Краны LD газовые

Краны LD газовые: технические характеристики, конструкция и применение в электроэнергетике

Кран LD газовый представляет собой высоковольтный разъединитель внутренней установки, предназначенный для коммутации электрических цепей под напряжением без возможности отключения токов нагрузки или короткого замыкания. Основное функциональное назначение – создание видимого разрыва в цепи для безопасного проведения работ на отключенном оборудовании, а также переключения схем соединений в электроустановках. Аппараты серии LD эксплуатируются в распределительных устройствах (РУ) переменного трехфазного тока частотой 50/60 Гц на номинальные напряжения 6, 10 и реже 35 кВ. Термин «газовый» указывает на тип изоляции главных токоведущих частей и дугогасительной камеры – здесь используется элегаз (шестифтористая сера, SF6), обладающий высокой электрической прочностью и дугогасящими свойствами.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция крана LD является трехполюсной, с общим валом для управления тремя полюсами. Каждый полюс размещен в отдельном герметичном корпусе (бачке), заполненном элегазом под давлением. Основные компоненты полюса включают:

• Неподвижные контакты: Как правило, два входных и один выходной (или наоборот), закрепленные на изоляционных опорах внутри бака.
• Подвижный контакт (нож):</strong Выполнен в виде токоведущего стержня с контактной системой на конце. Кинематически связан с валом управления через систему изоляционных тяг и рычагов.
• Дугогасительная камера: Интегрирована в конструкцию. При отключении под нагрузкой возникающая электрическая дуга в среде элегаза интенсивно охлаждается и деионизируется, что обеспечивает ее гашение при переходе тока через ноль.
• Корпус (бак): Герметичная емкость, обычно из нержавеющей стали или алюминиевого сплава, рассчитанная на длительное удержание заданного давления элегаза. Оснащен смотровым окном и предохранительной мембраной.
• Приводной механизм: Ручной пружинный привод (ППР) или моторный привод. Пружинный механизм обеспечивает необходимое скорость коммутации независимо от усилия оператора.

Принцип работы основан на угловом перемещении подвижного контакта внутри бака, который, вращаясь, замыкает или размыкает цепи между неподвижными контактами. Герметичность системы исключает влияние внешней среды (пыль, влага, коррозия) на состояние контактов, что резко повышает эксплуатационную надежность по сравнению с воздушными разъединителями.

Классификация и основные технические параметры

Краны LD классифицируются по ряду ключевых признаков:

• По номинальному напряжению: LD-6, LD-10, LD-35.

По номинальному току: 400, 630, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 А.

• По типу привода: Ручной (с местным управлением) или моторный (с возможностью дистанционного управления).
• По наличию заземляющих ножей: Без заземляющих ножей; с заземляющими ножами на стороне источника питания или нагрузки; с заземляющими ножами с двух сторон.
• По климатическому исполнению: Для умеренного (У), холодного (ХЛ) или тропического (Т) климата.

Таблица 1. Основные технические характеристики кранов LD на 10 кВ

Параметр	LD-10/400	LD-10/1250	LD-10/2000
Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Номинальный ток, А	400	1250	2000
Номинальный ток термической стойкости (3 с), кА	12.5	31.5	40
Номинальный ток электродинамической стойкости, кА	31.5	80	100
Допустимый ток включения и отключения (нагрузочный ток), А	400	1250	2000
Степень защиты корпуса (IP)	IP3X или IP4X
Давление элегаза (при 20°C), МПа	0.04 — 0.06 (абсолютное)

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами разъединителей

Преимущества:

• Компактность: Значительно меньшие габариты и занимаемая площадь по сравнению с разъединителями наружной установки и многими воздушными аналогами для КРУ.
• Всепогодность и независимость от среды: Герметичная конструкция позволяет устанавливать оборудование в неотапливаемых помещениях, в условиях высокой запыленности, агрессивной атмосферы.
• Высокая коммутационная стойкость: Возможность частых операций, в том числе отключения зарядных токов шин, кабельных линий, токов холостого хода трансформаторов.
• Низкие эксплуатационные затраты: Не требуют периодической чистки и смазки контактов, так как они находятся в инертной газовой среде.
• Безопасность: Исключен открытый дуговой разряд. Визуальный контроль положения контактов осуществляется через смотровое окно или механический указатель.
• Пожаробезопасность: Отсутствие горючих материалов в зоне коммутации.

Недостатки:

• Сложность контроля состояния элегаза: Требуется мониторинг давления и периодический контроль влажности газа. Утечки приводят к снижению диэлектрической и дугогасящей прочности.
• Экологические аспекты: SF6 является парниковым газом с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП). Необходимы строгий учет и утилизация в соответствии с экологическими нормами.
• Стоимость: Выше, чем у воздушных разъединителей сопоставимого класса.
• Ремонтопригодность: Требует специального оборудования для вакуумирования, заправки элегазом и квалифицированного персонала.

