Конструкция отделителя выключателя нагрузки короткозамыкателя

Конструкция отделителя выключателя нагрузки короткозамыкателя

Цель работы : изучение конструкции и принципа действия малообъемных масляных выключателей.

Указания к выполнению работы

1. Записать технические данные выключателя, помещенные на табличке.

2. Разобрать полюс выключателя ВМП и ознакомиться с устройством его основных узлов.

3. Найти каналы поперечного дутья и карманы и установить путь газового дутья.

4. Ознакомиться с устройством и работой розеточного контакта выключателя.

5. Проследить путь тока через выключатель от ввода до вывода.

6. Изучить конструкцию выключателей ВМТ-110.

Отчет должен содержать:

Разрез фазы выключателя серии ВМП-10 с обозначением основных конструктивных элементов.

Разрез фазы выключателя ВМТ-110.

Принцип работы выключателя.

Какие типы масляных выключателей Вам известны?

Из каких основных узлов состоит масляный малообъемный выключатель?

Как устроена дугогасительная камера выключателя?

Каково назначение воздушной подушки в выключателе ВМП?

Как устроен розеточный контакт выключателя?

Каковы особенности конструкции выключателя ВМТ?

Назовите достоинства и недостатки малообъемных масляных выключателей.

Цель работы : изучение назначения, устройства, области применения и характеристик выключателей нагрузки.

Указания к выполнению работы

1. По справочным данным на щитке выключателя ознакомиться с характеристиками выключателя нагрузки.

2. Рассмотреть устройство выключателей нагрузки без предохранителей и в комплекте с предохранителями.

3. Ознакомиться с работой привода, проведя ручное включение и отключение выключателя.

4. Разобрать дугогасительную камеру выключателя, ознакомиться с ее устройством.

5. Проследить работу основных и дугогасительных контактов.

Отчет должен содержать:

Эскиз выключателя нагрузки с обозначением основных элементов.

Эскиз дугогасительной камеры выключателя.

1. Для чего предназначен выключатель нагрузки?

2. Принцип гашения дуги в выключателях нагрузки.

3. Можно ли выключателем нагрузки отключать участки с коротким замыканием?

4. Нужно ли последователь с выключателем нагрузки устанавливать разъединители для создания видимого разрыва цепи?

5. Сколько пар контактов на фазу имеет выключатель нагрузки?

Цель работы : Изучить конструкции и области применения конструкцию и назначение разъединителей, отделителей, короткозамыкателей и приводов к ним.

Указания к выполнению работы

1. Рассмотрите устройство разъединителя РВ-10/400, пользуясь рисунком 6.13. Обратите внимание на линейные контакты: давление на них, оказываемое пластинчатыми фигурными пружинами, можно регулировать. Найдите опорные изоляторы, вал с приводными рычагами, заземляющие ножи.

Изучите управление токоведущими подвижными контактами и заземляющими ножами с помощью ручного привода ПР-2.

Запишите паспортные данные разъединителя в таблицу отчета.

2. Ознакомьтесь устройством разъединителя РНД-10/400 с горизонтальным расположением ножей, применяемым для подключения мачтовых и комплектных потребительских подстанций к линии напряжением 10 кВ, а также для секционирования ВЛ напряжением 10 кВ. Найдите его элементы: металлическую раму, на которой установлены шесть неподвижных опорных изоляторов и три подвижных пластины с контактными ламелями; заземляющие ножи; вал привода и тяги.

3. Рассмотрите устройство разъединителя РГ-35/2000, используемого в открытых распределительных устройствах подстанций напряжением 35/10 и 110/35/10 кВ.

4. Изучите особенности конструкций отделителей и короткозамыкателей.

5. Изучите схему подстанции без выключателей на высоком напряжении (с отделителями и короткозамыкателями).

Дать описание конструкции разъединителя, короткозамыкателя и отделителя.

Эскизы разъединителя, короткозамыкателя и отделителя.

Записать технические характеристики разъединителей РВ-10/400; РГ-35/2000: номинальные значения напряжения, кВ, тока, кА; максимальный ток электродинамической стойкости, кА; ток термической стойкости, кА/с; тип привода; область применения.

1. Для чего нужны разъединители? Как их обозначают на схемах?

2. Почему разъединителями нельзя отключать токи нагрузки и короткого замыкания?

3. Где применяют разъединители типов РВ, РНД; РГ. Что показывает их буквенное обозначение?

