Порівняння різних видів 10кВ стовпового переключувального обладнання (відокремлювач, вантажний переключник, автоматичний вимикач та запобіжник)

1. Що таке стовпова вимикач?​​
   Механічний переключальний пристрій, встановлений на зовнішніх опорах електромережі в 10кВ повітряних розподільчих лініях, використовується в пригородних та сільських розподільчих мережах. Він спроектований для розімкнення, замикання та проводження лінійних навантажень та струмів аварійного режиму.
   Стовпові вимикачі зазвичай складаються з корпусу вимикача з датчиками + FTU (Feeder Terminal Unit). Про вимикачі, які обговорюються нижче, можна сказати, що вони належать до категорії стовпових відокремлювачів (відсікачів).

​2. Класифікація стовпових вимикачів​
Стовпові вимикачі можна класифікувати з багатьох поглядів. Основні методи класифікації та характеристики наступні:

​За здатністю розімкнення:​​

• ​а. Стовповий відокремлювач (відсікач):​​ Немає здатності гасити дугу; не може замикати або розімкнути нормальний навантаження струм. Має видимий розрив (зазор ізоляції). Його основне призначення - ізоляція ліній для забезпечення безпеки під час ремонту.
• ​б. Стовповий вимикач навантаження:​​ Має базову здатність гасити дугу; може замикати, проводити та розімкнути нормальний навантаження струм (≤630A). Може проводити, але не може розімкнути струм аварійного режиму.
• ​в. Стовповий автоматичний вимикач:​​ Потужна здатність гасити дугу; може замикати, проводити та розімкнути нормальний навантаження струм (≤630A) та струм аварійного режиму (≥20кА).
• ​г. Стовповий плавкий вимикач (плавкий вимикач з випадковим випаданням):​​ Основна функція - розімкнення короткозамкнення струму; використовується для захисту ліній від короткозамкнення.

​3. Стовповий відокремлювач (відсікач)​​
Також відомий як "відсікач-ніж", це контрольний пристрій без механізму гашення дуги. Його основна функція - ізоляція живлення для забезпечення безпечного ремонту інших електричних пристроїв. Робота під навантаженням не допускається (може лише замикати/розімкнути маломітні цепи при певних умовах). Це один із найширше використовуваних та найчастіше експлуатованих пристроїв у високовольтному комутуванні.

​3.1 Основні застосування​

• Відключення лінійного обладнання для ремонту, пошуку дефектів, тестування кабелів та переконфігурації режимів роботи.
• Після відкриття він ізольує обладнання, що знаходиться на ремонту, від живої лінії, створюючи надійний ізоляційний зазор і надаючи "видимий, чіткий показник розриву" для забезпечення безпеки персоналу.
• Слугує демаркаційним вимикачем між повітряними лініями та майном користувача, або між кабельними лініями та повітряними лініями.
• Встановлюється на одній або обох сторонах вимикача навантаження для сприяння пошуку дефектів, тестування кабелів та ремонту/заміни вимикача навантаження.

​3.2 Основні характеристики​

• ​Переваги:​​ Низька вартість, проста конструкція, довговічність.
• ​Обмеження:​​ Не може працювати під номінальним/великим навантаженням; не може розімкнути або замкнути навантаження струм та короткозамкнення струм.
• ​Процедура роботи:​​ Для живлення: "Спочатку закрити відсікач, потім замкнути автоматичний вимикач/вимикач навантаження." Для відключення: "Спочатку відкрити автоматичний вимикач/вимикач навантаження, потім відкрити відсікач."
• ​Особливі дозволені умови:​​ Може замикати/розімкнути магнітний струм ненавантажених трансформаторів (≤2A) та ємнісний струм ненавантажених ліній (≤5A).
• ​Технічні параметри:​​ Зазвичай, піковий стійкий струм (динамічна стійкість) ≤40кА (має бути перевірено при виборі). Механічний термін служби приблизно 2000 циклів.

​4. Стовповий вимикач навантаження​
Оснащений простим пристроєм гашення дуги, може замикати та розімкнути цепи під навантаженням. Може розімкнути певні навантаження та перенавантаження, але не може розімкнути короткозамкнення струми. Потрібно використовувати в серії з високовольтним плавким вимикачем (який відключає короткозамкнення струм). Його функціональність знаходиться між відсікачем та автоматичним вимикачем. Основні застосування - розділення ліній та ізоляція дефектів.

​4.1 Поширені типи та характеристики​

​4.2 Основні структурні особливості продуктів​

• ​Вакуумний вимикач навантаження:​​ Трифазний спільний бак, оснащений електромагнітним/пружинним механізмом VSP5. Може мати вбудовані трансформатори струму (CTs) та зазори ізоляції. Підтримує виходи кабелю/терміналу. Може бути встановлений підвісно або стоячо.
• ​Вимикач навантаження SF₆:​​ Трифазний спільний бак. Може мати вбудовані трансформатори струму (CTs). Опціональний зовнішній пристрій ізоляції. Підтримує виходи кабелю/терміналу. Може бути встановлений підвісно або стоячо.

