Конструкция разъединителей и их приводов
Для внутренних установок, не подверженных воздействию атмосферы и с напряжением, как правило, не выше 20 кВ, наиболее широко распространены рубящие разъединители с движением подвижного контакта (ножа) в вертикальной плоскости.
Для получения электродинамической стойкости контактов необходимо соответствующее контактное нажатие. С ростом тока контактное нажатие и усилие, необходимое для включения, возрастают. При ручных приводах контактные нажатия стремятся брать возможно малыми. С этой целью применяют сдвоенные ножи и электромагнитные замки.
Для повышения электродинамической стойкости контактов разъединителей широко используются электродинамические силы, возникающие в токоведущих элементах.
На рис. 2 показан трехполюсный разъединитель типа РВ на напряжение 10 кВ и ток 400 А, а на рис. 3 — в увеличенном масштабе его контактная система. 
Рис. 2. Разъединитель типа РВ 
Рис. 3. Контактная система разъединителя типа РВ
Подвижный контакт 1 выполнен в виде двух параллельных шин. При КЗ электродинамическая сила прижимает шины 1 к стойкам неподвижного контакта 2. При номинальном токе контактное нажатие создается пружинами 3, которые воздействуют на подвижный контакт через стальные пластины 4.
Магнитный поток, создаваемый проходящим по шинам током, замыкается вокруг них и через стальные пластины 4. В системе возникают электродинамические силы такого направления, чтобы возросла энергия магнитного поля. Пластины приближаются к шинам 1 и попадают в зону более сильного магнитного поля. Электромагнитная энергия при этом возрастает. Таким образом создается сила Р, притягивающая стальные пластины к шинам и увеличивающая контактное нажатие.
Для управления разъединителями типа РВ применяются рычажные системы с ручным или моторным приводом. В схеме ручного рычажного привода (рис. 4) вал разъединителя имеет угол поворота 90°. Рычаг привода имеет угол поворота 150°. Чтобы избежать отключения под действием электродинамических сил, во включенном положении механизм находится в положении, близком к мертвому (шатун 1 и короткий рычаг 2 шарнира О располагаются почти на прямой). Кроме того, включающий рычаг 3 фиксируется в отключенном и включенном положениях с помощью специальных стопоров. При токах более 3 кА рычаг 3 заменяется червячной передачей, что позволяет увеличить действующую на шины силу.
Рис. 4. Рычажный привод разъединителя
Рис. 5. Пневматический привод разъединителя
Для дистанционного управления применяются электрические и пневматические приводы. В электрических приводах ось двигателя связывается с выходным рычагом привода через систему червячной передачи.
В пневматическом приводе отсутствуют громоздкие рычажные передачи и обеспечивается плавный ход контактов (рис. 5). Поршневой механизм (цилиндры, поршни) 1, блок пневматических клапанов управления 2 и 3 и электромагниты управления 4 и 5 устанавливаются непосредственно на раме разъединителя. К разъединителю подводятся трубопровод со сжатым воздухом 6 и цепи управления электромагнитами.
Рис. 6. Разъединитель типа РНДЗ-1
Поршневой механизм проектируется так, что он находится в «мертвом» положении при включенном и отключенном разъединителе.
При подаче напряжения на обмотку электромагнита 4 срабатывает клапан включения 2. Верхний цилиндр включения поршневого механизма 1 разобщается с атмосферой, и в него подается сжатый воздух под давлением 0,5—1 МПа. В это время нижний цилиндр 7 отключения через клапан отключения 3 связан с атмосферным воздухом и не препятствует движению нижнего поршня вниз. Под действием сжатого воздуха верхний поршень поворачивает рычаг и связанный с ним вал разъединителя 8, что приводит к замыканию контактов. Аналогично протекает процесс отключения.