4. Как управляют разъединителем?

5. Как устроена блокировка основных и заземляющих ножей?

6. Каковы преимущества разъединителей типа РГ?

7. Чем отличаются выключатели нагрузки от разъединителей?

8. На какие значения напряжения и тока рассчитаны разъединители?

9. Какие операции допускается производить разъединителями под напряжением?

10. Каково назначение короткозамыкателей и отделителей?

11. Какова последовательность работы короткозамыкателя, отделителя, выключателя головной подстанции?

12. Достоинства и недостатки схем подстанций с короткозамыкателями и отделителями. Почему для вновь проектируемых подстанций такие схемы применять не рекомендуется?

Цель работы : Изучить назначение, области применения и конструкции трансформаторов тока (ТТ). Исследовать характеристики и режим работы трансформаторов тока.

Указания к выполнению работы

1. Изучить конструкции ТТ на различные уровни напряжения по плакатам, имеющимся в лаборатории, ознакомиться с конструкцией и внешним видом ТТ, установленных в лаборатории, изучить материалы [1, стр. 271-279].

2. Проверить полярность выводов первичной и вторичной обмоток.

Проверка однополярности выводов первичной и вторичной обмоток ТТ производится по схеме рис. 6.4.1. В схеме испытаний используются: аккумулятор или сухая батарея на напряжение 6 В, магнитоэлектрический поляризованный прибор, направление отклонения подвижной системы которого зависит от направления тока в его обмотке (миллиамперметр с двусторонней шкалой) и кнопка SB.

Зная, что положительному направлению тока в первичной цепи (от зажима Л 1 к зажиму Л 2 ) соответствует направление тока во вторичной обмотке от конца (зажим И 2 ) к началу (зажим И 1 ), можно по направлению отклонения стрелки прибора определить однополярные выводы обмоток ТТ. Направление отклонения стрелки прибора фиксируется в момент замыкания кнопки, когда вследствие переходного процесса во вторичной цепи трансформатора тока по правилу Ленца индуктируется ток. Например, если в момент замыкания рубильника стрелка прибора при указанной полярности источника и прибора отклонится вправо (момент положительный), направление тока в обмотке прибора будет слева направо, а во вторичной обмотке трансформатора, наоборот, справа налево. Таким образом, правый зажим прибора укажет конец вторичной обмотки И 2 , а левый – ее начало И 1 . При размыкании рубильника стрелка прибора при тех же условиях отклонится влево, так как направление индуктированного тока изменится на противоположное.

Произвести проверку полярности выводов всех ТТ, установленных на стенде.

3. Снять вольтамперные характеристики ТТ (характеристики намагничивания).

Для снятия вольтамперной характеристики необходимо собрать схему рис. 6.4.2.

Вольтамперная характеристика (характеристика намагничивания) трансформатора представляет собой зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки U 2 от тока намагничивания I нам при разомкнутой вторичной цепи ( Z н = ∞). Вольт-амперные характеристики U 2 = f(I нам ) позволяют:

— судить об исправности ТТ (в частности, может быть выявлено витковое замыкание, при наличии которого кривая располагается ниже типовой и имеет неправильную форму);

— судить о работе ТТ при совместном использовании их в схемах дифференциальных защит, так как при почти совпадающих характеристиках (однотипных ТТ) токи небаланса будут малы и наоборот;

— определить с достаточной для практик точностью погрешность ТТ.

Снять характеристики намагничивания U 2 = f(I нам ) для всех трансформаторов тока, установленных на стенде. Для получения характеристик произвести измерения при шести-восьми значениях тока. Напряжение и ток увеличивать до насыщения магнитопровода, когда небольшое повышение напряжения вызывает резкое увеличение тока.

Результаты измерений записать в таблицу 6.1. Построить кривые намагничивания для всех трансформаторв, построение выполнить в одном масштабе для всех кривых.

Сделать вывод об исправности и однотипности трансформаторов тока.

Результаты измерения характеристики намагничивания трансформатора

4. Определить коэффициенты трансформации ТТ, используя ТА1 в качестве образцового. Собрать схему рис. 6.4.3. Измерения производить при четырех-пяти различных значениях тока. Результата испытаний занести в таблицу 6.2.

Результаты измерений для определения коэффициента трансформации трансформаторов тока

По формуле (6.1) рассчитать коэффициенты трансформации каждого трансформатора. Объяснить несовпадение результатов расчетных значений коэффициентов трансформации при различных значениях токов нагрузки.

