Разъединители, отделители, короткозамыкатели

ЮРГТУ (НПИ)

Кафедра ЭСиЭЭС

Разъединители, отделители, короткозамыкатели

№ 3

Цель работы:

1.Изучить общие сведения о разъединителях.

2. Изучить конструкции разъединителей для внутренней установки.

3. Изучить конструкции разъединителей для наружной установки.

4. Изучить назначение и конструкции короткозамыкателей и отделителей и пример их применения.

1. Общие сведения

Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с не значительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. В отличие от выключателя его контакты открыты, и их состояние можно наблюдать визуально.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к межфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако допускается использовать разъединители для производства следующих операций:

-отключения и включения нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

-зарядного тока шин и линий;

-нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже (в этом случае дуга будет слабой и самопроизвольно погаснет по мере разведения контактов);

-отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов

Разъединителем разрешается также производить операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью (шиносоединительным или обходным выключателем);

Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявляются следующие требования:

-создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению;

-электродинамическая и термическая стойкость при протекании токов КЗ;

-исключение самопроизвольных отключений;

-четкое включение и отключение при наихудших условиях работы (обледенение, снег, ветер).

Основными частями конструкции разъединителей являются:

-главные контакты, расположенные последовательно в первичной цепи (один или оба контакта должны быть подвижными, подвижные контакты принято называть ножами);

-токоведущие части;

-изоляция;

-приводы основных и заземляющих ножей;

-тяги к приводам;

-заземляющие ножи (заземлители), которые могут заземлять главные контакты после их отключения;

-блокировка между главными и заземляющими ножами.

Разъединители классифицируют по различным признакам:

-по числу полюсов они могут быть одно- и трехполюсными;

-по роду установки - для внутренних и наружных установок;

-по способу движения ножей — рубящего, поворотного, катящегося, пантографического и подвесного типа;

-по способу расположения ножей различают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

2. Примеры разъединителей внутренней установки

2.1 Разъединитель рубящего типа

На рис. 1 показан разъединитель типа РВРЗ -2-20/8000 (разъединитель для в нутренней установки с рубящим движением главного ножа и с двумя з аземляющими ножами) на напряжение 20 кВ, номинальный ток 8000 А, рассчитанный на предельный сквозной ток 300 кА и предельный ток термической стойкости 112 кА (при расстоянии между полюсами 700 мм).

Рис.1. Разъединитель рубящего типа для внутренней установки с двумя заземляющими ножами РВРЗ-2-20/8000 (один полюс):

1 — подвижные главные контакты; 2 — стальные пластины; 3 — неподвижный контакт; 4 — опорный изолятор; 5 — рама; 6 — заземляющие ножи; 7— механическая блокировка между главными и заземляющими ножами; 8 — фарфоровая тяга

В разъединителях рубящего типа (рис. 1) нож вращается вокруг одного из неподвижных контактов, движение ножу 1 передается от вала через фарфоровые тяги 8. Необходимое давление в контактах создается пружинами. Главные контакты крепятся на опорных изоляторах 4, которые прикреплены к раме 5.

При прохождении токов КЗ создаются электродинамические усилия в местах перехода тока с пластин ножа 1 в неподвижный контакт 3, стремящиеся оттолкнуть ножи от контакта. С другой стороны, пластины ножа притягиваются друг к другу благодаря взаимодействию токов одного направления. При больших токах КЗ силы отталкивания могут оказаться больше, чем силы притяжения пластин ножа, это приведет к отбросу пластин ножа от контакта, возникновению дуги, т.е. к аварии. Чтобы избежать этого, в разъединителях предусматривается устройство магнитного замка. Он состоит из двух стальных пластин 2, расположенных снаружи ножа, которые, намагничиваясь токами КЗ, притягиваются друг к другу и создают дополнительное давление в контакте.

Заземляющие ножи 6 могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта (один заземляющий нож) или с обеих сторон (два заземляющих ножа). При трехполюсной установке они закорачиваются общей медной шиной.

