Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выводимое в ремонт оборудование от токоведущих частей, находящихся под напряжением, для безопасного производства работ. Разъединители не имеют дугогасящих устройств и поэтому предназначаются для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения. Лишь в некоторых случаях допускается включение и отключение разъединителями небольших токов, значительно меньше номинальных, о чем сказано ниже. Разъединители используются также при различного рода переключениях в схемах электрических соединений подстанций, например при переводе присоединений с одной системы шин на другую.
Требования, предъявляемые к разъединителям с точки зрения оперативного обслуживания, следующие.
Для управления разъединителями применяются ручные, электродвигательные и пневматические приводы.
Ручные приводы, приводимые в действие мускульной силой человека, могут быть рычажными серии ПР и с червячной передачей серии ПЧ. Однополюсные разъединители внутренней установки напряжением до 35 кВ управляются еще и оперативными изолирующими штангами.
Электродвигательные приводы, приводимые в действие электрической энергией, применяются для управления разъединителями наружной и внутренней установки. Их изготовляют на номинальные напряжения 110 и 220 В постоянного тока и 127, 220, 380 В переменного тока.
На рис. 13 показан внешний вид электродвигательного привода наружной установки типа ПДН-1У1, предназначенного для дистанционного и местного управления разъединителями 110-750 кВ. Все элементы привода (электродвигатель, червячный редуктор, механизм блокировки и др.) расположены в металлическом шкафу 1. За дверцей шкафа находится лицевая панель 2 , на которой размещены ключ местного управления 3, указатели ("включить", "отключить") 4, 5 оперативного положения ключа местного управления, замки электромагнитной блокировки 6 , панель 7 со схемой соединения, выключатель 9 подогревателя и штепсельная розетка 8. С правой стороны шкафа имеется люк, закрытый крышкой 10, для установки рукоятки ручного управления 11, которая надевается на вал червяка редуктора. При этом установленная рукоятка размыкает контакты в цепи управления электродвигателем, что исключает случайное включение его во время проведения операций вручную.
Управление ножами стационарных заземлителей возможно только вручную с помощью металлической штанги.
В приводе предусмотрена механическая блокировка, не допускающая ошибочное проведение операций с главными ножами при включенных ножах стационарных заземлителей. Имеется также блокировка, запрещающая дистанционное управление разъединителями в момент управления с места.
В зависимости от конфигурации и номинального напряжения разъединителей время выполнения приводом одной операции составляет 4-20 с, при этом не обязательно все это время держать ключ повернутым в соответствующее положение. Начатая с разъединителями операция завершается независимо от длительности подачи команды.
Электродвигатель привода питается от сети переменного тока 380 В через контакты реверсивных магнитных пускателей. Если в ходе выполнения операции внезапно исчезнет питающее напряжение, то магнитный пускатель отключится и завершение операции в этом случае станет возможным только после восстановления напряжения и подачи повторной команды дистанционно или от ключа управления с места установки.
Для управления подвесными разъединителями, имеющими тросовую систему управления, применяется электродвигательный привод ПД-2У1, осуществляющий наматывание троса на барабан при включении разъединителей. Привод состоит из исполнительного блока (асинхронный электродвигатель, редукторы) и блока управления в виде шкафа с аппаратурой управления электродвигаталем, системами электрической блокировки и сигнализации. Привод дает возможность дистанционного, местного и ручного управления разъединителями.
Для дистанционного управления разъединителями 6-10кВ внутренней установки, рассчитанными на большие токи, применяются электродвигательные приводы, управляющие сразу тремя фазами разъединителей. Приводы питаются от источников постоянного тока напряжением 220 В.
Контроль за оперативным положением разъединителей осуществляется с помощью контактов вспомогательных цепей, которые обычно встраиваются в привод и переключаются одновременно с выполнением операций включения и отключения. На щитах управления сигнализация положения разъединителей, управляемых дистанционно, выполняется с помощью ламп зеленого и красного цвета, располагаемых над рукоятками ключей управления разъединителями.
Пневматические приводы устанавливают непосредственно на рамах разъединителей, вследствие чего отпадает надобность в соединительных тягах. Они отличаются плавной работой. Применение их особенно целесообразно на подстанциях, где имеются установки для производства сжатого воздуха
На рис. 14 показан пневматический привод типа ПВ-20У2, предназначенный для управления разъединителями на 35 и 110 кВ. Привод состоит из исполнительного блока БИ (собственно пневматического привода) и блока управления БУ. Сжатый воздух подается в исполнительный блок по трубкам 5 . Управление исполнительным блоком производится нажатием кнопок 1, 2 БУ с надписями 4 ВКЛ. и ОТКЛ. Контроль за исполнением приводом операции осуществляется через смотровое окно 3 по механическому указателю. Сигнализация о завершении операции разъединителями передается по трубкам 6 сжатым воздухом, который поступает в привод вспомогательных контактов и переключает их. Этот же привод перемещает и механический указатель положения.
