Высоковольтный выключатель для чего нужен

Высоковольтные выключатели: устройство и принцип действия

admin 5 июля 2022

Высоковольтные выключатели переменного тока и как они работают

Автоматические высоковольтные выключатели — это коммутационные устройства, которые могут размыкать или замыкать цепь за малую долю секунды. Это достигается за счёт разъёмных контактов. Замыкание и размыкание цепи позволяет установить или прервать циркуляцию тока по цепи в обычных или специальных условиях работы, например, при коротком замыкании.

Высоковольтные выключатели: принцип действия

Процесс прерывания тока в высоковольтном выключателе начинается, когда подвижные контакты начинают разъединяться. Как следствие, площадь контакта уменьшается, а плотность тока становится больше, пока энергия не приведёт к испарению металла и возникновению дуги. Несмотря на физическое разделение переключающих контактов, возникшая дуга позволяет току продолжать течь. Прерывание циркулирующего тока будет достигнуто, когда прерывающая среда превратит плазму несущей дуги в изолирующую среду.

В начале дуговых явлений основным источником заряженных частиц является пар электрода. Однако по мере увеличения контактного разделения степень ионизации столба дуги также зависит от характеристик окружающей среды, за исключением вакуумных высоковольтных выключателей.

Высоковольтные выключатели: основные разновидности

В зависимости от среды и метода, используемого для прерывания тока, автоматические выключатели могут быть сгруппированы в следующие типы:

• Масляные высоковольтные выключатели.
• Вакуумные автоматические выключатели.
• Воздушно-магнитные автоматические выключатели.
• Воздушные взрывные автоматические выключатели.
• Серногексафлоридные (SF6) автоматические выключатели.

Масляные автоматические выключатели были первым типом устройств такого типа в сети, благодаря своей способности прерывать большие токи. Процесс прерывания основан на образовании пузырьков водорода и ацетилена, так как масло разлагается в результате дуги, возникающей между коммутационными контактами. Недостатки использования масла в качестве гасящей среды в автоматических выключателях, такие как воспламеняемость и высокая стоимость обслуживания, заставили искать другие среды гашения.

Были разработаны воздушно-струйные и магнитно-воздушные автоматические выключатели, но они не прижились на рынке из-за некоторых недостатков, таких как громоздкость и массивность. В середине века, считаясь новым поколением силовых выключателей, появились SF6 и вакуумные силовые выключатели. SF6 силовые выключатели начали быстро заменять масляные и воздушные силовые выключатели для высоковольтных приложений, так как большинство свойств SF6 превосходят другие прерывающие среды, такие как высокая диэлектрическая прочность или более высокая теплопроводность. Напротив, вакуумные СВ начали распространяться на уровне среднего напряжения до номинальных напряжений около 36 кВ.

Несмотря на то, что многие СВ первого поколения, с маслом или воздухом в качестве закалочной среды, все еще работают, SF6 СВ, несомненно, является наиболее распространённым СВ, используемым в настоящее время для высоковольтных приложений во всём мире.

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Запчасти для разъединителей, приводов, выключателей и т.п.

Выключатели нагрузки

Вакуумные выключатели

Масляные выключатели

Элегазовые выключатели

Выключатели Э (электрон) — автоматические выключатели

Высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для оперативного включения и отключения отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтные выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электростанциях и подстанциях. Они представляют собой конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.

В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьём и дугогасительными камерами с узкими щелями или решётками, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в вакуумной дугогасительной камере (ВДК).

Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Высоковольтный выключатель состоит из:

• контактной системы с дугогасительным устройством,
• токоведущих частей,
• корпуса,
• изоляционной конструкции
• приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Требования к высоковольтным выключателям

Выключатель является самым ответственным аппаратом в высоковольтной системе, при авариях он всегда должен обеспечивать четкую работу. Отказ в работе выключателя приводит к авариям и тяжелым разрушениям, связанным с невозможностью доступа к электроэнергии и прекращением работы крупных предприятий.

В связи с этим основным требованием к выключателям является высокая надежность их работы во всех возможных эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. В связи с тем, что режим короткого замыкания для системы является наиболее тяжелым, выключатель должен обеспечивать отключение цепи за минимально возможное время.

Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами:

• ГОСТ Р52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.»
• ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий».
• ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В.»
• ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции».

Замена выключателя для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителей. В связи с этим выключатель должен допускать как можно большее число отключений коротких замыканий без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до 15 коротких замыканий при полной мощности отключения.

• ОГРАНИЧИТЕЛИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОПН
• РАЗРЯДНИКИ
• РАЗЪЕДИНИТЕЛИ и ЗАЗЕМЛИТЕЛИ
• ПРИВОДЫ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
• ИЗОЛЯТОРЫ
• ШИНОДЕРЖАТЕЛИ и КОМПЕНСАТОРЫ
• ШИННЫЕ ОПОРЫ
• ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ и ПАТРОНЫ
• ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ КОНТАКТНАЯ СЕТЬ и ОБОРУДОВАНИЕ
• ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
• ЩИТОВОЕ и ТРАНСФОРМАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ (КРУ, КСО, ЩО, КТП, Трансформаторы)
• ОПОРЫ ЛЭП
• ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ (ЗИП)
• ДРУГАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ПО ЗАПРОСУ

Выключатели высоковольтного образца

В коммуникационных сетях возникает необходимость в оперативном включении/выключении конкретных участков энергосистемы или агрегатов. Чтобы выполнить мероприятие, можно воспользоваться высоковольтным выключателем. Управление таким устройством обеспечивается специальным приводным механизмом.

