Přepínač s vypínacím mechanismem vs. odpojovač vs. vakuumový vypínač: Klíčové rozdíly a funkce

Co je spínač s možností přerušení zátěže?

Spínač s možností přerušení zátěže je řídící zařízení vybavené jednoduchým mechanismem pro uhašení oblouku, schopné přerušovat a uzavírat obvody pod zátěží. Může přerušit určitou úroveň proudů zátěže a přetížení, ale nemůže přerušit proudy při krátkém spojení. Proto musí být použit v sérii s vysokonapěťovým pojistkou, která se spoléhá na pojistku k odstranění poruch při krátkém spojení.

Funkce spínače s možností přerušení zátěže:

• Funkce přerušení a zapojení: V důsledku omezené schopnosti uhašení oblouku lze spínač s možností přerušení zátěže použít k přerušení a zapojení proudů zátěže a přetížení až do určitého násobku (obvykle 3-4 násobek). Může také ovládat nezatěžované transformátory s kapacitami přesahujícími ty povolené pro oddělovače, delší nezatěžované vedení a někdy i velké kondenzátorové banky.

• Náhradní funkce: Kombinace spínače s možností přerušení zátěže a pojistky s omezením proudu v sérii může nahradit spínač. Spínač s možností přerušení zátěže zajišťuje přerušení a zapojení menších přetížení, zatímco pojistka s omezením proudu zajišťuje větší přetížení a všechny proudy při krátkém spojení.

• Kombinované zařízení: Integrovaná souprava spínače s možností přerušení zátěže a pojistky s omezením proudu v sérii je v národních normách označována jako "Kombinace spínače a pojistky". Pojistka může být nainstalována na straně zdroje nebo na straně zátěže spínače. Pokud je výměna pojistek vzácná, preferuje se instalace na straně zdroje, což umožňuje spínači s možností přerušení zátěže fungovat jako izolátor, tím pádem izoluje napětí působící na pojistku s omezením proudu.

Co je oddělovač (izolátor)?

Oddělovač je řídící zařízení bez mechanismu pro uhašení oblouku. Jeho hlavní funkcí je izolace zdrojů energie, aby byla zajištěna bezpečná údržba jiných elektrických zařízení; proto je operace pod zátěží striktně zakázána. V určitých podmínkách je však dovoleno připojit nebo odpojit obvody s nízkou výkonovou spotřebou. Je to jedno z nejrozšířenějších a nejčastěji používaných zařízení v vysokonapěťové přepínačové technice.

Funkce oddělovače:

• Vytvoření bezpečného izolačního bodu: Po otevření vytváří spolehlivou izolační mez, která jasně odpojuje zařízení nebo linku podléhající údržbě od zdroje energie, což zajišťuje bezpečnost osob a zařízení.

• Přepínání obvodů: Pro přepnutí propojení obvodů podle operačních požadavků.

• Přerušení malých proudů: Může přerušit malé proudy v obvodech, jako jsou nabíjecí proudy čepů, sběrných trubek, spojů a krátkých kabelů; kapacitní proudy vyrovnávacích kondenzátorů přepínačů; cirkulační proudy při převodu mezi dvěma sběrnými trubkami; a magnetizační proudy napěťových transformátorů.

• Přerušení magnetizačního proudu nezatěžovaného transformátoru: V závislosti na konstrukčním typu může přerušit magnetizační proud nezatěžovaného transformátoru až do určité kapacity.

Klasifikace:

• Podle místa instalace: Lze rozdělit na venkovní vysokonapěťové oddělovače a vnitřní vysokonapěťové oddělovače.

• Venkovní typ: Navržen k odolání tvrdým klimatickým podmínkám, jako jsou vítr, dešť, sníh, znečištění, kondenzace, led a silný mráz, vhodný pro instalaci na venkovním prostoru.

• Podle konstrukce izolačního sloupce: Lze klasifikovat jako jednosloupcové, dvousloupcové a třísloupcové oddělovače. Jednosloupcový oddělovač využívá vertikální prostor přímo pod nadzemními sběrnými trubkami jako elektroizolační mez, což poskytuje významné výhody: šetření plochy, snížení propojovacích vodičů a jasné vizuální indikace stavu otevřeno/zavřeno. V systémech EHV přenosu je efekt šetření plochy jednosloupcovými oddělovači v transformačních stanicích zvláště výrazný.

Poznámka: Oddělovače se primárně používají v nízkonapěťových zařízeních, jako jsou nízkonapěťové distribuční systémy v bytových a budovách. Popis jejich hlavní funkce jako "přerušení a zapojení linek pod zátěží" je nesprávný; jejich hlavní funkcí je izolace zdroje energie.

Co je vakuumový spínač?

Vakuumový spínač své jméno dostal díky použití vysokého vakuu jako prostředku pro uhašení oblouku a jako izolačního prostředku mezi styky po přerušení. Vyznačuje se kompaktními rozměry, lehkou hmotností, vhodností pro časté provozní cykly a bezúdržbové přerušení oblouku, což ho činí široce používaným v distribučních sítích.

