Тема 5.1. Конструктивне виконання та застосування роз’єднувачів, віддільників та короткозамикачів.

1. Призначення, будова роз’єднувачів.

Роз'єднувачі - апарати, які призначені для включення і відключення ділянок електричних ланцюгів під напругою за відсутності навантажувального струму. Вони застосовуються у всіх високовольтних установках для забезпечення видимого розриву при відключенні якого-небудь ділянки кола, а також для виробництва перемикань і набору потрібної схеми. Всі операції з роз'єднувачами, як правило, виконуються при знеструмлених колах.

Після вимкнення роз'єднувачів з обох сторін об'єкта, наприклад, вимикач або трансформатор та інші апарати повинні заземлятися з обох сторін, або за допомогою переносних заземлювачів, або спец. заземлювальних ножів, що вбудовуються в конструкцію роз'єднувача. Існують роз'єднувачі, як для внутрішньої, так і для зовнішньої установки на всю шкалу струмів і напруг.

До роз'єднувачів висуваються такі вимоги:

1) Контактна система повинна надійно пропускати номінальний струм скільки завгодно тривалий час. В особливо важких умовах працюють роз'єднувачі зовнішніх установок, що піддаються впливу води, пилу, льоду. Контактна система повинна мати необхідну динамічну і термічну стійкість.

2) Роз'єднувач і механізм його приводу повинні надійно утримуватися у включеному положенні при протіканні струму К3. У відключеному положенні рухливий контакт повинен бути надійно фіксований, так як мимовільне включення може призвести до дуже важких аварій та людських жертв.

3) У зв'язку з особливою роллю роз'єднувача як апарату безпеки проміжок між роз'єднаними контактами повинен мати підвищену електричну міцність.

4) Привод роз'єднувача доцільно блокувати із вимикачем. Операції з роз'єднувачем повинні бути можливі, тільки коли вимикач відключений.

Роз'єднувачі для внутрішньої установки розміщуються на стіні чи на металевій конструкції. Рама роз'єднувача заземлюється. При наявності на роз'єднувачі ножів, які заземлюють, передбачається механічне блокування, яке не допускає включення ножів, що заземлюють, при включених робочих ножах і навпаки.

Роз'єднувачі для зовнішньої установки розміщаються на спеціальних металевих чи залізобетонних конструкціях. На напругу 35 кВ і вище роз'єднувачі виконуються у виді трьох окремих полюсів, що на місці установки з'єднуються трубчастими тягами чи валами в один трьохполюсний апарат, керований одним приводом.

Розрізняють ручні, електроприводні і пневматичні приводи роз'єднувачів.

Роз'єднувачі можуть виконуватися як триполюсними на загальній рамі, зазвичай до 35 кВ, так і однополюсними при більш високих напругах. Останнє обумовлено тим, що при напругах понад 35 кВ необхідні відстані між фазами досить великі і загальна рама стає надзвичайно громіздкою і важкою.

Полюс роз'єднувача незалежно від різноманітності конструкцій складається з нерухомого та рухомого (ножа) контактів, укріплених на відповідних ізоляторах опорної плити або рами і привода.

Основним елементом роз'єднувача є його контакти. (Контакти роз’єднувача повинні надійно працювати при номінальному режимі, а також при перевантаженнях і наскрізних струмах короткого замикання.). Нагрівання, динамічна і термічна стійкість, а також електрична і механічна міцність ізоляції є основними питаннями розрахунку та конструювання роз'єднувачів. У роз'єднувачах застосовують високі контактні натискання. При великих струмах контакти виконують з декількох (до восьми) паралельних пластин. Застосовують пластини прямокутного, швелерного і круглого перерізів.

Роз'єднувачі забезпечуються ручним, електродвигуновим або пневматичним приводом. Роз'єднувачі на малі струми при напругах до 35 кВ можуть управлятися вручну ізоляційною штангою.

