Вакуумный выключатель нагрузки принцип действия

Электромагнитная блокировка. Определение, конструкция, принцип действия

Устройства релейной защиты осуществляют защиту оборудования в аварийных режимах. Одна из основных причин возникновения аварийных ситуаций на энергетических объектах, в частности на распределительных подстанциях – оперативные ошибки обслуживающего персонала. Основная задача руководства в данном случае сводится к исключению случаев возникновения данной негативной ситуации. Но, как показывает многолетняя практика, решить данную проблему полностью не удастся. Это связано, в первую очередь, с таким понятием, как «человеческий фактор». Как ни крути, а человек не робот и по своей природе может допускать ошибки, в том числе и при оперативных переключениях на оборудовании подстанций. Решением проблемы в данном случае является применение на оборудовании электроустановок электромагнитной блокировки. Ниже рассмотрим, что она из себя представляет.

Электромагнитная блокировка служит для предотвращения ошибочных действий на оборудовании оперативных персоналом. Данные устройства устанавливают на таком оборудовании, как разъединители, стационарные заземляющие устройства, выкатные части тележек КРУ.

Что собой представляет электромагнитная блокировка? На каждом элементе оборудования, на котором предусмотрена электромагнитная блокировка, устанавливается специальная розетка. Для производства операции с данным коммутационным аппаратом необходимо наличие напряжения в данной розетке и специальный электромагнитный ключ. То есть изначально рукоятка разъединителя или заземляющего ножа заблокирована. Для того чтобы произвести операцию включения или отключения необходимо взять электромагнитный ключ и вставить его в розетку данного элемента оборудования.

Если напряжение в розетке есть, то ключ втягивает сердечник, расположенный внутри розетки и тем самым осуществляет разблокировку рукоятки привода данного разъединителя либо заземляющих ножей. В розетке электромагнитной блокировки напряжение будет только в том случае, если выполнены те или иные условия, предусмотрены для данной схемы.

Питание схемы электромагнитной блокировки осуществляется от шкафа ЭМБ, который в свою очередь получает питание от щита переменного и постоянного тока. На данном шкафу установлены переключающие устройства для выбора режима питания, контроля изоляции, а также вольтметры для контроля наличия напряжения в схеме ЭМБ и проверки значений напряжения при контроле изоляции полюсов относительно земли.

Принцип действия электромагнитной блокировки

Рассмотрим принцип работы электромагнитной блокировки на конкретном примере присоединения распределительного устройства 35кВ подстанции.

Из приведенной схемы видно, что включено заземление (заземляющие ножи) на линейном разъединителе ЛР в сторону выключателя В. При необходимости включения шинного разъединителя ШР следует отключить заземление в сторону выключателя. В противном случае, при включении ШР и ошибочном или самопроизвольном включении выключателя произойдет короткое замыкание на данном присоединении. Электромагнитная блокировка в данном случае осуществляет защиту от ошибок оперативного персонала. Электромонтер не сможет включить ШР, не отключив заземление в сторону выключателя, так как в розетке электромагнитной блокировки будет отсутствовать напряжение.

Кроме того, обязательным условием перед включением разъединителя будет отключенное положение выключателя, так как разъединитель не предназначен для операций под нагрузкой. Для каждого разъединителя распределительных устройств определены свои условия, при которых будет разрешена коммутационная операция.

Например, операция включения стационарных заземляющих ножей системы шин разрешена при условии отключенного положения всех шинных разъединителей присоединений, зафиксированных за данной системой шин.

Аналогичный принцип действия электромагнитной блокировки в комплектных распределительных устройствах. Если выключатель данного присоединения находится во включенном положении, то выкатить тележку не получится и, наоборот – при включенном выключателе электромагнитная блокировка будет препятствовать вкатке тележки в рабочее положение. То же самое касается заземляющих ножей, включенное положение которых также будет блокировочным сигналом для приведения тележки в рабочее положение.

Следует упомянуть такое понятие, как деблокировка. Деблокировка заключается в воздействии на сердечник магнитным ключом. То есть таким образом можно осуществить операцию коммутационным аппаратам без наличия напряжения в розетке электромагнитной блокировки. В данном случае электромагнитная блокировка «игнорируется» и возможна ошибочная операция с коммутационным аппаратом. Поэтому, прежде чем деблокировать электромагнитную блокировку, необходимо выяснить причину ее отказа.

Действия в случае отказа электромагнитной блокировки

Основная причина, по которой электромагнитная блокировка не позволяет выполнить операцию с коммутационным аппаратом – это невыполнение условий, определенных для того или иного коммутационного аппарата распредустройства. Но также бывают случаи, когда электромагнитная блокировка не позволяет выполнить операции при выполнении всех необходимых условий. При возникновении данной ситуации необходимо проверить правильность выбранного элемента оборудования по диспетчерским наименованиям, убедиться в выполнении всех необходимых условий для производства операции.