Приводная система и принцип работы

Привод эксплуатируется при помощи энергии, поступающей из внешней энергосети.

Существуют электромагнитные, пневматически и пружинные приводные системы. Их подбирают в соответствии с разновидностью энергии, которая подается на выключатель.

По способу функционирования приводы бывают полуавтоматическими. Такое оборудование обеспечивает включение выключателей за счет физического импульса, при этом отключение можно выполнить: автоматически, вручную или дистанционно.

В конструкцию входят такие элементы:

1. Система свободной дезактивации и расцепления.
2. Устройство включения.
3. Система первичной или вторичной активации привода.
4. Кнопки ручного управления.
5. Индикатора количества включений.
6. Блок контактов для выполнения аварийного отключения.

Основные требования к высоковольтным включателям:

1. Надежное использование.
2. Обеспечение безопасности.
3. Оперативное функционирование.
4. Простое обслуживание.
5. Удобный монтаж.
6. Минимальный шум при эксплуатации.
7. Доступная цена.

В настоящее время не все выключатели способны удовлетворить все изложенные требования. Конструкторы ведут активную деятельность по разработке инновационных решений, обеспечивающих выход на рынок приборов с высоким уровнем безопасности.

Разновидности высоковольтных выключателей

Такое оборудование бывает следующих категорий:

1. Элегазовое оборудование в виде баков или колонок.
2. Вакуумные устройства.
3. Масляные агрегаты представлены в виде баковой или маломасляной продукции.
4. Воздушные.
5. Автогазовые.
6. Электромагнитные.
7. Автопневматические.

По назначению устройства бывают такими:

1. Выключатели для сетей с напряжением от 6 кВ.
2. Выключатели для генераторов с напряжением 6-20 кВ.
3. Выключатели для напряжения 6-220 кВ.
4. Выключатели, регулирующие нагрузку.
5. Реклоузеры.
6. Выключатели особого назначения.

Для таких выключателей подходит размещение внутри или за пределами различных помещений, где могут устанавливаться всевозможные вентиляционные и отопительные системы. Существует семь климатических исполнений таких агрегатов. Подходящий вариант выбирают на базе параметров места, где будут выполняться монтажные работы.

Кроме того можно найти выключатели опорного, подвесного, выкатного и интегрированного образца. Данная классификация соответствует способу монтажа

Выключатели для систем высокого напряжения с постоянным током

В данном случае схематическую деятельность выключателя можно представить следующим образом:

1. Размыкание контактов провоцирует формирование электрической дуги.
2. Создание ограничений для процесса наращивания силы тока.
3. Снижение тока в системе до параметров, обеспечивающие самостоятельный распад дуги в произвольном порядке из-за ионизации участка.
4. Реконструкция прочности соединения между контактными элементами.

Когда начинается процесс эксплуатации выключателей в сети высокого напряжения, между контактными единицами начинают формироваться всевозможные среды диэлектрического характера. По этому критерию агрегаты делят на несколько разновидностей. Ниже они будут описаны подробно.

Вакуумные устройства

Электрические дуги хорошо гасятся в условиях вакуума. Дело в том, что у вакуумной среды высокие показатели электрической прочности.

Когда начинается процесс снижения давления в устройстве, молекулы во время пробега преодолевают более значительное расстояние. Вакуумная среда обеспечивает возможности для пробега молекул по расстоянию, которое существенно превосходит объем камеры.

Подобные агрегаты можно устанавливать в случае эксплуатации систем, где ток подается под напряжением более 110 кВт.

Масляное оборудование

В устройстве подобного типа комплекс по гашению дуги заполняется трансформаторным маслом. Процесс выглядит так: масло разлагается, формируя газовые потоки, провоцирующие значительное охлаждение электрической дуги.

Таким оборудованием оснащают системы с напряжением 10-20 кВ или 110-220 кВт.

Активно эксплуатируются выключатели маломасляного или бакового образца. Различия можно выразить в виде расхода масла, а также в методике выполнения изоляция основания от комплекса контактов.

В баковых устройствах много недоработок. Самая яркая – огнеопасность. При использовании агрегата необходимо постоянно следить за объемом и качеством масла, которое находится масло. В любом случае, нужно регулярно выполнять замену масла, что приведет к определенным затратам времени.

Выключатели нагрузки

Подобное оснащение обеспечивает успешную эксплуатацию рубильников в комплексах аварийного отключения подачи энергии. Также оно необходимо при использовании выключателей селекционного образца, независимо от ширины их шин или расстояния между фазами. Рассматриваемый вид устройств демонстрирует оптимальные эксплуатационные параметры при работе в условиях высокого или низкого тока.

