- Что такое опорный выключатель?
Механическое коммутационное устройство, установленное на уличных опорах в воздушных распределительных линиях 10 кВ, используемое в пригородных и сельских распределительных сетях. Оно предназначено для размыкания, замыкания и пропускания нагрузочных и аварийных токов.
Опорные выключатели обычно состоят из корпуса выключателя с датчиками + УТП (Устройство Терминального Питания). Ниже рассматриваются выключатели, относящиеся к категории опорных разъединителей (изоляторов).
2. Классификация опорных выключателей
Опорные выключатели можно классифицировать по многим параметрам. Основные методы классификации и характеристики следующие:
По отключающей способности:
- a. Опорный разъединитель (изолятор): Не имеет способности гашения дуги; не может замыкать или размыкать нормальный нагрузочный ток. Имеет видимый разрыв (изоляционный зазор). Его основная цель — изолировать линии для обеспечения безопасности при обслуживании.
- b. Опорный нагрузочный выключатель: Имеет базовую способность гашения дуги; может замыкать, пропускать и размыкать нормальный нагрузочный ток (≤630А). Может пропускать, но не может размыкать аварийный ток.
- c. Опорный автоматический выключатель: Обладает мощной способностью гашения дуги; может замыкать, пропускать и размыкать нормальный нагрузочный ток (≤630А) и аварийный ток (≥20 кА).
- d. Опорный предохранитель (выпадающий предохранитель): Основная функция — размыкание короткозамкнутого тока; используется для защиты линий от коротких замыканий.
3. Опорный разъединитель (изолятор)
Также известен как "разъединитель ножевого типа", это устройство управления без механизма гашения дуги. Его основная функция — изолировать питание для обеспечения безопасного обслуживания других электрических устройств. Работа под нагрузкой запрещена (он может только замыкать/размыкать маломощные цепи в определенных условиях). Это одно из самых широко используемых и часто управляемых устройств в высоковольтном коммутационном оборудовании.
3.1 Основные применения
- Отключение оборудования линии для обслуживания, поиска неисправностей, тестирования кабелей и переконфигурации режимов работы.
- После открытия он изолирует оборудование, находящееся в обслуживании, от живой линии, создавая надежный изоляционный зазор и предоставляя "видимый, четкий индикатор разрыва" для обеспечения безопасности персонала.
- Служит разделительным выключателем между воздушными линиями и собственностью пользователя, или между кабельными линиями и воздушными линиями.
- Устанавливается с одной или обеих сторон соединительного нагрузочного выключателя для облегчения поиска неисправностей, тестирования кабелей и обслуживания/замены соединительного нагрузочного выключателя.
3.2 Ключевые характеристики
- Преимущества: Низкая стоимость, простая конструкция, долговечность.
- Ограничения: Не может работать под номинальной/большой нагрузкой; не может размыкать или замыкать нагрузочный и короткозамкнутый ток.
- Процедура эксплуатации: Для подачи питания: "Сначала замкните разъединитель, затем замкните автоматический выключатель/нагрузочный выключатель." Для отключения питания: "Сначала разомкните автоматический выключатель/нагрузочный выключатель, затем разомкните разъединитель."
- Особые допустимые условия: Может замыкать/размыкать магнитизирующий ток незагруженных трансформаторов (≤2А) и емкостный ток незагруженных линий (≤5А).
- Технические параметры: Как правило, пиковая выдерживаемая ток (динамическая стабильность) ≤40 кА (должна быть проверена при выборе). Механический срок службы составляет примерно 2000 циклов.
4. Опорный нагрузочный выключатель
Оснащен простым устройством гашения дуги, может замыкать и размыкать цепи под нагрузкой. Может размыкать определенные нагрузочные и перегрузочные токи, но не может размыкать короткозамкнутые токи. Должен использоваться в серии с высоковольтным предохранителем (который размыкает короткозамкнутый ток). Его функциональность находится между разъединителем и автоматическим выключателем. Основные применения — секционирование линии и изоляция неисправностей.
4.1 Общие типы и характеристики
| Тип |
Принцип гашения дуги |
Преимущества |
Применимые сценарии |
| Газовый нагрузочный выключатель |
Твердый газообразующий материал вырабатывает газ под действием дуги, создавая газовый поток для гашения дуги. |
Простая конструкция, низкая стоимость. |
Сценарии с низкими требованиями к частоте операций. |
| Вакуумный нагрузочный выключатель |
Вакуумное гашение дуги, часто сочетается с изоляцией SF₆. |
Долгий срок службы, не требует обслуживания, механический срок службы ≥10 000 циклов. |
Сценарии, требующие частых операций. |
| Нагрузочный выключатель SF₆ |
Гашение дуги SF₆ + изоляция SF₆. |
Отличная способность гашения дуги/изоляции, не требует обслуживания. |
Сценарии, требующие высокой надежности. |
4.2 Характеристики конструкции основных продуктов
- Вакуумный нагрузочный выключатель: Трехфазный общий резервуар, оснащен электромагнитным/пружинным механизмом VSP5. Может иметь встроенные трансформаторы тока (ТТ) и изоляционные зазоры. Поддерживает кабельные/концевые выводы. Может устанавливаться в подвесном или стационарном положении.
- Нагрузочный выключатель SF₆: Трехфазный общий резервуар. Может иметь встроенные трансформаторы тока (ТТ). Опциональное внешнее изоляционное устройство. Поддерживает кабельные/концевые выводы. Может устанавливаться в подвесном или стационарном положении.
