Высоковольтные разъединители: назначение, устройство, классификация

С целью обеспечения максимальной степени безопасности во время выполнения работ по обслуживанию высоковольтных линий электропередач и связанного с ними оборудования, требуются надёжные коммутационные приборы. В частности, для безопасного доступа к распределительным устройствам и к другому оборудованию, работающему под высоким напряжением, применяются высоковольтные разъединители открытого типа.

Назначение и где применяются

Использование разъединителей в энергетике для разрывов цепей продиктовано, в первую очередь, соображениями безопасности. Их применяют для выполнения подключений контактных сетей для запитки током от питающих линий. Эти механизмы также служат для безопасного изменения схем соединений участков цепей.

На рисунке 1 изображён участок линии с высоковольтными разъединяющими устройствами.

Рисунок 1. Участок линии с высоковольтными разъединителями

Рассматриваемые коммутационные механизмы обладают двумя важными качествами, позволяющими контролировать процесс коммутации:

Такая конструкция разъединителя позволяет обслуживающему персоналу быстро оценивать состояние рабочих частей механизма коммутации перед включениями, а также визуально контролировать положение контактных ножей в конкретной ситуации. Разъединители всегда работают с использованием высоковольтных выключателей, как на открытом пространстве, так и в закрытых помещениях.

Допускается коммутация такими приборами трансформаторов, работающих на холостом ходу, а также для отключения линий с циркулирующими токами наводки. При наличии соответствующих шунтирующих устройств можно разъединять электрические цепи, находящиеся под током или отключать маломощные токи нагрузки трансформаторов. При этом всегда наблюдается дуговой разряд на начальной стадии отключения или перед включением, когда контакты приблизятся на расстояние пробоя.

Время горения дуги сокращает наличие контактных пружин. Исключение составляет класс выключателей нагрузки, в конструкции которых предусмотрены автогазовые дугогасительные устройства – ВНА. Такие выключатели могут использоваться в качестве высоковольтных разъединителей, которые применяются для коммутации участков цепей до 10 кВ. (Рис. 2).

Основные области применения

Разъединители высоковольтных цепей используются во многих областях. С их помощью обслуживают:

Способность трёхполюсных и однополюсных разъединителей коммутировать зарядные токи воздушных проводов и кабельных линий, включать и отключать индукционные токи силовых трансформаторов, отсекать уравнительные токи, разъединять цепи с небольшими токами нагрузки делает эти приборы незаменимыми в различных энергосистемах.

Сферы применения высоковольтных разъединителей регламентируют ПТЭЭП. Правила разрешают их использование в сетях на 6 – 10 кВ, для включения либо отключения нагрузочных токов до 15 А или до 70 А уравнительных.

Устройство и принцип работы

Создание высоковольтного разъединителя вызвано потребностью в коммутационном механизме, способном обеспечивать безопасный и визуально наблюдаемый разрыв высоковольтных цепей, находящихся под напряжением. В основе конструкции такого прибора заложена высокая надёжность контактов, обеспечивающих замыкание и размыкание цепи при любых погодных условиях.

В конструкции высоковольтного разъединителя не предусмотрено наличие искрогасящих элементов. Поэтому с целью недопущения образования электрической дуги большой мощности способной разрушить контакты, устройства подключаются последовательно с высоковольтными выключателями нагрузки. Перед тем, как отсоединить нужную линию, с помощью выключателя отключают нагрузку.

Конструкция разъединителя состоит из жёсткой силовой рамы, на которой смонтированы следующие элементы:

Разъединители, предназначенные для коммутации цепей, напряжение которых превышает 110 000 В, состоят из двух контактных подвижных полуножей, разводимых в противоположных направлениях. Расстояние между разведёнными контактами достаточно большое, что исключает пробой этого пространства в случаях несанкционированного включения выключателя.

Пример трёхполюсного разъединителя показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Трёхполюсный РВ с вертикальным поворотом ножей

Несмотря на то, что РВ работают при отключенной нагрузке, вероятность наличия опасных наведённых или ёмкостных токов не исключена. С целью обеспечения полной безопасности для персонала используются ножи заземления, которые крепятся на одной платформе и могут выполнять предназначенную им защитную функцию лишь после отключения выключателя нагрузки и расцепления контактов, соединяющих обслуживаемый участок с токоведущей линией. В противном случае возникает короткое замыкание между заземлёнными проводами.

