Устройство и принцип работы разъединителей и выключателей нагрузки. 27

Устройство и принцип работы разъединителей и выключателей нагрузки. [27]

Разъединители служат для включения и отключения цепей высокого напряжения либо при токах значительно меньше номинальных, либо в случаях, когда отключается номинальный ток недостаточный для образования дуги. При этом они образуют видимый разрыв цепи. Чаще всего они применяются при разрыве цепи для ремонтных работ на оборудовании. Также используются для отключения емкостных токов, токов холостого хода трансформаторов. Возможно их использование для перевода нагрузки с одной ветви на другую при условии, что напряжение на этих ветвях равно падению напряжения на этих ветвях (дуга не образуется).

1. Контактная система должна иметь необходимую термическую и динамическую стойкость и ….

2. Разъединитель и механизм его привода должны надежно удерживаться во включенном положении при протекании тока К.З.

3. Промежуток между разомкнутыми контактами должны иметь повышенную электрическую прочность.

4. Привод разъединителя целесообразно блокировать с выключателем т.е. операции с разъединителем должны быть возможны только когда выключатель отключен.

Разъединитель предназначен для отключения и включения под напряжением отдельных участков электрической цепи или отдельных аппаратов при отсутствии тока нагрузки (нагрузка отключена выключателем). Разъединитель, имея открытую контактную систему, создает видимый разрыв электрической цепи.

В закрытых подстанциях напряжением 6—10 кВ применяют в основном однополюсные разъединители внутренней установки РВО и трехполюсные РВ. Трехполюсный разъединитель РВ-10/600 (рис. 6) состоит из стальной рамы 13, шести опорных изоляторов 11 с медными угольниками 10, являющимися стойками неподвижных контактов, двухполюсных медных ножей 4, пружин 5, стальных накладок б, создающих необходимое давление в контактах. На оси 7 вращается нож разъединителя. К валу 2 разъединителя приварены рычаг 1 для крепления с приводом и три рычага 12 для соединения с фарфоровыми тягами 9. Для управления разъединителями РВ применяют ручные приводы ПР внутренней установки.

Р ис. 6. Трехполюсный разъединитель РВ-10/600: 1, 12 — рычаги, 2 — вал, 3 — контактная стойка, 4— ножи, 5— пружины, 6— стальные накладки, 7 — ось, 8 — болт заземления, 9 — фарфоровые тяги, 10 — медные угольники, 11 — опорные изоляторы, 13 — стальная рама, 14— упор

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ НАГРУЗКИ

Стоимость выключателей с приводами довольно велика. С учетом необходимых для управления выключателем трансформаторов тока и устройств релейной защиты стоимость современного распределитель­ного устройства получается очень высокой.

Если длительный ток установки невелик (400—600 А при напряже­нии 10 кВ), вместо выключателя с релейной защитой целесообразно использовать выключатель нагрузки и предохранители.

Выключатель нагрузки имеет ДУ небольшой мощности для от­ключения номинальных токов. В случае КЗ используется высоковольт­ный предохранитель. В выключателях нагрузки для гашения дуги при­меняются камеры с автогазовым, электромагнитным, элегазовым дуть­ем и вакуумными элементами.

В камерах с автогазовым дутьем гашение дуги осуществляется га­зами, которые выделяются под действием высокой температуры дуги стенками из газогенерирующего материала (органического стекла, ви­нипласта и др.). Общий вид автогазового выключателя нагрузки типа ВН-16 на номинальное напряжение 10 кВ и отключаемый ток 200 А показан на рис. 18.31. Все три полюса размещаются на сварной раме. На нижнем опорном изоляторе полюса расположены вывод полюса и шарнир подвижного контакта 1. На верхнем изоляторе укреплены неподвижный главный контакт 2, дугогасительная камера 5 и второй вывод полюса. Подвижный главный контакт 1 выполнен из двух сталь­ных пластин. В середине укреплен дугогасительный контакт 4 в виде изогнутой тонкой медной шины. Подвижные контакты приводятся в движение валом выключателя 3, который соединен с контактами фарфоровой тягой. Отключение выключателя происходит под действи­ем пружин 6, которые заводятся при включении. В дугогаситсльной камере (рис. 18.31,6) расположен неподвижный дугогасительный кон­такт точечного типа 7, соединенный с главным неподвижным контактом 2. Корпус камеры выполнен из пластмассы и состоит из двух половин, стянутых винтами. Внутри корпуса размещены два вкладыша 8 из га­зогенерирующего материала — органического стекла.

