Высоковольтные разъединители и выключатели нагрузки. Особенности работы высоковольтных разъединителей

Выключатели нагрузки - это электрические аппараты, предназначенные для включения и отключения нагрузочных токов цепей, вплоть до номинальных токов аппаратов. Выключатели нагрузки не способны отключать токи КЗ. Эти функции передаются на последовательно включаемые предохранители или на выключатели головных участков сети. Конструкция существующих выключателей нагрузки базируется на конструкции разъединителей. Отличие состоит в наличии маломощного газогенерирующего дуго-гасительного устройства со сменными газогенерирующими вкладышами из органического стекла.  

Выключатель нагрузки отличается от разъединителя наличием дугогасительных камер и отключающих пружин. Дугогасительная камера работает следующим образом: если при размыкании в цепи выключателя будет проходить ток нагрузки, то возникнет электрическая дуга. Под действием высокой температуры дуги вкладыши камеры из органического стекла начинают разлагаться и выделять газ, давление газа в небольшом объеме щели значительно повышается и дуга гаснет за несколько сотых долей секунды. Ручное включение выключателя осуществляется приводом ПР-17. Электромагнитный привод ПЭ-11 обеспечивает ручное или дистанционное включение или автоматическое отключение выключателя.  

Выключатели нагрузки отличаются от обычных разъединителей тем, что у них имеется дугогаСящее устройство, позволяющее делать необходимые переключения под нагрузкой.  

Привод ПРБА.

Выключатели нагрузки служат для включения и отключения при помощи рычажного привода высоковольтной цепи под нагрузкой. Защита от перегрузок и коротких замыканий осуществляется предохранителями ПК, которые могут быть установлены на общей раме с выключателями нагрузки.  

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ, рассчитанный на отключение рабочего тока, порядка номинального, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока КЗ, но включающая их способность соответствует электродинамической стойкости при КЗ.  

Выключатели нагрузки применяют в присоединениях силовых трансформаторов на стороне высшего напряжения вместо силовых выключателей, если это возможно по условиям работы электроустановки. В связи с совершенствованием конструкций выключателей нагрузки область их применения расширяется.  

Выключатели нагрузки и разъединители имеют одинаковую конструкцию. В качестве дугогасящей и изоляционной среды используется эле-газ. Три поворотных контакта помещены в корпус, заполненный элега-зом с избыточным давлением 40 кПа, герметичность корпуса всегда проверяется на заводе-изготовителе. Заземляющий разъединитель, помещенный в элегаз, обладает необходимой стойкостью к включению на короткое замыкание.  

Основные типы применяемых эл. аппаратов. Выключатели силовые и нагрузки. Разъединители, отделители и короткозамыкатели. Их назначение и принцип действия.

Автоматический выключатель предназначены для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 раз в сутки) оперативных включений и отключений эл. цепей. Изготавливаются для цепей переменного до 1000 В и постоянного до 440 В. Одно-, двух-, трех- и четырехполюсные на номинальные токи от 6,3 до 6300 А. Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при перегрузках, кз, снижения напряжения. Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. Бывают с ручным или двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнение.

Контактная система – двухступенчатая, состоит из главных и дугогасительных контактов.

Дугогасительная камера выполняется со стальными пластинами (эффект деления длиной дуги на короткие) и лабиринтно-щелевыми (эффект гашения дуги в узкой щели). Втягивание дуги в камеру осуществляется магнитным дутьем.

Выключатели нагрузки предназначены для отключения номинальных токов. Применяются в цепях генераторов. Рассчитаны на включение генераторов при синхронизации.

Силовые выключатели-выключатели высокого напряжения . Является основным аппаратом в эл. установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах, длительная нагрузка, перегрузка, кз, хх, несинхронная работа.

Тре бования:

Надежное отключение любых токов (до номинального тока отключения)

Быстрота действия

Пригодность для быстрого АПВ (повторное включение)

Возможность пофазного управления для 110 кВ и выше.

Легкость ревизии и осмотра контактов.

Взрыво- и пожаробезопасность.

Удобство транспортировки и эксплуатации.

