Большая энциклопедия нефти и газа. Основные различия между разъединителями и выключателями нагрузки

Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации токов трехфазной электрической сети в номинальном режиме. Коммутация токов данным элементом оборудования, в зависимости от типа, может осуществляться дистанционно, в том числе автоматически или вручную, с места. Данный тип устройств является достаточно популярным и применяется в электрических сетях высокого напряжения. Далее мы рассмотрим устройство, принцип действия и назначение выключателей нагрузки.

Назначение

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 — 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.

Аппараты высокого напряжения, являясь в основном аппаратами распред-х устр-в, служат для распределения мощных потоков электроэнергии и управления ими, обеспечения надежной работы энергоустановок и систем при аварийных режимах.

К основным аппаратам распред-х устр-в (не только высокого напряжения) относятся выключатели, разъединители и построенные на их базе реакторы и разрядники, а также измерительные тр-ры тока и напряж-я, предохранители.

Выключатели силовые.

Осуществляют оперативные включения и отключения, а главное, защиту от токов КЗ. Кроме номинальных значений тока и напряж-я основными показателями для них явл-ся номинальные токи отключения, включения и электродинамической стойкости, т.е. наибольшие токи КЗ, которые выключатель способен отключить, включить и пропустить ч/з себя не разрушаясь.

По способу гашения дуги высоковольтные выкл-ле могут быть масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные, электромагнитные и др.

По конструкции выкл-ли каждого типа в зависимости от выполняемых ф-ций (назначения) в схемах распределительных устр-в подразделяются на генераторные, сетевые или подстанционные. Генераторные выкл-ли харак-ся значениями номинальных токов и большими токами отключения при меньших напряжениях, сетевые- меньшими номинальными токами и более высокими напряжениями, подстанционные – наивысшими номинальными напряжениями, наиболее высокой отключающей способностью, быстродействием и наличием автом-го повторного включ-я (АПВ). Аппараты различаются еще по другим характеристикам- быстродействию, наличию АПВ, исполнению- для наружной или внутренней установки, по числу фаз и т.д.

Выключатели нагрузки.

Предназначены для управления высоковольтными синхронными и асинхр-ми двигателями большой мощности, а также другими нагрузками с малой индуктивностью. Они должны обеспечивать надежную коммутацию токов рабочих режимов (пуск, реверс, торможение, остановка и т.д. с большой частотой (300-600 вкл/ч)). Соответственно этому они должны иметь сравнительно с выкл-ми намного большую механич-ю и коммутац-ю износостойкость. Защита цепей здесь осущ-ся соответствующими выключателями или предохранителями.

В сетях 6-10 кВ электроснабжения предприятий возникает необходимость отключения и включения токов нормальной нагрузки. Простейшим коммутац-м аппаратом, позволяющим откл-ть и вкл-ть токи нагрузки в нормальном режиме, явл-ся автогазовый выкл-ль нагрузки ВНПР. Выключатели нагрузки ВНП созданы на базе разъединителей рубящего типа. На опорном изоляторе с неподвижным главным контактом укреплена дугогасительная камера с газогенерирующими вкладышами. К главному подвижному контакту-ножу присоединена скоба с дугогасительным контактом. При отключении под действием пружины привода движение от вала передается главным контакт-ножам, которые размыкаются в воздухе первыми, но дуги не образуется, т.к. весь ток проходит по дугогасительным контактам. При дальнейшем движении ножа размыкаются дугогасит-е контакты, возникшая дуга воздействует на вкладыши, из кот-х выдел-ся газ. Давление в камере повыш-ся, а при выходе дугогас-го ножа из камеры созд-ся выхлоп газа и дуга гаснет. При включ-ии сначала замык-ся дугогас-е контакты, затем- главные.

Разъединители.

Разъединитель-контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспеч-я безопасности имеет м/у контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявл-ся следующие требов-я:

1) создание видимого разрыва в воздухе, электр-я прочность которого соотв-ет максимальному импульсному напряж-ю;

2) электродинамич-я и термич-я стойкость при протекании токов КЗ;

3) исключение самопроизвольных отключений;

4) четкое включ-е и откл-е при наихудших усл-ях работы (обледенение, снег, ветер).

