Отделители и короткозамыкатели

Отделитель - это разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на отключение на специальный привод (t_откл = 0,5 - 1 с).

Короткозамыкатель - однополюсный (сети с U ³ 110 кВ) или двухполюсный аппарат (сети 6, 10, 35 кВ), снабженный пружинным приводом для автоматического включения и предназначенный для создания КЗ по ручной команде или от релейной защиты.

Для экономии выключатели перед трансформаторами заменяют комбинацией отделителя и короткозамыкателя (рис. 7). В случае повреждения трансформатора Т1 релейная защита в начале ЛЭП может не сработать, но срабатывает более чувствительная дифференциальная защита (или газовая), которая дает команду на короткозамыкатель QK1. Релейная защита в начале ЛЭП реагирует на большой ток КЗ, отключает линию выключателем QF. В бестоковую паузу отделитель QS2 быстро размыкает свои контакты и отделяет трансформатор Т1. Автоматическое повторное включение АПВ в голове ЛЭП восстанавливает напряжение на линии.

 

	Рис. 7. Принципиальная схема срабатывания короткозамыкателя и отделителя

 

Рассмотрим более подробно работу приводов отделителя и короткозамыкателя рис. 7.

Короткозамыкатель 1 имеет пружинный привод 4. Механизм расцепления привода 6 может срабатывать от реле максимального тока мгновенного действия 8 и независимого расцепителя 10. От ТТ 3 питается электромагнит 9 расцепителя отделителя 2. Отделитель 2 отключается под действием пружины 5.

При внутреннем повреждении трансформатора Т срабатывает дифференциальное реле РТ, подключая промежуточное реле РП, которое подает напряжение на электромагнит независимого расцепителя 10.

Независимый расцепитель 10 освобождает пружину 4, под действием которой короткозамыкатель 1 включается, возникает КЗ.

Ток КЗ протекает через ТТ 3, электромагнит 9 подтягивает свой якорь 11 и заводит пружину 12.

Схема будет находиться в таком состоянии до тех пор, пока от своей защиты не отключится выключатель QF1 на районной подстанции.

После отключения выключателя QF1 ток КЗ прекращается, якорь реле 9 под действием своей пружины производит расцепление защелки 7 и отделитель 2 размыкает свои контакты под действием пружины 5, отключая трансформатор Т.

Через некоторое время срабатывае АПВ в голове линии, выключатель QF1 замыкает свои контакты, восстанавливая напряжение для других потребителей.

Недостатки - большое время перерыва питания (t_сраб = 0,4 с), в зимнее время возможны отказы. Замена выключателями нагрузки с элегазом (t_сраб = 0,15 с).

 

Контрольные вопросы

1. Разъединитель - что это за аппарат?

2. Какой величины токи способен разрывать разъединитель?

3. Что произойдет при размыкании разъединителем рабочего тока?

4. В каких случаях разъединитель может размыкать рабочие токи?

5. Какие приводы имеют разъединители?

6. Требования, предъявляемые к разъединителям.

7. Что такое - магнитный замок?

8. Что может произойти при отсутствии блокировки разъединителя с выключателем?

9. Что может произойти при отсутствии блокировки разъединителя с заземляющими ножами?

10. Разъединитель РВР, РНД - расшифровка.

11. Отделитель - что это за аппарат?

12. Короткозамыкатель - что это за аппарат?

13. Что замыкается в сети с заземленной нейтралью, с изолированной нейтралью?

14. Чем вызвано применение отделителя и короткозамыкателя?

15. Недостатки применения отделителя и короткозамыкателя?

Выключатели масляные

[ 1, 2 ]

Наибольшее распространение в системах электроснабжения получили масляные выключатели.

В зависимости от назначения масла можно выделить две основные группы выключателей:

- баковые выключатели (многообъемные), в которых масло используется для гашения дуги, охлаждения образовавшихся газов и изоляции токоведущих частей между собой, между фазой и заземленным баком,

- малообъемные масляные выключатели, масло используется для гашения дуги и охлаждения образовавшихся газов.