Область применения в электроэнергетике

Краны LD нашли широкое применение в комплектных распределительных устройствах (КРУ) и сборных камерах одностороннего обслуживания (КСО) на напряжение 6-10 кВ. Их основные функции:

• Секционирование шин: Установка на секционных или системных связях для создания видимого разрыва между секциями сборных шин.
• Вводы питания: Использование в качестве вводных аппаратов для трансформаторов или питающих линий.
• Обходные системы: В схемах с обходными шинами для переключения цепей с рабочей системы шин на обходную.
• Отделение измерительных трансформаторов, силовых трансформаторов и фидеров: Для безопасного проведения ремонтных работ.
• В сетях с изолированной нейтралью или компенсированной нейтралью: Благодаря способности отключать зарядные токи и токи замыкания на землю.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж кранов LD производится на подготовленное основание (раму) внутри ячейки КРУ. Критически важным является соблюдение соосности валов привода и самого аппарата, а также правильность подключения шинных и кабельных соединений. После монтажа обязателен контроль давления элегаза по встроенному манометру или датчику.

Эксплуатация включает в себя:

• Визуальный контроль: Ежесменный осмотр показаний манометра, проверка отсутствия внешних повреждений, посторонних шумов.
• Оперативные переключения: Выполняются строго по распоряжению или бланку переключений. Перед операцией убеждаются в отсутствии тока нагрузки (цепь должна быть разорвана выключателем).
• Контроль давления SF6: Основной параметр технического состояния. Падение давления ниже допустимого уровня, указанного в паспорте (обычно ~0.03 МПа абс.), требует отключения аппарата и его дозаправки.

Техническое обслуживание (ТО) проводится по графику, обычно раз в 4-6 лет или по результатам диагностики. Включает:

• Измерение сопротивления контактов постоянному току.
• Контроль влажности элегаза.
• Проверку механических характеристик привода (время срабатывания, усилие).
• Визуальный осмотр контактов (при наличии возможности).
• Проверку работы вспомогательных контактов и блок-контактов положения.

Таблица 2. Диагностические параметры и периодичность контроля

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие крана LD от выключателя нагрузки (ВН) и силового выключателя?

Кран LD, по сути, является усовершенствованным разъединителем с возможностью отключения малых токов (зарядных, токов ХХ трансформаторов). Он не имеет дугогасительных камер, рассчитанных на отключение номинальных нагрузочных токов и, тем более, токов КЗ. Выключатель нагрузки (ВН) предназначен для отключения номинальных нагрузочных токов. Силовой выключатель – для отключения любых токов в цепи, включая токи короткого замыкания. LD используется для создания видимого разрыва после отключения цепи выключателем.

Можно ли использовать кран LD для отключения тока нагрузки трансформатора 10/0.4 кВ?

Нет, это запрещено. Ток холостого хода силового трансформатора (обычно 0.5-3% от номинального) краном LD отключать допустимо. Однако нагрузочный ток (сотни-тысячи ампер) при отключении трансформатора под нагрузкой вызовет недопустимую дугу в аппарате, приведет к его разрушению и аварии с последующим коротким замыканием. Для этой операции должен использоваться соответствующий выключатель на стороне 10 кВ.

Что делать, если упало давление элегаза в одном из полюсов?

При падении давления ниже допустимого минимума (срабатывание сигнализации «Низкое давление SF6») аппарат должен быть немедленно выведен из работы. Эксплуатация с низким давлением газа недопустима, так как резко снижается электрическая прочность изоляции и дугогасящая способность. Требуется вызов специализированной службы для поиска утечки (газодетектором), ремонта (при необходимости) и последующей вакуумизации и заправки полюса элегазом требуемого качества.

Как часто нужно проводить контроль влажности элегаза и чем опасна повышенная влажность?

Контроль влажности рекомендуется проводить не реже одного раза в 4-6 лет, а также после любых операций по вскрытию бака или заправке. Повышенная влажность (содержание паров воды) в элегазе крайне опасна. При наличии дуговых разрядов или коронных разрядов происходит разложение SF6 с образованием высокоагрессивных фтористых соединений (например, фтористого водорода HF), которые разрушают контактную систему и изоляционные материалы. Кроме того, при низких температурах возможна конденсация влаги на внутренних поверхностях, что резко снижает изоляционные свойства.

Каковы экологические требования при утилизации кранов LD?

Элегаз SF6 попадает под регулирование Киотского протокола и национальных экологических норм. Запрещен выброс газа в атмосферу. При демонтаже или ремонте аппарата элегаз должен быть откачан специальным насосом в герметичные баллоны для последующей регенерации (очистки) или уничтожения высокотемпературным пиролизом. Работы должны выполняться организациями, имеющими лицензию и соответствующее оборудование. На партию утилизируемого газа оформляется паспорт отходов.

Что надежнее и долговечнее: традиционные воздушные разъединители или газовые краны LD?

С точки зрения сохранения характеристик контактной системы в тяжелых условиях среды (запыленность, влажность, солевой туман, промышленные выбросы) газовые краны LD значительно надежнее. Их контакты защищены герметичным корпусом и не окисляются. Воздушные разъединители требуют регулярной чистки, смазки и подтяжки контактов. Однако общая надежность LD сильно зависит от герметичности системы и качества элегаза. В идеальных условиях чистого помещения воздушный разъединитель может служить десятилетиями при минимальном уходе. В реальных условиях РУ подстанций, особенно неотапливаемых, LD часто демонстрирует большую эксплуатационную стабильность.