Привод работает при номинальном давлении сжатого воздуха 2 МПа.
В электрическую схему блока управления помимо кнопок входят электромагниты включения и отключения, воздействующие на открытие пусковых клапанов, вспомогательные контактные нары, срабатывающие в конце хода включения и отключения разъединителей. Имеется механическая блокировка подхвата командного импульса, которая обеспечивает завершение начатой операции в случае, если кнопка ВКЛ. или ОТКЛ. по какой-либо причине будет отпущена ранее окончания операции.
В шкафу блока управления установлен подогреватель, который включается при температуре наружного воздуха ниже 5°С.
В отличие от электродвигательных приводов в пневматических приводах не предусмотрены механизмы ручного управления разъединителями.
Отделители по конструкции токоведущих частей не отличаются от разъединителей. Их контактная система не приспособлена для операций под рабочим током нагрузки. Основное назначение - быстрое отсоединение поврежденного участка электрической сети в бестоковую паузу. Допускаются также операции отключения и включения намагничивающих токов и зарядных токов. Для управления отделителями промышленностью выпускаются полуавтоматические приводы ПРО-1У1. С помощью привода возможно отключение отделителей от устройства релейной зашиты, дистанционно или с места установки, а также включение отделителей вручную. Ручное включение производится съемной рукояткой, для чего необходимо сделать 35-40 оборотов за 50-60 с. При ручном включении отделителей одновременно заводятся и встроенные пружины. Запасаемая в них энергия используется затем для отключения отделителей. Процесс отключения длится не более 0,5 с.
В приводе ПРО-1У1 имеются два электромагнита отключения. Один из них, получающий питание от независимого источника тока, служит для оперативного отключения отделителей от ключа управления, второй, питаемый от батареи конденсаторов емкостью 40 мкФ, - для отключения релейной защитой при КЗ в момент так называемой "бестоковой паузы". При отключении отделителей электромагниты воздействуют на механизм свободного расцепления привода.
При автоматизации подстанций отделители используются не только для отключения электрических цепей, но также и для переключения подстанций на резервный источник питания. Переключение производится в бестоковую паузу, когда прохождение тока КЗ прервано отключением соответствующих выключателей. Для автоматического включения отделители заводского изготовления переделывают следующим образом. Обе колонки изоляторов вместе с ножами снимают, поворачивают у основания на 90° против нормального их вращения и в таком положении крепят к раме. Привод и встроенные пружины остаются в прежнем исполнении. В таком виде при разведении ножей встроенные пружины отделителя будут заводиться и действовать на включение при освобождении защелки привода.
Отделители применяются в основном на подстанциях без выключателей со стороны ВН.
На таких подстанциях кроме отделителей устанавливаются короткозамыкатели. Назначение короткозамыкателей состоит в том, чтобы при внутренних повреждениях силовых трансформаторов быстро создавать мощные искусственные КЗ на питающих линиях, отключаемых затем выключателями. После снятия напряжения с питающей линии поврежденный трансформатор отсоединяется отключением отделителя, а линия включается в работу действием АПВ.
Надежная работа установок обеспечивается четкой последовательностью действий устройств релейной защиты, автоматики, коммутационных аппаратов, а также устройств блокировки между отделителями и короткозамыкателями по цепям управления.
В сетях 110-220 кВ короткозамыкатели выполняются однополюсными. Конструктивно короткозамыкатель типа КЗ-110 состоит из стержневого изолятора (в сетях 220 кВ - из двух стержневых изоляторов, поставленных один на другой) с расположенным на нем неподвижным контактом. Подвижный нож изоляционной тягой соединяется с пружинным приводом типа ПРК-1У1, встроенным в шкаф. Привод служит для завода включающих пружин короткозамыкателя, удержания ножа в отключенном положении и для ручного отключения включившегося ножа. Конструктивно привод ПРК-1У1 подобен приводу ПРО-1У1, за исключением релейной части. В приводе ПРК-1У1 встроен электромагнит включения и три реле максимального тока типа РТМ.
В отключенном положении короткозамыкателя пружины привода заведены, и он готов к действию. Для включения короткозамыкателя защита поврежденного трансформатора подает оперативный ток на электромагнит включения, боек которого через систему рычагов воздействует на защелку, и нож включается. Время от момента подачи команды на электромагнит включения до полного замыкания контактов короткозамыкателя не превышает 0,35 с.
Коммутационная способность разъединителей и отделителей. Разрешается включение и отключение разъединителями и отделителями:
Во всех случаях операций с разъединителями, находящимися только под напряжением (рис. 15), ими замыкается или размыкается цепь зарядного тока, обусловленного емкостью С.