Найбільшого поширення при струмах до 3000 А включно отримав ручної важільний привід. При номінальному струмі понад 3000 А - ручний черв'ячний привід. Електродвигунові пневматичні приводи використовуються для управління важкими роз'єднувачами, коли ручне керування ускладнене або неможливе, а також при дистанційному і автоматизованому управлінні.

Роз'єднувач призначений для включення і відключення знеструмлених ділянок електричних ланцюгів змінного або постійного струму зі створенням видимого розриву, а також заземлення відключених ділянок за допомогою стаціонарних заземлювачів.

Дозволяється відключення і включення роз'єднувачами:

- Нейтралей силових трансформаторів 110 - 220 кВ;

- Заземлюючих дугогасильних реакторів 6 - 35 кВ за відсутності в мережі замикання на землю;

- Намагнічувальних струмів силових трансформаторів 6 - 500 кВ;

- Зарядного струму і струму замикання на землю повітряних і кабельних ліній електропередачі;

- Зарядного струму систем шин, а також зарядного струму приєднань з дотриманням вимог нормативних документів.

У кільцевих мережах 6 - 10 кВ дозволяється вимкнення роз'єднувачами вирівнювальних струмів до 70 А і замикання мережі в кільце за різниці напруг на розімкнених контактах роз'єднувачів більш, ніж на 5%.

Допускається відключення і включення триполюсними роз'єднувачами зовнішньої установки при напрузі 10 кВ і нижче навантажувального струму до 15 А.

Допускається дистанційне вимкнення роз'єднувачами несправного вимикача 220 кВ і вище, зашунтованого одним вимикачем або ланцюжком з декількох вимикачів інших приєднань системи шин (схема чотирикутника, полуторне і т.п.), якщо вимкнення вимикача може привести до його руйнування і знеструмленими підстанції.

Типи роз’єднувачів:

Роз’єднувач РД(З) 10/400(630) триполюсний на напругу 10 кВ зовнішньої установки призначені для включення і відключення знеструмлених ділянок електричного кола високої напруги, а також заземлення вимкнених ділянок за допомогою заземлюючих ножів, в умовах помірного і холодного клімату (УХЛ 1 )

Управління роз’єднувачем здійснюється ручним приводом типу ПР(З) – УХЛ1.

Технічні характеристики: номінальна напруга 10 кВ, найбільша робоча напруга 12 кВ,

номінальний струм 400(630) А, габаритні розміри 1230х460х480 мм, маса 50-70кг.

Роз’^,єднувач РВ(З) 10/400(630) на напругу 10 Кв призначений для включення і відключення під напругою ділянок електричного кола при відсутності струму навантаження. Управління роз’єднувачем здійснюється ручним приводом типу ПР – 10-1-УЗ, роз’єднувач виготовляється в трьохполюсному виконанні.

Технічні характеристики: номінальна напруга 10 кВ, найбільша робоча напруга 12 кВ, номінальний струм 400(630) А, частота 50 Гц, габаритні розміри 704х589х182 мм, маса 29-40 кг.

Роз’єднувач РВФ(З) 10/400(630) на напругу 10 кВ призначений для включення і відключення під напругою ділянок електричного кола при відсутності струму навантаження.

Управління роз’єднувачем здійснюється ручним приводом типу ПР – 10-1-УЗ, роз’єднувач виготовляються в трьохполюсному виконанні. Технічні характеристики: номінальна напруга 10 кВ, найбільша робоча напруга 12 кВ, номінальний струм 400 (630) А, частота 50 Гц.

Роз’єднувач однополюсний РВО 10/630 внутрішньої установки призначений: для вмикання і вимикання під напругою ділянок електричної мережі при відсутності навантажувального струму, для безпечного виконання робіт на вимкненій дільниці, для вмикання і вимикання зарядних струмів повітряних і кабельних ліній , струмів холостого ходу трансформаторів.

Технічні характеристики: номінальна напруга 10 кВ, найбільша робоча напруга 12 кВ, номінальний струм 400(630) А, частота 50 Гц, габаритні розміри 464х100х158 мм, маса 6,3-10 кг.