По принципу действия дугогасительного устройства масляные выключатели делятся на 4 группы.

1. С открытой дугой.

2. С автодутьем - высокое давление и большая скорость потока газов в зоне горения дуги за счет энергии самой дуги.

3. С принудительным масляным дутьем - масло к месту разрыва контактов нагнетается принудительно с помощью специальных гидравлических механизмов.

4. С магнитным гашением дуги в масле - под действием переменного магнитного поля дуга перемещается в узкие, заполненные маслом каналы и щели из изоляционного материала.

Гашение дуги происходит в масле, налитом в заземленный бак. Выключатель предназначен для наружной установки. Каждому полюсу соответствует особый бак (выключатели в сети 35, 110, 220 и т.д. кВ) или все полюса находятся в одном баке (6 - 10 кВ).

В верхней части бака расположены проходные изоляторы.

Подвижные контакты укреплены на траверсе, приводимой в движение приводом с помощью изоляционной штанги и системы рычагов. В положении включено траверса находится в верхнем положении, контакты замкнуты, механизм выключателя заперт, пружина сжата. В процессе отключения подвижная система рычагов выводится из мертвой точки, пружина освобождается и перемещает подвижные контакты вниз.

При расхождении контактов между ними возникает дуга (по две на фазу), которая испаряет и разлагает масло (70% водород - в среде водорода дуга гаснет в 17 раз лучше, т.к. при температуре выше 3000⁰ водород из молекулярного состояния переходит в атомарное, 30% ацетилен, доли % уголь), образуя вокруг себя газовый пузырь. Отдавая тепло на испарение и разложение масла, ствол дуги интенсивно охлаждается (плюс циркуляция масла и повышенное давление). Восстанавливающаяся прочность остаточного ствола повышается и при достижении напряжения на дуге напряжения сети дуга гаснет.

Газовый пузырь передает давление на масло и через него на стенки бака, что определяет отключающую способность. При несоответствии отключающей способности выключателя отключаемой мощности может произойти разрушение стенок бака и взрыв, пожар.

Взрыв может произойти при переливе масла - закупорка газоотводного канала, при недоливе масла - не успевший охладиться газовый пузырь, содержащий водород, соприкасается с воздухом в верхней части бака, образуя взрывоопасную гремучую смесь с кислородом воздуха.

В масляных выключателях возможны вторичные взрывы, причиной которых являются газы, образующиеся в выключателе в процессе отключения. Смесь водорода и ацетилена может достигнуть взрывоопасной концентрации. Другой причиной может быть карбид меди - Cu₂C₂, образующийся из ацетилена выхлопных газов и меди элементов выключателя и взрывающийся от небольшого сотрясения даже при транспортировке.

Требуются регулярные планово-предупредительные ремонты, слив масла и зачистка всех медных частей.

Между фазами устанавливаются барьеры из твердых изоляционных перегородок с тем, чтобы взвеси примесей не могли образовывать длинные цепочки, резко уменьшающие электрическую прочность масла.

Кроме трансформаторного масла существуют жидкие синтетические диэлектрики (совол, совтол, пиронол), у которых электрическая прочность выше, чем у масла, но их применение в выключателях категорически запрещено, т.к. при высоких температурах образуются отравляющие вещества.

Отключающая способность масляных выключателей с открытой дугой не зависит от длины межконтактного расстояния - раствора, а определяется главным образом значением восстанавливающегося напряжения.

Необходимый раствор контактов для надежного гашения дуги определяется по следующей зависимости

,

где Р_КЗ - отключаемая мощность КЗ (Вт),

w₀ - удельная мощность, отводимая от дуги,

w - угловая частота (w = 2p f = 314 при f = 50 Гц),

t - постоянная времени дуги,

w_в - восстанавливающаяся частота (w_в = 2p f_{в ,} f_в до десятков кГц)