Если все условия выполнены, а напряжение в розетке ЭМБ отсутствует, необходимо убедиться в наличии напряжения в схеме блокировки и целостности цепей ЭМБ данного присоединения. Кроме того, следует проверить контакты КСА тех коммутационных аппаратов, которые участвуют в схеме электромагнитной блокировки того элемента оборудования, на котором необходимо произвести операцию.

Если причину отказа ЭМБ выяснить не удалось, то деблокировку магнитным ключом можно осуществлять только с разрешения главного инженера предприятия.

Вакуумный выключатель или вакуумный контактор?

Для проведения сравнения применения вакуумных выключателей или контакторов с плавкими предохранителями в распределительных сетях напряжения 6. 20 кВ, необходимо понимание основных характеристик каждой из этой технологии выключения.

Слева — вакуумный контактор V-Contact VSC 6 кВ 400A;
справа — вакуумный выключатель для внутренней установки 10 кВ, 40 кА

Вопросы применения

Для проведения сравнения применения вакуумных выключателей или контакторов с плавкими предохранителями в сетях среднего напряжения (6. 20 кВ), необходимо понимание основных характеристик каждой из этой технологии выключения.
Представленное здесь сравнение демонстрирует те основные характеристики выключателей и контакторов на плавких предохранителях в сетях среднего напряжения, которые влияют на их применение. Очевидно, что приведенная таблица носит обобщенный характер, и представленная в ней информация может варьироваться, в зависимости от напряжения и тока для конкретного оборудования.
Тем не менее, приведенное сравнение имеет ценность для общего понимания.

Выключатели для среднего напряжения предпочтительнее в следующих случаях:
— Типичными нагрузками являются трансформаторы, конденсаторы, большие электромоторы, генераторы и фидеры распределения электроэнергии. (Требуемые для таких нагрузок характеристики превышают характеристики вакуумных контакторов для 400 или 720 А 6 кВ.)
— Высокая непрерывная токовая нагрузка (например, большие трансформаторы, большие электромоторы).
— Отключение выполняется не очень часто (например, раз в неделю или в месяц), требуя достаточно высокую износостойкость (тысячи операций).
— Критичная непрерывность процесса (например, нет времени для замены плавких предохранителей).
— Не требуется стартовое понижение напряжения (понижение напряжения при замыкании выключателя усложняет структуру шин коммутационного оборудования).

Контакторы с плавкими предохранителями для среднего напряжения предпочтительнее в следующих случаях:
— К типичным нагрузкам относятся электродвигатели или небольшие трансформаторы.
— Малый или средний непрерывный ток нагрузки (например, у небольших электромоторов и трансформаторов).
— Отключение производится часто (например, ежедневно или по нескольку раз в день), требуя очень высокую износостойкость (миллионы операций).
— Непрерывность процесса допускает время на замену предохранителей.
— Для снижения стартовой нагрузки на систему (и скачков напряжения) требуется снижение напряжения при включении.

Исторически, выключатели применялись для двигателей среднего напряжения в определенных отраслях, особенно на станциях, вырабатывающих электроэнергию.
По мере старения таких станций, и в связи с изменением их операций, когда вместо обеспечения базовых нагрузок начало требоваться обслуживание пикового спроса, большинство таких выключателей, применяемых для запуска двигателей, оказывались в ситуации, когда от них требовалась износостойкость, превышая требования стандартов ANSI/IEEE. В результате, их применение для этих целей влекло более высокие затраты на обслуживание, чем у используемых ранее контакторов с плавкими предохранителями для среднего напряжения. С другой стороны, пользователи в обрабатывающей промышленности давно предпочитали использование контакторов с плавкими предохранителями для таких операций, и их вполне устраивал долгий срок их эксплуатации с невысокими затратами на обслуживание.
При правильном применении, и выключатели, и контакторы с плавкими предохранителями для среднего напряжения, должны обеспечить десятилетия надежной работы. При неверном применении, и те и другие будут порождать серьезные проблемы.

Сравнительная таблица

Характеристика
1) Выключатель
2) Контактор (NEMA E2 с предохранителями).

Рабочий ток
1) Высокий (1200 A, 2000 A, 3000 A или 4000 A).
2) Средний (400 A закрытый NEMA размера H3, или 720 A закрытый NEMA размера H6).