По конструкции и способу гашения дуги различают следующие типы:

• Масляные баковые (У110). Дуга гасится в большом объеме масла . Масло служит также для изоляции токоведущих частей . По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы с автодутьем (за счет выделяющейся в дуге энергии, создается высокое давление и большая скорость в зоне дуги), с принудительным масляным дутьем (к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов); с магнитным гашением поля (дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели).

Преимущества : простота конструкции; высокая отключающая способность, пригодность для наружной установки; установка встроенных ТТ.

Недостатки: взрыво- и пожароопасность; контроль масла, его большой объем; непригодность для быстрого АПВ, большие размеры.

Маломасляные (ВМП, ВМГ). Масло в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкции осуществляется фарфором или другими изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном горшке . Выключатели на напряжение 35кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Применяют подвесные выключатели, с втычными контактами. При больших номинальных токах предусматривают рабочие контакты снаружи, а дугогасительные внутри масляного бачка. Бывает по несколько разрывов на фазу.

Преимущества : небольшое количество масла, относительно малая масса; более удобный доступ к дугогасительным контактам

Недостатки: взрыво- и пожароопасность, хотя и меньше, чем баковых; непригодность для быстрого АПВ; контроль масла, трудность с установкой встроенных ТТ.

Воздушные (ВВ). Гашение дуги происходит сжатым воздухом , а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими изолирующими материалами.

Преимущества : взрыво- и пожаробезопасность; быстродействие; возможность АПВ; малый износ дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам; возможность создания серий из крупных узлов.

Недостатки: необходимость компрессионной установки, сложная конструкция ряда деталей, относительная высокая стоимость, трудность установки ТТ.

Электромагнитные (ВЭ). Только на 6-10 кВ. В них дуга под действием электродинамических сил втягивается в дугогасительную камеру, при этом замыкает цепь обмотки электромагнита, который создает поперечное магнитное поле еще более втягивая дугу в камеру. Дуга в камере растягивается и попадая в узкие щели гаснет при переходе тока через ноль.

Преимущества : те же, что и у воздушных выключателей.

Недостатки: сложность конструкции дугогасительной камеры с системой магнитного дутья; ограниченный предел номинального напряжения, ограниченная пригодность для наружней установки.

Вакуумные(ВВТЭ) Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, воздушного при атмосферном давлении.

Преимущества : простота конструкции; высокая степень надежности; высокая коммутационная способность; малые размеры; взрыво- и пожаробезопасность; отсутствие шума.

Недостатки: сравнительно небольшие отключаемые и номинальные токи.

Автогазовые (ВН). Для гашения дуги используется газ, выделяющийся из твердого газогенерируещего материала дугогасительной камеры.

Преимущества : отсутствие масла, небольшая масса.

Недостатки: быстрый износ твердого дугогасителя, контактов.

Элегазовые применяется газ SF 6 который неподдерживает горение. Для успешного гашения дуги в них предусматриваются устройства вращения дуги в элегазе.

Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. При ремонтных работах им создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт. Разъединителями нельзя отключать ток нагрузки . Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки – для внутренних и наружных установок, по конструкции – рубящего поворотного катящегося пантографического и подвесного типа, также различают с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

Короткозамыкатель – коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного кз в цепи. Применяются в упрощенных схемах п/с для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного тр-ра после создания искусственного кз действием рз питающей линии . В установках 35 кВ применяется 2 полюса короткозамыкателя, в установках 110 кВ применяется один полюс. Привод короткозамыкателя имеет пружину, которая обеспечивает включения заземленного ножа на неподвижный контакт, находящийся под напряжением. Импульс для работы привода подается от рз. Отключение производится вручную. При включение короткозамыкателя необходимо обеспечить большую движения ножа, во избежание дуги и повреждения аппарата.

Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод . Включение производится вручную . Отделители, так же как и разъединители, могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон. Могут отключать обесточенную цепь или ток намагничивания тр-ра . Недостаток – большое время отключения (0,4-0,5 с). Отделители и короткозамыкатели ненадежно работают в неблагоприятных погодных условиях (мороз гололед). Взамен этих конструкции разработаны отделители и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере в элегазе

Разъединитель представляет собой коммутационный аппарат, используемый для включения и отключения электрических цепей в таких условиях, при которых на его контактах не возникает длинной открытой электрической дуги.

