3.4 Высоковольтные коммутационные аппараты

Основными компонентами РУ различных напряжений являются коммутационные аппараты, которые в соответствии с классификацией электрических сетей по уровню напряжения разделяются на высоковольтные напряжением выше 1 кВ и низковольтные аппараты напряжением до1кВ.

Коммутационный аппарат – это устройство, предназначенное для включения и отключения отдельной электрической цепи или электрооборудования, подключенного к сети.

Высоковольтные коммутационные аппараты должны удовлетворять следующим требованиям:

1. обеспечивать надежность и безопасность эксплуатации;

2. быть быстродействующими, т.е. иметь минимально возможное время отключения;

3. иметь минимальные габариты и массу;

4. простота монтажа и ремонтопригодность (при необходимости);

5. иметь невысокую стоимость – доступная цена;

6. по возможности бесшумность работы.

От надежности работы высоковольтных коммутационных аппаратов и их соответствия предъявляемым требованиям в значительной степени может зависеть устойчивость работы как отдельных узлов электроснабжения, так и энергосистемы в целом.

К высоковольтным коммутационным аппаратам относятся:

• высоковольтные выключатели;

• выключатели нагрузки;

• отделители;

• разъединители,

• короткозамыкатели;

• высоковольтные предохранители;

• заземляющие ножи (заземлители).

3.4.1 Высоковольтные выключатели

Высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в электрической сети, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении. Высоковольтный выключатель состоит из контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (электромагнитный привод, ручной привод). Дугогасительное устройство предназначено для гашения дуги электрического тока, возникающей при расхождении контактов выключателя в момент отключения. В зависимости от среды, в которой происходит гашение дуги, различают следующие виды выключателей:

• масляные (гашение дуги в среде трансформаторного масла),

• воздушные (дуга гасится струей воздуха, направляемого в дугогасительную камеру под высоким давлением),

• вакуумные (гашение дуги в герметичной камере, из которой откачан воздух) –рис. 2.6, а), б);

• элегазовые (дугогасящая среда - шестифтористая сера SF₆, получившая название электрический газ - элегаз). Элегаз имеет диэлектрическую прочность в несколько раз выше, чем воздух (рис.2.6-в, г).

• электромагнитные – дуга гасится за счет удлинения ее ствола при затягивании электромагнитным полем в специальное дугогасительное устройство, состоящее из керамических решеток.

Высоковольтные силовые выключатели характеризуются следующими параметрами:

• номинальное напряжение U_ном - номинальное напряжение сети, в которой работает выключатель;

• номинальный ток I_ном - ток, проходящий через контактную систему включённого выключателя, при котором он может работать длительное время;

• номинальный ток отключения I_о.ном — это 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;

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

Цикл 1: О-t_бп-ВО-180 с-ВО;

Цикл 2: О—180 с—ВО−180 с-ВО,

где О — операция отключения,

ВО — операция включения и немедленного отключения,

180с — промежуток времени в секундах,

t_бп — 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 (быстродействующим автоматическим повторным включением) - 0,3 с.

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

• номинальный ток включения I_В — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений при U_ном и заданном цикле.

• собственное время отключения t_ос — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дуго-гасительных контактов.

В обозначении типа выключателей буквенная часть указывает на вид выключателя (М – масляный, ВВБ – воздушный баковый, ВЭМ - электромагнитный и т.п), цифровая часть: первые цифры – номинальное напряжение, следующие после тире – отключающую способность (ток отключения в кА), цифры после дроби – номинальный ток. Например выключатель ВБПП-10-20/1250 – вакуумный, на напржение 10 кВ, отключающая способность – 20кА, номинальный ток – 1250 А.