Мощностни разединители – част 2

B продължение на статията от бр. 5/2014 на сп. Енерджи ревю, в която подробно бяха описани конструктивните елементи на мощностните разединители, видовете разединители, техните предимства и недостатъци, в настоящия материал представяме спецификите на късосъединителите, отделителите и заземителите, изискванията към разединителите, мерките за безопасна експлоатация и др.

Късосъединители

Късосъединителите се различават от разединителите по това, че нямат дъгогасителни устройства и пружинен механизъм за изключване. С включването им се цели да се увеличи токът на късо съединение във веригата и така да 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.

Късосъединителите могат да се използват и за заземяване на звездните центрове на силовите трансформатори. Включването им е автоматично чрез команда от релейната защита или ръчно, а изключването е само ръчно. Късосъединителите винаги се използват в комбинация с отделител.

Съвместната им работа трябва да е синхронизирана. Обикновено са еднополюсни или двуполюсни апарати. След дистанционното им включване възниква късо съединение и предизвиква изключване от страна на източника посредством неговата защита. Изключването става ръчно от място и след заработване на отделителя, с който работят съвместно. Техническите им параметри са подобни на прекъсвачите.

По своята същност късосъединителите също са разединители, но с много голяма бързина на затваряне на контактите 0,12-0,25 s. Ако това време е недостатъчно кратко, се прилагат късосъединители, в които се използва взрив за задвижване на подвижния контакт. Това е комутационен апарат с дистанционно задвижване и дистанционно управление.

Използва се във вериги, когато не протича ток. Той също няма гасителни камери. Прилагат се в опростени схеми на разпределителни устройства, с намален брой прекъсвачи. Могат да имат един или два комплекта заземителни ножове с механична или електрическа блокировка, неразрешаваща едновременно включване с работните контакти.

Отделителите

по същество са триполюсни разединители с пружинно задвижване и хоризонтално въртящ се нож. Предназначени са за автоматично изключване на участъци от мрежата, които предварително са изключени с прекъсвач или късосъединител и не са под товар. Включването им по принцип е ръчно, но съществуват и отделители с двустранно автоматично действие.

Те могат да бъдат снабдени и с дъгогасителни устройства и да имат един или два заземителни ножа. По същество те са разединители с вграден механизъм за изключване. Притежават буфери за потушаване на механичната енергия в края на хода, когато задвижващият механизъм е засилил скоростта на движение на контактите, а те трябва плавно да спрат. Обикновено буферът е пневматичен.

Заземители

Заземителят е еднополюсен апарат, включен в неутралата на трансформатора. В зависимост от режима на работа на трансформатора той може да е със заземена неутрала и незаземена. Принципът на работа на заземителя е подобен на този на късосъединителя, но за разлика от заземителя се включва ръчно със специален механизъм.

Използването на заземители обезпечава абсолютно надеждно отсъствието на напрежение на изключените комутационни апарати и елементи от електрическата верига. Като самостоятелен апарат те се предлагат до напрежения от порядъка на 800 kV.

Изисквания

Товаровите прекъсвачи за работа на открито са изчислени за възможност от разкъсване на реактивни токове на въздушни и кабелни линии, също така на ток на празен ход на трансформатор и някои малки товари. Затова те често са снабдени с допълнителни, дъгогасителни, стоманени рогови контакти. При ремонтни работи товаровите прекъсвачи трябва да осъществяват видимо разкъсване на веригата на останалите под напрежение апарати и апарати, въведени в ремонт.

Конструкцията на товаровия прекъсвач трябва да обезпечава: видима сигнализация при сработване в режим предпазител; многократно използване на патрона (да се заменя само заменяемият елемент); възможност за бърза и удобна замяна на заменяемия елемент; изключване на токове в режим на разединител; ресурс по механическа износоустойчивост не по-малко от 10 000 цикъла и др.

Изискванията са много на брой, но конструкциите на повечето производители отговарят на тях. Съвременните прекъсвачи се отличават с висока надеждност и просто управление, разумно съотношение на цената към експлоатационните характеристики.

Хоризонталното разположение на елементите позволява да се увеличи диелектричната якост при замърсяване и овлажняване, предотвратяват се огъващи моменти в конструкцията при късо съединение и безопасност за птиците. Във включено положение отделителят се удържа от привода. Изключването става от предварително натегната пружина при сработване на механизма след получаване на команда за изключване. Включването чрез привода се осъществява ръчно.

Начини на придвижване на подвижния контакт

Основната разлика в конструкцията на различните видове разединители се състои в начина на придвижване на подвижния контакт. Различават се няколко типа:

Двуразкъсващ въртящ (разкъсващ при въртене) и хоризонталновъртящи типове със завъртане на ножовете в паралелната или перпендикулярната ос. Разединителите са с три изолатора, два от които неподвижни, а средният е въртящ и носи главния контакт. Подходящи са за приложения, в които се изисква малък габарит и малки междуфазни разстояния.

Люлеещ тип - с въртене на главния нож съвместно с поддържащия изолатор в плоскост паралелно на поддържащите изолатори на дадения полюс.

С праволинейно движение - по протежение на мястото на разкъсване или само нож, или нож с изолатор (подвижен тип).

Със сгъваем нож - с доста сложно движение на въртящия нож - завъртане и сгъване.

Окачен тип с движещ се нож - заедно с поддържащите изолатори в плоскост, паралелна на оста на неподвижните окачени изолатори.

Пантографни - имат голям диапазон на прихващане, в който подвижните контакти са много устойчиви на динамичните усилия при късо съединение във всички положения.

Разкъсващи - главните контакти на лостовия разединител се разкъсват във вертикално направление, като по този начин позволяват незначителни междуфазни разстояния. Голямото разстояние между носещите и подвижните изолатори гарантира висока диелектрична якост и здравина на паралелните изолатори.

Опит в експлоатацията

Увеличеното контактно съпротивление на затворените контакти на товаровите прекъсвачи или разединители, а също така повишеното съпротивление на системата сборни шини, може да доведе до неотстранимо повреждане на оборудването при възникване на късо съединение.

За предотвратяване на подобни случаи е необходима редовна проверка на контактното съпротивление. При провеждане на ръчни операции от персонала е необходимо да се обръща внимание стойността на тока да не превишава максималната стойност на мощностния прекъсвач.

При контрол на състоянието на късосъединителите и отделителите най-напред е необходимо да се обърне внимание на състоянието на изолацията и контактните съединения. Товаровите прекъсвачи и заземителите успешно се справят в неблагоприятен климат. Намират приложение в промишлени райони с голямо замърсяване, приморски райони, екстремални температури и температурни колебания, голямо обледеняване.

Добре работят в сеизмична обстановка. Забранено е използване на мощностен прекъсвач с ръчно или полуавтоматично задвижване за подаване на напрежение на трансформатори и шини, изключващи от релейна защита без оглед на оборудването и отстраняване на повредите.

Икономическа оценка

Технико-икономическият анализ показва, че стойността на изграждане на подстанция с товарови прекъсвачи и предпазители се изплаща за 5 г. при средна честота на сработване на предпазителите 3 пъти годишно. В изчисленията присъстват: монтаж без необходимост от поставяне на допълнителни опори под него, простота на обслужването (не е необходимо подемно съоръжение за замяна на предпазителите), наличие на малък запас от заменяеми елементи.

Дългогодишната експлоатация е показала нужда от малко на брой запасни части. Това позволява снижение на цената с 25,5%, ако се отчетат тези фактори. Разработени са нови щанги за замяна на предпазителите значително по-леки и 4 пъти по-евтини.

Управление, сигнализация, блокировки

Заземителите на апаратните блокове могат да се командват ръчно с бутони, поместени в командните шкафове на извода. Останалите разединители се управляват дистанционно от командните зали с подобни типове ключове, служещи за командване на прекъсвачите.

