К коммутационной аппаратуре высокого напряжения, используемой На электрических станциях и подстанциях, прежде всего относят разъединители, выключатели нагрузки, автоматические выключатели. Разъединители предназначены для включения и отключения электрических цепей высокого напряжения без нагрузки и создания в них видимого разрыва. Вместе с разъединителями используют высоковольтные предохранители, которые защищают установку от коротких замыканий.

Разъединители изготавливают для внутренней или для наружной установки, однополюсными и трехполюсными, с горизонтальным или вертикальным расположением ножей, с ножами заземления или без этих ножей.

Разъединители выбирают по номинальному напряжению и току, роду установки (наружная, внутренняя) и проверяют на термическую и динамическую устойчивость при коротких замыканиях.

В сетях 10, 20 и 35 кВ применяют однополюсные и трехполюсные разъединители типа" РВК (внутренней установки) с приводом ПР-2 и ПР-3; разъединители типов РОН, РЛНД, РОНЗ. В обозначении аппарата: Р - разъединитель, В - внутренней установки, Н-наружной установки, О - однополюсный (одноколонковый), Л - линейный, Д - двухколонковый, 3 -с заземляющими ножами; числами выражены номинальное напряжение (кВ) и номинальный ток (А) и т. д.

Разъединители можно применять для отключения и включения тока замыкания на землю до 5 А на линиях 20 и 35 кВ и до 30 А на линиях 10 кВ и ниже, уравнительного тока до 70 А в сетях до 10 кВ, нагрузочного тока до 15 А в Сетях до 10 кВ при условии, что отключение выполняется трехполюсным разъединителем с.механическим приводом. Правила устройства электроустановок допускают применять разъединители для отключения тока холостого хода в тех случаях, когда, мощности установок не превышают следующих значений:

При внутренней установке разъединителей применяют ручные приводы типов ПЧ-50 (червячный) и ПР-3 (рычажный), а при наружной типов ПРИ и ПЧН, снабженные сигнальными блок-контактами КСА.

Выключатели нагрузки служат для включения и отключения высоковольтных (6 и 10 и 35 кВ) электрических цепей небольшой мощности при нагрузке в несколько сотен ампер. Последовательно с ними устанавливают плавкие предохранители.

Выключатель нагрузки отличается от разъединителя главным образом наличием пристроенных к отключающим ножам дугогасительных камер.

В пластмассовый корпус дугогасительной камеры 2 (рис. 14.1) вставлены вкладыши из органического стекла. Нож 4 входит в щель, образованную вкладышами, и у основания дугогасительной камеры резко внедряется в неподвижные контакты. При отключении между контактами и ножом возникает дуга, под действием которой с поверхности вкладышей выделяется большое количество газов. Давление в камере значительно возрастает, теплопроводность газа увеличивается, дуга охлаждается и гаснет.

Высокая скорость движения контактов - около 4 м/с - создается специальными пружинами. Без смены вкладышей выключатели выдерживают от 150 до 200 выключений.

Выключатель нагрузки ВН-11Т (Т - тропического исполнения) - трехполюсный, автогазовый, с заземляющим устройством, внутренней установки - предназначен для коммутации (включения и отключения) электрических цепей напряжением до 10 кВ под нагрузкой. Наибольший отключаемый ток 400 А, номинальный ток 200 А. Без смены дугогасящих вкладышей выключатель допускает 75 отключений тока 200 А и всего 3 отключения тока 400 А. Эти выключатели устанавливают в малогабаритных комплектных распределительных устройствах.

Выключатели нагрузки ВНП-16 и ВНП-17 выполнены на общей раме предохранителями, причем последний имеет устройство, автоматики отключающее его при перегорании плавкой вставки любого предохранителя. Эти выключатели комплектуются приводом ПРА-17.

Высоковольтные автоматические выключатели масляные баковые, маломасляные горшковые, безмасляные воздушные и другие предназначены для включения и отключения электрических цепей высокого напряжения под нагрузкой (в рабочем режиме) и для их отключения при коротких замыканиях.

