Высоковольтный выключатель: назначение, типы и конструкции

Принцип действия

Конструктивно этот коммутационный узел напоминает разъединитель. Основное отличие разъединителя от ВН состоит в том, что последний имеет дугогасительное устройство и приводной узел, что обеспечивает более быстрое срабатывание.

Принцип работы выключателя нагрузки следующий. Во включенном положении подвижные контакты находятся в дуге. Дополнительные дугозависимые контакты расположены в нижней части дугогасительного устройства. При выполнении операции отключения сначала размыкаются главные контакты, а затем дуговые контакты.

Электрическая дуга, образующаяся в процессе размыкания контактов, входит в дугу, где нагревает оргстекло до высокой температуры, которое в свою очередь выделяет большое количество газов. Эти газы выходят из дуги мощным током, который гасит возникшую электрическую дугу за несколько миллисекунд.

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип работы выключателя нагрузки. Надеемся, что предоставленный материал был для вас полезен и интересен!

Виды

Выпускается несколько типов выключателей, отличающихся конструкцией и характеристиками. Ниже приведено более подробное описание различных видов этого оборудования. Каждый тип автоматического выключателя отличается по напряжению, номинальному току и току отключения (Ikz).

По способу гашения дуги:

• Элегазовые выключатели (баковые и колонные),
• Вакуумные выключатели,
• Масляные выключатели (бак и низкий уровень масла),
• Воздушные прерыватели,
• Автоматические газовые выключатели,
• Электромагнитные переключатели,
• Автопневматические переключатели.

По предварительной записи:

1. Выключатели сетевые на напряжение 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропуска и коммутации тока при нормальных условиях работы цепи, а также для пропуска в течение заданного времени и коммутации ток при заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания.
2. Выключатели генераторные на напряжение от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторы, синхронные компенсаторы, мощные электродвигатели) и предназначенные для пропуска и коммутации тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Обычно они отличаются большими значениями номинального тока (до 10 000 А) и тока отключения.
3. Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, рудных и других печей) и предназначенные для пропуска и изменения тока в нормальных условиях, а также в различных режимах работы и в случае короткого замыкания.
4. Выключатель нагрузки — выключатели, предназначенные для переключения при номинальном токе, но не предназначенные для отключения сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.
5. Реклоузеры представляют собой подвесные секционные дистанционно-управляемые выключатели, снабженные защитой и устанавливаемые на опоры ВЛ.
6. Выключатели специального назначения.

По типу установки:

1. Опорные — то есть имеющие основную изоляцию к земле опорного типа.
2. Подвесные – то есть имеющие основную изоляцию к земле подвесного типа.
3. Настенные – то есть монтируемые на стенах ЗРУ.
4. Выдвижные — то есть имеющие приспособления для выкатывания стрелочных ячеек (для обслуживания, ремонта и для создания так называемого «видимого зазора» при работе на линиях).
5. Встраивается в комплектные системы коммутации (КРУ).

По категории размещения и климатическому исполнению:

• пять категорий размещения (на улице и в помещении с разными условиями обогрева и вентиляции),
• десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического расположения установки.

Ниже представлена ​​конструкция переключателей, каждая схема кликабельна и ее можно увеличить, нажав на нее.

Элегазовый

Он изолирует фазы с газовой средой, что объясняет принцип работы элемента. При поступлении сигнала на отключение контакт камер замыкается с образованием электрической дуги в газовой среде. От воздействия дуги газ разделяется на составляющие. Дуга гасится резким повышением давления газа.

Конструктивно такой элемент состоит из следующих частей:

• фарфоровый футляр;
• подвижные и неподвижные контакты;
• средний контакт;
• насадки;
• тяга.

Эти устройства имеют следующие преимущества:

• многофункциональность;
• высокая скорость отклика;
• пригодность для экстренного использования;
• продолжительность операции.

Среди недостатков — дороговизна производства и реализации, проблемы с обслуживанием, устройство специальной базы для установки.

Эти элементы характеризуются следующими техническими свойствами:

• номинальное напряжение;
• номинальный ток;
• аварийный ток (ток короткого замыкания).

В зависимости от характеристик и цен производителя эти устройства могут стоить от 6000 рублей и на порядок выше.

Вакуумный

Состоит из следующих элементов:

• подвижные и неподвижные контакты;
• носовой парашют;
• гибкий текущий сбор;
• тяговый изолятор;
• разъединительные и усиливающие пружины;
• включая электромагнит;
• якоря.

Изделие работает за счет изолирующих свойств вакуума, что обеспечивает гашение возникающей дуги.

Преимущества такого устройства заключаются в следующем:

• конструктивная простота, облегчающая ремонт и эксплуатацию;
• возможность разного расположения (вертикального или горизонтального);
• надежность и продолжительность работы;
• компактный размер;
• пожарная безопасность.