Управление выключателем осуществляется ручным рычажным при­водом со встроенным электромагнитом для дистанционного его отключения. Если необходимо дистанционное включение, то может быть использо­ван дополнительный электромагнитный привод.

В о включенном положении выключателя ток проходит через кон­тур главных и дугогасительных контактов. Во время отключения сна­чала размыкаются главные контакты и весь ток перебрасывается в цепь дугогасительных контактов. После расхождения дугогасительных контактов между вкладышами 8 загорается дуга. Малая т олщина по­движного дугогасительного контакта 4 и узкая щель, в которой он перемещается, обеспечивают xopou ии контакт дуги со стенками вклады­шей Благодаря высокой температуре дуги вкладыши интенсивно выде­ляют газ, который стремится выйти из камеры через зазор между подвижным контактом и вкладышами. При этом возникает продольный обдув дуги, в результате чего она гаснет. Зона выброса газов из ка­меры 200—500 мм. Контакт 4 выходит из камеры тогда, когда дуга погаснет. В отключенном положении дугогасительный контакт отходит от камеры на расстояние, обеспечивающее достаточную электрическую прочность для данного класса напряжения Последовательно с выклю­чателем нагрузки включаются мощные предохранители типа ПК, кото­рые защищают установку от КЗ.

Выключатель может снабжаться дополнительным устройством, ко­торое автоматически отключает его после срабатывания предохранителей. Это устройство приводится в действие указателем срабатывания предохранителя.

Без замены вкладышей выключатель нагрузки допускает 75 отклю­чений тока 200 А при напряжении 10 кВ.

Перспективны вакуумные выключатели нагрузки и контакторы. На рис. 18.32 представлен вакуумный контактор КВТ-6/10-400-4-У2 на камерах КВД-10-400-4-У2. Вакуумный контактор в отличие от выклю­чателя нагрузки имеет большое допустимое число коммутаций номи­нального тока (10 5 ВО) и отключает 50 раз небольшие токи КЗ (4 кА при напряжении 10 кВ). Вакуумная камера / укреплена в изоляцион­ном корпусе 2. Дополнительное поджатис подвижного контакта созда­ется пружиной 14. Отключение производится изоляционной траверсой 13, на которую действует электромагнит 10. Электромагнит может пи­таться постоянным или переменным током через выпрямительный мост. Контактор КВТ-6/10-400-4-У2 имеет следующие данные номинальное на­пряжение 6 и 10 кВ, номинальный ток 400 А, число допустимых комму­таций (ВО) при номинальном токе 10% число включений и отключений в час 300 при токе 400 А, поминальный ток отключения 4 кА, число допустимых коммутаций при этом токе 50.

Что такое выключатель нагрузки и для чего он нужен?

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 отделителям и короткозамыкателям — 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.

Как изображается ВН на однолинейных схемах? Ниже приведено условное обозначение на схеме:

Слева на схеме изображен ВН, справа — коммутационный аппарат, который конструктивно укомплектован плавкими предохранителями (ВНП).

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия выключателя нагрузки. Надеемся, предоставленный материал был для вас полезным и интересным!

Устройство и монтаж электрических сетей — Монтаж разъединителей и выключателей нагрузки

Разъединители и выключатели нагрузки являются безмасляными отключающими аппаратами и имеют почти аналогичное устройство.
Разъединители служат для оперативного изменения схем первичной коммутации и создания видимого разрыва электрической цепи (видимого воздушного промежутка между подвижными и неподвижными контактами), позволяющего персоналу убедиться в безопасности производства работ на отключенном участке электроустановки.
Допускается отключение разъединителями участков электроустановки, линий и отдельных аппаратов при наличии в них только небольших токов, например тока холостого хода силового трансформатора или зарядного тока линии.
Разъединители конструктивно выполняются в виде однополюсных (рис. 165, а) или трехполюсных (рис. 165, б) аппаратов. В электроустановках трехфазного тока в качестве отключающего аппарата применяют три однополюсных разъединителя или один трехполюсный.
Выключатели нагрузки служат для отключения всей или части электроустановки при наличии в них токов нагрузки.
Выключатель нагрузки (рис. 166, а, б) отличается от разъединителя наличием на каждом полюсе дугогасительной камеры. Дугогасительная камера (рис. 166, в и г) состоит из двух пластмассовых щек 9 с вложенными в них вкладышами 10 из органического газогенерирующего материала. Во вкладышах имеются вырезы, по форме и кривизне соответствующие профилю контактного ножа 4. При разрыве выключателем нагрузки электрической цепи с большими токами образуется электрическая дуга, под воздействием которой из стенок вкладышей выделяется большое количество газов. Эти газы могут выйти в атмосферу только через узкое пространство между подвижным ножом и стенками вкладышей камеры, вследствие чего давление в камере резко возрастает, что способствует быстрому гашению дуги.