Последовательно с высоковольтными автоматическими выключатели устанавливают разъединители, которые служат для отъединения отключенных выключателей от сети (например, при осмотре, ремонте).

Автоматические выключатели - наиболее ответственные аппараты электрических установках. Основная их характеристика - это отключающая способность, то есть наибольший ток короткого замыкания, который они могут надежно отключать.

В баковом масляном выключателе (рис. 14.2) контакты всех трех фаз размещены в одном баке, заполненном маслом, которое изолирует фазы одну от другой и служит для гашения дуги при размыкании цепи: образующиеся в масле газы способствуют ее охлаждению и деионизации. Недостаток этих аппаратов - большой объем масла и сравнительно малая отключающая способность.

В маломасляных выключателях контакты каждой фазы помещены в отдельные цилиндрические бачки (горшки) с трансформаторным маслом, которое также выполняет роль изоляции фаз. При размыкании контактов процесс гашения дуги усиливается благодаря интенсивному поперечному движению масла под действием образующихся газов по специальным направляющим каналам.

В горшковых малообъемных масляных выключателях масло используется лишь как средство для гашения дуги и не играет роли изоляционной среды между фазами. Фазы изолированы одна от другой и от земли твердыми изоляторами. В местах разрыва каждой фазы устанавливают масляные баки-горшки. Если в фазе два разрыва, монтируют два масляных бака на фазу.

В горшках создана система камер, благодаря которым дуга, возникающая при размыкании, выдувается и быстро гаснет (рис. 14.3). При расхождении силовых контактов 1 и 2 дуга возникает в полости 3. Под давлением образующихся при этом газов масло из полости 3 под большим давлением выходит в полость 5 и через канал 4 выдувает образующуюся электрическую дугу. Происходит интенсивная деионизаиия искрового промежутка. Отключаемая мощность у горшковых выключателей значительно больше, чем у баковых многообъемных.

В воздушных выключателях гашение дуги происходит под интенсивным действием сжатого воздуха. Принцип работы выключателя, схема которого приведена на рисунке 14.4, заключается в следующем. При включении сжатый воздух подается в камеру 1, давит на поршень 2 и поднимает подвижный контакт 3, соединяя его с неподвижным контактом 4. При отключении сжатый воздух подается в камеру 1 сверху и в камеру 5. Поршень 2 идет вниз, подвижный 3 и неподвижный 4 контакты расходятся, образующаяся при этом дуга выдувается сжатым воздухом из камеры 5. Такие выключатели устанавливают в каждой фазе.

В электромагнитных выключателях (ВЭМ) гашение дуги происходит под действием магнитного дутья в специальных камерах с лабиринтной щелью, где дуга растягивается, охлаждается и гаснет.

Приводы высоковольтных выключателей "должны обеспечивать надежное включение цепей, а также отключение при возникновении аварийных режимов. Для отключения служит специальная катушка, которая получает сигнал от реле защиты и вызывает отключение выключателя. Усилие при этом тратится только на выбивание защелки из запорного механизма, а раздвигают контакты выключателя мощные пружины.

Приводы к высоковольтным выключателям разделяют по роду расходуемой во время процесса включения энергии на ручные (штурвальные и рычажные) и двигательные. Ручные приводы могут быть с автоматическим отключением или без него. Двигательные приводы подразделяют на приводы прямого действия - электромагнитные, с дистанционным управлением, потребляющие энергию во время включения непосредственно от вспомогательного источника электроэнергии, и приводы косвенного действия - пружинные, грузовые, пневматические, осуществляющие включение за счет предварительно запасенной энергии.

Приводы могут быть отдельными и встроенными, допускающими мгновенное автоматическое повторное включение (приводы с АПВ) и не допускающими его, для наружной или внутренней установки.

Широко применяются грузовые приводы к высоковольтным выключателям, простые по конструкции, обеспечивающие автоматическое включение и отключение, а также автоматическое повторное включение выключателей после кратковременных коротких замыканий.

На рисунке 14.5 приведена одна из многочисленных и разнообразных схем управления приводом. Схема выполнена на двух реле тока мгновенного действия РТМ и одном реле минимального напряжения РН , которое питается от трансформатора напряжения ТН . Кнопка КД служит для дистанционного отключения выключателя.

