Какими характеристиками обладает устройство

Выключатели нагрузки характеристики технические имеют следующие:

• Номинальное значение напряжения. Оно является рабочим напряжением электротехнического устройства, на величину которого оно рассчитано производителем.
• Наибольшее значение рабочего напряжения. Допустимо высокое напряжение, которое не вредит работоспособности выключателя. Оно заложено в пределах от 5% до 20% выше, чем номинальное.
• Номинальное значение тока. Ток, при прохождении которого степень нагревания частей токопровода и покрытия изоляционного не нарушает работоспособности и который может быть выдержан сколь угодно долго.
• Сквозной ток допустимых пределов. Ток, протекающий в режиме короткого замыкания, величину которого способны выдержать выключатели нагрузок.
• Ток стойкости электродинамической. Такой ток к. з., воздействие нескольких первых периодов которого механически не повреждает прибор.
• Ток стойкости термической. Предельный ток, нагревающее действие которого в течение определенного времени не приводит к выходу из строя выключателя.
• Физические параметры, касающиеся размеров и массы.
• Техническое исполнение привода.

Разновидности высоковольтных выключателей нагрузки

Выключатели нагрузки типы имеют следующие.

Автогазовые:

BHA-10/630. Такой тип выключателя обеспечивает коммутацию электрических трехфазных цепей на напряжение в 6000 и 10000 В, частота которых равна 50 Гц, находящихся под нагрузкой. Предусматривается автоматическое заземление выключенных линий специальными заземляющими ножами. Эти модели устройств устанавливают в основном на трансформаторных подстанциях, в устройствах распределительных и в боксах обслуживания. Тип дугогасителя – автогазовый, привод может быть как ручного управления, так и электрического. Рассчитаны агрегаты на двадцатипятилетний срок работы с промежуточными капитальными ремонтами через каждые две тысячи операций.

• ВНБ-10/630. Выключатель нагрузки 10 кв повышенной скорости отключения используют в нагруженных цепях с силой тока до 630A. У него нейтральный провод заземлен либо изолирован. Узлы применения – это одностороннего обслуживания камеры стационарные, подстанции трансформаторных устройств, шкафы распределителей комплектных, также ими проводят замену старых модификаций выключателей. Система гашения дуги при помощи выделения газа.
• BHP-10/630. Работает по аналогии с выключателем BHA-10/630, но привод имеет только ручное исполнение. Может быть укомплектован заземляющими контактами и дополнительными предохранителями.

Вакуумные:

• ВБСК-10-20/1000. Выключатели нагрузок, рассчитанные на напряжение до 12000 В, которые способны коммутировать цепи электрические (трехфазные с нейтралью изолированной) в режимах нормальной работы и в аварийных ситуациях. Устройства применяют во всех вышеперечисленных системах, а также когда проводят замену выключателей маломасляных. Выключатели этого типа имеют малые габариты, поэтому удобны для монтажа в разных типах распредкоробок.
• BB\TEL. Универсальный разъединительный прибор, система гашения дуги которого основана на затухании ее в глубоком вакууме. Фиксирует контакты дугогашения при замыкании электромагнитный механизм. Отличаются эти системы большим ресурсом и высокой износостойкостью. Они малогабаритны и не требуют ремонта.
• BBT-10-20. Вакуумный тип выключателя с моторно-пружинным приводом, который предназначен для тех же целей, что и ВБСК-10-20/1000, но этот выключатель нагрузки 10 кв выдерживает только.

Устройства разъединители:

• РВЗ-10/630 разработаны для коммутационных целей при работе с высоким напряжением, но отсутствием нагрузочных токов. При помощи их можно проводить переподключение и изменение схем, осуществляются ремонтные работы в безопасном режиме (обесточенные линии). Имеют конструкцию привода рычажного принципа действия.
• РЛНД — выполняют те же функции, но допустимы для установки вне помещения.

Выключатели вакуумного типа

Вакуум обладает электрической прочностью, многократно превышающей этот показатель у масла, элегаза и других сред, используемых в высоковольтных выключателях. Здесь увеличивается средний свободный пробег электронов, молекул, атомов и ионов при снижении давления.

Вакуумная камера включает в себя подвижный и неподвижный контакты, помещенные в плотную оболочку из керамического или стеклянного изоляционного материала. Сверху и снизу установлены металлические крышки и общий металлический экран. Подвижный контакт перемещается относительно неподвижного контакта с помощью специального сильфона. К выводам камеры подключается главная токоведущая цепь выключателя.

Вакуумный выключатель работает в следующем порядке.

