Что такое высоковольтный выключатель

Высоковольтными выключателями называют коммутационные аппараты, производящие оперативное включение или отключение отдельных линий и электрического оборудования при нормальном или аварийном режиме, управляемых вручную, дистанционно или автоматически. Рассмотрим конструктивные особенности данных устройств, выпускаемые разновидности, порядок проверки и технического обслуживания.

Виды

Производится несколько разновидностей выключателей, отличающихся конструктивным устройством и характеристиками. Далее – детальнее о различных видах данного оборудования. Каждый вид выключателя отличается по величине напряжения, номинальному току и току отключения(Iкз).

По способу гашения дуги:

• Элегазовые выключатели (баковые и колонковые),
• Вакуумные выключатели,
• Масляные выключатели (баковые и маломасляные),
• Воздушные выключатели,
• Автогазовые выключатели,
• Электромагнитные выключатели,
• Автопневматические выключатели.

По назначению:

1. Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания.
2. Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000 А) и тока отключения.
3. Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
4. Выключатели нагрузки выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.
5. Реклоузеры подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабжённые защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП.
6. Выключатели специального назначения.

По виду установки:

1. Опорные то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.
2. Подвесные то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.
3. Настенные то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.
4. Выкатные то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. видимого разрыва при работах на линиях).
5. Встраиваемые в комплектные распределительные устройства(КРУ).

По категориям размещения и климатическому исполнению:

• пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции),
• десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического места установки.

Ниже представлены конструкции выключателей, каждая схема кликабельна и её можно увеличить кликнув по ней.

Элегазовый

Изолирует фазы газовой средой, чем и объясняется принцип действия элемента. При поступлении сигнала на отключение, происходит замыкание контакта камер с созданием электрической дуги в газовой среде. От воздействия дуги, газ разделяется на составляющие. Дуга гасится за счёт резкого повышения давления газа.

Конструктивно такой элемент состоит из следующих частей:

• фарфорового корпуса,
• подвижного и неподвижного контактов,
• среднего контакта,
• сопла,
• тяги.

Данные устройства отличаются следующими преимуществами:

• многофункциональностью,
• высокой скоростью срабатывания,
• пригодностью для применения в экстренных случаях,
• продолжительностью эксплуатации.

Среди недостатков – высокая стоимость в производстве и продаже, трудности в уходе, устройство специального основания для монтажа.

Указанные элементы отличаются следующими техническими характеристиками:

• номинальным напряжением,
• номинальным током,
• аварийным током(током короткого замыкания).

В зависимости от характеристик и расценок производителя, данные устройства могут стоить от 6000 рублей и на порядок выше.

Вакуумный

Состоит из следующих элементов:

• подвижного и неподвижного контактов,
• дугогасительной камеры,
• гибкого токосъёма,
• тягового изолятора,
• отключающей и дожимной пружин,
• включающего электромагнита,
• якоря.

Изделие работает за счёт изолирующих свойств вакуума, обеспечивающих гашение возникающей дуги.

Достоинства такого устройства в следующем:

• конструктивной простоте, облегчающей ремонт и эксплуатацию,
• возможности различного расположения (вертикально или горизонтально),
• надёжности и длительности работы,
• компактным размерам,
• пожарной безопасности.

К недостаткам причисляют малый ресурс в случае короткого замыкания, большую цену и возможность образования перенапряжения в процессе коммутации.

Устройства подбираются с учётом следующих технических характеристик:

• номинального напряжения,
• номинального тока,
• отключающего тока – в пределах 25 кА.

Цена может колебаться в пределах от 12 до 240 тысяч рублей.

Масляный

Состоит из:

• металлического бака, заполненного маслом,
• крышки,
• проходного изолятора,
• отключающей пружины,
• вала выключателя,
• подвижных и неподвижных контактов,
• изоляции стенок бака.

Дуга охлаждается потоком газа и пара от испаряемого масла.

Отличаются надёжностью, простотой в использовании и прочностью конструкции. Из минусов следует отметить большие габаритные размеры, пожарную опасность и сложность монтажа.