Зарядные токи оборудования подстанций и сборных шин невелики, и коммутация их разъединителями не представляет опасности. Возникающие при этом емкостные дуги хотя и растягиваются порой до нескольких десятков сантиметров, но не содержат большого количества тепла и температура их невысока (до 1000°С), что не приводит к заметному подгару или оплавлению контактных поверхностей.
При изменении схем первичных соединений, когда в процессе переключения образуются две и более параллельных ветвей (например, при переводе присоединений с одной системы шин на другую), через разъединители проходят нагрузочные и уравнительные токи. Значения токов в параллельных ветвях пропорциональны проводимостям ветвей. При отключении разъединителей, установленных в одной ветви, дуги на них обычно не возникает, так как разность напряжений на расходящихся контактах равна падению напряжения на параллельной ветви, а оно невелико, поскольку сопротивление ветви незначительно.
Если шиносоединительный выключатель (ШСВ) и шинные разъединители переводимых присоединений удалены друг от друга на расстояние десятков (сотен) метров и по соединяющим их сборным шинам проходят большие токи, создающие заметное падение напряжения на этом участке, то при операциях с разъединителями может возникнуть достаточно сильная электрическая дуга. Чтобы избежать появления дуги, создают дополнительную параллельную ветвь включением на обе системы шин разъединителей любого другого присоединения, расположенного близ середины расстояния между ШСВ и разъединителями коммутируемого присоединения. Сначала производят операции с разъединителями удаленного присоединения, а потом отключают разъединители, включением которых создалась дополнительная шунтирующая цепь.
Заметим, что совершенно недопустимо шунтирование и расшунтирование разъединителями реакторов, так как разность напряжений на контактах разъединителей в этом случай будет равна падению напряжения на реакторе, а оно зависит от силы тока и может быть значительным. Тогда станет возможным возникновение и устойчивое горение на контактах разъединителей электрической дуги, опасной для персонала и оборудования.
Способность разъединителей и отделителей включать и отключать небольшие зарядные токи линий и намагничивающие токи силовых трансформаторов подтверждена многочисленными испытаниями, проведенными в энергосистемах. Это нашло свое отражение в ряде директивных материалов, регламентирующих использование этих аппаратов для указанной цели в зависимости от класса напряжения, отключаемого тока, конструкции аппарата. расстояния между полюсами и от заземленных частей. Ниже приведены основные сведения.
В закрытых распределительных устройствах 6-35 кВ разъединителями и отделителями серийного заводского исполнения допускается включение и отключение намагничивающего тока силовых трансформаторов, зарядного тока воздушных и кабельных линий, а также тока замыкания на землю, не превышающих следующих значений:
Напряжение, кВ |
6 | 10 | 35 |
| Намагничивающий ток, А | 3,5 | 3 | 2,5 |
| Зарядный ток, А | 2,5 | 2 | 1 |
| Ток замыкания на землю, А | 4 | 3 | 1,5 |
Установка между полюсами разъединителей изолирующих перегородок позволяет увеличить включаемый и отключаемый ток в 1,5 раза.
На открытых распределительных устройствах в зависимости от конструкции разъединителей или отделителей и расстояния между полюсами разрешается отключение и включение намагничивающих токов силовых трансформаторов и зарядных токов воздушных икабельных линий, значения которых не должны превышать приведенных в табл. 1.
Для увеличения диапазона отключаемых разъединителями и отделителями токов их снабжают дутьевыми устройствами-приставками. С помощью приставок формируется и направляется на дугу, возникающую между расходящимися контактами аппарата, сильная струя воздуха. Сжатый воздух (из баллона) интенсивно охлаждает дугу и деионизирует межконтактный промежуток, что и приводит к значительному повышению отключающей способности этих аппаратов.
Таблица 1.
Токи, включение и отключение которых допустимо разъединителями и отделителями 110-500 кВ наружной установки в зависимости от расстояний между полюсами
Номинальное напряжение, кВ |
Тип разъединителей, отделителей | Расстояние между осями полюсов | Намагничивающий ток, А, не более | Зарядный ток, А, не более |
| 110 | ВР | 2 | 6 | 2,5 |
| 2,5 | 7 | 3 | ||
| 3 | 9 | 3,5 | ||
| ГП | 2 | 4 | 1,5 | |
| 2,5 | 6 | 2 | ||
| 3 | 8 | 3 | ||
| 150 | ВР | 2,5 | 2,3 | 1 |
| 2,7 | 4 | 1,5 | ||
| 3 | 6 | 2 | ||
| 3,4 | 7,6 | 2,5 | ||
| 4 | 10 | 3 | ||
| ГП | 3 | 2,3 | 1 | |
| 3,7 | 5 | 1,5 | ||
| 4 | 5,5 | 2 | ||
| 4,4 | 6 | 2,5 | ||
| 220 | ВР | 3,5 | 3 | 1 |
| 4 | 5 | 1,5 | ||
| 4,5 | 8 | 2 | ||
| ГП | 3,5 | 3 | 1 | |
| 4 | 5 | 1,5 | ||
| 4,5 | 8 | 2 | ||
| 330 | ГП | 6 | 5 | 2 |
| ПН | 6 | 3,5 | 1 | |
| ПНЗ | 6 | 4,5 | 1,5 | |
| 500 | ВР | 7,5 | 5 | 2 |
| ГП | 8 | 6 | 2,5 | |
| ПН | 8 | 5 | 2 | |
| ПНЗ | 7,5 | 5,5 | 2,5 |
Примечание. ВР- вертикально рубящий; ГП - горизонтально-поворотный; ПН - подвесной; ПНЗ - подвесной с опережающим отключением и отстающим включением полюса фазы В.