• В исходном положении контакты находятся разомкнутыми, поскольку на них через тяговый изолятор воздействует отключающая пружина.
• Под действием приложенного к катушке электромагнита напряжения со знаком «плюс», в зазоре магнитной системы происходит нарастание магнитного потока.
• Поток воздействует на якорь с силой, превышающей усилие отключающей пружины, после чего начинается движение якоря вверх совместно с тяговым изолятором и подвижным контактом вакуумной камеры.
• Пружина отключения сжимается, в катушке возникает противо-ЭДС, снижающая ток и препятствующая его дальнейшему нарастанию.

Высокая скорость движения якоря исключает появление пробоев и шума работы контактов. Когда контакты замыкаются, якорь резко замедляет движение, поскольку на него начинает действовать пружина дополнительного поджатия контактов. Однако, по инерции он все равно двигается вверх, сжимая пружины отключения и дополнительного поджатия контактов. Чтобы отключить устройство к выводам катушки прикладывается напряжение с отрицательной полярностью.

Выключатель нагрузки: виды и применение

Элегазовые выключатели

Ремонт предохранителей в высоковольтных сетях

Устройство вакуумного выключателя

Высоковольтные линии электропередач

Силовые предохранители для высоковольтных сетей

Баковые и маломасляные выключатели

Оба устройства представляют собой масляные типы высоковольтных выключателей. Деионизация дуговых промежутков в каждом из них осуществляется одними и теми же методами. Они отличаются друг от друга лишь количеством используемого масла, а также способами, с помощью которых контактная система изолируется от заземленного основания.

Баковые устройства в настоящее время сняты с производства, поскольку у них имелись серьезные недостатки. Уровень масла в баке требовалось постоянно контролировать. Оно использовалось в большом объеме, из-за чего замена масла отнимала много времени. Эти приборы относились к категории взрыво- и пожароопасных и не могли устанавливаться внутри помещений.

На смену им пришли маломасляные или горшковые выключатели, рассчитанные на все виды напряжений. Они могут устанавливаться в любые распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типа. Масло в данном случае выступает прежде всего в качестве дугогасящей среды и лишь частично выполняет функции изоляции между разомкнутыми контактами.

Токоведущие части изолируются между собой с помощью фарфора и других твердых изолирующих материалов. Выключатели для внутренней установки оборудованы контактами, помещенными в стальной бачок или горшок. Эта конструктивная особенность дала название всему устройству. В зависимости от модели, приводы высоковольтных выключателей могут различаться между собой.

Приборы, рассчитанные на работу при напряжении 35 кВ, помещаются в фарфоровом корпусе. Наибольшее распространение получили подвесные устройства ВМГ-10 и ВМП-10 на 6-10 кВ. У них крепление корпуса осуществляется с помощью фарфоровых изоляторов к основанию, общему для всех полюсов. В свою очередь, каждый полюс оборудуется одним разрывом контактов и камерой для гашения дуги.

При работе с большими номинальными токами недостаточно одной пары контактов, которые одновременно являются рабочими и дугогасительными. Поэтому снаружи выключателя отдельно устанавливаются рабочие контакты, а внутри металлического бачка – дугогасительные.

Маломасляные выключатели используются в закрытых распределительных устройствах на подстанциях и электростанциях напряжением 6, 10, 20, 35 и 110 кВ. Кроме того, они устанавливаются в комплектных и открытых распределительных устройствах.

Назначение выключателя нагрузки

При обращении внимания на название — коммутирующее устройство — уже ясно, что это устройство способно производить соединение, чем оно и занимается. Токи, протекающие в сети, могут быть довольно большими, назначение выключателя нагрузки в этом и заключается, чтобы можно было отключать работающие электроприборы.

Для предприятий выпускают выключатели нагрузок разного назначения. У населения нет таких мощных потребителей, поэтому выключатель нагрузки рассчитан на активную нагрузку. Если в доме используется мощный двигатель его, возможно, нельзя отключать таким мини рубильником.

Обычно выключатели нагрузки стоят гораздо меньше автоматов, и некоторые устанавливают их во вводном щитке и вот почему. Опасаясь за безопасность своего жилья из-за неисправности в электропроводке, они обесточивают свою квартиру, отключая автомат. Как уже было сказано, этого делать не стоит, даже если отключение производится без подключённой нагрузки.

Установив модульный выключатель нагрузки, можно производить такие отключения множество раз. Для того чтобы понять отличие выключателя нагрузки от автомата, необходимо узнать его устройство.

Принцип действия автоматического выключателя

Мы рассмотрим принцип действия автоматического выключателя на примере автомата максимального тока. Его схема показана ниже:

Где: 1 – электромагнит, 2 – якорь, 3, 7 – пружины, 4 – ось, по которой движется якорь, 5 – защелка, 6 – рычаг, 8 – силовой контакт.

