Выключатели нагрузки предназначены для отключения

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Выключатель — нагрузка

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. [31]

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. [32]

Выключатели нагрузки отличаются от обычных разъединителей тем, что у них имеется дугогаСящее устройство, позволяющее делать необходимые переключения под нагрузкой. [34]

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. [36]

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. [38]

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. [39]

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. [41]

Выключатели нагрузки и выключатели имеют одинаковую конструкцию. Подвижный контакт перемещается в вертикальной плоскости. Выключатели нагрузки и выключатели RM6 выполняют одновременно функции разъединителей. [43]

Выключатели нагрузки являются простейшими высоковольтными вьш1ЮчателЯ Ми, предназначенными для отключения и включения цепей, находящихся под нагрузкой. Ду-гогасительные устройства этих выключателей рассчитаны только на гашение маломощной дуги, возникающей при отключении тока нагрузки, поэтому их нельзя использовать для отключения цепей при коротких замыканиях. [44]

Выключатели нагрузки

Выключатели нагрузки предназначены для коммутации электрических цепей при токах до 630 А и 10 кВ. В зависимости от способов гашения дуги, возникающий между контактами в момент их размыкания, высоковольтные выключатели делятся на воздушные, автогазовые, масляные, вакуумные.

Выключатели с воздушным дутьем ВВН — 35 применяет в электроустановках напряжением 35кВи выше.

Выключатели нагрузки автогазовые ВН -16, ВИП -16 и ВИЛ -17. Выключатели нагрузки не в состоянии отключить токи КЗ, поэтому на общую раму устанавливают предохранители ПК -6,(ПК-ЮН). В основе конструкции ВН — 16 лежит трех полюсной разъединитель с пристроенными дугогасительными устройствами. При размыкании контактов возникает электрическая дута между дугогасительными контактами, органическое стекло разламывается, выделяется большое количество газа. При этом в камере создается большое давление, увеличивается теплопроводность и по мере выхода дугогасительных ножей из камеры дуга гаснет.

Масляные выключатели ВВМ — 10. ВМЭ — 10 предназначены для включения электрических цепей под нагрузкой и отключения при КЗ. Рассматриваем устройство масляного выключателя типа ВМП -10 (выключатель масленый подвесной на 10 кВ). Выключатель состоит из 3-х горшков, укрепленных с помощью фарфоровых изоляторов на сварной металлической раме. На той же раме укрепляется приводной механизм. Каждая фаза имеет полый влагостойкий изолятор цилиндрической формы, закрытый с верхней и нижней части металлическими фланцами. На верхний фланец надет алюминиевый корпус. Внутри корпуса находится подвижной контакт, связанный с роликами, выполняющего роль токосъемного устройства (четыре пары роликов на 600 А, шесть и восемь соответственно на 1000А и 1500 А). В верхней части корпуса расположена маслоотделительная камера, закрытая крышкой, с отверстием для заливки масла, закрытой пробкой и отверстия для выхода газов. В нижней части изолятора помещена дугогасительная камера. В нижней части (фланца), закрытой крышкой, укреплен неподвижный розеточный контакт. Подвижный контакт имеет съемный наконечник, который, как и верхние концы

розеточного контакта, облицован дугогасительной камерой.

В настоящие время широкое применения получили вакуумные выключатели нагрузки типа ВВТЛ -10/400. (Выключатель нагрузки вакуумный; литой; на 10 кВ; 400 А). Выключатель состоит из литого изоляционного корпуса — 1, внутри которого проходят токовые шины 2 и 8. В корпусе установлено вакуумное дугогасительное устройство 4. с массивными торцевыми контактам и 3 и 5. Отключение выключателя осуществляется пружинной 6, которая взводится при включении электромагнита 7. Гашение дуги осуществляется: при расхождении контактов 3 и 5 образуется жидкий металлический мостик из материалов электродов, который нагревается до высокой температуры и затем испаряется. Между контактами загорается вакуумная дуга в среде паров металла электродов.

При прохождении тока через нуль дуга гаснет. Основным элементом вакуумного выключателяявляется вакуумнаядугогасительная камераконтактное устройство в высоком вакууме. На рис. 9.20 показана дугогасительная камера КДВ-10-1600-20. Камера имеетнеподвижные контакты 9 и 10 прикрепленные шестью точкамикасания к тока проводу 11 в виде розетки подвижные контакты 9 и 10 (верхние) соединены с тоководом 5, связанные с сильфоном3.Между контактами 9 и 10 имеется воздушный зазор 8. Камера закрыта фланцами 4, соединенным с вакуумнопрочным ребристым керамическим корпусом 1. Для выравнивания электрического поля и защить1;корпуса камеры от напыления парами металла установлены экраны 6 и 7, первый из которых прикреплен к корпусу кольцом 2. Такая камера устанавливается в выключателе ВВТ-1.0.

