Основные функции заземлителя и причины его обязательного применения в высоковольтных цепях

Во-первых, базовый ориентир: в зависимости от области применения разъединители заземления делятся на две категории — ремонтные разъединители заземления и быстродействующие разъединители заземления (БРЗ). Первые обеспечивают заземление при плановом техническом обслуживании.

Помимо ремонтного заземления, они способны выдерживать и включать ток короткого замыкания, а на линиях сверхвысокого/ультравысокого напряжения (СВН/УВН) на них также возложена задача гашения тока вторичной дуги. Из пяти функций, описанных ниже, первые три выполняются обоими типами, тогда как последние две выполняются быстродействующим разъединителем заземления.

Высоконадежный внутренний высоковольтный разъединитель заземления

1. Основные функции разъединителя заземления

Эти функции подробно описаны ниже.

1. Безопасное заземление для технического обслуживания: когда оборудование или линия отключаются для технического обслуживания, разъединитель заземления надежно соединяет изолированное оборудование или цепь с землей, создавая видимую точку механического заземления. Это не только эффективно предотвращает внезапную подачу напряжения из-за ошибочных операций, но и надежно закорачивает точку обслуживания на землю, устраняя или значительно ослабляя угрозу наведенного напряжения от соседних находящихся под напряжением линий, тем самым защищая персонал, проводящий техническое обслуживание.

2. Сброс остаточного статического заряда: после обесточивания высоковольтного оборудования (например, кабелей и конденсаторов) внутри может оставаться большое количество статического заряда. Разъединитель заземления быстро сбрасывает его на землю, снимая остаточное напряжение и защищая персонал от поражения электрическим током при касании оборудования.

3. Коммутация наведенных токов: на параллельных воздушных линиях электропередачи, когда одна цепь отключается для технического обслуживания, электромагнитная и электростатическая индукция создают наведенное напряжение и ток на отключенной цепи, что может вызвать возникновение дуги при подключении или снятии временных заземляющих перемычек. Разъединитель заземления безопасно включает и отключает такие наведенные токи в условиях холостого хода или малых токов.

4. Включение на ток короткого замыкания (специфично для быстродействующих разъединителей заземления): в ненормальных режимах (например, при коротком замыкании в линии) быстродействующий разъединитель заземления с номинальной способностью включения на короткое замыкание может выдерживать и включать ток короткого замыкания, преобразуя повреждение в замыкание на землю для быстрого его отключения, тем самым защищая как оборудование, так и персонал. Обычные ремонтные разъединители заземления не обладают такой способностью.

5. Гашение тока вторичной дуги (быстродействующий разъединитель заземления, для линий СВН/УВН): проще говоря, после устранения однофазного замыкания, хотя поврежденная фаза изолирована от источника, соседние находящиеся под напряжением фазы продолжают инжектировать в нее энергию через межфазную емкость и электромагнитную связь, из-за чего дуга в месте повреждения трудно гаснет сама по себе — это и есть «ток вторичной дуги». Быстродействующий разъединитель заземления автоматически и быстро замыкается, сбрасывая ток вторичной дуги и помогая дуге в месте повреждения погаснуть, тем самым значительно повышая успешность автоматического повторного включения.

2. Почему высоковольтные цепи должны быть оснащены разъединителем заземления

Существует четыре основные причины:

1. Защита жизни персонала (основа «пяти блокировок»): высокое напряжение чрезвычайно опасно. Разъединитель заземления является ключевым компонентом функции блокировки «пяти блокировок» высоковольтных комплектных распределительных устройств, а именно: предотвращение ошибочного включения и отключения выключателей; предотвращение включения/отключения разъединителей под нагрузкой; предотвращение подключения к земле или включения разъединителей заземления при наличии напряжения; предотвращение включения на заземленную систему; и предотвращение доступа в отсеки, находящиеся под напряжением.

Благодаря механической и электрической блокировке, разъединитель заземления может быть включен только после того, как выключатель будет отключен и разъединитель будет разомкнут, что фундаментально предотвращает такие фатальные ошибочные операции, как заземление под напряжением или подача напряжения при подключенном заземлении, являясь последним барьером безопасности для персонала, проводящего техническое обслуживание.

2. Замена ручных временных заземлений: перед техническим обслуживанием в обесточенном состоянии вручную подключенные временные заземляющие перемычки также могут обеспечивать разряд и заземление, но этот процесс трудоемок и не может быть заблокирован от ошибочных операций, поэтому уровень безопасности ниже. Разъединитель заземления может интегрировать электрическую блокировку для стандартизированной, безопасной и надежной работы, являясь стандартной мерой безопасности для высоковольтных систем.

3. Предотвращение травм от наведенного и остаточного напряжения: после обесточивания высоковольтных линий (например, длинных кабелей и конденсаторных батарей) емкостные эффекты могут длительное время поддерживать проводники под повышенным потенциалом. Без тщательного разряда и надежного заземления с помощью разъединителя заземления обслуживающий персонал может легко получить серьезные поражения электрическим током при касании оборудования.

4. Повышение стабильности работы системы: в сетях сверхвысокого напряжения конфигурирование быстродействующих разъединителей заземления совместно с релейной защитой эффективно решает проблему тока вторичной дуги после однофазных замыканий на землю, предотвращает сбои при повторном включении и тем самым обеспечивает надежность и стабильность всей энергосистемы.

3. Резюме

В целом, разъединитель заземления играет важнейшую роль «стража безопасности» в высоковольтных электрических системах, и каждая из его описанных выше функций отвечает реальной потребности высоковольтных цепей. Безопасное заземление для технического обслуживания и разряд статического электричества образуют последний физический рубеж защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током; надежная электрическая блокировка является основным средством реализации требований «Пяти мер предосторожности» и предотвращения серьезных ошибочных операций.

А возможности быстродействующего разъединителя заземления по включению на короткое замыкание и гашению вторичной дуги обеспечивают поддержку защиты от повреждений и стабильной работы сети. Следовательно, высоковольтные цепи должны быть оснащены разъединителями заземления — это обязательное требование для обеспечения безопасности персонала и оборудования, а также необходимый выбор для поддержания стабильной работы энергосистемы.

Отредактировано: Garca