При протекании  номинального тока система работает нормально. Как только ток превысит допустимое значение уставки, последовательно включенный в цепь электромагнит 1, преодолеет усилие сдерживающей пружины 3 и втянет якорь 2, и провернувшись через ось 4 защелка 5 освободит рычаг 6. Тогда отключающая пружина 7 разомкнет силовые контакты 8. Такой автомат включается вручную.

В настоящее время созданы автоматы, которые имеют время отключения от 0,02 – 0,007 с на токи отключения 3000 – 5000 А.

Основные виды

По маркировке рубильника в щитке можно узнать его тип, устройство и потенциальные возможности.

Установлена такая расшифровка:

• Р — рубильник;
• П — переключатель;
• П — переднее присоединение проводов;
• Б — боковая рукоятка;
• Ц — центральный рычаг;
• цифры — первые (1-3) число полюсов, (4-6) сила тока (1 – 100 А, 2 – 250 А, 4 – 400 А и 6 – 600 А).

Различные типы рубильников классифицируются по таким направлениям:

• Сила тока (100-1000 А).
• Количество полюсов (1-3).
• Вид тока (постоянный, переменный).
• Способ управления (сбоку, по центру).
• Способ присоединения проводов (переднее, заднее).

• Направления тока (1-3).

• Присутствие предохранителя в ноже.
• Наличие системы гашения дуги.
• Установка вспомогательных контактов.
• Степень защиты (открытое и закрытое исполнение).
• Температурный режим эксплуатации (жаркий, холодный, умеренный).

Выбор выключателя нагрузки

Необходимо помнить, что все автоматические выключатели нагрузок призваны защищать проводку от перегрева, возгорания и перегорания, а не электрические приборы. Поэтому, чтобы правильно выбрать входной разъединитель, нужно знать, на какой ток рассчитан кабель или его сечение. Ток срабатывания автомата должен быть чуть меньшим, чем предельно допустимый для провода.

В том случае, когда пропускная способность кабеля гораздо больше, чем ток потребления нагрузки, то можно подобрать автомат под нагрузку. Для этого суммируют мощность всех электрических приборов, добавляя процент запаса, и находят суммарный ток потребления, исходя из закона Ома. Далее выбирают автомат, ток срабатывания которого будет ближайшим большим от расчетного.

Требования, предъявляемые к выключателям

Требования, предъявляемые к выключателям, заключаются в следующем:

• надежность в работе и безопасность для окружающих;
• возможно малое время отключения;
• по возможности малые габариты и масса;
• простота монтажа;
• бесшумность работы;
• сравнительно невысокая стоимость.

Применяемые в настоящее время выключатели отвечают перечисленным требованиям в большей или меньшей степени. Однако конструкторы выключателей стремятся к более полному соответствию характеристик выключателей выдвинутым выше требованиям.

Требование надежности является одним из важнейших требований, поскольку от надежности выключателей зависит надежность работы энергосистемы, следовательно, и надежность электроснабжения потребителей. Срок службы выключателя составляет не менее 20 лет.

Требование быстродействия следует понимать как возможно малое время отключения цепи при КЗ. Время отключения исчисляется от момента подачи команды на отключение до погасания дуги во всех полюсах. Приблизительно до 1940г. время отключения выключателей напряжением 110 кВ и выше составляло 8-10 периодов. Позднее это время было уменьшено до 6 и 4 периодов. В настоящее время большая часть выключателей 110 кВ и выше имеют время отключения 2 периода. За рубежом построены однопериодные выключатели (20 мс).

Уменьшение времени отключения КЗ (например, от 4 до 2 периодов) весьма желательно по следующим соображениям:

• увеличивается запас устойчивости параллельной работы станций системы, следовательно, увеличивается пропускная способность линий передачи;
• уменьшаются повреждения изоляторов и проводов линий электрической дугой;
• уменьшается опасность прикосновения к заземленным частям РУ;
• уменьшаются механические напряжения в элементах оборудования, вызванные электродинамическими силами.

Стоимость однопериодных выключателей значительно выше стоимости двухпериодных, однако дополнительные капиталовложения компенсируются увеличением передаваемой мощности по линии. Однопериодные выключатели необходимы также для токоограничивающих устройств, получивших применение в последнее время.

Устройство выключателя нагрузки фирмы IEK

Модульный выключатель нагрузки получил своё название из-за корпуса. Выполненный из несгораемого пластика, он имеет специальное устройство для крепления на DIN-рейку.

