16.4. Выключатели высокого напряжения

Простейшими выключателями высокого напряжения являются разъединители. Их назначение — отключение и переключение участков цепи под напряжением, по при отсутствии тока. Отключение участков цепи необходимо для обеспечения безопасности осмотров и ремонтных работ на устройствах высокого напряжения, переключения подходящих и отходящих линий с одной системы шин на другую и т. д.

У разъединителей есть неподвижные и подвижные контакты, укрепленные на изоляторах. В зависимости от назначения и способа установки применяются рубящие (рис. 16.8) и поворотные разъединители;

последние устанавливаются главным образом в открытых распределительных устройствах на 35–500 кВ.

Для ручного управления посредством изолированной штанги подвижные контакты (ножи) разъединителей имеют крючки или кольца. Дистанционно разъединители управляются при помощи электрических или пневматических приводов.

Если отключать цепь посредством разъединителя при невыключенном токе в цепи, то между размыкаемыми контактами разъединителя возникает электрическая дуга и разрушает их. Чтобы предупредить такое ошибочное отключение, приводы разъединителей часто обеспечиваются защитной блокировкой, не допускающей отключения разъединителя при включенном выключателе.

Для отключения и подключения электроустановок малой мощности на подстанциях промышленных предприятий и на мелких сельских электростанциях применяются выключатели нагрузки (называемые также разъединителями мощности). Но устройству они сходны с рубящими разъединителями, но имеют дугогасительные устройства того или иного типа. Они применяются при напряжениях 6 и 10 кВ и рассчитаны на отключение токов, не превышающих удвоенное значение рабочего тока. Последовательно с ними для защиты установки от токов короткого замыкания включаются плавкие предохранители.

Выключатели высокого напряжения должны отключать электроустановки большой мощности, а также цепи высокого напряжения при больших токах короткого замыкания (более 50 кА). Такой выключатель представляет собой сложное электротехническое устройство, к которому предъявляются повышенные требования к электродинамической (по отношению к электродинамическим силам) и термической стойкости. Различают масляные и воздушные выключатели высокого напряжения.

В масляных выключателях, чтобы предупредить возникновение длинной дуги и ускорить ее гашение при размыкании цепи тока, контакты помещены в бак с нефтяным маслом. В зависимости от условий гашения дуги масляные выключатели подразделяются на выключатели с гашением дуги простым разрывом в масле и выключатели с дугогасительными камерами масляного или газового дутья.

Аппараты первого типа изготовляются для установок напряжением 6–10 кВ при мощности отключения, не превышающей 150 MB·А (рис. 16.9). Основные части аппарата: бак с минеральным маслом 1;

подвижные нижние контакты 4, соединенные электрически между собой и укрепленные на изолирующей штанге 5; неподвижные верхние контакты 3, укрепленные на проходных изоляторах 2. Изолирующая штанга поднимается посредством рычажного приспособления 6, соединенного с длинным валом; последний снабжен маховичком или специальными тягами. Несущая подвижные контакты часть (траверса) выключателя отжимается книзу пружинами и действием собственной силы тяжести. Во включенном состоянии она удерживается специальным запорным механизмом (защелкой) привода выключателя. При освобождении запорного механизма подвижная часть падает вниз и создает два разрыва в цепи выключаемого тока (чаще применяются устройства с четырьмя или шестью разрывами), между расходящимися контактами возникает электрическая дуга. Вследствие ее высокой температуры окружающие слои масла испаряются и разлагаются, образуя газовый пузырь вокруг расходящихся контактов. Таким образом, горение дуги происходит в газовой среде при повышенном давлении. Последнее обстоятельство создает благоприятные условия для гашения дуги, так как с повышением давления быстро возрастает электрическая прочность газовой среды. Ток в размыкаемой цепи переменного тока, для которой предназначен выключатель, каждые полпериода проходит через нулевое значение, а это способствует гашению дуги.

При масляном дутье гашение достигается воздействием на гасимую дугу потока масла от дуги, создающей давление в дугогасительной камере. При движении траверсы выключателя вниз в каждой паре размыкаемых контактов образуются две дуги — гасимая и генерирующая давление. Гасимая горит у выхлопных каналов камеры, в которой генерирующая дуга создает давление 4–6 МПа. Поток масла направляется от генерирующей дуги на гасимую и при номинальном токе отключения не дает ей гореть более 0,015–0,02 с (один период переменного тока).

Для высоких напряжений, начиная с 35 кВ, преимущественно применяются воздушные выключатели (выключатели со сжатым воздухом). В них один или оба расходящихся контакта выполняются полыми, а сжатый воздух при давлении 0,7–2 МПа через полости контактов создает мощное воздушное дутье и сдувает дугу с рабочей поверхности контактов. По сравнению с масляным выключателем воздушный имеет меньшие массу и время отключения, но для его работы необходим источник сжатого очищенного и просушенного воздуха — компрессор.

После отключения управляемой цепи выключатель остается под напряжением, между тем периодически необходим осмотр и ремонт как выключателя, так и прилегающих к нему участков электрической цепи. По этой причине разъединитель нужен в качестве необходимого дополнения. Посредством разъединителя выключатель после отключения тока можно отделить от цепей высокого напряжения.