Выключатели

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках и служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

1) Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

2) быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения;

3) пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

4) возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

5) легкость ревизии и осмотра контактов;

6) взрыво- и пожаробезопасность;

7) удобство транспортировки и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток - Iном и номинальное напряжение Uном.

В соответствии с ГОСТ 687—78Е, выключатели характеризуются следующими параметрами:

1. Номинальный ток отключения Iотк.ном - наибольший ток КЗ (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций. Ток КЗ состоит из периодической и апериодической составляющих. Номинальный ток отключения определяется действующим значением периодической составляющей в момент расхождения контактов.

2. Допустимое относительное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения ?ном, которое определяется по кривой рис.:

Нормированное значение ?ном определяется для момента расхождения контактов

Если ? > 0,09 с, то принимают ?ном =0.

3. Цикл операций - выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданными интервалами между ними.

В эксплуатации выключатель может неоднократно включаться на существующее КЗ с последующим отключением, поэтому ГОСТ 687- 78Е предусматривает для выключателей определенный цикл операций.

Если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы: О – 180 с – ВО – 180 с – ВО

О – tбт – ВО – 180 с - ВО

Выключатели с Uном < 220 кВ должны также выполнять цикл: О – tбт – ВО – 20 с - ВО

Выключатели безАПВ должны выдерживать цикл: О - 180 с - ВО - 180 с - ВО,

где О — операция отключения;

ВО - операция включения и немедленного отключения;

20с и 180 с — промежутки времени в секундах;

tбт - гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении).

Для выключателей с АПВ tбт должно быть в пределах 0,3—1,2 с, для выключателей с БАПВ — 0,3 с.

Нормированное содержание апериодической составляющей

4. Стойкость при сквозных токах, характеризующаяся токами термической стойкости Iтер и электродинамической стойкости Iдин (действующее значение), iдин - наибольший пик (амплитудное значение); эти токи выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих дальнейшей работе.

Завод-изготовитель должен обеспечить для электрооборудования соотношение

iдин = 2,55*Iотк.ном, А

5. Номинальный ток включения - ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений, при Uном и заданном цикле. В каталогах приводится действующее значение этого тока Iвкл..ном и его амплитудное значение i вкл,ном.

Выключатели конструируются таким образом, что соблюдаютсяусловия:

6. Собственное время отключения tс.в - интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения дугогасительных контактов.

Время отключения tотк.в — интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах.

Время включения tвкл.в — интервал времени от момента подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

7. Параметры восстанавливающегося напряжения - в соответствии с нормированными характеристиками собственного переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН).

8. Выключатели, не предназначенные для АПВ, должны допускать не менее пяти операций ВО при токах КЗ (0,6 – 1,0)*Iотк.ном без осмотра дугогасительного устройства. Выключатели, предназначенные для АПВ, должны допускать в тех же условиях от 6 до 10 операций ВО в зависимости от Iотк.ном , (ГОСТ 687 - 78Е, табл. 4). В этом же ГОСТ-е приведены также другие требования к конструкции включателей и методы их испытаний.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масляные малообъемные), воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки для внутренней, наружной установки и для комплектных распределительных устройств.