Переривач завантаження vs відокремлювач vs вакуумний комутатор: ключові відмінності та функції

Що таке вимикач під навантаженням?

Вимикач під навантаженням — це контрольний пристрій, оснащений простим механізмом гасіння дуги, здатний переривати та замикати кола при наявності навантаження. Він може переривати певний рівень струму навантаження та перевантаження, але не може переривати струми короткого замикання. Тому його слід використовувати в серії з високовольтним предохранителем, спираючись на предохранитель для усунення аварійних ситуацій короткого замикання.

Функції вимикача під навантаженням:

• Функція переривання та замикання: Завдяки обмеженій здатності гасіння дуги, вимикач під навантаженням може використовуватися для переривання та замикання струмів навантаження та перевантаження до певного коефіцієнта (зазвичай 3-4 рази). Він також може експлуатувати трансформатори без навантаження зі здатністю, що перевищує дозволену для відключувачів, довші лінії без навантаження, іноді величезні банки конденсаторів.

• Функція заміни: Комбінація вимикача під навантаженням та поточнопобуджувального предохранителя в серії може замінити автомат. Вимикач під навантаженням обробляє переривання та замикання менших перевантажень, а поточнопобуджувальний предохранитель обробляє більші перевантаження та всі струми короткого замикання.

• Комбінований пристрій: Інтегрована сборка вимикача під навантаженням та поточнопобуджувального предохранителя в серії називається "Комбінацією вимикача-предохранителя" за національними стандартами. Предохранитель може бути встановлений на стороні живлення або на стороні навантаження вимикача. Коли заміна предохранителя невеличка, встановлення його на стороні живлення є бажаним, що дозволяє вимикачу під навантаженням виконувати функцію відключувача, таким чином ізольуючи напругу, яка прикладається до поточнопобуджувального предохранителя.

Що таке відключувач (відсікач)?

Відключувач — це контрольний пристрій без механізму гасіння дуги. Його основна функція полягає в ізоляції джерел живлення для забезпечення безпечного проведення ремонтних робіт іншого електричного обладнання; тому операції при наявності навантаження категорично заборонені. Однак, за певних умов, дозволяється підключення або відключення низькопотужних кол. Це один із найширше та найчастіше використовуваних пристроїв у високовольтному комутаційному обладнанні.

Функції відключувача:

• Створення надійної точки ізоляції: Після відкриття він створює надійний ізоляційний проміжок, який чітко відокремлює обладнання або лінію, що підлягає ремонту, від джерела живлення, забезпечуючи безпеку персоналу та обладнання.

• Переключення кол: Для переключення кол згідно з оперативними потребами.

• Переривання малих струмів: Він може переривати малі струми в колах, такі як зарядні струми шлангів, шин, з'єднувачів та коротких кабелів; ємкостні струми компенсаційних конденсаторів вимикачів; циркуляційні струми під час операцій з передачі на подвійні шини; та магнітні струми вольтметрів.

• Переривання магнітного струму трансформатора без навантаження: Залежно від конструктивного типу, він може переривати магнітний струм трансформатора без навантаження до певної здатності.

Класифікація:

• За місцем встановлення: Можна розділити на зовнішні високовольтні відключувачі та внутрішні високовольтні відключувачі.

• Зовнішній тип: Розроблений для витриваності у складних погодних умовах, таких як вітер, дощ, сніг, забруднення, конденсація, лід та важка заморозка, придатний для відкритого монтажу.

• За структурою ізоляційних стовпів: Можна розділити на одностовпні, двостовпні та трьохстовпні відключувачі. Одностовпний відключувач використовує вертикальні простори прямо під надшляховими шинами як електричну ізоляцію для розриву, що надає значні переваги: економія площі, зменшення з'єднуючих провідників та чітке візуальне вказівник відкритого/закритого стану. У системах передачі електроенергії високого напруги, ефект економії простору одностовпних відключувачів у підстанціях особливо виражений.

Примітка: Відключувачі використовуються переважно в низьковольтному обладнанні, такому як резиденціальні та будівельні системи кінцевого розподілу низької напруги. Опис, що його основна функція — "переривання та замикання ліній при наявності навантаження", є некоректним; його основна функція — ізоляція джерела живлення.

Що таке вакуумний автомат?

Вакуумний автомат отримав свою назву завдяки використанню високого вакууму як медіуму для гасіння дуги та ізоляційного медіуму між контактами після переривання. Він має компактні розміри, легку вагу, придатність для частого використання, та безпідтримкове гасіння дуги, що робить його широко використовуваним у мережах розподілу.