5. Опорный автоматический выключатель
Коммутационное устройство с полной способностью гашения дуги. Может замыкать, пропускать и размыкать нормальный ток цепи, а также пропускать и размыкать аномальные токи цепи (перегрузка, короткое замыкание) в течение заданного времени. Его функция эквивалентна комбинации "предохранительного выключателя + теплового реле перегрузки". Опорные автоматические выключатели обычно называют "автоматическими повторителями" или "автоматическими повторными выключателями". Установленные на опорах, они являются ключевым оборудованием для защиты и управления в секциях распределительной сети.
5.1 Основные применения
- Секционирование, коммутация, управление и защита сегментов распределительных линий; способен активно размыкать и замыкать короткозамкнутые токи.
- Обычно используется для открытия/закрытия линий; при неисправностях автоматически или вручную (через устройства релейной защиты) выключает неисправные линии.
- Устанавливается в точках разделения ответственности на воздушных линиях 10 кВ; может автоматически устранять однофазные заземления и изолировать короткие замыкания. Является ключевым устройством для модернизации распределенной автоматизации.
5.2 Классификация и основные продукты
Классифицируются по среде гашения дуги: масляный выключатель (в основном устаревший), выключатель SF₆, вакуумный выключатель (текущий mainstream).
Интеллектуальные вакуумные выключатели высокого напряжения для наружного применения AC в настоящее время являются предпочтительным выбором для распределительных линий, обладая следующими характеристиками:
- Функции: Обнаружение неисправностей, защитное управление, возможности связи.
- Методы управления: Ручной, электрический, дистанционный, управление с главного компьютера.
- Состав: Корпус + механизм управления + контроллер (может включать встроенный разъединитель).
- Опциональные компоненты: ТТ (Трансформатор тока защиты), ТТЗ (Трансформатор тока нулевой последовательности), ТН (Трансформатор напряжения).
5.3 Подтипы вакуумных выключателей
- Выключатель с изоляцией SF₆: Вакуумное гашение дуги + изоляция SF₆. Трехфазный общий резервуар. Пружинный механизм управления. Может иметь встроенные ТТ. Опциональное внешнее изоляционное устройство. Подвесное или стационарное крепление.
- Воздушный вакуумный выключатель: Вакуумное гашение дуги + воздушная изоляция. Трехфазный твердополюсный. Пружинный или постоянномагнитный механизм управления. Внешние ТТ. Опциональное внешнее изоляционное устройство. Стационарное крепление.
6. Выпадающий предохранитель
Общеизвестный как "предохранитель-выключатель", это наиболее часто используемый выключатель для защиты от коротких замыканий на ответвлениях и распределительных трансформаторах в распределительных сетях 10 кВ. Он экономичен, прост в эксплуатации и пригоден для наружного использования. Широко применяется для защиты и коммутации на линиях 10 кВ и на первичной стороне распределительных трансформаторов.
6.1 Основные применения
- Установлен на распределительных ответвлениях 10 кВ: ограничивает масштаб отключений. Предоставляет функцию разъединителя благодаря видимому разрыву, создавая безопасную среду для обслуживания.
- Установлен для распределительных трансформаторов: служит основной защитой трансформаторов, защищая их от перегрузок и коротких замыканий.
6.2 Установка и конструкция
- Место установки: Может быть установлен на стороне источника нагрузочного выключателя (предпочтительно, когда предохранители не требуют частой замены, позволяет нагрузочному выключателю изолировать напряжение) или на стороне нагрузки.
- Основные компоненты: Изолятор, нижняя опорная база, нижний подвижный контакт, нижний фиксированный контакт, монтажная плата, верхний фиксированный контакт, контакт "утка", верхний подвижный контакт, трубка предохранителя.
7. Основные различия между опорными выключателями
Ключевые различия между различными опорными выключателями заключаются в трех основных аспектах: способности гашения дуги, типах разрываемых токов и функции защиты. Подробное сравнение приведено ниже:
| Тип выключателя |
Устройство гашения дуги |
Типы разрываемых токов |
Типы проводимых токов |
Требования к координации защиты |
Основное назначение |
| Разъединитель (изолятор) |
Нет |
Только безнагрузочный ток системы |
Рабочий ток, короткозамкнутый ток (кратковременно) |
Не требуется координации защиты, используется только для изоляции. |
Безопасная изоляция для обслуживания, видимый разрыв. |
| Нагрузочный выключатель |
Простое |
Нормальный нагрузочный ток, перегрузочный ток |
Рабочий ток, короткозамкнутый ток (кратковременно) |
Требуется последовательное соединение с предохранителем; предохранитель разрывает короткозамкнутый ток. |
Секционирование линии, нормальное переключение нагрузки. |
| Автоматический выключатель |
Полное |
Нормальный нагрузочный ток, перегрузочный ток, короткозамкнутый ток |
Рабочий ток, короткозамкнутый ток (в течение заданного времени) |
Требуется координация с устройством релейной защиты; защита выдает команду на отключение. |
Устранение неисправностей, комплексная защита линии. |
| Выпадающий предохранитель |
Простое |
Короткозамкнутый ток, перегрузочный ток |
Рабочий ток (в нормальных условиях) |
Используется самостоятельно, предоставляет прямую защиту от коротких замыканий и перегрузок. |
Защита от коротких замыканий для ответвлений и трансформаторов. |
Резюме
- Разъединитель (изолятор): Разрывает только безнагрузочный ток; предоставляет "видимый разрыв" для безопасного обслуживания.
- Нагрузочный выключатель: Разрывает нормальный нагрузочный ток, но не аварийный ток; требует предохранителя для защиты от неисправностей.
- Автоматический выключатель: Разрывает как нормальный нагрузочный, так и аварийный ток; требует координации с устройством релейной защиты; ключевое устройство для защиты распределительной сети.
- Выпадающий предохранитель: Специально разрывает короткозамкнутый и перегрузочный ток; предоставляет недорогую защиту для ответвлений и трансформаторов.
Вход
