Отделители и короткозамыкатели

Назначение

Отделитель - электрический аппарат для автоматического отключения отдельных участков электрической сети высокого напряжения при отсутствии в них тока. Время отключения не превышает 0,5 с. Применяется самостоятельно или в сочетании с короткозамыкателем.

Короткозамыкатель - электрический аппарат с автоматическим управлением, обеспечивающий быстрое (менее 0,5 с) искусственное короткое замыкание на электрических подстанциях 35, 110 и 220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения при повреждениях в силовых трансформаторах. Под действием тока КЗ отключается выключатель на питающем конце ЛЭП, после чего автоматически отделителем отключается поврежденный трансформатор, а ЛЭП вновь включается в работу с помощью устройства автоматического повторного включения.

Принцип действия

Оба рассматриваемых электрических аппарата обычно работают в паре, поэтому мы и рассмотрим их совместно. Их использование позволяет удешевить подстанционное оборудование за счет отказа от выключателей на стороне 35, 110 или 220 кВ перед трансформатором.

Рассмотрим схему подстанции с выключателем на стороне высшего напряжения (рис.1).

Представим себе, что трансформатор оказался в ненормальном или аварийном режиме работы (витковое замыкание, короткое замыкание на высокой или низкой стороне трансформатора между выключателями QF1 и QF2 и т. п.). В этом случае по сигналу соответствующей релейной защиты трансформатор должен быть отключен. Отключение трансформатора производится выключателем QF1. Эта схема наиболее удобна в оперативном плане, но имеет тот недостаток, что выключатель достаточно дорогой аппарат.

Заменяющая ее схема с отделителем и короткозамыкателем на стороне высшего напряжения представлена на рис.2.

Работает схема так: при неисправности в силовом трансформаторе Т по сигналу релейной защиты включается короткозамыкатель QN1 создающий искусственное короткое замыкание. При этом комплект релейной защиты находящийся на питающей подстанции ПО кВ обнаруживает короткое замыкание и отключает ту линию (фидер) по которой питается наша подстанция. Линия отключается выключателем QF3. При этом теряют питание все потребители, подключенные к данной линии.

Рис. 1

Рис. 2

Возникшая вслед за этим бестоковая пауза (когда наша линия обесточена) позволяет отключить отделитель QR1 (имеющий быстродействующий привод на отключение) по сигналу релейной защиты, отключив тем самым поврежденный трансформатор. Время бестоковой паузы обычно составляет от 0,5 до 1 секунды.

На питающей подстанции 110 кВ по прошествии некоторого времени под воздействием устройства сетевой автоматики АПВ (автоматическое повторное включение) происходит включение ранее отключенной линии выключателем QF3. При этом получают питание все потребители, подключенные к данной линии, за исключением нашего поврежденного трансформатора, отключенного от линии отделителем.

К недостаткам данной схемы можно отнести:

1. Принудительное создание аварийного режима (протекание больших токов короткого замыкания по проводникам и аппаратам до момента их отключения). Это снижает срок их службы и может привести к аварийной ситуации (в том числе и из-за возможного возникновения резонанса или возникновения короткого замыкания в другом месте).

2. Потребители, подключенные к той же линии, что и подстанция с отделителем и короткозамыкателем на вводе теряют питание на время бестоковой паузы.

3. Нарушение четкой последовательности работы короткозамыкателя, отделителя и выключателя вышестоящей подстанции может привести к тяжелой аварийной ситуации. Например, попытка отключить отделитель до момента отключения выключателя QF3 (в нашем случае) приведет к возникновению междуфазного короткого замыкания на ножах отделителя, к его разрушению и потере питания всеми потребителями, подключенными к данной линии на время устранения последствий аварии.

4. Ресурс короткозамыкателя составляет всего пять включений на ток короткого замыкания.

Конструкция

В основу конструкции отделителей положены разъединители, снабженные дистанционным быстродействующим приводом на отключение (время отключения не превышает 0,5 с) рис. 3.

Рис 3.

По конструкции короткозамыкатель представляет собой аппарат, напоминающий разъединитель, с ножами рубящего типа и временем включения порядка 0,15 - 0,25 с (рис. 4). Эти аппараты выпускаются на напряжения ПО, 150 и 220 кВ в однополюсном исполнении (для создания короткого замыкания фазы на землю) и на напряжение 35 кВ в двухполюсном исполнении (для создания двухфазного короткого замыкания в сети с изолированной нейтралью).

Рис 4.

Недостатком рассмотренных выше конструкций отделителей и короткозамыкателей являются трудности их работы зимой при образовании ледяной корки на ножах аппаратов, что снижает надежность их работы и увеличивает время срабатывания.

С целью устранения этих недостатков были разработаны конструкции короткозамыкателей с размещением контактов в герметичных оболочках в вакууме или элегазе (рис. 5).