Разъединители по числу полюсов могут быть одно- трехполюсными, по роду установки-для внутр-х и наружных установок, по конструкции- рубящего, поворотного, катящегося, подвесного типа. По способу установки- с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

Отделители и короткозамыкатели.

Отделитель предназначен для автоматич-го откл-я поврежденного участка эл-й цепи в момент отсутствия в ней тока, т.е. в период бестоковой паузы цикла АПВ выключателя на питающем конце линии.

Короткозамыкатель предназначен для создания искусственного КЗ с целью вызвать отключение выключателя, установл-го на питающем конце линии.

По конструкции отделители и короткозамыкатели суть разъединители с быстродействующими приводами, управляемыми от системы защиты.

Констр-я короткозам-ля. Ножи, соединенные с заземленной шиной, приводятся в движение пружинным приводом при подаче импульса от релейной защиты и замыкаются на неподвижные контакты, находящ-ся под напряж-ем, время откл-я сост-ет 0,12-0,25 с. Откл-е произв-ся вручную

Выключатели нагрузки - это электрические аппараты, предназначенные для включения и отключения нагрузочных токов цепей, вплоть до номинальных токов аппаратов. Выключатели нагрузки не способны отключать токи КЗ. Эти функции передаются на последовательно включаемые предохранители или на выключатели головных участков сети. Конструкция существующих выключателей нагрузки базируется на конструкции разъединителей. Отличие состоит в наличии маломощного газогенерирующего дуго-гасительного устройства со сменными газогенерирующими вкладышами из органического стекла.  

Выключатель нагрузки отличается от разъединителя наличием дугогасительных камер и отключающих пружин. Дугогасительная камера работает следующим образом: если при размыкании в цепи выключателя будет проходить ток нагрузки, то возникнет электрическая дуга. Под действием высокой температуры дуги вкладыши камеры из органического стекла начинают разлагаться и выделять газ, давление газа в небольшом объеме щели значительно повышается и дуга гаснет за несколько сотых долей секунды. Ручное включение выключателя осуществляется приводом ПР-17. Электромагнитный привод ПЭ-11 обеспечивает ручное или дистанционное включение или автоматическое отключение выключателя.  

Выключатели нагрузки отличаются от обычных разъединителей тем, что у них имеется дугогаСящее устройство, позволяющее делать необходимые переключения под нагрузкой.  

Выключатели нагрузки служат для включения и отключения при помощи рычажного привода высоковольтной цепи под нагрузкой. Защита от перегрузок и коротких замыканий осуществляется предохранителями ПК, которые могут быть установлены на общей раме с выключателями нагрузки.  

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ, рассчитанный на отключение рабочего тока, порядка номинального, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока КЗ, но включающая их способность соответствует электродинамической стойкости при КЗ.  

Выключатели нагрузки применяют в присоединениях силовых трансформаторов на стороне высшего напряжения вместо силовых выключателей, если это возможно по условиям работы электроустановки. В связи с совершенствованием конструкций выключателей нагрузки область их применения расширяется.  

Выключатели нагрузки и разъединители имеют одинаковую конструкцию. В качестве дугогасящей и изоляционной среды используется эле-газ. Три поворотных контакта помещены в корпус, заполненный элега-зом с избыточным давлением 40 кПа, герметичность корпуса всегда проверяется на заводе-изготовителе. Заземляющий разъединитель, помещенный в элегаз, обладает необходимой стойкостью к включению на короткое замыкание.  

Конструкция рубильника зависит от его типа. Например, приборы, с центральной рукояткой только отключают электрические цепи.

Обычно рубильник состоит из:

• ножей контактного типа;
• вставок плавного типа;
• стоек совмещенного и контактного типа;
• выводов, через которые осуществляется подключение рубильника.