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для включения обмоток напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты. Они представляют собой обычный небольшой мощности с таким числом витков, чтобы при любом номинальном обмотки вторичное напряжение равнялось U=100 В

Трансформаторы напряжения изготавливают 4-х классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3. Обозначаются. Н — трансформатор напряжения: О — однофазный; Т — трехфазный; С.- сухой; М — с масляным

охлаждением; И — измерительный; К — с компенсирующей обмоткой. Цифра за буквенным обозначением указывает величину высокого номинального напряжения в кВ.

Измерительные трансформаторытока предназначены для понижения тока первичной цепи до величины необходимой для подключения токовых катушек приборов. Вторичный ток всех трансформатора тока I_zn=5 А (очень редко I_zn=10 А)

Трансформаторы тока имеют следующие буквенные обозначения; Т — трансформатор тока; К — катушечный; П — проходной; Л – литой; Д – для дифференциальной защиты; Н — наружный; Ш — шинный. Цифры – номинальное U_в кВ; класс точности; номинальный первичный ток: ТГШМ -10-1/3-600.Необходимое оборудование шины, изоляторы, разъединители» для наружных и внутренних кладовок, выключатели, масленые выключатели трансформатора тока и напряжения, различные типы приводов.

Перечень вопросов для защиты

1.Объясните назначение и устройство разъединителей.

2. Объясните назначение и устройство выключателей нагрузки.

3. Объясните назначение и конструкцию измерительных трансформаторов тока.

4.Объясните назначение и конструкцию измерительных трансформаторов напряжения.

5. По каким параметрам выбирают выключатели нагрузки?

6. По каким параметрам выбирают разъединители?

Литература: Самохин Ф.А.Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ стр 98-102.

2. Чеботаев Н.И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ стр.215-238.

Разъединители, отделители, короткозамыкатели: назначение, выбор, сравнение

Разъединители применяются для отключения и включения цепей без тока и создания видимого разрыва цепи в воздухе. Между силовыми выключателем и разъединителем должны предусматриваться механическая и электромагнитная блокировки, не допускающие отключения разъединителя при включенном выключателе, когда в цепи протекает ток нагрузки.

Разъединители могут также применяться для следующих операций на подстанции: заземление и разземление нейтралей силовых трансформаторов; отключение и включение дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю; отключение и включение измерительных трансформаторов напряжения; отключение и включение обходные выключателей в схемах РУ с обходной секцией шин, если шунтируемый разъединителем выключатель включен.

Разъединители выпускаются также с одним и двумя заземляющими ножами (число ножей обозначается цифрами 1 или 2 после буквенного обозначения: РНДЗ1220У/2000 или РЛНД2220/1000).

Короткозамыкатели и отделители

Короткозамыкатели и отделители — это специальные разъединители, имеющие автоматически действующие приводы. При выборе отделителей и разъединителей необходимо учитывать коммутационные возможности этих аппаратов, оговоренные в каталогах (намагничивающий ток, зарядный ток, ток замыкания на землю).

При проектировании необходимо учесть возможность увеличения отключающей способности разъединителей применением дутьевых приставок. Это позволяет повысить предельный ток отключения до 80, 60 и 100 А соответственно. При выборе короткозамыкателей необходимо учитывать режим нейтрали сети. В сетях 110 и 220 кВ с заземленной нейтралью достаточно установить однополюсный короткозамыкатель. В сетях 35 кВ с изолированной нейтралью необходимо установить два полюса короткозамыкателя или по одному короткозамыкателю в двух фазах.

Разъединители, отделители и выключатели

Разъединители, отделители и выключатели нагрузки выбирают по напряжению Uном, номинальному длительному току, а в режиме короткого замыкания проверяют термическую и электродинамическую стойкость (табл. 7.2). Для короткозамыкателей выбор по номинальному току не требуется. Разъединители, отделители и короткозамыкатели должны выбираться также по роду установки и конструктивному исполнению.

В целях снижения стоимости распределительного устройства 6—10 кВ подстанции вместо силовых выключателей небольшой и средней мощности можно применять выключатели нагрузки, способные отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприемников.

Рекомендуется установка выключателя нагрузки после предохранителя, считая по направлению тока от источника питания, что следует иметь в виду при вычерчивании однолинейной схемы соединений подстанции.