Отчет должен содержать:

Паспортные данные трансформаторов тока, установленных в лаборатории (на стенде).

Схемы включения трансформаторов тока.

Схемы для испытания трансформаторов тока.

Анализ результатов измерений.

1. Каковы особенности конструкций трансформаторов тока?

2. В каком режиме работает трансформатор тока?

3. Какие погрешности вносят трансформаторы тока в измерения?

4. Что такое класс точности трансформатора тока? Какие классы точности Вы знаете?

5. Для чего заземляют вторичные обмотки трансформатора тока?

6. Почему нельзя допускать работу трансформатора тока в режиме холостого хода?

7. С какой целью снимаются вольт-амперные характеристики трансформаторов тока?

8. Какие схемы соединения трансформаторов тока Вы знаете?

9. На какие первичные и вторичные токи выпускаются трансформаторы тока?

10. Как определить расчетную длину проводов, соединяющих приборы с трансформаторами тока при различных схемах соединения трансформаторов?

Цель работы : Изучить назначение, области применения и конструкции трансформаторов напряжения (ТН). Изучить способы контроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью.

Указания к выполнению работы

1. Ознакомиться с конструкцией трансформаторов напряжения НОМ, ЗНОМ, НТМ, НТМИ, НАМИ, НКФ, НДЕ.

2. Записать паспортные данные трансформаторов напряжения, установленные в лаборатории.

3. Изучить возможные схемы соединения трансформаторов напряжения.

4. Начертить векторную диаграмму напряжений при замыкании фазы сети на землю в сети с изолированной нейтралью.

Отчет должен содержать:

Паспортные данные трансформаторов напряжения, установленных в лаборатории.

Схемы включения трансформаторов напряжения.

Схемы для испытания трансформаторов напряжения.

Векторную диаграмму напряжений при замыкании одной фазы в сетях с изолированными нейтралями.

1. Каковы особенности конструкции трансформаторов напряжения?

2. Что называется классом точности трансформатора напряжения?

3. В каком режиме работает трансформатор напряжения?

4. Отчего зависят погрешности трансформатора напряжения?

5. Почему нельзя применять для контроля изоляции трехфазный трехстержневой трансформатор напряжения?

6. В чем разница в показаниях вольтметров в схеме контроля изоляции при замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью?

7. Почему необходимо заземлять нейтраль первичной обмотки трансформатора напряжения в схеме контроля изоляции?

8. В чем состоит конструктивная разница трансформаторов напряжения типов НАМИ и НТМИ?

Разъединители, короткозамыкатели, отделители, выключатели нагрузки. Назначение, классификация, конструкция, принцип работы. Требования, предъявляемые к разъединителям

Разъединитель представляет собой коммутационный аппарат, используемый для включения и отключения электрических цепей в таких условиях, при которых на его контактах не возникает длинной открытой электрической дуги.

Разъединители изготавливаются для внутренней (буква В в наименовании) и наружной (буква Н в наименовании) установки. Буква Л указывает на наличие линейного контакта, буква О — на однополюсное испол­нение, 3 — на наличие ножей заземления (од­ного — 1 или двух — 2, в маркировке, после буквенного обозначения), Д — двухколонковую конструкцию. Числа в наименовании означают напряжение (кВ) и номинальный ток (А)

Разъединители РВО состоят из цоколя, опорных изоляторов и токопровода. Цоколь в виде швеллера служит основанием для установки малогабаритных изоляторов и крепления разъединителя. Токопровод образует два одинаковых неподвижных контакта и соединяющий их подвижный нож. Во включенном положении нож запирается специальным зацепом, что исключает самопроизвольное открытие ножа под действием сил тяжести и электродинамических сил. Открытие ножа на угол свыше 75° ограничивается упором на скобе осевого контакта.

Трехполюсные разъединители серии РВ (рис. 9) изготовляются на напряжения от 6 до 35 кВ и номинальные токи до 1000 А. Каждый полюс имеет два неподвижных опор­ных изолятора и изолирующую тягу, присоединенную к общему валу. Включение и отключение разъединителя осуществляются пово­ротом вала с помощью привода, перемещающего тягу.

Разъединители с заземляющими ножами РВЗ в зависимости от варианта использования разъединителя имеют один или два вала с заземляющими ножами, которые с помощью пластин крепятся к раме. Заземляющие ножи снабжены дополнительными заземляющими контактами, которые укреплены под основны­ми неподвижными контактами. В разъедини­телях РВЗ предусмотрена блокировка между валом основных и валом заземляющих ножей, что исключает возможность ошибочных дей­ствий при оперировании с разъединителем.

