Классификация и устройство разъединителей

Отдельные типы разъединителей 6 - 10 кВ отличаются друг от друга по роду установки (разъединители внутренней и наружной установки); по числу полюсов (разъединители однополюсные и трехполюсные); по характеру движения ножа (разъединители вертикально-поворотного и качающегося типа). Трехполюсные разъединители управляются рычажным приводом, однополюсные - оперативной изоляционной штангой.

Различие в конструкциях разъединителей внутренней и наружной установок объясняются условиями их работы. Разъединители наружной установки должны иметь приспособления, разрушающие ледяную корку, образующуюся при гололеде. Кроме того, их используют для отключения небольших токов нагрузки и их контакты снабжаются рогами для гашения дуги, возникающей между расходящимися контактами.

ТДЕЛИТЕЛИ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛИ
2.1. Общие сведения

В настоящее время разработаны типовые схемы высоковольтных подстанций без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители.
Короткозамыкатель - это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстроотключает обесточенную цепьпосле подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0, 5-1, 0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем. Отключение отделителя происходит автоматическипод действием заведенных пружин при срабатывании блокирующего реле или отключающего электромагнита, освобождающих механизм свободного расцепления привода. Включение отделителя производится вручную.

Конструкции короткозамыкателей и разъединителей

На рис. 2.1 показан короткозамыкатель на напряжение 35 кВ КЗ-35. В скобках приведены размеры для короткозамыкателя на 110 кВ.

Рис. 2.1 Короткозамыкатель КЗ-35
На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт - нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Основание 1 изолировано от земли. На
вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0, 15-0, 25 с.

Рис. 2.2 Отделитель ОД-220

В основу конструкции отделителя ОД-220 на напряжение 220 кВ положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости, рис. 2.2. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заземлены. При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за
время 0, 4-0, 5 с.

Низковольтные выключатели предназначены для автоматической защиты (отключения) электрических цепей при аварийных режимах (например, при коротких замыканиях, перегрузках, недопустимом снижении или исчезновении напряжения, изменении направления тока или мощности и т.д.), а также для нечастых оперативных коммутаций этих цепей. Конструкции, параметры и защитные функции выключателей весьма разнообразны. По быстродействию, т. е. собственному времени отключения, их можно подразделить на нормальные (с выдержкой времени на отключение) и токоограничивающие. Быстродействием определяются основные принципы конструирования выключателей. В отдельную группу следует выделить выключатели гашения поля.

независимо от назначения и быстродействия выключателей в их состав входят следующие основные элементы: главная контактная система (главные контакты), дугогасящая система, привод, расцепляющее устройство, расцепители и вспомогательные контакты.
Главная контактная система — важнейший элемент выключателя, определяющий его основные параметры. Она должна:
обеспечивать, не перегреваясь и не окисляясь, продолжительный режим работы при номинальном токе;

Дугогасящая система должна обеспечивать отключение больших токов короткого замыкания в ограниченном объеме. Под воздействием возникающих электродинамических сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасящего устройства заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспечить ее гашение в малом объеме. В связи с этим широкое распространение получили камеры с дугогасящими решетками и камеры с узкими щелями.

привод служит для включения выключателя по чей-либо команде (оператора, системы автоматического управления и др.). Выключатели бывают с ручным или двигательным приводом либо и с тем, и с другим. Под двигательным понимают привод, в котором используется сила, создаваемая любым источником энергии (электромагнитом, электродвигателем, пневматической, гидравлической системами и т.д.), кроме мускульной силы оператора. Отключение выключателя осуществляется пружинами после разъединения расцепляющего устройства. Расцепляющее устройство предназначено:
для исключения возможности удерживать контакты выключателя во включенном положении рукояткой (дистанционным приводом) при наличии ненормального режима работы в защищаемой цепи; обеспечения моментного отключения, т.е. скорости расхождения контактов, не зависящей от оператора, рода и массы привода.

Расцепляющее устройство представляет собой систему шарнирно связанных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые соединены с отключающей пружиной.

Предохранители - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Преимущественно предохранители используются для защиты от токов короткого замыкания, а для защиты от токов перегрузки в большинстве случаев предпочтение отдается тепловым реле и автоматическим выключателям.

Основной элемент предохранителя - плавкая вставка постоянного или переменного сечения, которая при токах срабатывания сгорает (плавится с последующим возникновением и гашением электрической дуги), отключая электрическую цепь.
По конструктивному исполнению предохранители условно можно разделить на открытые (вставка не защищена патроном или размещена в трубке, открытой с торцов), закрытые (вставка расположена в закрытом патроне) и засыпные (вставка находится в патроне, полностью заполненном мелкозернистым наполнителем, например, кварцевым песком).
Наиболее распространенные материалы плавких вставок - медь, цинк, алюминий, свинец и серебро. Медь подвержена сравнительно интенсивному окислению, что может привести к увеличению сопротивления медной вставки и, следовательно, к изменению защитной характеристики предохранителя. Поэтому медные вставки подвергаются лужению (покрываются слоем олова).
В засыпных предохранителях наиболее распространенным наполнителем является кварцевый песок с содержанием оксида кремния SiО2 не менее 99%. Наиболее лучшим наполнителем по своим дугогасящим свойствам является мел (СаСО3), который после перегорания вставки в отличие от песка не образует остаточных токопроводящих путей и пригоден для многократного использования. Но мел значительно дороже песка и это ограничивает его широкое применение.