Заземляющие ножи имеют механическую блокировку 7, не разрешающую включать их при включенных главных ножах, что привело бы к замыканию на землю в сети.

Включение и отключение главных ножей осуществляется электродвигательным приводом (ПДВ), позволяющим производить эти операции дистанционно. Для управления заземляющими ножами используется ручной рычажный привод, состоящий из системы рычагов, передающих движение от рукоятки к валу (приводы на рис.1 не показаны).

Одним из недостатков рубящих разъединителей является необходимость наличия пространства, куда будет перемещаться нож при отключении разъединителя. В некоторых условиях такого пространства может не быть. Тогда можно применить разъединитель катящегося типа.

2.2 Разъединитель катящегося типа

Например, для установки в комплектных экранированных токопроводах может применяться разъединитель катящегося типа с поступательным движением ножа РВК-20/12000 (рис.2а и рис 2б). Эти разъединители рассчитаны на большие токи (12000, 14000 А). Неподвижные контакты 4 (левый и правый) выполнены в виде коробов из листовой меди и закреплены на опорных изоляторax 2, привернутых к раме 1. Подвижный контакт 3 выполнен из восьми коробчатых шин, соединенных между собой специальным механизмом 6. Давление в контактах создается пружинами 5. При отключении разъединителя поворотом изолятора 7 приводится в движение кулачковое устройство механизма 6, которое отжимает подвижные контакты 3 от неподвижных на несколько миллиметров. Затем весь подвижный контакт перекатывается на роликах 8 справа налево, отключая разъединитель. При включении сначала перемещается подвижный контакт слева направо, а затем кулачковое устройство освобождает коробчатые шины подвижного и контакта и они пружинами прижимаются к неподвижным контактам.

Рис.2а Разъединитель катящегося типа РВК-20/12000, вид сбоку.

Рис.2а Разъединитель катящегося типа РВК-20/12000, разрез.

Такое отключение и включение без трения в контактах позволяет применить легкий двигательный привод (ПДВ-12), а также уменьшить износ контактов.

3. Примеры разъединителей наружной установки

Разъединители, устанавливаемые в открытых распределительных устройствах, должны обладать соответствующей изоляцией и надежно выполнять свои функции в неблагоприятных условиях окружающей среды (дождь, снег, гололед)

.

3.1 Разъединители горизонтально-поворотного типа

Разъединители горизонтально-поворотного типа выпускаются на напряжение 10—750 кВ. Широкое применение этих разъединителей объясняется значительно меньшими габаритами и более простым механизмом управления. В этих разъединителях главный нож состоит из двух частей, которые перемещаются в горизонтальной плоскости при повороте колонок изоляторов, на которых закреплены (рис. 3а). Один полюс является ведущим, к нему присоединен привод. Дви­жение к другому полюсу (ведомому) передается тягой. Разъе­динители могут иметь один или два заземляющих ножа. Контактная часть разъединителя состоит из ламели, укрепленной на конце одного ножа, и контактной поверхности на конце другого ножа. При включении нож входит между ламелями. Давление в контакте создается пружинами. Разъемный контакт подобной конструкции показан на рис. 3б.

На рис.3а представлен горизонтально-поворотный разъединитель типа РНДЗ-2-110 (Р азъединитель Наружной у становки Двухколонковый с двумя Заземляющими ножами) с номинальным напряжением 110 кВ. Он смонтирован на раме (1), на которой крепятся две колонки опорных изоляторов (2). На одной колонке смонтирован главный нож с ламелью (5), а на другой – главный нож (6) без ламели, с лопаткой. Под действием привода эти колонки могут вращаться вокруг вертикальной оси. Главные ножи показаны во включенном положении. Заземляющие ножи (7) показаны в отключенном положении. При отключении главных ножей усилие от привода главных ножей (9) через тягу (8) передается на правую, ведущую колонку, а с помощью специальной тяги (на рис. 3 не видна) усилие от правой колонки передается левой, ведомой колонке. При этом колонки поворачиваются вместе с главными ножами на 90⁰ и происходит отключение главных ножей таким образом, что они смотрят в одну сторону. Теперь, если необходимо их заземлить, с помощью приводов (на рис.3а не показаны) заземляющих ножей (7) их поднимают до соединения с главными.