Рейки выпускаются по стандарту и, чтобы заранее определить, сколько приборов может войти на одну рейку, необходимо чтобы каждый прибор имел одинаковую ширину. Снизу прибора имеется паз, в который входит один край рейки и защёлка, она удерживает устройство на месте.

Конструктивно модульный выключатель нагрузки может быть одно-, двух-, трех- и четырехполюсным. Полюс – это контактная система, предназначенная для одного проводника. Для трёхфазной сети можно использовать трёхполюсные, если отключаться будут только фазные провода и четырехполюсные для обесточивания всей сети. Провода вставляются в зажимы на корпусе и крепятся болтами.

Внутри находятся контакты и механизм переключения. Подвижные и неподвижные контакты образуют контактную группу. В более мощных мини рубильниках контакты могут быть двойными. В этом случае на противоположных краях контактной планки располагаются два контакта. При включении рубильника они замыкаются с неподвижными.

Чтобы защитить контакты от выгорания, их делают большими по площади и покрывают серебросодержащим материалом. В некоторых моделях используют дугогасительную камеру.

Во время возникновения дуги температура плазменного шнура может достигать несколько тысяч градусов по Цельсию. Выдержать такую температуру не сможет никакой материал, поэтому время жизни дуги стараются минимизировать. Этого можно достичь, увеличив скорость движения подвижных контактов. Вот почему выключатель нагрузки имеет контакты с мощной пружиной.

Похожие:

Инструкция, руководство по применению

Тема: Проводники и электрические аппараты

ПРОВОДНИКИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

ШИНЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Соединение аппаратов электрической установки между собой осуществляется неизолированными проводниками — шинами и изолированными проводниками — кабелями. В РУ наибольшее распространение получили шины благодаря простоте монтажа и эксплуатации, высокой экономичности и надежности.

В установках генераторного напряжения применяются жесткие алюминиевые шины. При токе до 2000 А применя­ются однополосные шины, при токах 2000— 3000 А — двухполосные шины, при токах до 4000 А — трехполосные шины.

Для установок с током более 2000 А применяются шины коробчатого сечения. В этих шинах лучше про­исходит охлаждение, меньшее влияние оказывают поверхностный эффект и эффект близости.

В открытых распределительных устройствах применя­ются гибкие шины, выполненные из алюминиевых и сталеалюминиевых проводов. В установках 330 кВ и выше каж­дая фаза состоит из двух-трех проводов.

Жесткие шины окрашиваются: фаза А — в желтый цвет; фаза В — в зеленый цвет; фаза С — в красный цвет.

ЗАКРЫТЫЕ ТОКОПРОВОДЫ

Экран выполнен из алюминия во избежание сильного на­грева токами, которые возникают при воздействии магнит­ного потока, созданного токами нагрузки.

Закрытое исполнение токопроводов каждой фазы обес­печивает высокую надежность, так как практически исклю­чаются междуфазные КЗ на участке от генератора до по­вышающего трансформатора.

Закрытые токопроводы состоят из отдельных блоков (секций), куда входят прямолинейные, угловые и ответвительные секции, блоки с трансформаторами тока и напря­жения, с заземлителями и разрядниками, блоки нулевых выводов генераторов, блоки выключателей и разъедини­телей, узлы примыкания к генераторам, трансформаторам и аппаратам, узлы компенсации температурных изменений и др. Все элементы приходят на место монтажа в гото­вом виде, где собираются по схеме, шины свариваются, а экраны соединяются между собой и уплотняются резино­выми прокладками. Чем меньше разъемов в экране, тем меньше загрязнение и увлажнение и тем надежнее работа токопровода.

Рисунок 1. Закрытый токопровод

1 – экран; 2 – токоведущая часть; 3 – изолятор; 4 – станина

ИЗОЛЯТОРЫ

Для крепления шин и изоляции их от заземленных час­тей в распределительном устройстве применяются опорные, проходные и подвесные изоляторы (рис. 2). Жесткие ши­ны в ЗРУ 6—35 кВ крепятся на опорных изоляторах типа ОФ.

Изоляторы для наружной установки имеют ребристую поверхность, благодаря чему сохраняется не­обходимая электрическая прочность в условиях атмосфер­ных осадков и тумана.

Для крепления гибкой ошиновки в ОРУ применяются гирлянды изоляторов, собранные из подвесных фарфоровых, или стеклянных изоляторов. Количество изоляторов в гирляндах для крепления шин в распределительных устройствах: 110 кВ— 8; 220 кВ—16; 330 кВ —22; 500 кВ—32; 750 кВ — 48 шт.