С целью исключения КЗ, спровоцированного заземляющими ножами в результате случайной подачи номинальных токов, многие модели оборудованы блокирующими механизмами. Механизмы блокируют движение ножей при неснятом заземляющем устройстве или при включенной нагрузке. Чаще всего используют механическую блокировку, но существуют и электромагнитные, и даже гидравлические блокировочные механизмы. Существуют модели с комбинированными блокирующими элементами.

Принцип работы

Соединение или разъединение коммутируемой электрической цепи обеспечивается поворотом контактных ножей. В зависимости от конструктивного исполнения подвижные контакты могут поворачиваться вертикально либо горизонтально. Приводом, сообщающим усилие поворотному механизму, служит штанга с рукоятью, с помощью которой оператор осуществляет управление контактными ножами. Рукоятки приводов, смонтированы непосредственно на опорах под разъединителем.

Ручное управление используются преимущественно на воздушных линиях до 6 кВ. Управление ножами на линиях 110 кВ и выше осуществляется электроприводами, с использованием металлических шкафов, размещённых на безопасном расстоянии.

Классификация

Отечественной промышленностью выпускаются высоковольтные разъединители разных типов. Их можно классифицировать по следующим признакам:

Кроме того устройства различаются по номинальному напряжению и показателям номинального тока, на который они рассчитаны. Изделия бывают с заземлителями (разъединители РВЗ, рис. 4), с фигурными ножами (РВФ) и другие.

Рисунок 4. РВФз 1063

Тип прибора можно определить по его обозначению.

Буквами обозначают:

Например, РВ – внутренний разъединитель, а аббревиатура РЛНД означает, что перед вами линейный тип прибора с двумя опорно-изоляционными колонками, для наружного использования.

Предъявляемые требования

Главным требованием ко всем высоковольтным разъединителям является такая конструкция, которая предусматривает такое отключение, когда хорошо виден разрыв цепи. На приборы, применяемые для расцепления линий свыше 1 кВ распространяются требования ГОСТ Р 52726-2007, предусматривающие:

Отдельные требования распространяются на соблюдение особенностей установки, правил эксплуатации и профилактических мер по поддержанию разъединителей в актуальном состоянии.

Источник

Разъединители линейные (наружной установки)

Разъединитель — коммутационный аппарат среднего напряжения (6-10 кВ), предназначенный для отключения электрической цепи в отсутствие тока или с незначительным током (например, холостым током трансформаторов).

Разъединители используются для обеспечения безопасности на время ремонта или обслуживания оборудования путем создания видимого разрыва электрической цепи. Также разъединители применяются для переключения с одной шины на другую, в электроустановках с несколькими шинами.

Разъединители комплектуются блокировкой включенного (отключенного) положения и заземляющими ножами, исключающими подачу напряжения на отключенный участок сети.

Разъединители наружной установки предназначены для установки на опорах ЛЭП, поэтому они работают в наиболее жестких условиях, включая дождь, грозу, снег, гололед.

Разъединители наружной установки серии РЛНД, РЛК предназначены для включения и отключения обесточенных участков электрической цепи высокого напряжения, токов холостого хода трансформаторов, зарядных токов воздушных линий, а также заземления отключенных участков цепи при помощи встроенных заземлителей.

В настоящее время наиболее популярны два типа наружных разъединителей: поворотные (РЛНД) и качающиеся (РЛК).

Разъединители колонковые РЛНД

Разъединитель выполнен в виде трехполюсного (на одной раме) аппарата, горизонтально-поворотного типа, каждый полюс которого имеет один подвижный и один неподвижный изоляторы, несущие на себе токоведущую систему. Размыкаемые соединения главного и заземляющего контуров осуществляются через ламельные контакты, контактное давление в которых создается пружинами.

Разъединитель РЛНД предназначен:

Разъединитель РЛНД комплектуется приводом ПРНЗ-10 для ручного включения и отключения главных и заземляющих ножей разъединителея.