Рис. 3а. Разъединитель горизонтально-поворотного типа РНДЗ-2-110, включенное положение разъединителя:

1 — рама; 2 — опорный изолятор; 3 — наконечник для присоединения шин; 4 — гибкая связь; 5 — главный нож с ламелями; 6 — главный нож без ламелей; 7 — заземляющие ножи; 8 — тяга к приводу; 9 — привод;

Рис. 3б Разъемный контакт разъединителя:

1 — гибкая связь; 2 — пружина; 3 — ламель; 4 — лопатка

Более совершенную конструкцию с горизонтально – поворотными ножами имеют разъединители серии РГ и РГН на напряжение от 35 до 220 кВ, предназначенные для замены разъединителей типа РНДЗ. При напряжении 110 и 220 кВ они также имеют две вращающиеся изоляционные колонки с прикрепленными к ним главными контактами – ножами.

При напряжении 35 кВ из-за меньших размеров они имеют одну подвижную колонку и один подвижный контакт (рис. 4). На несущей раме закрепляются неподвижная 2 и подвижная 5 колонки, на которых крепятся полунож двухполосный 3 с разъемным контактом 4 и полунож однополосный.

При отключении усилие от привода передается тягой 8 колонка 5, вращаясь, передает движение полуножам, при повороте которых размыкается контакт 4. Разъединитель может иметь один или два заземлителя (1 и 6) управляемых приводом через валы 7. Поверхности разъемного контакта покрыты серебром. Изоляторы выполнены из высокопрочного фарфора. Выводные контакты скользящего типа более долговечны, чем гибкие связи (в сериях РНДЗ РЛНД). Разъединители серии РГ работоспособны при гололеде до 20 мм.

Рис. 4 Разъединитель РГ-35/2000УХЛ1:

1 — заземлитель; 2 — неподвижная колонка; 3 — полунож двухполосный; 4 — разъемный контакт для подключения заземляющего ножа (заземлителя); 5 — подвижная колонка; 6 — заземлитель; 7 — валы ножей заземлителей; 8 — тяга к приводу

3.2 Подвесные разъединители

Подвесной разъединитель надежно включается и отключается при гололеде, обеспечивает значительную экономию металлоконструкций, изоляторов, ошиновки. Капитальные затраты на сооружение ОРУ с подвесными разъединителями сокращаются примерно на 20% за счет уменьшения размеров ОРУ. Широкое распространение такие разъединители получили в ОРУ 330 — 500 кВ.

Подвесной разъединитель (рис. 5) имеет подвижную контактную систему, состоящую из груза 5, снабженного пружиня­щими лапами 4 и контактными наконечниками 3, к которым приварены токопроводы.

Вся эта система подвешена на гирляндах изоляторов 2 к порталу. Неподвижный контакт в виде кольца 6 может устанавливаться на шинной изоляционной опоре, а также на измерительных трансформаторах тока и напряжения. Тросовая система управления состоит из электродвигательного привода, троса, противовеса, блоков.

В отключенном положении подвижный контакт поднят. При включении разъединителя вращением барабана привода поднимается вверх противовес, а подвижные контакты под действием собственного веса опускаются вниз и наконечники 3 приходят в соприкосновение с кольцом 6 — цепь замкнута.

Рис. 5. Разъединитель подвесного типа (РПН) в отключенном состоянии:

1 — трос от привода; 2 — гирлянда изоляторов; 3 — контактные наконечники; 4 — пружинящие лапы; 5 — груз; 6 — неподвижный контакт в виде кольца; 7 — заземляющий нож; 8 — трансформатор тока

4. Короткозамыкатели и отделители

Короткозамыкатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в электрической цепи.

Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанции для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного КЗ действием релейной защиты.