Разъединители изготавливаются для внутренней (буква В в наименовании) и наружной (буква Н в наименовании) установки. Буква Л указывает на наличие линейного контакта, буква О - на однополюсное испол­нение, 3 - на наличие ножей заземления (од­ного - 1 или двух - 2, в маркировке, после буквенного обозначения), Д - двухколонковую конструкцию. Числа в наименовании означают напряжение (кВ) и номинальный ток (А)

Разъединители РВО состоят из цоколя, опорных изоляторов и токопровода. Цоколь в виде швеллера служит основанием для установки малогабаритных изоляторов и крепления разъединителя. Токопровод образует два одинаковых неподвижных контакта и соединяющий их подвижный нож. Во включенном положении нож запирается специальным зацепом, что исключает самопроизвольное открытие ножа под действием сил тяжести и электродинамических сил. Открытие ножа на угол свыше 75° ограничивается упором на скобе осевого контакта.

Трехполюсные разъединители серии РВ (рис. 9) изготовляются на напряжения от 6 до 35 кВ и номинальные токи до 1000 А. Каждый полюс имеет два неподвижных опор­ных изолятора и изолирующую тягу, присоединенную к общему валу. Включение и отключение разъединителя осуществляются пово­ротом вала с помощью привода, перемещающего тягу.

Разъединители с заземляющими ножами РВЗ в зависимости от варианта использования разъединителя имеют один или два вала с заземляющими ножами, которые с помощью пластин крепятся к раме. Заземляющие ножи снабжены дополнительными заземляющими контактами, которые укреплены под основны­ми неподвижными контактами. В разъедини­телях РВЗ предусмотрена блокировка между валом основных и валом заземляющих ножей, что исключает возможность ошибочных дей­ствий при оперировании с разъединителем.

Короткозамыкатель - это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети.

Принцип действия: при внутреннем повреждении силового трансформатора включается короткозамыкатель и создает искусственное короткое замыкание. В это время на питающей подстанции релейная защита реагирует на ток искусственного короткого замыкания и отключает питающую линию, а соответственно, и силовой трансформатор от сети.

Устройство: В основании короткозамыкателя размещен вал, установленный в подшипниках, две включающие пружины с регулировкой натяжения, соединенные с основанием и рычагами вала короткозамыкателя, а также гидравлический буфер. Нормальное по­ложение короткозамыкателя отключенное. При этом нож отведен от неподвижного контакта на разрядное расстояние, а его включающие пружины растянуты. Это положение ножа фиксируется приводом. При подаче сигнала на привод короткозамыкателя привод освобож­дает нож короткозамыкателя, который под действием пружины входит в неподвижный контакт, создавая короткое замыкание, на землю.

Отделитель - высоковольтный аппарат, предназначенный для автоматического отключения повреждённых участков цепи в бестоковую паузу АПВ, поскольку его конструкция не рассчитана на гашение электрической дуги. Устройство отделителя такое же как и разъединителя. Отличие от последнего в том, что отделитель в комбинации с короткозамыкателем создаёт систему отделитель-короткозамыкатель которая представляет альтернативу высоковольтному выключателю.

Принцип действия: обычно отделитель представляет контактную систему рубящего типа без дугогашения и снабжённого пружинно - моторным приводом. В нормальном режиме электродвигателем осуществляется натяжение пружины и постановку механизма на защёлку. При подаче сигнала защелка освобождается специальным расцепителем электромагнитного действия и под действием натянутой пружины отделитель размыкает цепь.

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ, рассчитанный на отключение рабочего тока, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока короткого замыкания, но их включающая способность соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях.

Классификация: автогазовые; вакуумные; элегазовые; воздушные; электромагнитные.

В положении "включено" вспомогательные ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя 2 и скользящие контакты гасительных камер 7 замкнуты. Большая часть тока проходит через контакты разъединителя 8 в процессе отключения сначала размыкаются контакты разъединителя; при этом ток смещается через вспомогательные ножи 4 в гасительные камеры. Несколько позднее размыкаются контакты в камере.

