Тема 6. Коммутационная аппаратура высокого напряжения. Разъединители.(1/1/1;1/1/1)

План лекции

1 Общие сведения

2Разъединители для внутренней установки

3 Разъединители для наружной установки

Разъединитель – это контактный коммуникационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

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 не имеет дугогасительных устройств.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается использовать разъединители для следующих операций:

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

- отключение и включение зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);

- отключение и включение нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 100 кВ и ниже.

Разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий.

От надежности работы разъединителей 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).

Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки – для внутренних и наружных установок, по конструкции – рубящего, поворотного, катящегося, пантографического и подвесного типа. По способу установки различают разъединители с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.

Разъединители для внутренней установки

Для внутренних установок разъединители могут быть однополюсными (РВО) или трехполюсными (РВ, РВК, РВРЗ и др.). Трехполюсные разъединители могут выполняться на общей раме или на отдельных рамах для каждого полюса. Отдельные полюсы объединяются общим валом, связанным с приводом разъединителя. На токи до 1000 А нож разъединителя изготовляется из двух медных полос, на большие токи применяются ножи из трех-четырех полос. Так же как в шинных конструкциях, наилучшее использование материала при больших токах достигается, если неподвижные контакты будут коробчатого сечения, а ножи разъединителя — корытообразной формы.

В разъединителях рубящего типа нож вращается вокруг одного из неподвижных контактов, движение ножу передается от вала через фарфоровые тяги. Необходимое давление в контактах создается пружинами.

 

 

 

Рисунок 1 - Контактная система разъединителей рубящего типа

 

Рассмотрим устройство контактной системы разъединителя рубящего типа (рисунок 1). На изоляторе 1 укреплена медная шина, изогнутая под прямым углом, которая является неподвижным контактом 2. Боковые части контакта 2 обработаны под цилиндрическую поверхность, поэтому с пластинами ножа 6 образуется линейный контакт. Пружины 4, насаженные на стержень 5 нажимают на стальные пластины 3, которые своим выступом прижимают ножи к неподвижному контакту. Чем больше давление в контакте, тем меньше переходное сопротивление, но больше износ контактов за счет трения при включениях и отключениях и тем большее усилие надо приложить при операциях с разъединителем.

При прохождении токов КЗ создаются электродинамические усилия в местах перехода тока с пластин ножа в контакт, 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 3, расположенных снаружи ножа, которые, во-первых, служат для передачи давления от пружин, а во-вторых, намагничиваясь токами КЗ, притягиваются друг к другу и создают дополнительное давление в контакте.

 

 

Рисунок 2 - Разъединитель рубящего типа для внутренней установки с двумя заземляющими ножами РВРЗ-2-20-8000 (один полюс): 1 – подвижные главные контакты; 2 – неподвижный контакт; 3 – фарфоровая тяга; 4 – опорный изолятор; 5 – рама; 6 – заземляющие ножи; 7 – механическая блокировка между главными и заземляющими ножами.

 

Контактная система разъединителя на втором изоляторе имеет такую же конструкцию, но контакты будут скользящими, шарнирными, а не размыкающимися, так как нож вращается вокруг оси 7.

На рисунке 2 показан разъединитель типа РВРЗ на напряжение 20 кВ,номинальный ток 8000 А, рассчитанный на предельный сквозной ток КЗ 300 кА и предельный ток термической стойкости 112 кА (при расстоянии между полюсами 700 мм).

Контактная система полюса вертикально-рубящего типа. Для повышения динамической стойкости каждый контактный нож 1 оснащен магнитными замками. Контактная система полюса крепится на четырех опорных изоляторах. Движение ножам передается через изолирующую фарфоровую тягу 3. Для уменьшения отключающего и включающего усилия применяется механизм для снятия контактного давления. Заземляющие ножи 6 могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта или с обеих сторон. При трехполюсной установке они закорачиваются общей медной шиной.

