Коммутационные аппараты напряжением выше 1 кВ

К коммутационным аппаратам выше 1 кВ относятся: разъединители, короткозамыкатели, отделители, плавкие предохранители, ограничители ударного тока, высоковольтные выключатели.

Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения эл. цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами, в отключенном положении, изоляционный промежуток. При ремонтных работах разъединителем создаётся видимый разрыв между частями, оставшимся под U, и аппаратами, выведенными в ремонт. Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, т.к. контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем. Разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать: незначительный намагничивающий ток силовых тр – ров (U = 10 кВ, S_НОМ = до 630 кВА; U = 35 кВ, S_НОМ = до 20000 кВА; U = 110 кВ, S_НОМ = до 40500 кВА); уравнительный ток линий при разности напряжений не более 2%; токи замыкания на землю (не превышающие 5А при U = 35 кВ и 10А при U = 10 кВ); зарядный ток ВЛ и КЛ.

Отделитель (ОД) – внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производится вручную. ОД могут иметь заземляющие ножи с одной и двух сторон. Недостатком ОД является довольно большое время отключения (0,4 – 0,5с). ОД могут отключать обесточенную цепь или ток намагничивания тр – ра.

Если в цепи имеются разъединитель и ОД, то отключение и включение намагничивающего тока и зарядных токов следует выполнять отделителями, имеющими пружинный привод, который позволяет быстро произвести эту операцию.

Короткозамыкатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в эл. цепи. Короткозамыкатели применяются в упрощённых схемах подстанций для того, чтобы обеспечить отключение повреждённого тр – ра после создания искусственного КЗ действием РЗ питающей линии. В установках 35 кВ применяют два полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создаётся искусственное двухфазное КЗ. В установках 110 кВ и выше (с заземлённой нейтралью) применяется один полюс короткозамыкателя.

Конструкция короткозамыкателя: привод короткозамыкателей имеет пружину, которая обеспечивает включение заземляющего ножа на неподвижный контакт, находящийся под U. Импульс для работы привода подаётся от РЗ. Отключение производится вручную. При включении короткозамыкателя во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата необходимо обеспечить большую скорость движения ножа.

Отделители и короткозамыкатели открытой конструкции недостаточно надёжно работают в неблагоприятных условиях (мороз, голо-лёд). В эксплуатации наблюдаются случаи их отказа в работе. Взамен этих конструкций разработаны ОД и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере, заполненной элегазом.

Выбор разъединителей и отделителей:

1. по U установки: U_УСТ ≤ U_НОМ;

2. по роду I и его значению: I_MAX ≤ I_НОМ;

3. по конструктивному выполнению;

4. по электродинамической стойкости: i_У ≤ i_ПР,С, где i_ПР,С – идеальный сквозной ток (амплитудное значение), кА;

5. по термической стойкости: В_К ≤ I²_ТЕР t_ТЕР, где В_К – тепловой импульс, кА ²с; I_ТЕР – предельный ток термической стойкости, кА; t_ТЕР – время протекания I_ТЕР, с.

Короткозамыкатели выбираются по тем же условиям, но без проверки по току нагрузки (условие 2).

Предохранитель –это коммутационный эл. аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, который превышает определённое значение. Отключение цепи происходит за счёт расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через неё током защищаемой цепи. После отключения цепи необходимо заменить перегоревшую вставку на исправную. Предохранитель типа ПК состоит из фарфоровой трубки (патрона предохранителя), армированной латунными колпачками с торцевыми крышками и указателем срабатывания. Внутри патрона размещены медные или серебряные плавкие вставки с шариками из олова и кварцевый песок.

Выбор предохранителей:

1. по U: U_УСТ ≤ U_НОМ;

2. по I предохранителя: I_MAX ≤ I_НОМ;

3. по конструкции и току установки;

4. по I отключения: I_П.О. ≤ I_ОТК, где I_ОТК – предельно отключаемый ток.

Высоковольтный выключатель (В.В.) – это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока – при длительной нагрузке, перегрузке, КЗ, холостом ходе, несинхронной работе. К высоковольтным выключателям предъявляются следующие требования: быстрое и надёжное отключение любых токов; пригодность для быстродействующего АПВ; взрыво- и пожаробезопасность; лёгкость ревизии и осмотра контактов; удобство транспортировки и эксплуатации.

Параметры В.В.:

1. Номинальный ток отключения I_{ОТК.НОМ} – наибольший ток КЗ, который выключатель способен отключить при U, равном наибольшему рабочему U при заданных условиях и заданном цикле операций.

2. Цикл операций – выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданными интервалами между ними.

3. Стойкость при сквозных токах – которая характеризуется токами: термической стойкости I_ТЕР и электродинамической стойкости I_ДИН (действующее значение), i_ДИН – наибольший пик (амплитудное значение). Эти токи выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих дальнейшей работе. Завод – изготовитель должен выдерживать соотношение: i_ДИН = 2,55 I_{ОТК.НОМ}.

4. Номинальный ток включения – ток КЗ, который выключатель способен включить без приваривания контактов и других повреждений, при номинальном U и заданном цикле.

5. Собственное время отключения t _С.В – интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента соприкосновения прекращения дугогасительных контактов.

6. Время отключения t _ОТК,В – интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах.

7. Время включения t _ВКЛ,В – интервал времени от момента подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы В.В.: масляные баковые (масляные многообъёмные); маломасляные (масляные малообъёмные); воздушные; элегазовые; электромагнитные; вакуумные. К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима.

По роду установки различают: В.В. для внутренней установки; В.В. для наружной установки; В.В. для КТП.

Условия выбора и проверки В.В.:

1. по U установки: U_УСТ ≤ U_НОМ;

2. по длительному I: I_MAX ≤ I_НОМ; I_НОРМ ≤ I_НОМ;

3. по отключающей способности на симметричный ток отключения

, где I_П.τ– периодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов τ; I_{ОТК. НОМ} – номинальное допустимое значение периодической составляющей, кА; U_НОМ, I_НОМ– номинальные Uи Iвыключателя;

4. по отключающей способности на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ: i_a,τ≤ i_{a, ном}, где i_{a, ном}– номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени τ, кА; i_a,τ– апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения котактов τ, кА; τ – наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов,с;

5. по включающей способности: i_у≤ i_вкл, I_п,0≤ I_вкл– где i_у– ударный ток КЗ в цепи выключателя, кА; I_п,0– начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя, кА; I_вкл– номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей), кА; i_вкл– наибольший пик тока включения, кА.

Заводами – изготовителями соблюдается условие: i_вкл= k_у√2 I_вкл, где k_у– 1,8 – ударный коэф. нормированный для выключателей.

6. на электродинамическую стойкость: i_у≤ i_дин , I_п,0≤ I_дин– где I_дин– действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ; i_дин– наибольший пиковый ток (ток электродинамической стойкости).

7. на термическую стойкость: В_К ≤ I²_ТЕРt_ТЕР, где В_К – тепловой импульс тока КЗ по расчёту, А²с; I_ТЕР– среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) по каталогу, кА; t_ТЕР– длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с.