Условное обозначение разъединителя РЛНД

Технические характеристики разъединителей РЛНД

Разъединители качающегося типа РЛК

Разъединитель серии РЛК выполнен в виде трехполюсного аппарата качающегося типа, каждый плюс которого имеет две неподвижные колонки, установленные на раме разъединителя, и одну подвижную колонку, установленную на поворотном кронштейне, которая имеет возможность качаться в направлении продольной оси разъединителя.

Разъединитель РЛНД комплектуется приводом ПР-РЛК предназначен для ручного включения и отключения главных и заземляющих ножей разъединителея.

Условное обозначение разъединителя РЛК

Технические характеристики разъединителей РЛК

Предохранители-разъединители выхлопного типа ПРВТ

Предохранители–разъединители серии ПРВТ–10 предназначены для защиты силовых трансформаторов и распределительных систем от коротких замыканий и предельных перегрузочных токов, а для также включения и отключения участков электрической цепи (с изолированной или заземленной нейтралью) с отключенной нагрузкой при помощи оперативной штанги.

Предохранитель–разъединитель выполнен в виде однополюсного аппарата, состоящего из фарфорового изолятора, на концах которого на кронштейнах закреплена контактная система для установки заменяемого элемента с плавкой вставкой.

При токах перегрузки и короткого замыкания плавкая вставка перегорает, держатель заменяемого элемента предохранителя-разъединителя автоматически откидывается, тем самым создается видимый разрыв. Таким образом, аппарат выполняет одновременные функции защитного аппарата и разъединителя.

Заменяемые элементы выполняются с двумя типами время–токовых характеристик: типа «К» – быстрые; типа «Т» – медленные, что позволяет обеспечить селективность защиты.

Конструкция предохранителей–разъединителей обеспечивает:

Коммутационный ресурс патрона – не менее 5 отключений полного тока короткого замыкания 6,3 кА, а токов перезагрузки – до нескольких десятков отключений.

Снятие и установка держателя заменяемого элемента осуществляется вручную при помощи специальной оперативной изолирующей штанги. Штанга позволяет производить оперирование при влажной погоде и под дождем при скорости ветра до 15 м/с. Конструкция предохранителей–разъединителей исключает самопроизвольные операции без оперативной штанги. Предлагаются на выбор 2 вида штанг.

После отключения линии нож–патрон может быть снят и убран мастером на хранение, что исключает несанкционированное включение ПРВТ посторонними лицами даже при наличии лестницы.

Для обеспечения безопасности при обслуживании и выполнении ремонтных работ в конструкции ПРВТ предусмотрен специальный болт (штырь) для наложения на него стандартного переносного заземления (при отключенных предохранителях–разъединителях).

Крепление полюсов предохранителей-разъединителей к опоре осуществляется на траверсе (за кроштейн в средней части изолятора).

Предохранители-разъединители ПРВТ–10 могут быть поставлены с комплектами монтажных частей для установки на различных типах опор ВЛ-10, а также для модернизации эксплуатируемых подстанций 10/0,4 кВ шкафного типа на мощность 25–250 кВА с предохранителями ПКТ–101 и ПКТ–102, непосредственно на месте эксплуатации КТП.

Источник

Как устроены и работают высоковольтные разъединители

Высоковольтные аппараты: как устроены и работают разъединители Среди электрического оборудования высокого напряжения используются различные коммутационные аппараты. Одна из их групп получила название «Разъединители».

Эти конструкции используются для создания такого разрыва в электрической схеме, который не только исключает подачу напряжения, но и должен быть виден визуально.

Дело в том, что за всю многолетнюю историю эксплуатации электроэнергии сложились традиции безопасного ее использования. Отключения электричества выключателями нагрузки со сложными техническими устройствами скрыты от наблюдения. В случае возникновения у них поломок напряжение остается на участке, предназначенном для вывода из работы. Это очень опасно и является прямой предпосылкой для поражения людей электрическим током или выводу электротехнического оборудования из строя.

По этим причинам разъединители монтируют в высоковольтной схеме последовательно с выключателями и, как правило, после них для обеспечения безопасности производства работ.

Для понимания этого процесса представим участок электрической схемы, когда электроэнергия от источника на трансформаторной подстанции №1 передается по линии электропередач, разделенной на 5 рабочих участков к подстанциям №2 и №3.