Основной частью рубильника выступает панель, которую изготавливают исключительно из диэлектрических материалов. На панели устанавливаются несколько стоек и губок. Ножи рубильника это электрический подвижной контакт, который жестко закреплен на устройстве вала.

Во время включения прибора, ножи токопроводящего типа устанавливаются в губки, которые являются неподвижными частями рубильника. Все рабочие полюса соединяются и происходит их контакт между собой.

Конструкция рубильника зависит от способа включения устройства. Выделяют рубильники рычажного привода, в которых ножи начинают движение при помощи поворота рычага. Второй тип рубильников - это устройства с наличием центральной рукоятки. Они используются исключительно для выключения электрической цепи, находящейся под напряжением.

Во многих современных рубильниках предусмотрена защита отходящих линий (потребителей) от перегрузок, от токов короткого замыкания. Защита выполнена при помощи ПН (попросту вставки).

Применение рубильника

• Использование рубильников связано со включением и выключением электрической нагрузки, в сети, где присутствует большое количество тока.
• Рубильники открытого типа используют для того, чтобы замкнуть или разомкнуть цепь без нагрузки.
• Рубильники с наличием рукоятки, наоборот, применяются в электрических цепях с большой нагрузкой.
• При условии, что рубильник содержит центральный кожух, он используется, как пусковой аппарат электрического двигателя.
• Рубильники центрального бокового или рычажного типа применяются для работы на центральном распределительном щите.
• Рубильники используют для нечастого автоматического включения или отключения электроцепи.
• Рубильники с боковой, центральной рукояткой используются в электросети, мощность которой не превышает 500 Вт.
• Рубильники используют для установки на , или , в качестве управления электроцепью или силовой цепью.
• Установка некоторых моделей производится непосредственно на трансформаторную электростанцию.

В качестве рубильники применяются для электродвигателей мощностью не более 10 кВт, причем номинальный ток рубильника без дугогасительных камер должен быть в 4-5 раз выше номинального тока двигателя.

Основные типы рубильников

Рубильники отличаются наличием специального обозначения:

• P - рубильник с наличием центральной рукоятки;
• Р Б - рубильник с наличием боковой рукоятки;
• Р П Ц - рубильник с наличием центрального привода;
• Р П Б - рубильник бокового рычажного привода.

В зависимости от основного теплового тока выделяют рубильники:от 100 А до 1000 А с шагом 100 А. Некоторые модели оснащены защитным кожухом, который позволяет им работать при номинальном токе, превышающем 1000 А.

В зависимости от количества полюсов рубильники разделяются на:

• однополюсные,
• двухполюсные,
• трехполюсные.

В соотношении с направлением и переключением тока:

• перекидного типа - самые простые и ранее выпускаемые устройства, они способны коммутировать большое количество электрических линий и в большинстве случаев предполагают наличие двух положений: включения и выключения;
• рубильники поворотного привода отличаются простотой установки и использования и являются самыми распространенными;
• рубильники разъединительного типа имеют защитный корпус, небольшой размер и короткую рукоятку.

В зависимости от наличия дугогасительной системы выделяют рубильники:

• с возможностью погашения такой системы, данные приборы способны самостоятельно отключить нагруженную сеть;
• с отсутствием такой функции, такие устройства отключают сеть только после того как нагрузка снимается.

В соотношении со степенью защиты рубильники разделяют на устройства:

• с открытым исполнением, которые располагаются в специальном ящике, а рычаг находится во внешней стороне;
• с закрытым исполнением.

В зависимости от климатического исполнения выделяют рубильники с наличием влагозащиты, термоустойчивые устройства и рубильники, предназначены для установки во внутренней части помещения.

В зависимости от того, как расположена плоскость присоединения зажимных устройств выделяют рубильники с параллельным и перпендикулярным расположением.