Короткозамыкатель —это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети.

Принцип действия: при внутреннем повреждении силового трансформатора включается короткозамыкатель и создает искусственное короткое замыкание. В это время на питающей подстанции релейная защита реагирует на ток искусственного короткого замыкания и отключает питающую линию, а соответственно, и силовой трансформатор от сети.

Устройство: В основании короткозамыкателя размещен вал, установленный в подшипниках, две включающие пружины с регулировкой натяжения, соединенные с основанием и рычагами вала короткозамыкателя, а также гидравлический буфер. Нормальное по­ложение короткозамыкателя отключенное. При этом нож отведен от неподвижного контакта на разрядное расстояние, а его включающие пружины растянуты. Это положение ножа фиксируется приводом. При подаче сигнала на привод короткозамыкателя привод освобож­дает нож короткозамыкателя, который под действием пружины входит в неподвижный контакт, создавая короткое замыкание, на землю.

Отделитель — высоковольтный аппарат, предназначенный для автоматического отключения повреждённых участков цепи в бестоковую паузу АПВ, поскольку его конструкция не рассчитана на гашение электрической дуги. Устройство отделителя такое же как и разъединителя. Отличие от последнего в том, что отделитель в комбинации с короткозамыкателем создаёт систему отделитель-короткозамыкатель которая представляет альтернативу высоковольтному выключателю.

Принцип действия: обычно отделитель представляет контактную систему рубящего типа без дугогашения и снабжённого пружинно — моторным приводом. В нормальном режиме электродвигателем осуществляется натяжение пружины и постановку механизма на защёлку. При подаче сигнала защелка освобождается специальным расцепителем электромагнитного действия и под действием натянутой пружины отделитель размыкает цепь.

Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ, рассчитанный на отключение рабочего тока, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока короткого замыкания, но их включающая способность соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях.

Классификация: автогазовые; вакуумные; элегазовые; воздушные; электромагнитные.

В положении «включено» вспомогательные ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя 2 и скользящие контакты гасительных камер 7 замкнуты. Большая часть тока проходит через контакты разъединителя 8 в процессе отключения сначала размыкаются контакты разъединителя; при этом ток смещается через вспомогательные ножи 4 в гасительные камеры. Несколько позднее размыкаются контакты в камере.

В положении «отключено» вспомогательные ножи находятся вне гасительных камер; при этом обеспечиваются достаточные изоляционные разрывы.

Требования, предъявляемые к разъединителям:

1)разъединители должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки;

2) приводы разъединителей должны иметь устройства жесткой фиксации ножей в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надежные упоры, ограничивающие поворот ножей на угол, больший заданного;

3) разъединители должны включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, обледенении);

4) опорные изоляторы и изоляционные тяги должны выдерживать механические нагрузки, возникающие при выполнении операций;

5) главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами заземляющего устройства, исключающую возможность одновременного включения тех и других.

Как отличить выключатель нагрузки от автоматического выключателя?

Внешне мини-рубильники похожи на автоматы, поэтому нужно уметь их различать. Обычно выключатель нагрузки маркируется на корпусе буквами «ВН». Также у мини-рубильника более массивная усиленная ручка управления, что сразу бросается в глаза.

Отделитель .

Отделитель – высоковольтный аппарат, предназначенный для быстрого автоматического отключения повреждённых участков цепи в бестоковую паузу АПВ, поскольку его конструкция не рассчитана на гашение электрической дуги. Устройство отделителя такое же, как и разъединителя. Отличие от последнего в том, что отделитель в комбинации с короткозамыкателем создаёт систему отделитель – короткозамыкатель которая представляет альтернативу высоковольтному выключателю.

Принцип действия отделителя

Обычно отделитель представляет контактную систему рубящего типа без дугогашения и снабжённого пружинно – моторным приводом. В нормальном режиме электродвигателем осуществляется натяжение пружины и постановку механизма на защелку. При подаче сигнала защелка освобождается специальным расцепителем электромагнитного действия и под действием натянутой пружины отделитель размыкает цепь. Такой принцип (пружинное отключение) необходим для энергонезависимости срабатывания отделителя (для надёжной его работы). Необходимо также отметить обязательную блокировку отключения отделителя под током.

