna wyłącznika SB6

    Biegun z gęstościomierzem typu CAMI


    Do pełnego opisu budowy bieguna należy dodać że do stworzenia siły napędowej wyłącznika potrzebne jest rozprężenie gazu SF6 połączone z jego przemieszczeniem się z komory wysokiego ciśnienia (+ 6 bar) do komory niskiego a dokładnie ujemnego ciśnienia (-0,5 bar). Za każdym manewrem ubywa gazu z górnej komory (zmniejsza się dodatnie ciśnienie np. do +5 bar) a przybywa gazu w dolnej komorze np. do +0,2 bar. Zmniejszająca się różnica pomiędzy górną a dolną komorą zmniejsza dynamikę wyłącznika (zmniejsza moc napędu) i w końcu po kilku manewrach załącz - wyłącz taki biegun traci swoje zdolności manewrowe. Dlatego też najpierw po osiągnięciu sygnału XC (blokada zamykania) a następnie po sygnale XA (blokada otwierania) blokowane jest automatycznie dalsze działanie napędu. Aby nie dochodziło do tych stanów alarmowych oraz aby zawsze biegun był w stanie ,,uzbrojonym" tzn. największej energii napędowej należy utrzymywać maksymalne górne ciśnie- nie gazu SF6 (+6 bar) przy najmniejszym (-0,5 bar) dolnym ciśnieniu gazu SF6.Tę rolę spełnia w biegunie sprężarka gazu która przepompowuje gaz z dolnej komory do górnej. Sterowana jest ona tym samym czujnikiem gęstości gazu tak aby utrzymywać ten stan ,,idealny" gazu SF6 niezależnie od okoliczności. Tak np. ,,przeciek" czyli inaczej minimalny przepływ gazu z górnej komory do dolnej z uwagi na problemy uszczelnienia nie ma takiego znaczenia jak np. przy uszczelnianiu wałka gdyż minimalna ilości gaz nie wypływa wtedy do atmosfery lecz w biegunie SB6 przepływa do dolnej komory skąd sprężarka przepompuje go z powrotem gaz do górnej komory. Sprężarka wewnątrz bieguna jest bardzo ważnym elementem zapewniającym ciągłe ,,zbrojenie się" napędu dynamicznego w biegunie wyłącznika. Nie ma żadnego ,,perpetum mobile" w napędzie SB6, energia w biegunie jest ciągle odbudowywana po każdym cyklu manewrowym dzięki pracy sprężarki. Reasumując powyższy opis bieguna stwierdzić należy że zasadniczymi jego elementami są: a) górna komora wysokiego ciśnienia SF6 ze stykami łączeniowymi i przyłączeniami zewnętrznymi (górny izolator); b) dolna komora niskiego (ujemnego) ciśnienia z podstawą bieguna i elementami podłączeniowymi (ciśnień i sygnałów elektrycznych) - dolny izolator wraz z kolumną wsporczą; c) sprężarka gazu SF6 umieszczona w dolnej komorze bieguna. d) Czujnik gęstości SF6 umieszczony na zewnątrz bieguna w starszych modelach lub wewnątrz bieguna (dolnej komory niskiego ciśnienia) w nowszych modelach; e) zespół napędowy z elektrozaworami sterującymi manewrami wyłącznika umieszczony pomiędzy górną a dolną komorą ciśnień.

    Opis pracy sprężarki

    Sprężarka wraz z jej silnikiem napędowym stanowi jeden zespół i jest zbudowana tak jak sprężarka do lodówek domowych z tym że jest w lepszym wykonaniu na inne parametry i przewidziana na gaz SF6. Silnik do jej napędu zasilany jest prądem zmiennym 220 V z fazą rozruchową z kondensatorem. Załączenie i wyłączenie jest poprzez stycznik sterowany poprzez czujnik gęstości tak aby zawsze utrzymywać maksymalną różnicę ciśnień pomiędzy komorami. Załączenie i wyłączenie jest w zakresie 0,02 bara czyli tyle ile wynosi histereza tego styku gęstościomierza. Wszystkie elementy sterowania sprężarkami umieszczone są w szafce sterowniczej wspólnej dla 3 biegunów. Pozwoli to na realizację wspólnego zabezpieczenia termicznego tych sprężarek oraz stworzenie automatycznego układu podgrzewania wszystkich uzwojeń sprężarek przy niskich temperaturach celem ułatwienia ich smarowania a zarazem łatwiejszego ich startu. Praca sprężarek kontrolowana jest poprzez przekaźnik czasowy informujący o ich ewentualnej wydłużonej pracy np. podczas silnych mrozów. Czynnik ten był też jednym z elementów obaw o niezawodności pracy tego typu wyłączników w bardzo niskich temperaturach w czasie zimy.

    Doświadczenia z eksploatacji wyłączników SB6 110 kV.