Допустим, что на участке №3 (выделен красным цветом) возникла необходимость проведения технических работ, требующих по условиям безопасности снятия напряжения.

Для этого потребуется выполнить отключения силовых выключателей:

питающей подстанции №1;

потребляющих подстанций №2 и №3, которые находятся в работе по стороне нижнего напряжения и будут генерировать электроэнергию на линию, включая участок №3, за счет эффекта обратной трансформации.

При любой неисправности одного из выключателей или ошибочном либо их самопроизвольном несанкционированном включении на рабочем участке №3 появится напряжение, а это недопустимо.

Поэтому в электрическую схему после каждого выключателя смонтирован разъединитель, который дополнительно создает безопасный и видимый разрыв цепи.

Представленная выше картинка выполнена в упрощенном однолинейном исполнении. Однако, на практике высоковольтные линии электропередач используют минимум три фазы. Более точная схема для нашего случая подготовки рабочего участка №3 к техническому обслуживанию будет иметь следующий вид.

На ней каждая фаза «А», «В», «С» линии электропередачи показана своим цветом: желтым, зеленым и красным. На всех подстанциях она разрывается вначале своим выключателем, а затем — разъединителем. Только после этого каждая фаза линии электропередачи для участка №3 заземляется.

На этом рисунке вопрос заземления показан не полностью, а только для демонстрации необходимости его выполнения.

Место расположения разъединителя в схеме определяет его упрощенную конструкцию по сравнению с силовым выключателем нагрузки. Это объясняется тем, что выключатель должен надежно разрывать проходящую через него электроэнергию в нормальном режиме работы и аварийные токи коротких замыканий огромных величин, которые могут возникнуть в непредвиденный момент времени в любом месте участка схемы, защищаемого выключателем.

Такие процессы очень сложные. Они связаны с ионизацией окружающей среды и возникновением мощной электрической дуги, которая может сжечь контакты. Для предотвращения этого явления используют различные технические решения, основанные на применении сред с изоляционными свойствами. Ими наполняют рабочую область выключателя, в которой производится разрыв цепи.

Второе направление борьбы с дугой – это обеспечение максимального быстродействия отключающего механизма. Время его работы сопоставимо со взрывом и происходит примерно за два периода колебания гармоники синусоидального тока.

Столько же времени требуется современным защитам со средствами автоматики для выявления неисправности в схеме и подачи команды на исполнительный элемент выключателя.

Поэтому время отключения аварийных ситуаций защитами и автоматикой составляет порядка 0,04 сек.

Для разъединителей такие сложные устройства не нужны. Они спроектированы для отключения руками оператора или электродвигателями приводов без спешки. Поскольку разъединители устанавливаются после выключателей, то ими оперируют исключительно после снятия напряжения, когда электрической дуги быть не может.

Место расположения разъединителя и выключателя можно посмотреть на фрагменте оперативной схемы диспетчера.

Так выглядит фотография участка этой подстанции, переданная со спутника.

Вид на этот же участок местности с земли со стороны вводной опоры.

Устройство высоковольтного разъединителя довольно сложное, но в то же время оно намного проще, чем у силового выключателя такого же напряжения. Рассмотрим примеры их исполнения для оборудования 330 кВ.

Единственные токи, которые отключают подобные разъединители — это возможные емкостные разряды, образуемые наведенным напряжением. На разрыв их мощности и рассчитаны силовые контакты разъединителей. В рабочем состоянии через них проходит максимальный ток нагрузки.

Для оперирования каждой фазой разъединителя по отдельности или в комплексе предназначены шкафы управления приводами.

Если внимательно посмотреть на приведенные фотографии, то видно, что коммутационные контакты выключателя и разъединителя расположены на значительной высоте. Это сделано из соображений безопасности для остального оборудования и обслуживающего эксплуатационного персонала.

На ОРУ-110 кВ безопасная высота расположения разъединителя меньше.

Так лучше их обслуживать, проще и дешевле монтировать. Однако, это требует от обслуживающего персонала, находящегося под введенным в работу разъединителем, повышенного внимания. На практике встречались случаи, когда работники в сырую погоду поднимали вверх косу, сокращая безопасное расстояние до электрооборудования и попадая под напряжение 110 кВ.