Преимущество такой схемы заключается в том, что если при отключении выключателя нагрузки возникнут неполадки (например, затяжка дуги вследствие износа вкладышей или случайное превышение тока над паспортными значениями), то предохранители практически мгновенно отключат данную линию и авария ограничится пределами только данной камеры и не распространится на все распределительное устройство. Такая установка предохранителей дает возможность безопасного осмотра и ревизии выключателя нагрузки при вынутых предохранителях.

Выбор выключателей нагрузки производится по тем же условиям, что и выбор разъединителей.

Номинальные токи плавких вставок предохранителей ПК следует выбирать так, чтобы не возникало ложного срабатывания предохранителя вследствие толчков тока при включении трансформатора на небольшую нагрузку, а также при включении электродвигателей или батарей конденсаторов. Для выполнения этого условия ток плавкой вставки выбирается в 1,4—2,5 раза больше номинального тока защищаемого электроприемника. С учетом этого выбор предохранителя следует производить на основе данных, приведенных в табл. 7.3.

При выборе предохранителей следует обращать особое внимание на то, что их можно применять лишь в сетях и электроустановках с напряжением, соответствующим номинальному напряжению предохранителя. Применение предохранителей с номинальным напряжением, отличным (большим или меньшим) от номинального напряжения сети, не допускается.

Оборудование для отключения токовой нагрузки. Выключатель нагрузки

Для безопасных работ, включающих в себя ремонт и замену электрооборудования, ремонт участка электрической цепи, находящегося под нагрузкой, необходимо отключить подачу напряжения. Сделать это под нагрузкой непросто вследствие возникновения электрической дуги при размыкании контактов устройства. Чтобы процесс был безопасен, применяется специальное оборудование – выключатель нагрузки.

Что представляет собой такой аппарат?

Выключателем нагрузки называется устройство, используемое для разъединения контактной группы на участке электрической цепи с помощью механического воздействия, оснащенное дугогасительными камерами. Аппарат является высоковольтным и размещается в электроустановках, работающих под напряжением 6 и 10 киловольт. Выключатель нагрузки широко используется для прекращения и возобновления подачи напряжения в распределительных подстанциях городских и сельских районов, а также цехов предприятий.

Устройства для цепей с малыми токами

Без большой нагрузки выключатель используется с ручным приводом без механизма дугогашения. Он применяется в цепях с малыми токами – обычно в распределительных щитках бытовых или административных помещений. Примером таких устройств является выключатель нагрузки ВН-32. Он рассчитан на работу в цепях 230–400 В и с током нагрузки от 22 до 100 А. Он имеет различную полюсацию – от 1 до 4 контактов.

Устройство выключателя нагрузки

Если рассматривать общее устройство этого механизма, независимо от типа и сферы применения, то обычный автогазовый выключатель нагрузки представляет собой сварную раму-основание, на которой жестко закреплены на высоковольтных изоляторах три неподвижных контакта разъединителя с выводами для подключения фазных жил кабеля. Эти контакты помещены в дугогасительные камеры.

На трех других изоляторах, соответствующих неподвижной группе, крепится подвижная группа контактов, представляющая собой сами контакты, выполненные из двух пластин, и дугогасящую группу ножей.

Примером такого устройства является выключатель нагрузки ВНА-10, работающий в цепях до 10 кВ с номинальным током до 630 А. Этот тип изготавливается в разных модификациях: с заземляющими ножами (одним или тремя), а также с плавкими предохранителями (или без них).

Дугогасящие камеры

Они выполнены из пластмассы и содержат неподвижные точечные контакты, прикрепленные к основным неподвижным. По бокам камеры установлены пластины из газогенерирующего материала.

Чтобы погасить дугу, возникшую при разрыве цепи, в соответствующих камерах используются следующие типы гашения:

– с вакуумными элементами.

Принцип работы выключателей нагрузки

При включении устройства дугогасящие пластины-ножи входят в камеры гашения дуги и соединяются с соответствующими неподвижными контактами. Следующими приходят в соединение основные подвижные и неподвижные контакты. В момент отключения в автогазовом выключателе нагрузки в первую очередь рассоединяются основные группы контактов, и только после них происходит расцепление дугогасящих ножей и неподвижных контактов в камере гашения дуги.

По мере выхода ножей из камеры гашения дуга, образовавшаяся в этот момент, нагревает газогенерирующий материал. Выделяемый этим материалом газ создает в камере повышенное давление и поток между подвижным ножом и вкладышами, который продольно обдувает дугу, увеличивая ее сопротивление. Вследствие этого она гаснет.