Преимущества отделителя:

· Дешевизна – по сравнению с тяжёлым высоковольтным выключателем

Недостатки отделителя:

· Низкая надёжность – поскольку отделители располагаются в основном в ОРУ, то осадки могут привести к отказу срабатывания отделителя.

Применение отделителя:

Область применения отделителей сокращается в связи с признанием системы отделитель – короткозамыкатель морально устаревшей. Отделители также применяются в воздушных выключателях, как оборудование интегрированное в аппарат.

Отделители предназначаются для секционирования ответвлений от магистральных воздушных линий 6-10 кВ. Их устанавливают на опоре в начале ответвления от линии. Снабженные автоматическим приводом, они отключают ответвление при КЗ на нем. Операция совершается во время бестоковой паузы, когда с питающей линии вместе с ответвлениями снимается напряжение отключением выключателя со стороны питающей подстанции. После отключения отделителей на поврежденном ответвлении от АПВ второго цикла включается выключатель на питающей подстанции – линия получает напряжение.
Наличие отделителей на ответвлении не требует установки разъединителей для создания видимого разрыва при проведении ремонтных работ на ответвлении (видимый разрыв цепи обеспечивается отделителями).
На рис. 5 показаны отделители типа ОСА-10/200 – это коммутационный аппарат качающегося типа, снабженный пружинным приводом с механизмом свободного расцепления и устройством для автоматического и ручного отключения.

Рисунок 5 – Отделители типа ОСА-10/200:
1 – делитель напряжения; 2 – датчик тока (на штыревом изоляторе); 3 – отделители; 4 – вспомогательные пружины контактной системы; 5 – тяга от привода; 6 – опора

Привод и блок автоматики установлены в нижней части опоры (на рисунке не показано). Информацию о прохождении по линии тока КЗ блок автоматики получает от датчика тока 2. Контроль напряжения на линии, а также зарядка конденсатора блока автоматики осуществляется с помощью делителя напряжения, смонтированного в корпусе предохранителя ПК-10. Во включенном положении отделители удерживаются приводом. Отключение аппарата производится за счет энергии отключающих пружин привода и вспомогательных пружин 4 контактной системы при воздействии на механизм свободного расцепления блока автоматики или оператора – вручную.

Короткозамыкатель .

Короткозамыкатель – коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания в электроустановке с целью создания КЗ для отключения поврежденного участка действием релейной защиты на выключатель головной подстанции.

Конструктивно короткозамыкатель аналогичен заземлителю, но за счёт мощной контактной системы может включаться на короткое замыкание. Представляет собой однополюсный или двухполюсный (в зависимости от системы рабочего заземления сети) разъединитель, снабжённый пружинным приводом для автоматического включения и предназначенный для соединений провода (проводов) трёхфазной системы с землёй по ручной команде или от релейной защиты.

Отделители и короткозамыкатели — назначение, конструкция, принцип работы

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 июля 2018; проверки требуют 2 правки.

Система отделитель — короткозамыкатель — комбинация из отделителя и короткозамыкателя, представляющая собой альтернативу высоковольтному выключателю.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В настоящее время разработаны типовые схемы высоковольтных подстанций без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители.

Короткозамыкатель — это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети.

Короткозамыкатели наружной установки с приводом ШПК (привод короткозамыкателя в шкафу) и трансформатором тока ТШЛ 0,5 (трансформатор тока шинный, с литой изоляцией, класс точности 0,5) предназначены для создания искусственного короткого замыкания (двухфазного у КЗ-35 или на землю у КЗ-110, КЗ-220) при повреждениях в трансформаторе. Под воздействием защиты замыкание вызывает отключение выключателей, установленных на питающих концах линий.

Управление короткозамыкателем осуществляется приводом ШПК, причем включается короткозамыкатель автоматически под действием пружинного механизма при срабатывании привода от сигнала релейной защиты. При необходимости короткозамыкатель может быть включен также вручную. Отключается короткозамыкатель только при ручном оперировании.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделители представляют собой двухколонковый разъединитель с ножами заземления (ОДЗ); одним ОДЗ-1А, ОДЗ-1Б, двумя ОДЗ-2 или без них (ОД), управляемый приводом ШПО (привод отделителя в шкафу). До 110 кВ включительно три полюса отделителя соединяются в общий трехполюсный аппарат и управляются одним приводом ШПО.