Условное обозначение рубильника на примере Р15-35361-00УЗ расшифровывается следующим образом:

• Р (или РП)—обозначение вида рубильника;
• 15 — обозначение вида рукоятки привода;
• 35 — условное обозначение номинального тока (30—80 А, 31 — 100 А, 34—200 А, 35—250 А, 36—320 А, 37—400 А, 38—500 А, 39— 630 А);
• 3 — число полюсов (1, 2 или 3);
• 6 — обозначение положения плоскости присоединительных зажимов в сочетании с дугогасительными камерами;
• 1 — обозначение наличия или отсутствия контактов вспомогательной цепи (0 — отсутствие, 1 — наличие);
• 00 — обозначение степени защиты (1Р00 —00, 1Р32 —32 и 1Р54 —54);
• УЗ — климатическое исполнение и категория размещения.

• Производите установку прибора только в закрытом помещении.
• Обеспечьте защиту рубильника от влаги, неблагоприятных климатических условий и атмосферных осадков.
• Рекомендованная среда нахождения и эксплуатации рубильника составляет -40 +55 градусов.
• Нельзя устанавливать рубильник в условия пребывания факторов, которые выделяют опасные или загрязняющие вещества.
• При обгорании поверхности контактного ножа следует зачистить это место при помощи напильника или стеклянной бумаги.
• При неплотном вхождении ножей в губку, следует провести подгибание губок.
• Чтобы избежать перекоса ножек рубильника осмотрите , которые рубильник к перекладине, и, при необходимости, затяните их.
• Обязательно проводите проверку рубильников на предмет отдельных его частей. Очистите или окрасьте отремонтированные детали.

Выключатель нагрузки

Это устройство, которое позволяет быстро произвести включение или отключение какой-либо цепи, находящейся под нагрузкой.

Выключатели нагрузки имеют усиленные контакты, срок службы которых намного превышает срок службы контактов простых автоматов. Это необходимо для возможности безопасного обесточивания линии, которая находится под нагрузкой. Если отключать нагрузку обычным автоматическим выключателем, то дуга, которая образуется при разрыве цепи, со временем может спровоцировать слипание контактов. Поэтому обычные автоматы нельзя использовать для включения-отключения нагрузки. Они нужны для защит
ы электропроводки при возникновении не штатной ситуации в защищаемой ими цепи электропитания.

Также некоторые модели выключателей нагрузки имеют двойной разрыв контакта, что позволяет гарантировать полное обесточивание отключаемой линии.

Для того чтобы можно было убедиться визуально, что контакты мини-рубильника разорвались, на некоторых моделях есть специальное смотровое окошко. Через него видно в каком состоянии (замкнутом или разомкнутом) находятся контакты рубильника.

Например, это реализовано у фирмы TDM. Тут окошко находится над ручкой управления. Также в таких моделях реализована функция защиты от случайного отключения или включения мини-рубильника. На передней модели есть подобие винта под шлицевую отвертку, который обозначен на корпусе "Блок - 100А". Для того чтобы обратно включить этот рубильник необходимо снять ручку с заблокированного положения.

Примером мини-рубильников в старом исполнении могут служить пакетные выключатели, которые стоят перед в этажных распределительных щитах.

Типы

Они бывают 1,2,3 и 4-х полюсные. Выбирать стоит в зависимости однофазная или трехфазная у вас сеть и нужно ли рвать ноль рубильником. Устанавливаются такие выключатели нагрузки на стандартную . Это очень удобно, так как их можно ставить в любых распределительных щитках.

По номиналу тока мини-рубильники подразделяются так же как и автоматы. Это на 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125А.

Запомните, что выключатель нагрузки не защищает от короткого замыкания и перегрузки. Поэтому линию необходимо защищать автоматическим выключателем. Выбирать их нужно так: номинал рубильника должен превышать на одну или две ступени номинала автомата. Автоматическому выключателю требуется до одного часа, чтобы отключить перегруженную линию на 45%. За это время контакты мини-рубильника того же номинала что и автомата начнут греться. Что не совсем будет хорошо.

Как отличить выключатель нагрузки от автоматического выключателя?

Внешне мини-рубильники похожи на , поэтому нужно уметь их различать. Обычно выключатель нагрузки маркируется на корпусе буквами "ВН". Также у мини-рубильника более массивная усиленная ручка управления, что сразу бросается в глаза.