В положении "отключено" вспомогательные ножи находятся вне гасительных камер; при этом обеспечиваются достаточные изоляционные разрывы.

Требования, предъявляемые к разъединителям:

1) разъединители должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки;

2) приводы разъединителей должны иметь устройства жесткой фиксации ножей в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот ножей на угол, больший заданного;

3) разъединители должны включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, обледенении);

4) опорные изоляторы и изоляционные тяги должны выдерживать механические нагрузки, возникающие при выполнении операций;

5 ) главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами заземляющего устройства, исключающую возможность одновременного включения тех и других.

Похожая информация.

Выключатели-разъединители и рубильники - это устройства коммутации силовых электроцепей большой или средней мощности. Они могут выполнять функцию соединителей двигательной нагрузки, применяются в качестве главных и аварийных выключателей.

Включение и отключение устройства происходит посредством фронтальной рукоятки. В нее встроен механизм мгновенного действия. Таким образом, она может оперативно, независимо от быстроты движения человека, замыкать или размыкать контакты всех полюсов.

В конструкции выключателей-разъединителей основными элементами являются подвижные и неподвижные контакты. Корпус устройства включает два блока. Верхний располагает прозрачной защитной крышкой, через которую можно контролировать состояние плавких вставок. На нижнем помещаются неподвижные контакты, дугогасительные камеры подходящего размера.

Хорошие коммутационные свойства выключателей даже при тяжелых нагрузках обеспечиваются самозачищающейся системой контактов, надежной системой гашения дуги, режимом двойного отключения каждой фазы.

Также от выключателей-разъединителей напрямую зависит безопасность при использовании электрической сети. Она гарантируется благодаря:

Прочному закрытому корпусу;
высокому уровню устойчивости к различным внешним воздействиям;
механической блокировкой выключенного положения;
использованию материалов, не подверженным горению.

В отличие от выключателей-разъединителей, рубильники имеют громоздкую конструкцию. Ведь она подразумевает толстые проводники, способные пропускать большую силу тока.

Важно помнить, что нагрузка устройства не предназначена для отключения тока короткого замыкания. Тем не менее, его включающая способность соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях.

Виды выключателей-разъединителей, рубильников

Существует несколько классификаций выключателей-разъединителей и рубильников.

В зависимости от номинального тока;
по числу полюсов;
по виду рукоятки привода. Она бывает боковой (располагающейся прямо на устройстве и обеспечивающей степень защиты IP00), боковой смещенной (устанавливается на боковой стороне шкафа, степень ее защиты – IP32 и IP54), передней смещенной (рукоять находится на передней поверхности шкафа и имеет степень защиты IP00), передней поворотной (характеризуется степенью защиты IP32);
по местонахождению плоскости соединения внешних зажимов;
по наличию или отсутствию камер для гашения дуги;
по наличию или отсутствию дополнительных контактов.

Применение выключателей-разъединителей и рубильников

Выключатели и рубильники можно использовать в различных целях: в центрах удаленного управления оборудованием, распределительных щитах и шкафах. Как правило, эти устройства применяются в промышленности и строительстве. Их основная цель – оперативное включение и выключение питания. Основное отличие данных приборов от обычных выключателей – в большей мощности оборудования, которым они способны управлять.

Эксплуатация выключателей-разъединителей и рубильников

От грамотной эксплуатации устройств зависит надежность их работы и срок службы. Так, необходимо, чтобы в помещении температура воздуха соответствовала данным, заявленным производителем. Важно соблюдать и рекомендации по высоте над уровнем моря. Она не должна быть ниже указанного предела. Степень загрязнения окружающей среды – еще один немаловажный фактор. В помещении, где устанавливаются выключатели и рубильники, не должно содержаться газов, пыли больше, чем необходимо для выбранной степени защиты.

Выбор рубильников и выключателей-разъединителей

Подбор необходимых устройств не так прост, как может показаться на первый взгляд. Это необходимо делать в соответствии с несколькими правилами.

Например, важным критерием выбора является количество полюсов. Оно определяет условия эксплуатации и предназначение устройства. На сегодняшний день существуют однополюсные, двухполюсные и трехполюсные рубильники и выключатели.