​5. Стовповий автоматичний вимикач​
Переключальний пристрій з повною здатністю гашення дуги. Може замикати, проводити та розімкнути нормальний струм цепи, а також може проводити та розімкнути аномальні струми цепи (перенавантаження, короткозамкнення) протягом вказаного часу. Його функція еквівалентна комбінації "плавкого вимикача + теплового реле перенавантаження/недонавантаження." Стовпові автоматичні вимикачі зазвичай відомі як "автоматичні повторні включення" або "автоматичні включення." Встановлюються на опорах, вони є ключовим обладнанням для захисту та контролю в розділах розподільчих мереж.

​5.1 Основні застосування​

• Розділення, комутування, контроль та захист розділів розподільчих ліній; здатні активно розімкнути та замкнути струми короткозамкнення.
• Зазвичай використовуються для відкриття/закриття ліній; під час дефектів автоматично або вручну (за допомогою пристроїв релейного захисту) відключають дефектні лінії.
• Встановлюються на точках поділу відповідальності на 10кВ повітряних лініях; можуть автоматично видаляти однофазні заземлення та ізольувати дефекти короткозамкнення. Ключовий пристрій для оновлення розподільчої автоматизації.

​5.2 Класифікація та основні продукти​
Класифікуються за засобом гашення дуги: масляний автоматичний вимикач (значно застарілий), автоматичний вимикач SF₆, вакуумний автоматичний вимикач (поточний стандарт).
На даний момент зовнішні високовольтні інтелектуальні вакуумні автоматичні вимикачі є вибором для розподільчих ліній, з характеристиками:

• ​Функції:​​ Виявлення дефектів, контроль захисту, здатність до комунікації.
• ​Способи управління:​​ Ручний, електричний, дистанційний, дистанційний через головний комп'ютер.
• ​Склад:​​ Корпус + механізм управління + контролер (може включати вбудований відсікач).
• ​Опціональні компоненти:​​ CT (Трансформатор захисту струму), ZCT (Трансформатор нуль-послідовності струму), PT (Трансформатор напруги).

​5.3 Підтипи вакуумних автоматичних вимикачів​

• ​Автоматичний вимикач з ізоляцією SF₆:​​ Вакуумне гашення дуги + ізоляція SF₆. Трифазний спільний бак. Пружинний механізм управління. Може мати вбудовані CTs. Опціональний зовнішній пристрій ізоляції. Підвісне або стояче монтаж.
• ​Автоматичний вимикач з повітряною ізоляцією:​​ Вакуумне гашення дуги + повітряна ізоляція. Трифазний монолітний тип. Пружинний або постійно-магнітний механізм управління. Зовнішні CTs. Опціональний зовнішній пристрій ізоляції. Стояче монтаж.

​6. Плавкий вимикач з випадковим випаданням​
Зазвичай відомий як "плавкий вимикач з випадковим випаданням," це найпоширеніший вимикач захисту від короткозамкнення для гілок розподільчих ліній та трансформаторів в 10кВ розподільчих мережах. Він економічний, простий у використанні та придатний для зовнішнього середовища. Широко використовується для захисту та комутування на 10кВ лініях та первинній стороні розподільчих трансформаторів.

​6.1 Основні застосування​

• Встановлюється на гілках 10кВ розподільчих ліній: Обмежує область відключень. Надає функцію відсікача через видимий розрив, створюючи безпечне середовище для ремонту.
• Встановлюється для розподільчих трансформаторів: Слугує основним захистом для трансформаторів, захищаючи їх від перенавантаження та впливів короткозамкнення.

​6.2 Встановлення та конструкція​

• ​Місце встановлення:​​ Може бути встановлений на стороні джерела вимикача навантаження (предпочитаний, коли плавкі вставки не потребують частої заміни, дозволяє вимикачу навантаження ізольувати напругу) або на стороні навантаження.
• ​Основні компоненти:​​ Ізолятор, нижня підставка, нижній рухомий контакт, нижній фіксований контакт, монтажна плита, верхній фіксований контакт, "клювачий" контакт, верхній рухомий контакт, трубка плавкого вимикача.

​7. Основні відмінності між стовповими вимикачами​
Основні відмінності між різними стовповими вимикачами полягають у трьох основних аспектах: здатність гасити дугу, типи розімкнення струмів та функції захисту. Детальне порівняння нижче:

​Висновок​

• ​Відокремлювач (відсікач):​​ Лише розімкнуває струм без навантаження; надає "видимий розрив" для безпечного ремонту.
• ​Вимикач навантаження:​​ Розімкнуває нормальний струм навантаження, але не струм дефекту; потребує плавкого вимикача для захисту від дефектів.
• ​Автоматичний вимикач:​​ Розімкнуває як нормальний струм навантаження, так і струм дефекту; потребує координації з пристроєм релейного захисту; ключовий пристрій для захисту розподільчих мереж.
• ​Плавкий вимикач з випадковим випаданням:​​ Специфічно розімкнуває струми короткозамкнення/перенавантаження; надає недорогий захист для гілок та трансформаторів.