Это лишний раз подтверждает, что технику безопасности необходимо не только досконально знать, но и безукоризненно выполнять.

Месторасположение разъединителей воздушных ЛЭП 10 кВ на опорах около крытого распределительного устройства с силовыми выключателями подстанции показано на фотографии.

На следующей снимке виден способ управления разъединителем линии 10 кВ с помощью ручного привода. Питающий трансформатор находится рядом.

Разъединители воздушных линий на 6 кВ имеют такое же устройство, как и для линий 10 кВ.

На всех приведенных фотографиях видно, что любой разъединитель состоит из следующих конструктивных элементов:

силовой рамы, размещенной на безопасной высоте;

опорных изоляторов, жестко смонтированных на раме по концам образуемого разрыва для каждой фазы;

контактной системы, обеспечивающей надежное прохождение номинального тока линии и исключающей в разомкнутом состоянии подачу напряжения на участок, выделенный для обслуживания;

системы управления перемещением ножей.

Разъединители классифицируют по:

характеру установки (внутренней или наружной);

виду движения ножа для создания разрыва цепи (поворотного, рубящего либо качающегося типа);

способам управления: вручную оперативной изоляционной штангой или системой рычагов либо автоматически электродвигателями (может использоваться гидравлика и даже пневматика) с системой управления.

Все операции с разъединителями в работающей схеме относятся к опасным работам, их выполняет только обученный и подготовленный персонал по специально оформленным бланкам под непосредственным контролем диспетчера.

Особенностью высоковольтных разъединителей является то, что вместе с ними на одной платформе часто располагают заземляющие ножи с обеих сторон создаваемого разрыва. Ими удобно манипулировать оперативному персоналу, выполняющему переключения в схемах электроснабжения.

При переключениях важно правильно соблюдать очередность наложения/снятия заземления и включения/вывода из работы разъединителя. Нельзя включать силовой выключатель при установленном заземлении с любой стороны разъединителя. Это приведет к возникновению короткого замыкания.

Также нельзя накладывать заземления при включенном разъединителе и поданном напряжении на схему, что тоже создаст КЗ.

С целью недопущения при переключениях ошибочных ситуаций используется техническая блокировка действий оперативного персонала со стационарными заземлителями, разъединителями и выключателями. Она может быть:

электрической (на основе использования электромагнитного замка);

Конструкции блокировок бывают разными. Их сложность и надежность увеличивается с повышением величины напряжения, используемого в первичной схеме.

Для управления электрическими видами блокировок на валах поворота контактных ножей монтируют дополнительные контакты, используемые во вторичных цепях. Их называют блок контактами КСА. Они полностью повторяют положение разъединителя, одновременно с ним замыкаются или размыкаются. С целью расширения возможностей схем управления, защит и автоматики выключателей и линий эти блок контакты создают как с нормально открытым, так и закрытым положением.

На приводах стационарных заземляющих ножей и выключателей нагрузки тоже монтируются аналогичные блок контакты.

Схемы управления электромагнитной блокировкой построены на принципе создания последовательных и параллельных цепочек электрических схем из контактов повторителей положения первичного оборудования: выключателей, разъединителей, заземляющих ножей.

Когда положение одного из этих коммутационных аппаратов изменяется оперативным персоналом, то соответственно происходит переключение их вторичных контактов, собранных по определенной логической схеме. Если при этом нарушаются требования безопасности, то электромагнитная блокировка запрещает дальнейшие действия с силовым оборудованием.

В этом случае необходимо разбираться с правильностью выполненных действий и искать допущенную ошибку.

Схемы оперативной блокировки разъединителей на подстанциях питаются от специальных источников напряжения постоянного тока.

Обязательные требования к разъединителям:

обеспечение видимого разрыва;

устойчивость конструкции к динамическому и термическому воздействию;

надежность изоляции при любых атмосферных явлениях;

четкость работы при ухудшении условий эксплуатации в дождь, снегопад, образованиях наледи;

простота конструкции, обеспечивающая удобство эксплуатации и обслуживания.

Более подробно эксплуатационные характеристики разъединителей изложены в этой статье.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник