Мощностни разединители – част 1

Първият предпазител се е появил преди 100 години и досега не е създаден по-надежден и широко използван електрически апарат. Този феномен може да се обясни с факта, че стопяемият елемент съвместява функциите на релейна защита и надежден механизъм за изключване.

При изгаряне на един предпазител се появява непълнофазен режим на работа. Този режим обикновено се предотвратява, като се изключи съответният товар от ниската страна на силовия трансформатор. Съвместната работа на предпазител и разединител прави възможно създаване на евтин апарат с големи възможности.

Водещи страни в енергетиката масово използват такива апарати в схемите основно за защита на силови трансформатори, напреженови трансформатори и кондензаторни батерии за напрежение 6-36 kV. Също така се използват често за захранване на секционирани схеми на разпределителни устройства.

Масово се прилагат и за електрозахранване на селскостопански обекти, малки промишлени предприятия, търговски центрове, училища, болници. В началото естествено те са имали малка надеждност и ниска защитна характеристика, неотговаряща по условие за селективност, конструктивни недостатъци и неправилен подход на понятието "заменяем елемент".

При късо съединение са заменяли само стопяемия елемент, не целия тоководещ елемент. Първоначално мощностните разединители са се изпълнявали от две прости устройства: обикновен разединител за включване под товар и празен ход, и изключващ само работен ток, и високоволтови предпазители, служещи за защита от претоварване и късо съединение.

Неудачна се оказала идеята за отказ от мощностен разединител и монтиране на обикновен разединител с опростени гасителни устройства. Тогава това наложило създаването на нов електрически апарат, наречен товаров прекъсвач (мощностен разединител). Мощностният разединител е надежден, прост, евтин, способен да изключва достатъчно голяма реактивна мощност, работещи на работен и празен ход електропроводи, даже при високи напрежения.

Мощностен разединител

Мощностният разединител е разединител с монтирани специални дъгогасящи камери и предпазители. Предпазителите при изгарянето си изхвърлят специален бутон, с което предизвикват изключване на мощностния разединител (товаровия разединител). Това е конструктивно съчетаване на разединител с опростени дъгогасителни камери. Обикновено са конструирани да изключват малки токове в нормален режим (предимно работни).

Включвателната им способност е голяма и те могат да включват няколко пъти по-голям ток от работния. При късо съединение изгаря специален предпазител за високо напрежение с бутон. Този специален бутон действа на изключващия механизъм и разединителят изключва. Енергията за изключването идва от предварително натегната пружина. Конструкцията им е такава, че е възможно да се включат еднократно и да издържат без повреда ток на късо съединение.

При някои разединители за средно напрежение в изключено положение между работните контакти се създава видимо разкъсване на веригата, поради което те могат да изпълняват функциите както на прекъсвач, така и на разединител. Поради ниската им цена и висока надеждност напоследък се произвеждат все повече мощностни разединители за средно напрежение.

В дъгогасителните им устройства се прилагат всички известни принципи на гасене на дъгата. Много са удобни за използване в трансформаторни крайни подстанции, за комутация на кондензаторни батерии за средно напрежение и мощност до 400 kVAr, генераторни прекъсвачи, АВР и др. Успешно се справят със замяна на скъпоструващи и заемащи голямо място прекъсвачи и заради техническите им възможности.

Част от техническите им параметри са близки с тези на прекъсвачите и успешно могат да се използват в мрежи с малки токове на късо съединение. Ако работният ток е в границите до 600 А при напрежение до 10 kV, вместо скъпите прекъсвачи в комплект с разединители е целесъобразно да се използват мощностни разединители в комплект с предпазители.

При маломощни мрежи мощностните разединители (товарови прекъсвачи) могат и да не са комплектовани с предпазители. Товаровите прекъсвачи имат сравнително малък ток на изключване. Най-често това е номиналният ток на веригата, в която работят. С мощностни разединители не е препоръчително да се изключват вериги при к. с., а само ненатоварени или под товар вериги според възможностите на дадения тип мощностен разединител.

За загасяне на дъгата между контактите се използват всички възможни начини на гасене - автогазов, електромагнитен, елегазов, вакуумен, с бърза комутация във въздух, бърза комутация в сгъстен въздух, продухване в сгъстен въздух или азот, комутация в масло, многостепенно изключване.

Принципно, мощностните разединители не са предназначени за изключване токове на късо съединение - това се прави от предпазителите, с които се комплектоват. С цел снижаване на цената на разпределителното устройство вместо прекъсвачи за малка и средна мощност се избират за монтиране мощностни разединители.

Такъв тип разединител е много надежден и е малко по-скъп от комбинацията предпазител-разединител, защото конструкторите отчитат спецификата на мрежата, в която ще работи, и също така са изходили от конструкцията на обикновен прекъсвач, който би трябвало да е на това място.

Конструкция

Основният елемент на товаровия прекъсвач са контактите. Те трябва надеждно да работят както в номинален режим, така и когато са претоварвани или при късо съединение. Товаровите прекъсвачи работят с голям контактен натиск и при големи токове, и имат до 8 паралелни пластини с разнообразни сечения. В товаровия прекъсвач най-често се комплектоват гнезда за предпазители.

Както споменахме, предпазителите са специални с изхвърлящ бутон (стрелящи предпазители). При изгарянето на предпазителя се освобождава предварително натегната пружина, изскача бутонът и предизвиква изключване. Изключилият товаров прекъсвач създава видимо разкъсана връзка. Заменяемите патрони-предпазители се изработват с две характеристики "бързи" и "забавени" и всички имат сигнализация за изгарянето си.

Така става възможно бързо и лесно да се замени съответният предпазител. На товаровия прекъсвач контактната му система практически не се износва благодарение отсъствието на триене, електрическа дъга и много добрата антикорозионна защита. Щангите, с които те се комплектоват, допускат смяна на предпазителите при дъжд и скорост на вятър от 15 m/s.

Специалната конструкция на скобата на патрона позволява да се оперира с щангата даже при наличие на реактивни токове до 4 А и работни токове да 10 А в електропровода. Смяната на предпазителите е невъзможна без тази специална щанга, допускаща работа и в подстанция. На всички товарови прекъсвачи е предвиден специален болт за поставяне на преносимо заземление при снети предпазители. Голяма част от товаровите прекъсвачи са снабдени със специални заземителни ножове, блокирани от неправилно включване.

Същите могат да се включат само при свалени предпазители. При включване отначало се включват дъгогасителните, след това работните контакти. При изключването първо се изключват работните, а след това дъгогасителните контакти. Това се постига конструктивно и е важно да се спазва, защото така се увеличава включвателната и изключвателна възможност на мощностния разединител.

Освен това при изключване трябва има и видима въздушна междина с оглед на безопасното обслужване. Включва се и електромагнитът, ако има електромагнитно издухване на дъгата. Ако мощностният разединител участва в схеми с АВР (автоматично включване на резервата), трябва да се предвиди резервно захранване и на оперативните вериги. Конструктивните разлики между отделните типове се състоят най-вече в характера на придвижване на подвижния контакт.

Товаровите прекъсвачи, работещи в комплект със заземители, имат независими задвижвания. Задвижващият механизъм може да е с оперативна щанга, лостово, рулеви, електродвигателен, пневматичен, хидравличен. При операциите „включване“ или „изключване“ механизмът преди края на операцията минава през мъртва точка, възпрепятстваща самопроизволно включване или изключване при късо съединение, или външни въздействия (силен вятър, земетресение и др.).

Заземяващите контакти са към подвижната част. Тяхната контактна повърхност е от мед или бронз. Това обезпечава добро приплъзване без допълнително смазване и гарантира устойчивост на корозия. Шасито е изготвено от стомана, покрита с цинк по метода на горещо поцинковане. Контактите, изготвени от мед, са покрити със сребро или калай. Пружините в конструкцията също имат защита от корозия.

Предимства и недостатъци

Сред основните предимства на мощностните разединители могат да се посочат:

• Надеждност, заради стабилността на времетоковите характеристики.

• Изключена е възможност от неправилно сработване.

• Бързо обслужване (бърза и лесна смяна на предпазителя).

• Бързо откриване на изгорелия предпазител.

• Проста конструкция.

• Многократно използване на патроните на предпазителите и еднократно използване на заменяемите елементи.

• Замяната на предпазителите става на място, а не в работилница.

• В много случаи не е необходимо използване на разединител.

• Допуска се замяна на предпазителя по време на дъжд със специална щанга.

• Допускат продължителни токове приблизително в 1,5 пъти по-големи от номиналния.

• Голям ток на включване (около 7 пъти номиналния).

Други технически предимства: подобрена контактна система; контакти от кована мед със сребърно покритие - намалено преходно съпротивление за избягване на греене; повишена контактна повърхност - лесно включване, избягване на необходимост от допълнителни манипулации; увеличена контактна сила чрез усъвършенствана пружинна система; самонагаждащи се контакти; подобрена кинематика - нов тип задвижваща рейка; надеждност на включването и изключването; комбиниран разединител с основи за високоволтови предпазители; намалени габарити на системата - разединител с основи за предпазители и надежден контакт с високоволтовия предпазител - липса на греене.

Недостатъците са малко: малък ток на изключване (обикновено 1,5 номиналния); необходимо е монтиране на защита от токове на късо съединение (в повечето конструкции има монтирани предпазители, изпълняващи тази задача).

Видове разединители

Разединителите са най-употребяваните електрически апарати. Поне две трети от тях са свързани към събирателни или изходни шини. Разединителите са предназначени за видимо прекъсване на електрическите вериги в електроразпределителните уредби за високо напрежение.

Чрез тях се отделят части от уредбата или цели участъци от електрическата система. Изключването само с прекъсвач не е достатъчно, тъй като неговите контакти са затворени в камера и не може бързо и сигурно да се установи дали веригата е прекъсната. Контактите на разединителите нямат специални дъгогасителни устройства, поради което, ако с разединители се изключат електрически вериги под товар, между контактите им възниква електрическа дъга.

Тя може не само да повреди контактите му, но и да предизвика къси съединения в уредбата. В някои случаи това може да стане причина и за възникване на пожар или злополука с обслужващия персонал. Затова с разединителите се изключват само вериги, които преди това са изключени с прекъсвач или са шунтирани с прекъсвач или разединител.

В зависимост от място на монтажа разединителите биват два вида: за монтаж на закрито и за монтаж на открито. Разединители за монтаж на закрито обикновено се произвеждат за напрежения 10, 20 и 35 kV на обща рама като трифазни или отделно като еднофазни.

В зависимост от предназначението им в електрическата верига биват без или със заземителни ножове, които служат за заземяване на електрическата верига след прекъсването й с работните ножове на разединителя. Срещу едновременно включване на работните и заземителните ножове е предвидена механична блокировка.

Разединителите за монтаж на открито са поставени да работят в много по-тежки атмосферни условия. Затова изолацията на подпорните им изолатори е усилена, а контактната система е твърде различна за отделните типове. Те биват с ножове, движещи се в хоризонтална или вертикална равнина; едноколонкови, двуколонкови и триколонкови.

Задвижванията на разединителите биват ръчни, пневматични и електродвигателни (моторни). Отличителна черта на разединителите, късосъединителите, отделителите и заземителите, за разлика от мощностните разединители, е отсъствието на дъгогасителни устройства.

Късосъединителите се различават от разединителите по това, че нямат дъгогасителни устройства и пружинен механизъм за изключване. Включването им е ръчно или с механизъм със сгъстен въздух. Късосъединителите са комутационни апарати, предназначени да създадат изкуствено (преднамерено) к. с. в електрическата верига.

Те се произвеждат за напрежения до 220 kV и по конструктивната си схема представляват разединители с вертикално въртящ се нож. Снабдени са с пружинено задвижване, а контактната им система се оразмерява да включва и да издържа тока на к. с. в дадената верига.

С включването им се цели да се увеличи токът на късо съединение във веригата и така се предизвика надеждно заработване на релейната защита в началото на захранващата линия при повреда на трансформатора, който е монтиран на отклонение, или в края на линията.

Статията продължава в следващ брой.