Vakuumové spínače se primárně používají v vnitřních distribučních instalacích pro 3–10 kV, 50 Hz třífázové střídavé systémy. Slouží jako ochranné a řídící prvky elektrických zařízení v průmyslových a hornických podnicích, elektrárnách a transformačních stanicích, zejména pro aplikace vyžadující bezolejovou operaci, minimální údržbu a časté provozní cykly. Mohou být nainstalovány v středně umístěných přepínačových skříních, dvojpatrových skříních nebo pevných skříních jako řídící a ochranné spínače pro vysokonapěťové elektrické zařízení.

Princip fungování vakuumových spínačů

Když provozní mechanismus otevře pohyblivé a pevné styky, mezi nimi vznikne oblouk. Plochy styků při vysoké teplotě vaporizují kov. Díky speciálně navrženému tvaru styků generuje proud magnetické pole, které rychle pohání oblouk podél tečny plochy styku. Část kovového paru kondenzuje na kovovém štítu (obrazci). Když proud přirozeně projde nulovým bodem, oblouk uhasne a dielektrická síla mezi styky se rychle obnoví.

Funkce vakuumových spínačů

Spínače poskytují ochranné funkce, včetně ochrany před přetížením, krátkým spojením a nedostatečným napětím, což efektivně chrání obvody a zdroje energie.

Rozdíly mezi spínači s možností přerušení zátěže a oddělovači

• Schopnost přerušení proudu:

• Oddělovač nemá mechanismus pro uhašení oblouku a může přerušit pouze prázdný proud, nemůže zvládat proud zátěže nebo proud při krátkém spojení. Operace musí být provedena pouze tehdy, když je obvod úplně odpojen a nezatěžován; provoz pod zátěží je striktně zakázán, aby se zabránilo bezpečnostním incidentům.

• Spínač s možností přerušení zátěže má mechanismus pro uhašení oblouku, což mu umožňuje přerušit nominální proudy zátěže a přetížení až do určitého násobku, ale stále nemůže přerušit proudy při krátkém spojení.

• Přítomnost mechanismu pro uhašení oblouku:

• Toto je základní rozdíl. Mechanismus pro uhašení oblouku pomáhá při otevírání a zavírání spínače a efektivně omezí a uhasí oblouk, což zlepšuje bezpečnost provozu. Proto jsou většina přepínačových zařízení (zejména ta navržená k přerušení proudu) vybavena mechanismy pro uhašení oblouku.

• Funkční účel:

• Oddělovač se primárně používá k vytvoření jasného přerušovacího bodu ve vysokonapěťových obvodech, izolaci napájených sekci od nepropojených sekci pro účely údržby, zajištění bezpečnosti osob.

• Spínač s možností přerušení zátěže se používá v pevných vysokonapěťových instalacích k přerušení chybových proudů (přetížení) a nominálních provozních proudů zařízení. Ačkoli se oba používají ve vysokonapěťových systémech, jejich funkční role se liší.

Rozdíly mezi vysokonapěťovými spínači s možností přerušení zátěže a vakuumovými spínači

• Schopnost přerušení: Vysokonapěťový spínač s možností přerušení zátěže může přerušit pod zátěží a má samočinnou schopnost uhašení oblouku, ale jeho schopnost přerušení je malá a omezená.

• Konstrukční rozdíly: Vysokonapěťové oddělovače obvykle nemohou přerušit pod zátěží a v jejich struktuře chybí obloukový kanál (několik speciálně navržených oddělovačů může přerušit malé zátěže, ale jejich struktura je relativně jednoduchá).

• Izolační funkce: Obě vysokonapěťové spínače s možností přerušení zátěže a vysokonapěťové oddělovače mohou vytvořit viditelný přerušovací bod, zatímco většina spínačů tuto funkci nemá (kromě několika spínačů s izolační schopností).

• Ochranné funkce:

• Vysokonapěťové oddělovače nemají žádné ochranné funkce.

• Ochrana vysokonapěťových spínačů s možností přerušení zátěže obvykle závisí na sériově připojených vysokonapěťových pojistkách, což poskytuje pouze okamžitou a přetížení ochranu.

• Vysokonapěťové spínače (např. vakuumové spínače) mohou být navrženy s velmi vysokou schopností přerušení, především chráněné proudovými transformátory ve spojení s sekundárními ochrannými zařízeními, což nabízí několik ochranných funkcí, včetně ochrany před krátkým spojením, přetížením a utěkem proudu.

• Funkční pozice: Vysokonapěťový spínač s možností přerušení zátěže plní funkci mezi vysokonapěťovým spínačem a vysokonapěťovým oddělovačem. Často se používá v sérii s vysokonapěťovou pojistkou pro řízení transformátorů. Může přerušit proudy zátěže a přetížení, ale kvůli své neschopnosti přerušit proudy při krátkém spojení se musí spoléhat na pojistky pro ochranu před krátkým spojením.