Заземляющие ножи имеют механическую блокировку, не разрешающую включать их при включенных главных ножах. Для управления заземляющими ножами используется ручной рычажный привод, состоящий из системы рычагов, передающих движение от рукоятки к валу (ПР), или червячный привод (ПЧ). Включение и отключение главных ножей осуществляется электродвигательным приводом (ПДВ), позволяющим производить эти операции дистанционно.

Для установки в комплектных экранированных токопроводах применяются разъединители катящегося типа с поступательным движением ножа (рисунок 3). 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 изоляторах 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 контакта и они пружинами прижимаются к неподвижным контактам. Такое отключение и включение без трения в контактах позволяет применить легкий двигательный привод (ПДВ-12), а также уменьшить износ контактов.

Специально для закрытых токопроводов применяется заземляющий разъединитель типа ЗР.

 

 

Рисунок 3 - Разъединитель катящегося типа РВК – 20/12000

 

 

Разъединители для наружной установки

Разъединители, устанавливаемые в открытых распределительных устройствах, должны обладать соответствующей изоляцией и надежно выполнять свои функции в неблагоприятных условиях окружающей среды.

В свое время широко применялись разъединители рубящего типа. Недостатком их являются большие габариты при отключенном положении ножа. Так, разъединитель РОН(3)-500/2000 при поднятом ноже имеет высоту 9,8 м. Для уменьшения усилия, необходимого для поднятия ножа, а также уменьшения габаритов по высоте нож разъединителя делают из двух частей. На рисунке 4 показан такой разъединитель (РНВ-500) с вертикальным движением двух полуножей. В отключенном положении его высота 8,45 м. Разъединитель имеет два заземляющих ножа, привод главных ножей — электродвигательный (ПДН), заземляющих ножей — ручной.

Рисунок 4 - Разъединитель для наружной установки вертикально-поворотного типа РНВ-500: 1 – приводной механизм заземляющих ножей; 2 – рама; 3 – заземляющая шина; 4 – нож заземления; 5 – изолятор; 6,9,12 – экраны; 7 – контакт; 8 – соединительная шина; 10 – главный нож с ламелями; 11 – главный нож с лопаткой; 13 – привод типа ПДН.

В разъединителях рубящего типа для разрушения корки льда ножу сообщалось поступательно-вращательное движение, чем усложнялась кинематика привода.

Широко распространенные горизонтально-поворотные разъединители типа РЛНД заменяются усовершенствованной конструкцией РНД и РДЗ (разъединители для наружной установки, двухколонковые с заземляющими ножами). В разъединителях 330-750 кВ предусмотрены льдозащитные кожухи, закрывающие контакты.

 

 

Рисунок 5 - Разъемный контакт разъединителя: 1- гибкая связь, 2- пружина, 3 – жесткая связь, 4 – лопатка.

 

В установках 500—750 кВ находят применение подвесные разъединители (рисунок 6).

Для электроустановок 1150 кВ разработаны разъединители двухколонковые с двумя телескопическими ножами, движущимися при включении в горизонтальной плоскости навстречу друг другу.

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, так же как у разъединителя РНВ, но они перемещаются в горизонтальной плоскости при повороте колонок изоляторов, на которых закреплены. Один полюс является ведущим, к нему присоединен привод. Движение к двум другим полюсам (ведомым) передается тягами. Разъединители могут иметь один или два заземляющих ножа. Контактная часть разъединителя состоит из ламелей, укрепленных 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 (для разъединителя РНВ-500) показан на рисунке 5.

В горизонтально-поворотных разъединителях при отключении нож как бы «ломается» на две части, поэтому значительно облегчается работа привода в случае обледенения контактов.

 

 

 

Рисунок 6 - Разъединитель подвесного типа РПД-500.

Отключенное положение

 

 

Рекомендуемая литература:

Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.: ил.

Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 720 с.: ил.

Самостоятельная работа студентов:

1. Изучение конструкции разъединителей