Роз’єднувачі високовольтні РД(З) - 35/1000 зовнішньої установки призначені для вмикання та вимикання знеструмлених ділянок електричного кола, а також заземлення вимкнених ділянок за допомогою заземлюючих ножів в умовах помірного і холодного клімату ( УХЛ 1 ) . Роз’єднувачі виготовляються в одно-,двох- або трьохполюсному виконанні без ножів заземлення(РД-35/1000), з одним ножем заземлення(РДЗ.1-35/1000), з двома ножами заземлення(РДЗ.2-35/1000).

Управління роз’єднувачем здійснюється ручним приводом типу ПР(З).

Роз’єднувачі горизонтально поворотного типу на напругу 35-110 кВ призначені для зовнішнього встановлення. Вони можуть бути виконанні з заземляючими ножами (один чи два) і без них. Принцип роботи роз’єднувача полягає у розмиканні і замиканні попередньо знеструмлених електричних кіл, для створення видимого розриву електричного кола, що забезпечує безпеку працівників на вимкненій частині електроустановки, для робіт і оглядів. Керування роз’єднувачами може здійснюватися штангою ручного керування чи ручним приводом. Вимкнення роз’єднувача здійснюється з допомогою привода. Полюси роз’єднувача з’єднуються тягами, що складаються з наконечників і регульованих елементів таким чином, що вісь крайнього ізолятора забезпечує керування роз’єднувачем за допомогою привода ПРН-110М (ПРН-220М).

Будова роз’єднувача:

Роз’єднувач з заземлювальними ножами типу РНДЗ складається з:

- рами, що виготовлена з швелеру;

- опорних ізоляторів, поворот ізоляторів забезпечується підшипниками;

- тяг, що з’єднані валами;

- з’єднувальних валів, до верхніх кінців яких приварені важелі, що з’єднані з фланцями ізоляторів;

- контактної системи (ножові рухомі контакти з мідними контактними ламелями, -

- ножовий контакт;

- пакети мідних гнучких стрічок, затискачі);

- ножів (головних і заземляючих);

-привода.

Рис. 1 Роз’єднувач горизонтально поворотного типу РНДЗ-35

1-рама; 2, 7-контакти заземлювальних ножів; 3- заземлювальні ножі; 4,11-ізолятори; 5- затискачі для приєднання ошиновки РУ; 6- мідні гнучкі стрічки; 8;10- ножові рухомі контакти; 9- контактні ламелі; 1 2-важелі; 13- вісь крайнього ізолятора; 14-вертикальна вісь;15- ручка головних ножів; 16- ручка заземлювальних ножів; 17-гнучкий зв'язок .

Операції ввімкнення, вимкнення роз’єднувачів РНД-РЛНД-35-110 кВ здійснюються за допомогою приводів ПРН-110М, ПРН-220М. Перед виконанням операцій роз’єднувачем необхідно перевіряти цілісність ізоляторів і шлейфів та відповідність блокувальних і фіксувальних пристроїв положенню ножів. Після виконання операцій роз’єднувачем перевірити заходження ножів у губки і відповідність фіксувальних і блокувальних пристроїв положенню ножів.

2.Віддільники і короткозамикачі. Призначення. Конструктивне виконання.

В даний час застосовуються високовольтні підстанції без вимикачів на живильній лінії. Це дозволяє здешевити і спростити обладнання при збереженні високої надійності. Для заміни вимикачів на стороні високої напруги використовуються короткозамикачі і віддільники.

Короткозамикач - це швидкодіючий контактний апарат, за допомогою якого за сигналом релейного захисту створюється штучне КЗ мережі. Конструкція короткозамикача подібна конструкції заземлювального пристрою роз'єднувача, але має швидкодіючий привод.