Теперь о том, как подключить выключатель нагрузки. Устройство устанавливается строго вертикально, причем с обязательной проверкой отвесом и уровнем. Если необходимо, применяются подходящие прокладки. Во время затягивания болтов постоянно контролируется свобода хода дугогасящих ножей в камере. Затем устанавливается привод (спереди или сзади – в зависимости от конструкции). Тяга с вилками стыкуется с рычагом вала выключателя секторным рычагом привода. Параллельность ножей регулируется изоляторами, на которых закреплены осевые контакты. После 25-ти включений и выключений, если не было отклонений вхождения ножей в камеры и нарушений в работе привода, подключаются фазные провода кабеля к отводам неподвижной и подвижной групп контактов.

Виды выключателей нагрузки

По способу приведения в действие эти устройства делятся на три группы:

1. Первая – выключатели с ручным приводом. Их обозначают аббревиатурой ВНР (выключатель нагрузки с ручным приводом).
2. Вторая – с пружинным приводом автогазовые. Обозначаются они ВНА, и включение их осуществляется с помощью рычага. А отключение – взведенным пружинным приводом.
3. И третий вид – с пружинным приводом и плавкими предохранителями. Этот тип обозначается как ВНП. Его особенность заключается в том, что он может работать как защита от КЗ благодаря размещенным на его раме плавким вставкам и механизму отключения при их перегорании.
   

Чем отличается выключатель нагрузки от автоматического?

Это устройство работает только на номинальный (рассчитанный) ток срабатывания и не производит разрыва цепи при токах короткого замыкания. Автоматический же вариант имеет механизм разъединения (отключения) при коротком замыкании. Для срабатывания на токи КЗ выключателю нагрузки необходимы дополнительные предохранительные устройства. Например, плавкие вставки, как в устройствах типа ВНП.

Классификация высоковольтных выключателей

Практическая работа № 12 Высоковольтные выключатели.

Цель работы: Изучить назначение, устройство, принцип работы, разновидности и условия эксплуатации высоковолтных выключателей.

Высоковольтный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтный выключатель состоит из: контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Параметры

В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006 выключатели характеризуются следующими параметрами:

· номинальное напряжение Uном (напряжение сети, в которой работает выключатель);

· номинальный ток Iном (ток через включённый выключатель, при котором он может работать длительное время);

· номинальный ток отключения Iо.ном — наибольший ток короткого замыкания (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций;

· допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения;

· если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы:

Цикл 1: О — tбп — ВО — 180 — ВО;

Цикл 2: О — 180 — ВО — 180 — ВО,

где О — операция отключения, ВО — операция включения и немедленного отключения, 180 — промежуток времени в секундах, tбп — гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении). Для выключателей с АПВ должно быть в пределах 0,3…1,2 с, для выключателей с БАПВ (быстродействующей) — 0,3 с.

· устойчивость при сквозных токах КЗ, которая характеризуется токами термической стойкости Iт и предельным сквозным током;

· номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле;

· собственное время отключения — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дуго-гасительных контактов;

· параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения — скорость восстанавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффициент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряжения.

Свойства

Выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 1 150 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электрических станциях и подстанциях. Эти выключатели представляют собой довольно сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами. В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в так называемой вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Классификация высоковольтных выключателей

По способу гашения дуги

· Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);

· Масляные выключатели (баковые и маломасляные);

· Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания;

· Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000А) и тока отключения;

· Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях;

Выключатели нагрузки выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер; Выключатель нагрузки ВНР-10/630

Выключатель нагрузки – трехполюсный высоковольтный коммутационный аппарат,выключатель, функция которого состоит в включении и отключении электрических цепей под нагрузкой, не предназначенный, однако для коммутации цепей токами короткого замыкания. Защита от сверхтоков реализуется включением в цепь предохранителей с соответствующими токовыми номиналами.

В настоящее время эти коммутационные аппараты нашли свое применение, вытеснив дорогостоящие высоковольтные выключатели, что обусловлено более низкой их стоимостью в сравнении с последними (следует учесть не только стоимость выключателя, но и привода).

Поэтому, в электрических сетях, с относительно небольшими токами экономически целесообразней применять выключатели нагрузки с предохранителями.

Помимо стоимости, к преимуществам применения выключателей нагрузки можно отнести достаточную простоту в изготовлении и обслуживании и возможности обеспечения необходимого в электроустановках выше 1000 В видимого разрыва при отключении.