К недостаткам можно отнести малый ресурс КЗ, высокую цену и возможность возникновения перенапряжения в процессе коммутации.

Агрегаты выбираются с учетом следующих технических характеристик:

• номинальное напряжение;
• номинальный ток;
• ток отключения — в пределах 25 кА.

Цена может варьироваться от 12 до 240 тысяч рублей.

Масляный

Содержит:

• металлический бак, наполненный маслом;
• крышки;
• проходной изолятор;
• открывающая пружина;
• поменять ось;
• подвижные и неподвижные контакты;
• утепление стен бака.

Дуга охлаждается потоком газа и пара от испаряющегося масла.

Отличаются надежностью, простотой эксплуатации и долговечностью конструкции. Из минусов следует отметить большие габаритные размеры, пожароопасность и сложность монтажа.

Спецификации отличаются следующими значениями показателей:

• номинальное напряжение;
• номинальный ток;
• ограничивающий ток.

Стоимость от 15 до 400 тысяч рублей за единицу.

Воздушный

В конструкции данного агрегата предусмотрены следующие узлы:

Структура воздушного автоматического выключателя

• бак, наполненный сжатым воздухом;
• носовой парашют;
• шунтирующее сопротивление;
• основные контакты;
• разделитель;
• части напряжения.

Дуга в этих элементах гасится сжатым воздухом, с выходом через дутьевые каналы и окончательным гашением.

Среди преимуществ этих устройств:

• быстрый ответ;
• высокие характеристики пожарной безопасности;
• продолжительность операции.

Среди недостатков – высокая цена оборудования и необходимость регулярного обслуживания.

Из технических характеристик следует отметить значения:

• номинальное напряжение — от 3 до 1150 кВ;
• номинальный ток — от 200 до 2500 А;
• максимальный ток — от 26 до 32 кА.

Стоимость этих установок от 100 до 800 тысяч рублей и выше.

Выключатель нагрузки

Это высоковольтный выключатель с промежуточными характеристиками при сравнении разъединителей и автоматических выключателей. Бывают автогазовые, вакуумные, элегазовые, воздушные и электромагнитные.

Контакты замыкаются ножами. В рабочем состоянии контакты разъединителей и дуги замкнуты. Вскрытие происходит последовательно, начиная с разъединителей и заканчивая вспомогательными ножами. Зажженная дуга гасится потоком газа.

В выключенном положении надежность пробоя изоляции обеспечивается внешним расположением лопаток по отношению к дуге.

Они отличаются следующими техническими характеристиками:

• номинальное напряжение — от 3 до 10 кВ;
• номинальный ток — от 32 до 200 А;
• максимальный ток — от 12 до 32 А.

Цена этого товара варьируется от 300 до 30 000 рублей.

Читайте также: Сумеречное реле — что за устройство и принцип его работы

Требования к эксплуатации

При использовании данного оборудования необходимо соблюдать следующие требования:

• правильный выбор элемента с учетом технических характеристик;
• надлежащее техническое обслуживание в соответствии с требованиями, установленными производителем;
• соблюдение разрешенных для конкретного агрегата условий эксплуатации;
• наличие обученного и аттестованного персонала, уполномоченного обслуживать оборудование.

Установленные устройства должны проходить регулярные проверки, испытания и другие необходимые работы.

Испытания и проверки, какими приборами ведётся контроль

Работу высоковольтных выключателей обеспечивают следующие проверки:

• визуальный осмотр на наличие внешних дефектов;
• замеры сопротивления изоляционного покрытия;
• проверить сопротивление обмоток и контактов, при сравнении полученного значения с нормированными показателями;
• время отклика;
• контактные температуры и многое другое.

Инструментальные измерения проводят мегомметром, термометром и секундомером. Специальные стойки, предназначенные для выполнения данного вида работ, также могут использоваться для проверки устройств.

Техническое обслуживание выключателей

Выключатели следует регулярно осматривать на наличие повреждений, которые можно определить по внешнему виду устройства. При остановке оборудования в рамках технического обслуживания должны производиться его чистка, регулировка, удаление нагара с контактов и другие необходимые операции, предусмотренные технической документацией изготовителя.

Каждые 4 года агрегаты подлежат регламентированному току, а 8 лет – капитальному ремонту. Необходимость текущего ремонта может быть вызвана:

• нарушение целостности элементов;
• шум и треск при работе выключателя;
• перегрев контактов;
• повышенный расход масла.

Работы обычно проводятся на месте эксплуатации приборов, к выполнению привлекаются обученные кадры в составе специализированной организации.

Высоковольтные выключатели являются важными устройствами, от которых зависит правильное выполнение коммутационных операций.