Конструкція короткозамикача типу КЗ-110 із приводом показана на рис.5.5. На опорних ізоляторах 3 установлена зварена основа 4 з поміщеним на неї механізмом, що відключає. На основі встановлений ізоляційний стовпчик 5, що складається з трьох опорних ізоляторів. Лінію приєднують до затиску 6, прикріпленому до нерухомого контакту 7. Шина 8 служить для приєднання рухливого ножа 9 до заземлення через ТТ типу ТШЛО-0,5. Вініпластова вставка 10 вбудована в тягу 11, що з'єднує короткозамикач з його приводом. Привод 1 типу ШПК (привод коротко­замикача в шафі) виконаний на базі вантажного привода типу ПВ-10.

Вітчизняною промисловістю випускаються короткозамикачі однополюсні для мереж 110...220 кВ і двохполюсні - для мереж 35 кВ.

Віддільник - це апарат, який призначений здійснювати під дією захисту швидке автоматичне відключення пошкоджених ділянок електричного кола в момент відсутності в ній струму, тобто в період без струмової паузи АПВ, створюваної вимикачем, установленим на живильному кінці лінії (процес відключення триває 0,5 - 1 сек.). Віддільник служить для відключення знеструмленій ланцюга високої напруги за малий час (не більше 0,1 сек). Він подібний роз'єднувачам, але має швидкодіючий привод. Віддільник являє собою триполюсний роз'єднувач, обладнаний пружинами, що відключають і приводом типу ШПО (привод віддільника в шафі), виконаним на базі привода ПВ-10. Короткозамикачі і віддільники старих випусків обладнані приводами типу ШПРБА.

Короткозамикачі і віддільники встановлюються на стороні високої напруги РУ мало відповідальних споживачів, коли з метою економії площі й вартості РУ вимикачі передбачені тільки на стороні нижчої напруги. При перевантаженнях силового трансформатора, пошкодженні його внутрішньої ізоляції, підвищене газовиділення всередині бака, при цьому спрацьовування реле газоаналізатора середовища, або реле диференціального захисту. Спрацьовування цих реле дає команду на автоматичне спрацьовування короткозамикача, провокуючого дійсне КЗ на стороні вищої напруги. У ланцюзі протікання струму КЗ короткозамикача встановлені трансформатори струму, які дають команду про надмірне струмі в систему релейного захисту, в свою чергу включає систему управління вимикачем на відключення вимикача. Після відключення штучно створеного КЗ лінійним вимикачем, часто знаходяться на значній відстані від даного РУ, зникнення струму КЗ дає команду на відключення віддільника даного РУ. Внаслідок чого живлення знову поновлюється, тобто забезпечується відключення трансформатора в аварійному стані без використання вимикача на стороні вищої напруги. Відключення короткозамикача здійснюється приводом, включення за допомогою зведених пружин. Віддільник відключається автоматично, включається вручну для виключення можливості помилкового автоматичного включення при не відключеному короткозамикачів.

Велика кількість трансформаторних підстанцій на 35...220 кВ виконується по схемі "блок - лінія – трансформатор" без застосування дорогих високовольтних вимикачів.

Для захисту трансформаторів таких підстанцій служать короткозамикачі, призначені для швидкого автоматичного дистанційного короткого замикання лінії, яке забезпечує відключення її з боку живлення. Після відключення струму короткого замикання ушкоджена ділянка автоматично відключається віддільником “О” (мал.5.4). Якщо від даної лінії живляться також інші трансформаторні підстанції, а лінія обладнана пристроєм АПВ, то після повторного включення відновлюється нормальна робота усіх інших підстанцій.

Рис.5.4. Схема "блок - лінія - трансформатор"для забезпечення можливості проведення перевірок і іспитів віддільника без відключення живильної лінії в схемі може бути передбачена установка роз'єднувача “Р”.

Контрольні запитання:

1. Які струми дозволяється виконувати роз’єднувачами?

2. Чому роз’єднувачами не дозволяється виконання відключень в режимі короткого замикання?

3. Як поділяються роз’єднувачі?

4. На яких підстанціях встановлюються короткозамикачі?

5. Призначення та будова віддільника.

6. Поясніть різницю між роз’єднувачем та віддільником.