Разъединители, выключатели нагрузки, отделители и другие коммутационные аппараты напряжением выше 1000 В

Разъединители – это электрические аппараты, предназначенные для отсоединения отдельных элементов оборудования и участков электрической сети от источников напряжения и создания видимого разрыва в электрических цепях при выводе оборудования в ремонт. В распределительных устройствах разъединители служат главным образом для снятия напряжения с элементов установки, подлежащих осмотру, ремонту, а также для изменения коммутационной схемы распределительного устройства (соединение между собой секций шин, перевод питания линии на другую систему шин и т. п.)

В электроустановках напряжением выше 1000 В по условиям электробезопасности видимый разрыв должен быть с каждой стороны, откуда коммутационным аппаратом на рабочее место может быть подано напряжение. Разъединители не имеют дугогасительного устройства, поэтому не предназначены для коммутации нагруженных электрических цепей. Они могут включать ненагруженные цепи и отсоединять цепи, предварительно разомкнутые выключателем. По конструктивному исполнению различают два основных вида разъединителей: рубящего типа с движением подвижного контакта — ножа в плоскости осей изоляторов (вертикально) и поворотного типа с перемещением ножа в плоскости, перпендикулярной к осям изоляторов.

Для исключения ошибочных действий персонала при операциях с разъединителями применяется специальная блокировка, запрещающая включение и отключение разъединителя при включенном выключателе. Трехполюсным разъединителем наружной установки в сетях напряжением 6-10 кВ допускается включение и отключение тока нагрузки величиной до 15А, а также тока намагничивания трансформаторов до 2,5А. Отключение и включение отделителями и разъединителями тока намагничивания трансформаторов напряжением 110-220кВ производится при заземленной нейтрали. Величина допустимого для отключения тока намагничивания трансформаторов и зарядного (емкостного) тока линий зависит от расстояния между осями полюсов. В табл.3.3 приведены данные для горизонтально-поворотного (ГП) разъединителя [6, 7]:

Таблица 3.3 – Допустимые токи отключения разъединителей.

Расстояниями между осями полюсов, м		2,5		3,5
Допустимая величина тока намагничивания, А
Зарядный ток, не более, А	1,5			3,5

Выключатель нагрузки - это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для включения и отключения токов нагрузки в цепи, вплоть до номинальных. Выключатели нагрузки (ВН) не коммутируют электрическую цепь при КЗ, т.к. в основе их конструкции лежит конструкция разъединителя, дополненного маломощным дугогасительным устройством со сменным газогенерирующим вкладышем из оргстекла. Если выключатель нагрузки снабжен предохранителем (типа ВНП), то отключение тока КЗ осуществляется за счет перегорания плавкой вставки. В других случаях функции отключения токов аварийных режимов выполняют аппараты (силовые выключатели), установленные в РУ ГПП или РП. ВН широко применялись в сетях напряжением 3-35 кВ, т.к. значительно удешевляют схему электроснабжения. В настоящее время их применение не рекомендуется, т.к. налажено производство достаточно надежных вакуумных выключателей класса 6-10 кВ и малообъемных масляных выключателей напряжением 35 кВ. Тем не менее они широко используются в силу своей дешевизны в комплектных распределительных устройствах серий КСО,КРУ и различных КТП, в том числе выпускаемых Винницким объединением «Валон-А». На рис.2.7 представлен выключатель нагрузки типа ВН-РА на напряжение до 12 кВ.

Отделительпредставляет собой электрический коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического включения или отключения обесточенных электрических цепей. Конструкция его аналогична разъединителю, в отличие от которого отделитель имеет привод с дистанционным управлением. Для повышения коммутационной способности на отделителях устанавливаются также дутьевые приставки. Отделители выполняются также закрытой конструкции с элегазом, которые коммутируют токи до 630А при напряжении 110кВ. Поскольку отделитель должен разомкнуть цепь в бестоковую паузу, его собственное время отключения составляет 0,4÷0,7с.

1-вал; 2 – пружина; 3, 4 – неподвижный и подвижный контакты разъединителя соответственно; 5 – автогазовое дугогасительное устройство; 6 – опорные изоляторы; 7 –вспомогательные ножи. Рис.3.7 – выключатель нагрузки на напряжение 6-10 кВ.

Короткозамыкатель – коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания в электрической сети. Используется в однополюсном исполнении в сетях с глухим и эффективным заземлением нейтрали (напряжением 110-220кВ). В сетях 35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью использование отделителей и короткозамыкателей запрещено. Контактная система короткозамыкателя рассчитана на расчетный ток КЗ цепи, в которой он устанавливается. Аппарат используется на подстанциях, выполненных по схеме глубокого ввода. Собственное время включения короткозамыкателей 0,16÷0,4с в зависимости от типа.

Заземлители представляют собой аппараты, предназначенные для присоединения нейтралей трансформаторов или других электроустановок к заземляющему контуру, а также для заземления обесточенных частей электроустановок в целях безопасности. Конструктивно выполняются в виде однополюсных разъединителей вертикального (рубящего) типа.

Плавкие предохранители – это аппараты, предназначенные для защиты от сверхтоков, возникающих при нарушениях нормального режима. Как правило, это аппараты одноразового действия с пофазным отключением защищаемой цепи. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка и патрон. В сетях свыше 1 кВ применяют в основном предохранители с кварцевым наполнителем типов ПК, ПКТН (предохранитель кварцевый для трансформаторов напряжении), ПСН, ПСНУ (предохранитель стреляющий наружной установки).

Характеристики предохранителя:

- номинальное напряжение U _ном , кВ

- номинальный ток патрона I_{пат ном}, А

- номинальный ток плавкой вставки (заменяемого элемента) I_{вст ном}, А;

- номинальный ток отключения I_{откл ном}, А;

- времятоковая характеристика плавкой вставки t = f(I_п )

- время отключения цепи t = f(I_п )

где I_п - периодическая составляющая расчетного тока КЗ в защищаемой цепи.

В патроне могут быть установлены разные плавкие вставки при условии, что номнальный ток вставки меньше номинального тока патрона: I_{вст ном}≤ I_{пат ном}.

Наиболее распространенными предохранителями, применяемыми для защиты электроустановок напряжением до 1000 В, являются:

ПР – предохранитель разборный;

НПН – насыпной предохранитель, неразборный;

ПН2 – предохранитель насыпной, разборный.

Наполнителем является кварцевый мелкозернистый песок.

Предохранители на напряжение выше 1000В используются во внутризаводских сетях напряжением 10(6)-35 кВ при подключении ТП и КЛ, питающих потребителей II и III категорий по надежности, а также трансформаторов напряжения и трансформаторов собственных нужд подстанции к шинам РУ 10(6) кВ.

Перечисленная выше аппаратура используется как в сетях внешнего электроснабжения, так и в сетях напряжением выше 1 кВ промышленных предприятий. Условные обозначения аппаратов, используемые в схемах электрических соединений, представлены в табл.1.