Технические характеристики отличаются следующими значениями показателей:

• номинальным напряжением,
• номинальным током,
• предельным током.

Стоимость – от 15 до 400 тысяч рублей за единицу.

Воздушный

Конструкция данного устройства предусматривает наличие следующих составных частей:

• резервуара, наполненного сжатым воздухом,
• дугогасительной камеры,
• шунтирующего резистора,
• главных контактов,
• отделителя,
• делителя напряжения.

Дуга в данных элементах гасится сжатым воздухом, с выводом через дутьевые каналы и окончательным гашением.

Из преимуществ указанных устройств:

• быстрое срабатывание,
• высокие свойства пожаробезопасности,
• продолжительность эксплуатации.

В числе недостатков большая цена на оборудование и необходимость регулярного обслуживания.

Из технических характеристик следует отметить величины:

• номинального напряжения – от 3 до 1150 кВ,
• номинального тока – от 200 до 2500 А,
• максимального тока – от 26 до 32 кА.

Стоимость данных установок – от 100 до 800 тысяч рублей и выше.

Выключатель нагрузки

Это высоковольтное коммутационное устройство с промежуточными характеристикам, если сравнивать разъединители и выключатели. Бывают автогазовыми, вакуумными, элегазовыми, воздушными и электромагнитными.

Контакты замыкаются ножами. В рабочем состоянии происходит замыкание контактов разъединителей и дугогасительных камер. Размыкание происходит последовательно, начиная с разъединителей и оканчивая вспомогательными ножами. Зажигаемая дуга гасится газовым потоком.

В отключённом положении надёжность изоляционных разрывов обеспечивается внешним расположением ножей относительно дугогасительных камер.

Отличаются следующими техническими характеристиками:

• номинальным напряжением – от 3 до 10 кВ,
• номинальным током – от 32 до 200 А,
• максимальным током – от 12 до 32 А.

Цена данной продукции – в пределах от 300 до 30 000 рублей.

Требования к эксплуатации

При эксплуатации данного оборудования должны соблюдаться следующие требования:

• правильный выбор элемента с учётом технических характеристик,
• надлежащее техническое обслуживание, согласно требованиям, предусмотренным заводом-изготовителем,
• соблюдение условий эксплуатации, допустимых для конкретного устройства,
• наличие обученного и аттестованного персонала, допускаемого к обслуживанию оборудования.

Установленные устройства должны надлежащим образом проходить регулярные проверки, испытания и другие необходимые виды работ.

Выбор выключателя

Испытания и проверки, какими приборами ведётся контроль

Эксплуатация высоковольтных выключателей предусматривает проведение следующих проверок:

• визуального осмотра на предмет наличия внешних дефектов,
• замеров сопротивления изолирующего покрытия,
• проверок сопротивления обмоток и контактов, при сравнении полученного значения с нормируемыми показателями,
• времени срабатывания,
• температуры контактов и другие.

Инструментальные измерения выполняются мегомметром, термометром и секундомером. Также для проверки устройств могут использоваться специальные стенды, предназначенные для выполнения данных видов работ.

Техническое обслуживание выключателей

Выключатели должны регулярно осматриваться для определения наличия повреждений, которые можно выявить по внешнему виду устройства. При остановках оборудования в рамках технического обслуживания должна проводиться его очистка, настройка, удаление нагара с контактов, другие необходимые операции, предусмотренные технической документацией изготовителя.

Каждые 4 года устройства подвергаются регламентированному текущему, а 8 лет – капитальному ремонту. Необходимость проведения текущего ремонта может быть обусловлена:

• нарушением целостности элементов,
• шумом и треском в ходе срабатывания выключателя,
• перегревом контактов,
• повышенным расходом масла.

Работы обычно выполняются по месту эксплуатации устройств, к их выполнению привлекается обученный персонал в составе специализированной организации.

Высоковольтные выключатели – важные устройства, от исправности которых зависит правильность выполнения коммутационных операций.

Более подробно можете прочитать в учебнике(начиная со страницы 237, а про выбор выключателя со страницы 268):