Вакуумні автомати використовуються переважно у внутрішніх розподільних установках для 3-10 кВ, 50 Гц трифазних AC систем. Вони служать захисними та контролюючими елементами для електричного обладнання в промислових та горнодобувних підприємствах, електростанціях та підстанціях, особливо придатні для застосувань, які вимагають безмасляного використання, мінімальної обслуговування та частого використання. Вони можуть бути встановлені в середньостворенних комутаційних пристроях, двоповерхових шафах або стаціонарних шафах як контролюючі та захисні вимикачі для високовольтного електричного обладнання.

Принцип роботи вакуумних автоматів

При відкритті рухомого та нерухомого контактів механізмом управління, між ними формується дуга. Поверхня контактів парує метал при високій температурі. Завдяки спеціально розробленій формі контактів, струм генерує магнітне поле, яке швидко переміщує дугу вздовж дотичного напрямку поверхні контакту. Частина металевого пару конденсується на металевому щитку (екрані). Коли струм натурально проходить через нуль, дуга гаситься, а ізоляційна здатність між контактами швидко відновлюється.

Функції вакуумних автоматів

Автомати забезпечують захисні функції, включаючи захист від перевантаження, короткого замикання та заниження напруги, ефективно захищаючи кола та джерела живлення.

Відмінності між вимикачами під навантаженням та відключувачами

• Здатність переривання струму:

• Відключувач не має механізму гасіння дуги і може переривати лише струм без навантаження, не може обробляти струм навантаження або короткого замикання. Операції повинні виконуватися лише тоді, коли коло повністю відключене і без навантаження; операції при наявності навантаження категорично заборонені, щоб уникнути аварійних ситуацій.

• Вимикач під навантаженням має механізм гасіння дуги, що дозволяє йому переривати номінальні струми навантаження та перевантаження до певного коефіцієнта, але все ж не може переривати струми короткого замикання.

• Наявність механізму гасіння дуги:

• Це фундаментальна відмінність. Механізм гасіння дуги допомагає відкривати та замикати вимикач, ефективно обмежує та гасить дуги, підвищуючи безпеку операцій. Тому більшість комутаційних пристроїв (особливо тих, що призначені для переривання струму) оснащені механізмами гасіння дуги.

• Функціональне призначення:

• Відключувач використовується переважно для створення чіткого пункту розриву у високовольтних колах, ізоляції живлених секцій від неживлених секцій для проведення ремонтних робіт, забезпечуючи безпеку персоналу.

• Вимикач під навантаженням використовується у стаціонарних високовольтних установках для переривання аварійних струмів (перевантаження) та номінальних робочих струмів обладнання. Хоча обидва використовуються у високовольтних системах, їх функціональні ролі відрізняються.

Відмінності між високовольтними вимикачами під навантаженням та вакуумними автоматами

• Здатність переривання: Високовольтний вимикач під навантаженням може переривати при наявності навантаження та має самогаснучу здатність, але його здатність переривання невелика та обмежена.

• Структурні відмінності: Високовольтні відключувачі зазвичай не можуть переривати при наявності навантаження та не мають аркової канавки в своїй структурі (деякі спеціально розроблені відключувачі можуть переривати невеликі навантаження, але їхня структура є відносно простою).

• Функція ізоляції: Як високовольтні вимикачі під навантаженням, так і високовольтні відключувачі можуть створювати видимий пункт розриву, тоді як більшість автоматів не мають цієї функції (за винятком деяких автоматів з ізоляційною здатністю).

• Захисні функції:

• Високовольтні відключувачі не мають захисних функцій.

• Захист високовольтних вимикачів під навантаженням зазвичай здійснюється за допомогою серійно з'єднаних високовольтних предохранителів, що забезпечує лише моментальний та захист від перевантаження.

• Високовольтні автомати (наприклад, вакуумні автомати) можуть проектуватися з дуже високою здатністю переривання, головним чином захищені трансформаторами струму в поєднанні з вторинними захисними пристроями, що забезпечує багато захисних функцій, включаючи захист від короткого замикання, перевантаження та заземлення.

• Функціональне позиціонування: Високовольтний вимикач під навантаженням функціонує між високовольтним автоматом та високовольтним відключувачем. Він часто використовується в серії з високовольтним предохранителем для керування трансформаторами живлення. Він може переривати струми навантаження та перевантаження, але через свою неможливість переривати струми короткого замикання, він повинен спиратися на предохранители для захисту від короткого замикання.