Отделители на 220 кВ выполняются в виде трех отдельных полюсов, каждый из которых управляется самостоятельным приводом.

Отключение отделителя происходит автоматически под действием заведенных пружин при срабатывании блокирующего реле или отключающего электромагнита, освобождающих механизм свободного расцепления привода. Включение отделителя производится вручную.

Конструкции короткозамыкателей и отделителей:

На рис. 4.1.1. показан короткозамыкатель на напряжение 35 кВ КЗ-35. В скобках приведены размеры для короткозамыкателя на 110 кВ.

Рис. 4.1.1 Короткозамыкатель КЗ-35

На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Основание 1 изолировано от земли. На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15-0,25 с.

Рис. 4.1.2. Отделитель

В основу конструкции отделителя ОД-220 на напряжение 220 кВ положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости, рис. 4.1.2 Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заземлены. При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за время 0,4-0,5 с.

Принцип действия

При возникновении аварийной ситуации внутри защищаемой зоны (обычно защищаемым элементом является силовой трансформатор) и срабатывании релейной защиты (в частности газового реле трансформатора) подаётся сигнал на включение короткозамыкателя на напряжение и создание искусственного короткого замыкания в сети, на которую реагирует защита на головном высоковольтном выключателе. Последний срабатывает и отключает фидер, обесточивая всех потребителей от данного выключателя. В сетях с большим током короткого замыкания на землю обычно применяется однополюсный короткозамыкатель. В сетях с малым током замыкания на землю (сеть с изолированной нейтралью) используется двухполюсный короткозамыкатель, замыкающий две фазы линии на землю.

За время бестоковой паузы АПВ отключается отделитель, который находится в паре с соответствующим сработавшим короткозамыкателем. Для исключения разрыва отделителя под током имеется специальная блокировка в виде трансформаторов тока в цепи короткозамыкателя на землю и исполнительного элемента (обычно электромагнита, препятствующего срыва собачки с защёлки). При повторной подаче питания от головного выключателя повреждённый участок цепи уже будет отключен отделителем.

Устройство короткозамыкателя и отделителя

Кратко расскажем о конструкции электромеханических аппаратов, изображенных выше, это будет полезно при объяснении их принципа работы. Начнем с отделителя, его упрощенный чертеж представлен ниже (рис.3 1).

Рисунок 3. 1) конструкция отделителя; 2)конструкция короткозамыкателя

Обозначения (часть 1 конструкция отделителя):

• А1 – стойки изоляторы.
• B1 – поворотные штанги с установленными контактами ножами.
• С1 – пружинный механизм, приводящий в движение поворотные штанги.
• D1 – платформа.
• E1 – шкаф с электромагнитным «спусковым» механизмом, освобождающим пружинный привод, разводящий контактные части.

Как сами устройства, так и механика их работы не отличаются сложностью. Мы уже упоминали, что применение отделителя производится при снятом напряжении с сети, то есть, когда включаются выключатели на питающей магистрали. Следовательно, на разъединители можно не устанавливать специальные вакуумные дугогасительные контактные камеры.

Теперь рассмотрим основные элементы конструкции короткозамыкателя (рис.3 2):

• A2 – основная (опорная) штанга-изолятор.
• В2 – неподвижная штанга с контактными ножами.
• С2 – пружинный привод.
• D2 – платформа, на которой установлен короткозамыкатель.
• E2 – шкаф для электромагнитного привода и трансформатора тока.
• F2 – подвижная заземленная штанга, замыкающая полюса короткозамыкателя.

Конструктивно короткозамыкатель КЗ-35, а также другие модели, создающие искусственное межфазное КЗ, имеют несколько отличий от представленного на рисунке устройства. Поскольку имитируется линейное замыкание, то подвижная не соединена с «землей», она подключается к другой фазе. Соответственно, конструкция снабжена еще одним изолятором-стойкой.

Выбор разъединителей

Номинальное напряжение разъединителя должно соответствовать номинальному напряжению высоковольтной сети.
Наибольший длительный ток нагрузки потребителя не должен превышать номинальное значение длительного тока разъединителя.
Ударный ток КЗ в месте установки разъединителя не должен превышать допустимую амплитуду ударного тока КЗ разъединителя.

Внешние условия работы разъединителя должны соответствовать реальным условиям эксплуатации аппарата (скорость ветра, температура, гололед).

Преимущества

• Дешевизна — на данном присоединении достаточно иметь только один головной тяжёлый высоковольтный выключатель, а на отходящих фидерах — относительно дешёвые системы отделитель — короткозамыкатель.