Рис. 165. Высоковольтные разъединители внутренней установки:
а — однополюсный РВО на 6 кВ, б — трехполюсный РВТ на 10 кВ; 1—цоколь. 5 —опорный изолятор. 3 — неподвижный контакт. 4— ось скобы упора. 5 — скоба, 6 — подвижный контактный нож, 7 — ушко для управления разъединителем, 8 —рама, 9 — вал, 10 — упор, 11 — нож разъединителя с контактными пружинами, 12 — фарфоровая тяга

Рис. 166. Выключатель нагрузки на 6 и 10 кВ;
а — выключатель нагрузки без предохранителей (ВН-161, б — выключатель нагрузки с предохранителями типа ПК (ВНП-16), в — дугогасительная камера со снятой щекой, г — щеки и собранная камера: 1 —рама, 2 —опорный изолятор, 3 — дугогасительная камера, 4 — подвижный контактный нож, 3 — вал, б —тяга, 7 — подвижный контакт, 8 — неподвижный дугогасительный контакт, 9—щека пластмассовой камеры, 10— вкладыш из органического стекла, 11 — положение ножа в камере в момент отключения нагрузки, 12 — неподвижный рабочий контакт

Рис. !67, Приводы разъединителей и выключателей нагрузки:
а —привод ПР-2 разъединителя внутренней установки, б —привод ПРА-12 выключателя нагрузки; I, 2, 13 — рычаги, 3 —сектор, 4, 15 — валы, 5 — передний подшипник. 6— рукоятка, 7 —ось, 8 —фиксатор, 9— шпилька, 10— задний подшипник, 11 — корпус, 12 — секторный рычат, 14 — механизм свободного расцепления, 16 — вилка, 17 — приводная тяга, 13 — включающий рычат, 19 — муфта, 20 — отключающий электромагнит