Важным показателем предохранителя является тепловая характеристика - интеграл квадрата тока в заданном интервале времени. Эта характеристика позволяет достаточно точно оценить тепловое воздействие проходящего через него тока и в наглядной форме определить защитную способность предохранителя, особенно при малых временах срабатывания.

Пускатели

Пускатель - комбинация всех устройств коммуникации, которые необходимы для запуска и остановки электродвигателя, защищенная от перегрузок. Функция пускателя - дистанционный пуск непосредственно подключением к сети, реверсирования и остановки асинхронных трехфазных электродвигателей. Пускатель еще можно назвать модифицированным контактором, предполагающим наличие теплового реле, автомата для запуска электрического двигателя и дополнительной контактной группы. Признаки, по которым происходит классификация пускателей:

1. по роду переменного тока в главной цепи;
2. по роду номинального тока в главной цепи;
3. по роду номинального напряжения в главной цепи (до 660В и до 380В);
4. по роду тока в цепи управления (при переменном токе);
5. по роду назначения (реверсивные, нереверсивные);
6. по роду защищенности;
7. по наличию в составе механизма тепловых реле (с реле и без него);
8. по наличию в составе ограничителя перенапряжений ОПН (с ограничителем, без ограничителя);
9. по стойкости к износу.

В настоящее время промышленность изготавливает несколько видов магнитных пускателей: ПМЕ, ПАЕ, ПМА и ПМЛ. Пускатель нереверсивный используется для одного направления вращения электродвигателя, а реверсивный - для изменения направления вращения электродвигателя. Пускатель, оборудованный тепловым реле, применяется для защиты электрических двигателей от перегрузок. Кроме этого магнитный пускатель может быть открытым, защищенным и пыленепроницаемым тропического и нормального исполнения.

Конструктивно магнитный пускатель состоит из:

• сердечника;
• электромагнита с катушкой (вращающейся);
• неподвижных и подвижных контактов;
• якоря;
• изолированного траверса;
• контактной пружины;
• оси якоря;
• основания;
• неподвижного блок-контакта;
• винта;
• камеры дугогасительной;
• толкателя.

При подаче электричества на катушку сердечник втягивается, прижимая неподвижные контакты к подвижным. Отключение контактов происходит под воздействием контактных пружин при снятии напряжения. Магнитные реверсивные пускатели имеют, как правило, два контактора, зафиксированные на общем основании. Они сблокированы методом размыкающих блокировочных контактов таким образом, что при включенном одном контакте подключение второго становится невозможным. Магнитные пускатели обеспечивают нулевую защиту электрических установок, т. е. пресекают вероятность самозапуска после внезапного перерыва в подаче электропитания.

Некоторые модели магнитных пускателей могут быть оснащены кнопками для дистанционного управления. Кнопка управления обычно имеет одну пару размыкающих и одну пару замыкающих контактов. Несколько (или одна) кнопок управления, монтированных на корпусе пускателя или на панели, представляют собой кнопочную станцию. Наибольшее распространение получили кнопочные станции типов КС, КМЗ, КУ-120 и кнопки управления типа КУ. Каждая разновидность кнопок для пускателя производится в строго определенном виде:

• кнопки управления типа КУ - только открытые;
• кнопочные станции типа КУ-120 - защищенные и открытые;
• кнопочные станции типа КМЗ - только защищенные;
• кнопочные станции типа КС - защищенные и открытые.

Электромагнитный пускатель предназначен для применения, в основном, в тепловозах, а также, изредка, в стационарных общепромышленных установках. Те пускатели, что комплектуются ограничителями перенапряжений, пригодны для работ в системах управления, где применяется микропроцессорная техника. Подобное оборудование выпускается в таких исполнениях:

1. открытое - без теплового реле;
2. открытое - с тепловым реле;
3. закрытое - без теплового реле;
4. закрытое - с тепловым реле.

Электронный силовой пускатель, в отличие от своего электромагнитного аналога, позволяет без износа контактов и практически бесшумно управлять электрическими моторами мощностью в 4кВт - они обладают очень крупным ресурсом. В момент перехода напряжения сети через ноль, бесконтактная коммутация дает гарантию, что никаких помех не будет. Все электронные пускатели по входам и выходам снабжены довольно надежной защитой от перенапряжений, при повышении количества поступающего тока. Это значительно улучшает работу в условиях промышленности.