На практике для определения длины воздушной линии 35 и 110 кВ, отключаемой (или включаемой) без нагрузки разъединителями и отделителями, пользуются следующими данными:
Напряжение, кВ |
35 | 110 |
| Среднее значение зарядного тока, А/км | 0,06 | 0,18 |
Зарядный ток кабельной линии, А/км, вычисляется по выражению
где U Ф - фазное напряжение, кВ; w Сраб . - емкостная проводимость, 10-6 См км, которая может быть найдена по справочнику в зависимости от сечения жил кабеля.
Ток замыкания на землю в воздушных сетях с изолированной нейтралью может быть определен по формуле
в кабельных сетях с изолированной нейтралью
где U — междуфазное напряжение, кВ; / - суммарная длина линии, км, электрически связанной воздушной или кабельной сети соответственно; С0 — емкость фазы относительно земли, Ф/км.
Осмотры разъединителей, отделителей и короткозамыкателей. При внешнем осмотре основное внимание обращается на состояние контактных соединений и изоляции аппаратов. Контактные соединения являются наиболее ответственными и в то же время наиболее слабыми частями разъединителей и отделителей. При загрязнении, окислении и слабом нажатии контакты могут не только нагреваться, но и выгореть. При обнаружении признаков нагрева (цветов побежалости, изменения цвета термопленок) производится проверка температуры нагрева при помощи термосвеч или переносного прибора - электротермометра. Если температура нагрева превышает допустимую (см. табл. 1), разъединители необходимо вывести в ремонт.
Поверхность изоляторов разъединителей, отделителей и короткозамыкателей должна содержаться в чистоте. Загрязнение поверхности изоляторов осадками из воздуха приводит к снижению разрядного напряжения и перекрытию изоляторов при неблагоприятных погодных условиях (дожде, тумане, сильной росе).
Изоляторы воспринимают большие механические нагрузки при операциях включения и отключения. Чтобы избежать поломки изоляторов, не следует производить плановые переключения в периоды резких похолоданий и сильных морозов, когда в изоляторах могут появляться значительные внутренние напряжения вследствие различных коэффициентов температурного расширения фарфора, металлической арматуры и цементирующего вещества. В ряде энергосистем, расположенных на территории европейской части, при понижении температуры наружного воздуха до -22°С воздерживаются от проведения операций с разъединителями и отделителями, если это не связано с ликвидацией аварий.
При осмотрах обращается внимание на отсутствие продольных и кольцевых трещин на изоляторах, особенно в частях, примыкающих к фланцам, а также повреждений в арматуре и цементных швах. При обнаружении поверхностных дефектов (сколов, следов удара), снижающих механическую или диэлектрическую прочность изоляторов, аппараты должны выводиться в ремонт. Операции под напряжением с разъединителями, имеющими дефекты (в том числе дефектные изоляторы, выявленные замерами), могут производиться в исключительных случаях и только по разрешению главного инженера предприятия.
При осмотре подстанций после срабатывания короткозамыкателей следует обращать внимание не только на состояние трансформаторов, но и на целость тяг и изолирующих вставок самих короткозамыкателей, повреждения которых являются одной из основных причин их самопроизвольных включений.
Отказы в работе отделителей и короткозамыкателей часто происходят из-за неисправности, загрязнения и затирания механизмов приводов, дефектов в цепях управления и блокировки. В эксплуатации за состоянием приводов этих аппаратов необходимо вести самое тщательное наблюдение.
В специальных конструкциях разъединителей (например, предназначенных для КРУЭ) их положение определяется по механическому указателю положения.
"Стационарные заземлители" - термин, употребляемый автором в этой книге вместо термина "заземляющие ножи".
Короткозамыкатель на 35 кВ выпускается двухполюсным. При включении он создает двухфазное КЗ на землю.
Комментарий проверяется
Текст комментария будет виден после проверки администратором.
Комментарий проверяется
Текст комментария будет виден после проверки администратором.