К коммутационным аппаратам напряжением выше 1 кВ относятся: разъединители, короткозамыкатели, отделители, плавкие предохранители, ограничители перенапряжения, высоковольтные выключатели.
Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.
При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт. Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки,так как 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 операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.
Короткозамыкатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в электрической цепи.
Отделитель (ОД) внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производится вручную. Отделители могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон. Недостатком ОД является довольно большое время отключения (0,4 - 0,5 с). Отделители могут отключать обесточенную цепь или ток намагничивания трансформатора.
На современных подстанция отделители и короткозамыкатели не применяются.
Условия выбора разъединителей:
1. По напряжению установки
Uном ³ Uуст. (3.18)
2. По роду тока и его значению
Iном в ³ Imax. (3.19)
3. По конструкции, роду установки.
4. По электродинамической стойкости
iу £ iпр,с, (3.20)
где iпр,с - предельный сквозной ток (амплитудное значение).
5. По термической стойкости
Вк £ I2тер tтер. (3.21)
Предохранители напряжением выше 1 кВ имеют такое же назначение, что и предохранители до 1 кВ.
Условия выбора предохранителей:
1. По напряжению
Uуст £ Uном. (3.22)
2. По току предохранителя
Imax £ Iном. (3.23)
3. По конструкции и току установки.
4. По току отключения
Iп,о £ Iотк, (3.24)
где Iотк - предельно отключаемый ток.
Высоковольтный выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока (при длительной нагрузке, перегрузке, КЗ, холостом ходе, несинхронной работе).
По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масляные малообъемные), воздушные, элегазовые, электромагнитные, вакуумные выключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима.
По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для комплектных распределительных устройств.
Масляный выключатель - электрический выключатель переменного тока высокого напряжения, главные контакты которого помещаются в объёме, заполненном минеральным (трансформаторным) маслом.
В воздушных выключателях дуга гасится сжатым воздухом, изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.
Вакуумный выключатель — высоковольтный выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Вакуумный выключатель предназначен для коммутаций электрического тока (номинального и токов КЗ) в электроустановках.
Элегазовые выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также работы в циклах АПВ в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 35, 110 и 220 кВ
Выключатель нагрузки предназначен для включения и отключения под нагрузкой участков цепей переменного трехфазного тока частотой 50-60 Гц, номинальным напряжением 6(10) кВ, а также заземления отключенных участков при помощи заземлителей.
Высоковольтные выключатели выбирают и проверяют по следующим основным условиям:
1. По напряжению
Uуст £ Uном. (3.25)
2. По длительному току
Iнорм £ Iном; Imах £ Iном. (3.26)
3. Проверка на симметричный ток отключения по условию
Iп,t £ Iотк, ном. (3.27)
4. Проверка на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ
iа,t £ iа, ном, (3.28)
где iа, ном - номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени t;
iа,t - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов t;
t - наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов.
5. По включающей способности проверка производится по условию
iу £ iвкл.; Iп,0 £ Iвкл, (3.29)
где iу - ударный ток КЗ в цепи выключателя;
Iп,0 - значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;
Iвкл - номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей);
iвкл - наибольший пик тока включения (по каталогу). Заводами- изготовителями соблюдается условие iвкл = 1,8 Iвкл, где ку = 1,8 - ударный коэффициент, нормированный для выключателей.
6. На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:
iу £ iдин.; Iп,0 £ Iдин, (3.30)
где iдин - наибольший пиковый ток (ток электродинамической стойкости) по каталогу;
Iдин - действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.
7. На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ:
Вк £ I2тер t тер. (3.31)
Для повышения грозоупорности ВЛ, не имеющих тросовой защиты, все места с ослабленной изоляцией следует защищать искровыми промежутками или трубчатыми разрядниками (РТ),в конструкцию которых входит искровой промежуток.
Для защиты изоляции электрооборудования подстанций используются вентильные разрядники (РВ).
Ограничители перенапряжений (ОПН) предназначены для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью напряжением 6, 10, 35 кВ, в сетях с заземленной нейтралью напряжением 110, 220 кВ, а также для защиты контактных сетей электрифицированных железных дорог переменного тока, напряжением 27,5 кВ и постоянного тока, напряжением 3,3 кВ.
Вопросы к теме 3:
1. Перечислить коммутационные аппарата напряжением до 1 кВ.
2. Дать определение переключатель и рубильник.
3. Предохранительно – это …..
4. Автоматический выключатель – это …...
5. Перечислить виды расцепителей.
6. Дать определение контактора.
7. Дать определение магнитного пускателя.
8. Перечислить коммутационные аппарата напряжением выше 1 кВ.
9. Что такое разъединитель и для каких целей применяется?
10. Что такое короткозамыкатель и отделитель?
11. Что такое высоковольтный выключатель?
12. Типы высоковольтных выключателей.
13. Цель применения разрядников.
14. Что такое ограничитель перенапряжений (ОПН)?
Тема 4