Выбор короткозамыкателей и отделителей

Номинальное напряжение короткозамыкателя должно соответствовать номинальному значению напряжения сети.
Динамическая и термическая стойкости короткозамыкателя должны соответствовать току КЗ в месте его установки.
Время включения короткозамыкателя должно соответствовать требованиям схемы автоматики.
Номинальные данные по току и напряжению отделителя выбираются так же, как и для разъединителя. Кроме того, время отключения должно соответствовать требованиям схемы автоматики.

Работа короткозамыкателя без отделителя

Ниже представлена принципиальная электрическая схема подстанции, где применяется короткозамыкатель без использования отделителя.

Схема подстанции 110/10

Значащие обозначения:

• A – Линейный размыкатель в высоковольтной части ТП.
• В – Короткозамыкатель.
• С – Силовой трансформатор.

В данной схеме короткозамыкатель будет работать следующим образом:

1. Если возникают проблемы с трансформатором «С» его подает сигнал на короткозамыкатель «В».
2. Механизм электромеханического устройства производит короткозамкнутое соединение.
3. КЗ отслеживает релейная защита, и формирует сигнал на ЛР «А».
4. Силовой выключатель срабатывает и отключает ввод.

После того, как будет установлена и устранена причина срабатывания защиты, отключается выключатель (то есть, производится подключения вводной линии).

Описанный выше пример организации защиты на подстанции вполне работоспособен и надежен, но применение выключателя в данном случае не оправдывает себя ввиду его высокой стоимости.

Совместная работа короткозамыкателя с отделителем

Теперь рассмотрим связку ОД-КЗ на примере подстанции с двумя трансформаторными группами, запитанными от одной входящей ЛЭП.

Пример подстанции с ОД-КЗ

Обозначения:

• Вк1 – силовой выключатель ВЛ (замкнут).
• Вк2, Вк3 – силовые защитные выключатели на низкой стороне (замкнуты).
• Вк4 – секторный выключатель (разомкнут).
• Кз1, Кз2 – короткозамыкатели (разомкнуты).
• Од1, Од2 – отделители (замкнуты).
• Тр1, Тр2 – силовые трансформаторы 220/10

Для получения представления как работает данная схема, рассмотрим ситуацию с выходом из строя одного из трансформаторов:

1. Представим, что в Тр2 нарушилась изоляция, что привело к образованию электроразрядов разлагающих масло, что обнаруживает газовое реле и подает соответствующий сигнал на щит управления короткозамыкателя Кз2.
2. Сигнал, поступивший на блокирующее реле, приводит к его срабатыванию. Механизм разблокируется и пружинным приводом осуществляется толчок подвижной штанги, в результате замыкаются две фазы.
3. Это включает Вк1, что приводит к отключению питающей линии обесточиванию Tp1 и Tp2. КЗ также вызывает соответствующую реакцию релейной защиты Tp2, она отключает Вк3 (снимается нагрузка) и запускает Од2. Поскольку у последнего самая низка скорость срабатывания, он приводится в действие последним, когда ВЛ и нагрузка отключены.
4. Через определенную выдержку Вк1 вновь подключает ЛЭП (срабатывает система автоматического повторного включения).
5. Автоматика ввода резерва включает Вк4.

По итогу на подстанции работает только Тр1, от которого запитываются обе секции.

Современное состояние

На данное время система отделитель — короткозамыкатель считается морально устаревшей, не выпускается и заменяется на высоковольтные вакуумные или элегазовые выключатели. Применение отделителей и короткозамыкателей не допускается на подстанциях сети АО «KEGOC», ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «МОЭСК».

Особенности

Идеальных систем не бывает, естественно, что у короткозамыкателей и отделителей имеется ряд особенностей, часть из которых можно причислить к недостаткам. Например, у последних резко снижается надежность срабатывания при оледенении. Эта проблема решается, если используются разъединители закрытого типа с элегазовым наполнением. Такие устройства стоят дороже обычных моделей, но все равно обходятся дешевле силовых выключателей.

К короткозамыкателям также имеются претензии, в частности, по скорости их срабатывания (она порядка 400-500 мс). Самое простое решение в данном случае – использование конструкций, где в качестве приводе используется пороховой заряд.

В остальном эксплуатация аппаратов, описанных в статье, вполне оправдывает себя, о чем говорит популярность связки ОД-КЗ.