Способность выключения
1) Токи отключения от очень низких (намагничивание) величин, до полного тока короткого замыкания системы
2) Токи отключения от очень низких (намагничивание) величин до прерывающей способности вакуумного контактора без предохранителей (по крайней мере, класса 10 х непрерывного тока). Для токов, превышающих прерывающую способность вакуумного контактора, работают предохранители. Величина тока ограничивается прерывающей способностью предохранителя.

Механическая износостойкость
1) Высокая (обычно, около 10 000 операций) (См. ANSI/IEEE C37.06)
2) Очень высокая, 750 000 операций для 400 А, и 400 000 операций для 720 А

Электрическая износостойкость
1) Высокая. Для вакуумных выключателей составляет обычно 10 000 операций для расчетного непрерывного тока. Для полного тока короткого замыкания обычно 30-100 операций.
2) Очень высокая. При размыкании непрерывного тока, 4000 000 операций для 400 А или 200 000 операций для 720 А. При размыкании полного тока короткого замыкания данные износостойкости для стандартов NEMA или UL не задаются. Размыкание тока короткого замыкания требует замены плавких предохранителей.

Ограничения применения
1) Не подходит для применений, требующих очень высокой износостойкости.
2) Очень подходит для часто проводимых операций отключения.

Функционирование
1) Электрическое (ручные операции применяются при обслуживании или в аварийных ситуациях)
2) Только электрическое

Схема управления
1) Механическая фиксация защелки — выключатель остается в замкнутом состоянии при потерях напряжения в системе.
2) Обычно используется магнитная фиксация — вакуумный контактор разрывает цепь при потерях напряжения в системе. Вакуумный контактор автоматически замыкает цепи при возврате напряжения при использовании двухпроводного управления. Существуют трехпроводные контакторы с защелками, которые требуют ручного запуска при возврате напряжения в систему.

Переток / защита от короткого замыкания
1) Требует защитных реле
2) Требует защитных реле для защиты от перегрузок и защиты от коротких замыканий при помощи ограничивающих ток плавких предохранителей.

Энергия, пропускаемая при коротком замыкании
1) Высокая (от трех до пяти и более циклов тока короткого замыкания).
2) Низкая (ограничивающие ток предохранители прерывают ток в течение 1/4 цикла для самых высоких токов короткого замыкания. Максимальная величина тока ограничена).

Дистанционная работа
1) Хорошо пригоден
2) Хорошо пригоден

Мощность управления
1) Необходима мощность для работы защитных реле, функционирования прерывателя тока, и нагревателей (если имеются)
2) Мощность обычно предоставляется для работы управляющего силового трансформатора, встроенного в устройство управления.

Конструкция
1) Извлекаемая, если закрыта металлом (ANSI/IEEE C 37.20.2), стационарная, если находится в металлическом корпусе (ANSI/IEEE C 37.20.2)
2) Извлекаемая или стационарная.

Требования к пространству
1) Крупный корпус. Совпадают с требованиями NEC® к рабочему пространству.
2) Небольшой корпус. Совпадают с требованиями NEC® к рабочему пространству. Доступ сзади не требуется.

Затраты на приобретение
1) Относительно высокие
2) Средние

Обслуживание
1) Среднее (длительные интервалы между обслуживанием, требуется для очистки изоляции).
2) Редкое (простой механизм, потребность в чистке изоляции, замене предохранителей).

Вакуумный выключатель нагрузки ВНВ-СЭЩ

ЗАО «ГК «Электрощит» — ТМ Самара» представляет новинку – вакуумный выключатель нагрузки ВНВ-СЭЩ.

ЗАО «ГК «Электрощит» — ТМ Самара» представляет новинку – вакуумный выключатель нагрузки ВНВ-СЭЩ. Компания стала одним из первых отечественных предприятий, приступивших к разработке вакуумной коммутационной техники.

Выключатели нагрузки (ВН) появились около шестидесяти лет назад для установки на тупиковых подстанциях небольшой мощности для размыкания кольцевых линий, а также для коммутации двигателей высокого напряжения и конденсаторных батарей большой мощности. Простые в обслуживании, недорогие и компактные ВН – оптимальное решение в случае, когда применение обычных выключателей нерентабельно.

Благодаря невысокой цене в России наиболее распространено применение автогазовых выключателей нагрузки (ВНА), однако нельзя не признать очевидных недостатков этих аппаратов: загрязнение окружающей среды продуктами горения дуги, небольшой коммутационный ресурс. В 90-х годах ХХ века на отечественном рынке стали появляться элегазовые ВН и в первую очередь – элегазовые моноблоки, произведенные в Европе, Америке и Китае. Однако их массовому внедрению препятствуют высокая стоимость; опасность продуктов разложения SF6, возникающих при горении дуги в элегазе и отсутствие видимого разрыва.

