Сравнение различных 10-киловольтных опорных выключателей (разъединитель, коммутационный выключатель, автоматический выключатель и предохранитель)

1. 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​

​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:

​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.