Секционирование электрических сетей - одно из средств повышения надежности электроснабжения сельских потребителей. На отдельных отходящих линиях устанавливают автоматические выключатели, которые, например, при коротком замыкании на линии отключают поврежденный ее участок.

Рис. 14.6. Схема действия АПВ с отделителями:

1 выключатель на головном участке линии; 2 и 3-отделители на

ответвлениях; КЗ - место короткого замыкания.

Для секционирования линий напряжением 6 и 10 кВ Выпускается сетевой трехполюсный выключатель типа ВМН-10 , управляемый с земли, с устройством АПВ. Применение АПВ позволяет использовать для секционирования сельских электрических сетей упрощенные секционирующие аппараты - автоматические отделители (ОД) , выполняемые на базе разъединителей (рис. 14.6). Отделители 2 и 3 отключают соответствующие участки линии при отсутствии напряжения до АПВ - во время бестоковой паузы, создаваемой выключателем 1 на головном участке линии. Па отделителях установлены счетчики операций выключения и токовое реле, а на выключателе 1 головного участка- привод многократного АПВ .

При коротком замыкании (к. з.) на одной из отходящих линий отключается выключатель 1 и под действием механизма АПВ снова включается. Если короткое замыкание устранилось, линия остается в работе. В момент повторного отключения выключателя 1 (если короткое замыкание устойчивое) отделитель 2, счетчик импульсов которого зафиксировал два импульса тока короткого замыкания, отключается, а неповрежденная часть линии остается в работе. Отделитель отключается Пружиной, которая заводится при ручном включении отделителя (с земли).

Для создания искусственного короткого замыкания на линии электропередачи (чтобы вызвать отключение установки) при повреждении в трансформаторе понижающей подстанции предназначаются короткозамыкатели типа КЗ на номинальные напряжения 35...220кВ.

Довольно часто неопытные электрики путают назначение выключателей нагрузки и разъединителей с другими элементами силовой цепи (). Но между ними существуют серьезные различия, которые мы и рассмотрим в этой статье.

Выключатели нагрузки

Выключатель нагрузки типа ВН-16 (без предохранителей) и ВНП-16 (с предохранителями в комплекте) представляет собой маломощный высоковольтный аппарат, предназначенный для подключения и отключения электрических цепей, которые находятся под нагрузкой. Важно помнить, что он не рассчитан на отключение токов короткого замыкания. Эта задача выполняется при установке выключателей нагрузки с предохранителями типа ПК-6 или ПК-10.

Выключатель нагрузки представляет собой обычный трехполюсный разъединитель с пристроенным дугогаситеьным устройством, способным гасить маломощную дугу тока нагрузки в сетях 6 – 10 кВ. Данные выключатели допускают нечастые отключения токов до 800 А при напряжении 6 кВ или до 400 А при напряжении в 10 кВ.

Выключатель ВН-16 устанавливаться на подстанциях городского типа для отключения под нагрузкой кабельных линий и силовых трансформаторов. Довольно часто данные выключатели оборудуются включающими и отключающими магнитами, что позволяет использовать их при дистанционном управлении и в схемах на стороне высокого напряжения.

На рисунке ниже показан общий вид выключателя нагрузки типа ВН-16 на 10 кВ:

На раме выключателя нагрузки 1 установлены отключающие пружины 2, связанные с валом 3. На валу установлен проводной рычаг 4, к которому присоединяется тяга привода выключателя. Тяга привода и вал удерживаются защелкой привода в рабочем положении и отключающие пружины при этом сжаты. При включении вал выключателя нагрузки поворачивается и поступательное вращение фарфоровых тяг 5 приводит к врубанию ножей подвижных контактов 6 в неподвижные 7. Подвижные контакты выполнены в виде двухполосных ножей. Между полосами 8 расположены дугогасительные ножи 9.

Гашению электрической дуги при отключении способствуют газы, выделяемые из органического стекла вкладышей, расположенных внутри пластмассового корпуса дугогасительной камеры 10.