    Wszystkie w/w obawy oraz ograniczone zaufanie do niezawodności zainstalowanej aparatury (sprężarka, czujnik gęstości) nie znalazły potwierdzenia w praktyce. Wieloletnie doświadczenia z ich eksploatacji potwierdziły trafność tej konstrukcji i nie zawahamy się nazwać wyłącznik najlepszym aparatem 21 wieku. Jedynym problemem jest trudny do zrozumienia system jego działania, 2 brak widocznego mechanizmu napędowego (,,wyłącznik beznapędowy") i nie mający wzorców w poprzednich konstrukcjach - co spowodowało że ten wyłącznik nie zawsze został prawidłowo dołączony do obiektu stacji. Dotyczy to zwłaszcza powiązań alarmów oraz sygnałów z wyłącznika. Z tego powodu były niepotrzebne interwencje bądź wyjaśnienia w początkowej fazie eksploatacji zwłaszcza w okresie dużych mrozów. Skoro wyłączniki pomimo wyrażanych do nich obaw pracowały nadal to pomijano konieczność ich przeglądów zalecanych przez producenta co 4 lata. Filozofia że po co robić przeglądy skoro wszystko jest zamknięte w szczelnym biegunie zwyciężyła tak że przeglądy wykonywano niejednokrotnie dopiero po 10 latach. Pewnie nie byłyby nadal wykonywane gdyby nie to że w ostatnich latach po blisko 10 latach eksploatacji dochodziło do zakłóceń w pracy niektórych wyłączników spowodowanych rozregulowaniem gęstościomierzy typu CAMI. Przykładem może być ZE Łódź Teren gdzie zastosowane były modele czujnika gęstości typu CAMI, które dla naszych warunków klimatycznych producent zalecał wymieniać co 5 lat. Obiekty (zwłaszcza górnictwo) gdzie przeglądy były wykonywane, nigdy nie miały żadnych awarii ani problemów z eksploatacją tych wyłączników.

    Biegun z gęstościomierzem typu Trafag


    Doświadczenia z przeglądów okresowych wyłączników SB6.

    Zebrane doświadczenia z przeprowadzonych do tej pory przeglądów potwierdziły, że bardzo dużo można się ,,dowiedzieć o stanie technicznym mechanizmu" wyłącznika, którego nie widać bez konieczności dostawania się do środka bieguna. Umiejętne połączenie obserwacji (rejestracja) sygnałów z działania wyłącznika, jego parametrami wyjściowymi podczas uruchomienia pozwalają nie tylko na poprawną ocenę stanu technicznego wyłącznika ale dokonywanie ewentualnych korekt nastaw. Dotyczy to zwłaszcza wyrównywania ciśnień gazu SF6. Instruktaże dla Klientów pozwalają na poprawienie (bądź zmiany) interpretacji wyprowadzonych z wyłącznika sygnałów zwłaszcza alarmów. Niezależnie od oceny manewrów wyłącznikiem, jego czasów własnych i oporności styków głównych wykonuje się prace o charakterze prewencyjnym takie jak dokręcanie połączeń z biegunem, zacisków głównych, (kluczem dynamometrycznym) uziemień oraz wymian i konserwacji uszczelnień gazu SF6. Na podstawie dotychczasowych przeglądów stwierdzamy że wszystkie wyłączniki są nadal w bardzo. dobrym stanie technicznym a ich szczelność jest Biegun z gęstościomierzem typu Trafag idealna. Niezwykle istotne dla oceny ruchowej wyłącznika okazało się posiadanie dokumentacji z okresu instalowania i uruchamiania wyłącznika a protokóły z przeglądów wzbogacają ,,historię" pracy wyłączników. Cenne są również przekazywane nam przez Producenta doświadczenia z eksploatacji tych samych typów wyłączników pracujących w innych krajach.

    Wnioski końcowe

    Z satysfakcją możemy stwierdzić że wyłączniki w trakcie swej eksploatacji ,,obroniły się" od stawianych im zarzutów i w zasadzie od obaw o ich pracę. Doświadczenie z przeglądów potwierdziły że wyłączniki są w dobrym stanie technicznym i rokują nadzieję na dalszą wieloletnią niezawodną ich eksploatację. Słuszne okazały się modyfikacje producenta Nuova Magrini Galileo w zakresie zmian umiejscowienia czujnika gęstości gazu wewnątrz bieguna Te wyłączniki które mają czujnik gęstości gazu na zewnątrz bieguna. zwłaszcza z czujnikiem typu CAMI należy częściej kontrolować lub wymieniać gęstościomierze (szczególnie typu CAMI) co 5 lat jak zaleca producent. Kolejny artykuł w podobny sposób przeanalizuje problemy na . wyłączniku SB6 245.

    Mieczysław Kaczmarek Va Tech HV Serwis;
    Andrzej Nosek Schneider Electric Polska

    Źródło: Urządzenia dla Energetyki
    O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
    Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
    Copyright © Energoelektronika.pl