Проходные изоляторы необходимы при прокладке шин через стены, перекрытия и перегородки. Они изготовляются как для внутренней, так и для наружной установки. Проходные изоляторы до 2000 А снабжа­ются токоведущим стержнем; на большие номинальные токи изготовляют шинные изоляторы, через которые при монтаже пропускают шины РУ.

Изоляторы должны выдерживать механические нагруз­ки, возникающие при электродинамическом взаимодейст­вии шин, поэтому выбор изоляторов производится по на­пряжению и допустимой механической нагрузке. Проход­ные изоляторы, кроме того, выбираются потоку нагрузки.

Рисунок 2. Изоляторы

Отличие от прочих коммутационных устройств

Может возникнуть вопрос, в чём заключается отличие автоматического выключателя от других коммутационных аппаратов, не способных коммутировать значительные токи. Дело в том, что коммутация токовых нагрузок, а именно их отключение, сопровождается возникновением электрической дуги. Причём, чем больше значение тока, тем сильнее дуговой разряд при отключении контактов. Горение дуги происходит в ионизированном воздушном пространстве, то есть, воздух становится электропроводящим. В зависимости от разрываемого тока и напряжения сети, дуговой разряд в промежутке определённой величины может вообще не погаснуть после отключения контактов.

Но это относится только к разъединителям. Автоматический выключатель оборудован специальными дугогасительными камерами, типовая конструкция которых содержит ряд параллельно расположенных пластин, они разделяют дугу на отдельные участки, где та и затухает. Также предусмотрен путь отвода образующихся при горении дуги газов. Персональной дугогасительной камерой оборудован каждый полюс автомата, что препятствует распространению ЭД на контакты соседних фаз.

Короткозамыкатели

Что такое короткозамыкатель?

Короткозамыкатель — электрический аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания на землю в сетях электроснабжения, в случае внутреннего повреждения силового трансформатора в цепи которого по стороне высшего напряжения от установлен в паре с отделителем. При таком КЗ, действием линейных защит на питающих подстанциях ВЛ обесточивается, поврежденный трансформатор отсоединяется от сети отключением отделителя, а линия включается в работу действием АПВ.

В сетях 110-220 кВ короткозамыкатели имеют один полюс, в сетях 35 кВ — два. Подвижный нож включается действием взведенных включающих пружин короткозамыкателя.

Устройство

Конструктивно короткозамыкатель аналогичен заземлителю, но за счёт мощной контактной системы может включаться на короткое замыкание.

Короткозамыкатели представляют собой аппараты вертикально-рубящего типа, состоящие из основания, изоляционной колонки, неподвижного контакта с выводом для присоединения к линии электропередачи и заземляющего ножа, на конце которого укреплена съемная контактная пластинка. В основании короткозамыкатели размещен вал, установленный в подшипниках, две включающие пружины с регулировкой натяжения, соединенные с основанием и рычагами вала короткозамыкатели, 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.

Применение

Короткозамыкатели совместно с отделителями применяются в упрощённых схемах подстанций вместо более дорогих силовых выключателей. Подобная замена позволяет экономить значительные денежные средства, так как стоимость силовых выключателей довольно высока. Чем больше присоединений на подстанции и выше напряжение высокой стороны, тем более заметной становится выгода от использования упрощённых схем. В основном упрощённые схемы получили распространение на напряжении 35, 110 кВ. Устанавливаются короткозамыкатели: в сетях с заземлённой нейтралью — на одну фазу, в сетях с изолированной нейтралью — на две. Включение короткозамыкателя происходит автоматически, отключение производят вручную.

В настоящее время применение короткозамыкателей ограничено теми подстанциями где они установлены, короткозамыкатели больше не производятся, так как схемы ПС где они применяются имеют меньшую надежность и большую вероятность повреждения дорогостоящего оборудования подстанции (силового трансформатора), чем схемы с применением выключателей.

Элегазовые выключатели

Рисунок 1 – Конструкция элегазового выключателя

Элегазовый выключатель работает за счет изоляции фаз между собой с помощью газа(обычно используется электропроточный газ SF6 – так называемый «элегаз»). При поступлении сигнала отключения оборудования контакты камер размыкаются. Они создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде. Дуга разделяет газ на отдельные компоненты, а высокое давление в резервуаре способствует ее гашению.

Преимущества:

• Многофункциональность(может использоваться при любом напряжении)
• Высокая скорость срабатывания
• Возможность использования в критических ситуациях(пожар, землетрясение)
• Большой срок службы

Недостатки:

• Большая цена конструкцииНевозможность работы при низких температурах
• Сложность обслуживания
• Необходимость установки специального фундамента для такой конструкции