Основные технические данные выключателей нагрузки ВН-16 приведены в таблице ниже:

Разъединители

Разъединитель – это коммутационный аппарат назначением которого является создание видимого разрыва в электрической цепи, а также для включение и отключение силовых цепей под напряжением, но при отсутствии нагрузки (I c = I xx).

Разъединители бывают однополюсные и трехполюсные. Включение и отключение однополюсных разъединителей производится вручную, с помощью изолирующей штанги, а трехполюсные используют специальный привод. Разъединители могут изготавливаться для внутренней и наружной установок. Трехполюсные разъединители для внутренней установки на напряжения 6 – 10 кВ отличаются от выключателей нагрузки отличием дугогасительных устройств.

«Можно ли использовать на вводе в частный дом (до счетчика) автомат вместо рубильника?» — такой вопрос регулярно встречается на строительных форумах. И вроде — почему нет? Ведь и то, и другое устройство по факту разъединяет электрическую сеть. Следует ли из этого, что они взаимозаменяемы?

Нет. Совсем. Почему — нам объяснил инженер компании «Аксиом Плюс», 12 лет занимающейся оптовыми и розничными продажами электротехнических товаров. Для начала разберемся с назначением двух устройств и их сферой применения.

Главное отличие «автомата» от рубильника (переключателя)

Рубильник, или силовой разъединитель — это обычный выключатель, только мощный. Его задача просто отключить питание на линии. В схеме устройства нет фактически ничего, кроме контактов, его конструкция долговечная и простая.

Конструкция «автоматов» более навороченная, ведь функционально это более сложный прибор с большей областью ответственности. Автоматический выключатель — выполняет защиту электрической цепи от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания и рассчитан на определенное количество циклов включения-выключения (зависит от производителя, серии и модели). Например, износостойкость прибора BZMB1-A100 от Eaton (Moeller) составляет до 10 000 циклов.

Когда существует потребность включать и отключать электросеть ежедневно, а то и по несколько раз в день, использование «автомата» нерационально. Клацая вручную чувствительным оборудованием как простым выключателем, Вы исчерпаете ресурс его работы раньше срока и не по назначению. Ведь главная функция прибора — автоматически сработать в аварийном режиме.

Логичнее для простого «вкл/выкл» на вводе установить рубильник. Тем более, его стоимость значительно ниже. Так, за выключатель нагрузки на 250А в интернет-магазине Вы заплатите от 638 грн, а на автоматический выключатель такого номинала приготовьтесь потратить как минимум 1841 грн.

Зачем объединять рубильник с «автоматом»

На бытовом уровне это обеспечивает удобство управления электросетью и долговечность домашней электросети, но решение зависит все-таки от Вас. Планируете обесточивать линию считанные разы в году, например, только при проведении экстренных ремонтных работ? Тогда можно обойтись рычагом «автомата».

Если же речь идет об электросети многоквартирного дома или промышленного здания, к которым повышенные требования безопасности. На ответственные места на вводной кабель ставьте первым делом рубильник. Он будет работать как коммутационный аппарат, с помощью которого одним движением обесточивается линия. Причем устройство должно быть с видимым разрывом цепи, без защитных крышек.

К примеру, модель Р2М от Элекон на 250А или разъединитель серии РЕ19 от IEK в котором при отключении сети с помощью рычага визуально заметен разрыв контактов — нет крышек и панелей, заслонивших внутренности конструкции. Для чего? Чтобы при техобслуживании сети на объекте человек, проводящий работы, был на 100% уверен в том, что система обесточена. А конструкция «автомата» этой визуальной наглядности обеспечить не может, ведь корпус устройства закрыт.

Использование рубильников целесообразно на производствах, где персонал в конце рабочего дня или перед проведением ремонтных работ должен обесточивать оборудование. Или, к примеру, для включения и выключения системы освещения территории по периметру.

Не забывайте: и для промышленных объектов, и для многоквартирных зданий необходимо использовать «на вводе» рубильник в паре с «автоматом» для защиты системы от аварийных сверхтоков и возможности ручного отключения питания.

Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации токов трехфазной электрической сети в номинальном режиме. Коммутация токов данным элементом оборудования, в зависимости от типа, может осуществляться дистанционно, в том числе автоматически или вручную, с места. Данный тип устройств является достаточно популярным и применяется в электрических сетях высокого напряжения. Далее мы рассмотрим устройство, принцип действия и назначение выключателей нагрузки.

Назначение

Назначение ВН — коммутация рабочих токов в электроустановках, то есть мощностей, которые не превышают допустимые (номинальные) значения для того или иного участка электрической сети. Данное устройство не рассчитано на отключение токов аварийного режима, поэтому его можно устанавливать только при условии наличия в цепи защиты от короткого замыкания и перегрузки, которая реализуется плавкими предохранителями (ПК, ПКТ, ПТ) или защитным аппаратом, установленным со стороны источника питания или на группе потребителей.

При этом ВН имеет отключающую способность, которая соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях, что позволяет использовать данный электрический аппарат для подачи напряжения на участок электрической сети, не зависимо от его текущего состояния, например, для пробного включения.

Таким образом, при условии наличия в цепи защиты от сверхтоков рассматриваемый элемент оборудования может эксплуатироваться как полноценный высоковольтный защитный аппарат (масляный, вакуумный или элегазовый). А при наличии моторного привода может участвовать в работе различных автоматических устройств (АВР, АПВ, АЧР, ЧАПВ), а также управляться удаленно автоматизированной системой диспетчерского технологического управления.

Применение

Область применения выключателя нагрузки – преимущественно сети класса напряжения 6 и 10 кВ. Применение данных коммутационных устройств обусловлено, прежде всего, экономией: ВН значительно дешевле полноценных высоковольтных защитных аппаратов, а также требуют значительно меньше затрат на обслуживание и ремонт.

Где применяются данные элементы оборудования? ВН являются альтернативой — их применяют для коммутации токов стороны высокого напряжения силовых трансформаторов. Но только при условии наличия в цепи присоединения трансформатора, как и упоминалось выше, предохранителей или защитных элементов оборудования на другом конце линии со стороны смежной питающей подстанции либо линейных выключателей, от которых запитано распределительное устройство, питающее данный трансформатор.

Выключатели нагрузки применяют в других сетях небольшой мощности в качестве самостоятельного коммутационного аппарата. На протяженных и разветвленных воздушных линиях устройства используются для удобства отключения участков линий без необходимости полного ее обесточивания. При этом на питающей подстанции устанавливается выключатель для защиты всей линии от повреждений.

Конструкция

Рассмотрим, из чего состоит выключатель нагрузки на примере устройства коммутационного аппарата типа ВНР-10/400

1. Основание (рама).
2. Опорный изолятор.
3. Держатели с контактами.
4. Подвижный рабочий нож.
5. Камера гашения дуги.
6. Неподвижный верхний контакт.
7. Изолирующая тяга.
8. Рычаг.
9. Гибкая связь.
10. Нож заземления.
11. Вал заземления.
12. Тяга блокировочного устройства.
13. Пружины.
14. Резиновые прокладки.
15. Вал рабочих ножей.

Принцип действия

Рассмотрим вкратце, как работают выключатели нагрузки на примере вышеупомянутого ВНР-10/400, предоставленного на фото:

Конструктивно данный коммутационный аппарат схож с разъединителем. Главное отличие разъединителя от ВН — наличие у последнего дугогасительного устройства и привода, обеспечивающего более быстрое выполнение операций.

Принцип действия выключателя нагрузки следующий. При включенном положении подвижные контакты находятся в дугогасительной камере. В нижней части дугогасительного устройства расположены дополнительные дугогасящие контакты. При выполнении операции отключения сначала размыкаются основные контакты, а затем дугогасительные. Образовавшаяся в процессе разрыва контактов электрическая дуга попадает в дугогасительную камеру, где нагревает до высокой температуры оргстекло, которое в свою очередь выделяет большое количество газов. Эти газы мощным потоком вырываются из дугогасительной камеры, чем гасят возникшую электрическую дугу за несколько миллисекунд.