Дистанционното командване на товаровите прекъсвачи е обикновено пряко. Принципно схемите за дистанционно командване се захранват по два начина. При първия схемите за командване на разединителите във всяко разпределително устройство (РУ) се обединяват със схемите за блокировки в същата уредба и се захранват централно от шините за блокировки.

При втория начин схемите за командване на разединителите към даден извод се групират със схемата за дистанционно командване на съответния прекъсвач и се захранват местно от шинките за управление на същата първична верига. Така също се увеличава експлоатационната надеждност.

Показващата сигнализация за положението на товаровите прекъсвачи с индивидуално дистанционно управление е светлинна. Тя се изпълнява както при прекъсвачите по еднолампова тъмна или двулампова светла схема. При избирателно управление показващата сигнализация на прекъсвачите и разединителите е апаратна и се осъществява с командно сигнална арматура (КСА).

Блокировка разединители - прекъсвачи

Изключването на разединител при протичане през него на номиналния ток или включване, когато след него е включен заземител, води до тежка авария. Образувалата се дъга е много подвижна, бързо се разтяга, а това води до съединяване на полюсите и възникване на трифазно късо съединение.

За избягване на тежките последици задвижването на разединителите задължително трябва да се блокира с прекъсвачите с помощта на механически и електромагнитни ключалки. Блокировката допуска операции с разединителите само при изключен прекъсвач. Блокировката може да е от всякакъв вид: механична, механично-заключваща, електромагнитно-заключваща или друга.

В този случай задвижването на съединителя е възможно само тогава, когато прекъсвачът е изключен. При електрическата блокировка е много трудно да се блокират на много места шинни и линейни разединители, заземители и др. Това налага за всеки отделен случай да се конструира отделен блокиращ механизъм за съответното разпределително устройство.

При механичната заключваща блокировка има монтирани специални ключалки, които могат да бъдат отключени само със специален ключ. Например ключът за опериране с разединителя се намира в прекъсвача и може да бъде изваден, само ако прекъсвачът е изключен. Операция с друг разединител във веригата е невъзможна.

По-съвършеният тип е електромагнитната заключваща блокировка. За операции с разединителя ключът във вид на електромагнит трябва да се постави в съответната ключалка. Ако всичко е правилно изпълнено, чак тогава операторът има право да оперира със съответните комутационни апарати. За блокиране на всички разединители е необходим само един ключ за цялото разпределително устройство.

Тенденции в развитието

Основните усилия в развитието на съвременните прекъсвачи са насочени към повишаване на тяхната надеждност. Те са сред най-отговорните апарати във високоволтовите системи и при авария трябва да изключват абсолютно сигурно. При отказ на прекъсвача аварията се развива лавинообразно, което води до големи разрушения с тежки материални загуби. Разгледаните в статията товарови прекъсвачи играят важна роля в съвременните разпределителни устройства за средно и високо напрежение.

Те имат особено голямо отношение към безопасността и затова разстоянието между отворените контакти трябва да има голяма диелектрична якост. Късосъединителите и отделителите като специален вид разединител позволяват да се заменят скъпите прекъсвачи в маломощните подстанции и по този начин значително се намалява цената на устройството.

Товаровите прекъсвачи много често се използват за захранване на трансформатори, на високата им страна вместо прекъсвачи, ако това е възможно по изчисления, защото те не са изчислени за изключване на къси съединения. Функцията на аварийно изключване е възложена на стопяеми предпазители или прекъсвачи, принадлежащи към предшестващите звена във веригата, например линейни прекъсвачи в близост до генериращите източници.

Особено усъвършенстваната конструкция на товаровите прекъсвачи напоследък прави възможно разширяването на областта им на приложение. Товаровите прекъсвачи в комплект със „стрелящи“ предпазители широко се използват в световната практика особено в разпределителни устройства 6 (10) kV. Новите конструкции се отличават с по-ниски разходи за производство, по-добри условия на монтаж и експлоатация, висока надеждност. Това важи особено при комбинираните "товаров прекъсвач - предпазител".