В установках с изолированной или компенсированной нейтралью 35 кВ применяют два полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искусственное двухфазное КЗ. В установках с заземленной нейтралью (110 кВ и выше) применяется один полюс короткозамыкателя для создания однофазного КЗ (рис.6). Короткозамыкатели могут иметь открытые или закрытые контакты. Конструкция короткозамыкателя КЗ-35 открытого типа показана на рис.7. Привод короткозамыкателей имеет пружину, которая обеспечивает включение заземленного ножа на неподвижный контакт, находящийся под напряжением. Импульс для работы привода подается от релейной защиты. Отключение производится вручную. При включении короткозамыкателя во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата необходимо обеспечить большую скорость движения ножа. В существующих конструкциях время включения короткозамыкателя составляет 0,12 — 0,25 с.

Отделитель это коммутационный трехполюсный аппарат предназначенный для быстрого отключения обесточенной трехфазной цепи за счет пружинного привода.

Отделители и короткозамыкатели открытой конструкции недостаточно надежно работают в неблагоприятных погодных условиях (мороз, гололед). В эксплуатации наблюдаются случаи их отказа в работе, поэтому применение их в настоящее время ограничено. Взамен этих конструкций разработаны отделители и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере, заполненной элегазом (КЭ-110, КЭ-220, ОЭ-110) (рис.8 и рис.9).

Рис. 6. Схемы включения отделителей и короткозамыкателей.

а — в установках 110 кВ и выше; б — в установках 35 кВ.

Рис.7 Короткозамыкатель K3-35.

1- нож; 2 — неподвижный контакт; 3 — изолятор; 4 — шинка заземления, 5 — рама.

Рис. 8 Короткозамыкатель закрытого типа с элегазовым наполнением КЭ-110.

1 — контактный вывод; 2 — контактная камера; 3 — гидравлический затвор; 4 — присоединение заземляющей шины; 5 — основание; 6 — мановакуумметр; 7 — трансформатор тока ТШЛ-0,5; 8 — привод; 9 — тяга; 10 — изолятор; 11 — баллон с элегазом; 12 — фильтр.

Рис. 9 Отделитель закрытый с элегазовым наполнением ОЭ-110/100.

1 — верхний фланец; 2 — неподвижный контакт; 3 — экран; 4 — контактная пружина; 5 — подвижный контакт; 6 — изолирующая колонка; 7 — масляный гидрозатвор; 8 — основание; 9 — тяга к приводу; 10 — буфер; 11 — мановакуумметр; 12 — тяга к подвижному контакту.

Пример совместного применения короткозамыкателя и отделителя.

На рис. 10 приведен пример применения короткозамыкателя QN и отделителя QR. Здесь две отпаечные подстанции (одна с трансформатором Т1, а другая – с Т2) подключены к проходящей ЛЭП и выполнены по упрощенной схеме, без выключателей с высшей стороны. Эти подстанции могут отключаться только выключателем Q, расположенным в начале питающей ЛЭП. При КЗ на низкой стороне трансформатора Т1, ток в районе Q из-за сопротивления Т1 может оказаться недостаточным для срабатывания релейной защиты на подстанции, где установлен выключатель Q.

Рис.10

Для увеличения тока КЗ в районе Q по сигналу релейной защиты трансформатора Т1 включают короткозамыкаиль QN. При этом ток КЗ увеличится и выключатель на короткое время отключит ЛЭП. В безтоковую паузу отделитеь QR отключает поврежденный трансформатор Т1. После этого выключатель Q вновь включает питающую ЛЭП, обеспечивая питание подстанции с трансформатором Т2.

Графическое изображение и буквенное обозначение разъединителей, отделителей и короткозамыкателей на схемах

	QS		QR		QN		QSG
Разъединитель	Отделитель	Короткозамыкатель	Заземляющий нож разъединителя

Работу выполнил студент ЭнФ 3-2

Зубов Антон Игоревич

Работу принял:

Галкин Анатолий Иванович

Дата:

Дата добавления: 2015-09-29