Не менее существенная характеристика – номинальный ток. Этот показатель определяет, для какой электросети подходит конкретный прибор. Наименьшее значение его составляет 16А.

Номинальный ток размыкания – этот параметр учитывается в случае, если рубильник или выключатель будет размыкать сеть. Если же такой необходимости нет, то лучше выбрать устройство, оснащенное камерой для гашения дуги.

Номинальное напряжение – показатель свидетельствует о том, для какого уровня напряжения предназначено устройство. Как правило, большая часть рубильников подходит для электросетей с напряжением в 220 или 400 вольт.

В любом случае, прежде чем покупать выключатель-разъединитель или рубильник, следует учесть условия его будущей работы в электрической сети. Только заранее определив все особенности, можно быть уверенным в правильном выборе необходимого устройства.

В электромонтаже часто используются такие устройства, как выключатель и разъединитель. Для чего предназначено каждое из них?

Что представляет собой выключатель?

Термин «выключатель » - достаточно универсальный. В бытовом смысле он чаще всего соответствует небольшому устройству, размещаемому, как правило, на стенах жилых помещений и используемому в целях включения или отключения света. Выключатели бывают ручные, автоматические, а также те, которые реагируют на звук или движение.

Выключатель

Есть выключатели, предназначенные для монтажа на силовом оборудовании: они применяются в целях подачи тока или, наоборот, обесточивания того или иного участка инфраструктуры энергоснабжения.

Все типы выключателей функционируют схожим образом: во включенном положении они позволяют току передаваться от источника к питающемуся устройству (например, лампочке), в выключенном - прерывают подачу тока. Разомкнутый участок цепи при этом, как правило, не просматривается, поскольку корпус выключателя в основном непрозрачен.

Выключатели применяются в тех случаях, когда начало и прекращение подачи тока на то или иное устройство осуществляется в достаточной мере часто, и потому в том или ином положении - включенном или выключенном - рассматриваемое приспособление обычно находится не слишком долго.

Что представляет собой разъединитель?

Термин «разъединитель » также довольно универсальный. Но чаще всего он применяется в контексте профессионального электрооборудования, которое является частью промышленной энергетической инфраструктуры.

Разъединитель

Предназначение разъединителя - обеспечить надежное физическое размыкание элементов электрической цепи, и, как правило, хорошо просматриваемое. В большинстве случаев устройство, о котором идет речь, задействуется вручную.

Обычно разъединители применяются в тех случаях, когда цепь требуется разомкнуть на довольно продолжительный период - например, в целях проведения ремонта участка энергетической инфраструктуры. Аналогично - если ее нужно сомкнуть надолго и надежно.

Сравнение

Главное отличие выключателя от разъединителя заключается в том, что первое устройство обеспечивает относительно кратковременное размыкание элементов электрической цепи (и при этом не всегда просматриваемое), второе - как правило, длительное (и притом хорошо просматриваемое).

Первый термин чаще всего соответствует известному бытовому прибору, с помощью которого включается или выключается свет в помещении. Второй - девайсу, в основном задействуемому в промышленной сфере как элемент электроустановок.

Стоит отметить, что и в промышленности есть особые выключатели, и они функционально могут ощутимо отличаться от разъединителей, используемых в той же инфраструктуре. Так, выключатели электроустановок, к примеру, могут осуществлять коммутацию токов при достаточно высокой нагрузке, в то время как не все разъединители способны применяться в аналогичных целях.

Определив, в чем разница между выключателем и разъединителем, зафиксируем выводы в таблице.

Таблица

Выключатель	Разъединитель
Термин чаще всего соответствует небольшому бытовому прибору для включения или выключения света в помещении (но есть и промышленные выключатели)	Термин чаще всего соответствует устройству промышленного назначения, которое используется для размыкания силовых участков энергетической инфраструктуры
Предполагает размыкание электрической цепи без возможности просмотра разомкнутого участка	Предполагает размыкание цепи с возможностью просмотра разомкнутого участка
Промышленные выключатели, как правило, рассчитаны на размыкание цепи под нагрузкой	Промышленные разъединители часто не рассчитаны на размыкание цепи под нагрузкой