Для наружной установки широко используются разъединители поворотного типа РИД. На рис. 6 представлен разъединитель типа РНДЗ-1 на напряжение 220 кВ и номинальный ток 2 кА. На раме 1 смонтированы неподвижные изоляторы 2 и подвижные изоляторы 3, которые могут вращаться вокруг своей вертикальной оси. С подвижным изолятором связаны контакты разъединителя в виде ножей 5, вращающихся в горизонтальной плоскости. Места сочленения подвижных деталей защищены кожухом 4. Для размыкания ножей 5 поворачивается правый изолятор 3, который с помощью тяги 8 поворачивает левый изолятор 3. При необходимости правый нож в положении «отключено» может быть заземлен с помощью дополнительного ножа 7, который вращается в вертикальной плоскости и замыкается с контактом 6. Благодаря механической блокировке заземление возможно только при отключенном положении ножей 5. Разъединители такого типа применяются при напряжении до 750 кВ.
Следует отметить, что площадь открытого распредустройства (ОРУ) в значительной степени определяется площадью, занимаемой разъединителями. При напряжении >330 кВ значительную экономию площади дают подвесные разъединители (рис. 7). Неподвижный контакт 1 в виде кольца укреплен на изоляторе 2. 
Рис. 7. Подвесной разъединитель
В качестве опоры контакта 1 могут использоваться трансформаторы тока или напряжения. Конический подвижный контакт 3 подвешен к гирлянде 4 подвесных изоляторов на стальных тросах 5. Тросы 5 пропущены через блоки 6 на портале 7 и связаны с барабаном электролебедки. Подвижный контакт 3 соединен с токоведущей трубой 9, неподвижный контакт соединен с гибкой шиной 8 либо с контактом аппарата. При включении контакт 3 опускается вниз под действием специального груза, который создает необходимое контактное нажатие. При отключении контакт 3 и связанный с ним груз поднимаются с помощью электролебедки. Такие разъединители разработаны в СССР на напряжение до 1150 кВ и длительные токи до 3,2 кА.
Источник
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:
- Возможностью визуального наблюдения за положением подвижных контактов в местах разъединения.
- Отсутствием механизма, допускающего вероятность свободного (произвольного) расцепления. Применение ручных приводов гарантирует выполнение специалистом запланированной операции по обесточиванию или подключению электрической сети в нужный момент.
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).
Рисунок 2. Высоковольтный выключатель нагрузки ВНА
Основные области применения
Разъединители высоковольтных цепей используются во многих областях. С их помощью обслуживают:
- сети комплектных трансформаторных подстанций, в том числе и передвижные КТП;
- семейство комплектных распределительных устройств КРУ и КРУН;
- конденсаторные установки;
- камеры сборные, предназначенные для одностороннего обслуживания;
- ГРЩ, шкафы ввода и распределения и другое оборудование.
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:
- система неподвижных изоляторов, расположенных с каждой стороны разрыва, для каждого фазного провода;
- статичные контакты и контактные ножи, обеспечивающие замыкания и размыкания цепи;
- механизм управления подвижными контактами (ножами);
- блокирующие 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.
В зависимости от предназначения рассматриваемые приборы могут быть трёхполюсными или однополюсными. В трехполюсных разъединителях есть три пары контактов. В однополюсном разъединителе – только одна пара: неподвижный контакт и его замыкатель – контактный нож.
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:
- по количеству полюсов;
- типу контактного ножа (поворотного, рубящего, качающегося);
- месту установки (открытое пространство или помещение);
- по способу управления: ручной (посредством изоляционной штанги или рычагов), электромеханический, гидравлический, пневматический.
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.
Тип прибора можно определить по его обозначению.
Буквами обозначают:
- Р – тип изделия, в данном случае разъединитель;
- Н – наружный;
- Г – горизонтальная установка;
- Л – линейный;
- З – разъединитель с заземляющими ножами. Цифрами 1, 2 … указывают количество заземлителей;
- Д – с двумя опорно-изоляционными колонками;
- Числа 10, 35, 110, 220 – означают номинальное напряжение в киловольтах.
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:
- термическую и электродинамическую устойчивость конструкции;
- высокое качество изоляции, способной работать в различных атмосферных условиях и выдерживать всевозможные перенапряжения;
- уверенное включение или отключение при всех допустимых условиях, включая обледенение элементов конструкции;
- простота конструкции, обеспечивающая надежность разъединения, удобство монтажа и эксплуатации.
Отдельные требования распространяются на соблюдение особенностей установки, правил эксплуатации и профилактических мер по поддержанию разъединителей в актуальном состоянии.
Источник