Управление разъединителями и выключателями нагрузки осуществляется с помощью приводов. Привод ручной ПР-2 (рис. 167, а) состоит из переднего подшипника 5, рукоятки 6, сидящей на оси 7, и заднего подшипника 10. Подшипники крепятся друг с другом четырьмя шпильками 9. Рукоятка связана шарнирно через рычаг 2 с сектором 3, вращающимся на валу 4, закрепленном в заднем подшипнике. К сектору 3 с помощью рычага 1 присоединяется тягой рычаг управляемого разъединителя. На секторе привода ПР-2 имеется шесть отверстий диаметром 8 мм, к одному из которых (в зависимости от требуемого угла поворота сектора) присоединяется рычаг 1.
Расположение осей О1 О2 и О3 в приводе определяет переход через «мертвую» точку и исключает возможность произвольного отключения разъединителя.
Для фиксирования положения разъединителя привод снабжен фиксатором 8. В корпусе привода имеется отверстие для пальца фиксатора, а в рукоятке —два отверстия, одно из которых совпадает с отверстием в корпусе при включенном, а другое — при отключенном положениях управляемого разъединителя. При совпадении отверстия в корпусе с одним из отверстий в рукоятке палец фиксатора входит в отверстие рукоятки и запирает ее.
Для изменения положения разъединителя оттягивают рукой фиксатор за выступающую головку и поворачивают рукоятку на угол до положения, при котором фиксатор уже не может защелкнуться, после чего доводят рукоятку до полного включения или отключения разъединителя.
Привод ручной автоматический ПРА-12 (рис. 167, б) служит для управления выключателями нагрузки ВН-16 и ВНП-16. Для включения приводом ПРА-12 поворачивают вручную снизу вверх включающий рычаг 18, а для отключения поворачивают также вручную включающий рычаг сверху вниз. При необходимости дистанционного отключения привода нажимают кнопку с замыкающими контактами. При дистанционном отключении боек на штоке электромагнита ударяет в звенья механизма свободного расцепления, и Привод отключается, одновременно разъединяя выключатель нагрузки.
Привод ПРА-12 собран в сварном корпусе 11. Включающий рычаг 18 расположен с правой стороны корпуса и посажен на муфту 19, последняя вращается в подшипнике крышки корпуса и соединяется с механизмом свободного расцепления 14 рычагом 13, закрепленным на валу 15. Слева от рычага 13 на валу установлен секторный рычаг 12, к которому присоединяется тяга, соединяющая механизм привода с валом выключателя нагрузки. На правом торце вала укреплен указатель положения, на левом конце — рычаг для присоединения тяги блок-контактов типа КСА, монтируемых отдельно над приводом.
Отключающий электромагнит 20 расположен на нижней стенке корпуса. Приводная тяга 17 присоединяется к секторному рычагу 12 специальной вилкой 16, навинчиваемой на нарезной палец тяги.
Для управления выключателями нагрузки могут применяться также ручные автоматические приводы ПРА-10 и ПРАМ-10, которые по принципу действия аналогичны приводу ПРА-12.
Монтаж разъединителей и приводов состоит из ревизии их, установки, регулировки и испытания.
В процессе ревизии путем внешнего осмотра проверяют комплектность разъединителя и привода, сохранность изолирующих элементов, исправность механизма, правильность сборки и прочность крепления узлов и деталей.
Плотность прилегания контактных поверхностей ножей разъединителя к соответствующим поверхностям неподвижных контактов определяют путем пятикратного включения и отключения разъединителя и с помощью щупа размером 10×0,05 мм, В линейных контактах после пяти циклов включения и отключения разъединителя на контактных поверхностях неподвижных контактов и ножей должны оставаться мелкие риски, а в плоскостных контактах щуп не должен проникать внутрь на глубину более 5 мм. Ножи разъединителя при включении вручную должны входить в губки неподвижных контактов без ударов и заеданий.
Величина вытягивающего усилия, измеренная динамометром, должна быть для каждого полюса разъединителя не ниже 10 кГ при номинальном токе разъединителя 400 а, 20 кГ при токе 600 а.
Установку разъединителя с приводом начинают с разметки и заготовки отверстий под крепежные детали.
Далее устанавливают разъединитель и привод, временно закрепляют рычаги на их валах и соединяют тягу с вилками. В качестве тяги применяют стальные водогазопроводные трубы диаметром 18—25 мм с нормальной толщиной стенок.
Затем регулируют ножи: они при включении должны одновременно касаться губок неподвижных контактов, а при отключении одновременно выходить из них. Ножи при полном включении не должны доходить на 3—5 мм до упора в контактную площадку.
Изменением угла поворота ножей и вала привода, а также сокращением зазоров в сочленениях уменьшают холостой ход привода и системы рычагов до 3—5°.
У смонтированных полностью разъединителя и привода окончательно затягивают гайки, болты, шпильки, стопоры и контргайки, после чего производят более тонкую регулировку.
Установив блок-контакты и соединив их с приводом, регулируют момент замыкания и размыкания контактов, а затем двадцатью включениями и отключениями проверяют совместную работу разъединителя, привода и блок-контактов. Раму разъединителя, плиту привода, а также корпус блок-контактов заземляют.

Рис. 168· Примеры установки разъединителя, выключателя нагрузки и приводов к ним:
а — трехполюсного разъединителя РВТ на 10 кВ с приводом ПР-2, б — выключателя нагрузки ВНП-16 позади привода ПРА, в — выключателя нагрузки ВНП-16 впереди привода ПРА; 1 — рычажный привод ПР-2, 2 —вилка, 3 —тяга, 4 — разъединитель, 5—шина заземления, ъ — привод ПРА, 7—тяга от привода к блок-контактам, 3 — блок-контакты КСА, 9 — предохранители ПК, 10 — выключатель нагрузки

Выключатель нагрузки монтируют аналогично разъединителю. Дополнительно нужно следить, чтобы ножи входили в дугогасительные камеры не менее чем на 160 мм. Правильность монтажа и регулировки выключателя нагрузки проверяют, совершая 25 включений и выключений вручную, а затем 25 включений с дистанционным отключением.
Примеры установки разъединителя, выключателя нагрузки и приводов показаны на рис. 168.
Вновь смонтированный выключатель нагрузки подвергают испытанию повышенным напряжением промышленной частоты в течение 1 мин. Величина испытательного напряжения должна составлять: 29 кВ при номинальном напряжении выключателя нагрузки 6 кВ; 38 кВ при напряжении 10 кВ. Проверку разъединителя, имеющего электрический привод, производят путем 3—5-кратного включения и отключения при напряжениях 110, 100, 90 и 80% номинального.

Разница между выключателем и разъединителем

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.