На производстве корпусов используют металл или ПВХ. В результате удается изготавливать безопасное оборудование, которое можно устанавливать на территории производственных площадок, цехов и на открытых участках. Чтобы оборудование не запускалось в произвольном порядке, установлена система блокировки выключателя.

Агрегаты выделяются высокими показателями надежности, безопасности и универсальности.

Выключатели для сетей высокого напряжения автоматического образца

Такое оснащение способно обеспечить нормальный проход электричества. Когда наблюдаются короткие замыкания или перегрузки различного происхождения, автоматически происходит отключение системы.

Существуют автоматизированные устройства общего, специального и оперативного назначения.

Элегазовое оборудование

Элегазовые выключатели – профильный элемент оснащения комплексов, обеспечивающих реализацию процессов обеспечения управления и контроля на энергетических линиях.

В камеру поступает особая комбинация газов, дуга гасится. Нет необходимости в выполнении замены газового наполнителя. Также ненужно следить за качеством и объемом газовой массы.

Когда наблюдается изоляция фаз друг от друга, наблюдается процесс выключения сети. При срабатывании индикатора отключения, происходит размыкание контактной группы, которая размещается в нескольких автономных камерах. Наблюдается формирование дуги между интегрированной системой контактов. Дуга находится в газовой среде. Постепенно наблюдается процесс расщепления газа на составляющие элементы.

Сильные стороны такого оборудования заключаются в следующем:

1. Универсальность – успешная эксплуатация в любой сети, независимо от напряжения в ней.
2. Оперативность – оперативная реакция на трансформацию условий обеспечивает возможность практически моментальной дезактивации системы при аварийных ситуациях.
3. Пожарная безопасность.
4. Можно эксплуатировать в условиях вибрационной нагрузки.
5. Большой эксплуатационный ресурс – контакты прикасаются друг к другу, но процесс интенсивного износа не наблюдается.
6. Можно применять в условиях любого тока.

Особенностью таких выключателей является факт, что их можно устанавливать исключительно на специальном основании или подставке. Запрещено их эксплуатировать в условиях низких температурных показателей. Кстати, элегаз стоит довольно дорого.

Сейчас элегазовые выключатели получили обширное распространение. Их используют чаще других видов высоковольтных выключателей.

Подбор и проведение испытаний

Если выключатель высокого тока подобран корректно, система будет качественно выполнять поставленные задачи. При выборе важно обратить внимание на расчетные параметры и предельно допустимые значения. Чтобы выполнить сравнительный анализ, нужно сформировать специальные таблицы, куда будут вноситься соответствующие критерии оценки.

Надежное оборудование будет функционировать долгое время, если во время его подбора акцент делался не на предельных, а на минимальных параметрах.

Когда выполняются монтажные работы, проводятся испытания установленного оборудования. Диагностическое обслуживание и испытания выполняют раз в 48 месяцев, при этом капитальный ремонт – раз в 96 месяцев.

Ремонт выключателей для сетей высокого напряжения

Оборудование будет надежно функционировать, если регулярно выполняется периодическое и капитальное обслуживание.

Периодические ремонтные мероприятия нужно выполнять в следующих случаях:

1. Фарфоровые покрышки в зоне вводов, мембран или предохранителей начинают терять целостное состояние.
2. При эксплуатации внутри выключателя наблюдается шум или треск.
3. Преобразование температурных показателей в контактах соединения.
4. Интенсивный расход масла.

Капительное обслуживание выключателей высокого напряжения нужно выполнять в соответствии с рекомендациями производителя. В основном, необходимые мероприятия можно провести непосредственно на месте эксплуатации оборудования.

Когда наблюдаются неполадки в зоне вводов или трансформаторных элементов, ремонтные мероприятия реализуют в стенах профильных мастерских.

Читайте так же

• Как правильно выбрать СИП
• Применение натяжителя для СИП

Наша продукция

• Опоры типа СВ
• Опоры типа СК
• Фундамент под опоры

Высоковольтный выключатель

Высоковольтный выключатель — служит для включения и отключения цепей напряжением выше 1000 В в нормальном и аварийном режимах.
Высоковольтные выключатели широко применяются на тяговых подстанциях, ЭПС, в высоковольтных линиях автоблокировки и др. По роду дугогасящей среды высоковольтные выключатели переменного тока подразделяют на масляные выключатели, воздушные выключатели, вакуумные выключатели, элегазовые выключатели, электромагнитные выключатели. К особой группе высоковольтных выключателей относятся выключатели нагрузки, позволяющие размыкать и замыкать цепи при прохождении по ним тока не более номинального. Высоковольтные выключатели переменного тока классифицируют также по числу фаз (полюсов) — одно-, двух- и трёхфазные; по месту установки — для внутренней и наружной установки; по способу управления — с ручным или дистанционных приводом; по времени отключения — быстродействующие (до 0,08 с), ускоренного действия (до 0,12 с) и небыстродействующие (до 0,25 с). Важнейшие параметры высоковольтных выключателей переменного тока, характеризующие условия их надёжной работы: номинальное напряжение (линейное), номинальный ток отключения, номинальная мощность отключения, время отключения выключателя с приводом. В цепях постоянного тока используются быстродействующие выключатели.