ЗАО «ГК «Электрощит» — ТМ Самара» более 10 лет является одним из ведущих производителей выключателей нагрузки типа ВНА СЭЩ. Но тенденция отказа от принципа автогазового гашения электрической дуги подтолкнула к работе над созданием нового выключателя с гашением дуги в вакууме – ВНВ СЭЩ.

Создателям ВНВ СЭЩ удалось объединить в этом изделии преимущества автогазовых и элегазовых выключателей и исключить их недостатки.

Также, как элегазовый выключатель, ВНВ СЭЩ не требует обслуживания в течение всего срока службы. Вместе с тем, он ремонтопригоден, как и автогазовый аппарат, на нём предусмотрена возможность замены любого узла или механизма.

ВНВ СЭЩ экологичен: при разгерметизации дугогасительной камеры или горении дуги ВНВ СЭЩ, продукты распада или горения не выделяются.

Конструкция аппарата проста, все решения, примененные в ВНВ СЭЩ, неоднократно отработаны, что гарантирует надежную работу выключателя. Аппарат обладает высоким коммутационным ресурсом – 2000 циклов В-О. Он ограничен только механической износостойкостью аппарата, т.к. на ВНВ отсутствует необходимость замены выгоревших элементов после 20 операций В-О номинальных токов, как этого требует ВНА.

ВНВ СЭЩ обладает высокой совместимостью с ВНА. Габаритные, установочные и присоединительные размеры, а также организация блокировок полностью соответствуют автогазовому выключателю ВНА СЭЩ, что позволяет проводить ретрофит распредустройств. Возможность компактного поперечного исполнения аппарата предусмотрена для комплектования новых малогабаритных распредустройств.

Наличие видимого разрыва как главных, так и заземляющих ножей, удобное и привычное обслуживающему персоналу, облегчает работу с выключателем. Встроенный мотор-редуктор позволяют управлять выключателем дистанционно.

Выключатель ВНВ СЭЩ позволяет повышать надежность и безопасность старых и вновь вводимых распредустройств классической компоновки, путем простой замены коммутационного аппарата. Выключатель ВНВ СЭЩ не только повышает надежность и безопасность старых РП и ТП до уровня элегазовых моноблоков, но и позволяет проводить полную автоматизацию подстанций.

При этом затраты на ретрофит с использованием ВНВ СЭЩ в несколько раз ниже стоимости ввода новой подстанции с элегазовыми ВН.

Начало промышленного производства аппарата запланировано на 2014 год.

ГОСТ 17703-72. Виды коммутационных аппаратов

Краткое содержание текущей статьи:

Ответы на вопросы:

Описание союзного стандарта ГОСТ 17703

Данный документ даёт понятия, употребляемые в сфере электрических коммутационных аппаратов.
Содержащиеся термины следует употреблять в справочной литературе, учебных брошюрах по электротехнике, а также в сопровождающей документации по низковольтной аппаратуре.

Все дальнейшие определения написаны в других словесных формах без потери смысла. Для принятия окончательных убеждений используйте текст самого нормативного документа.

Определение коммутационного аппарата

Коммутационные электрические аппараты выделяют:

• контактными (механическое перемещение в контактной системе);
• бесконтактными (отсутствие механических перемещений).

Безконтактные коммутационные аппараты изготавливают на базе полупроводниковых или газоразрядных приборов.
Аппараты могут иметь несколько полюсов (от одного до четырёх) и в зависимости от их количества называться – однополюсными, двухполюсными, трёхполюсными и четырёхполюсными.

В подавляющем большинстве аппараты являются двухпозиционными, то есть имеют два положения – «включено» и «отключено» без каких-либо промежуточных.

Виды коммутационных аппаратов

1. Выключатель (коммутационный аппарат имеющий два положения):

• автоматический выключатель (аппарат для осуществления автоматического отключения);
• неавтоматический выключатель (сюда можно отнести все рубильники);
• токоограничивающий выключатель (коммутационный аппарат ограничивающий рост значения тока в зоне замыкания накоротко);
• синхронный выключатель (контактная система аппарата расходится в запланированную фазу тока и / или сходится в запланированную фазу напряжения);
• путевой выключатель (подвижные части механизмов воздействуют на аппарат, вызывая изменение его коммутационного положения);
• кнопочный выключатель (аппарат с кнопками для воздействий оператора).

• устройство защитного отключения (УЗО – аппарат для протекции живых существ от поражений электрической энергией);
• дифференциальный автоматический выключатель (автоматический выключатель соединённый с УЗО с целью обеспечения комплексной защиты).

2. Рубильник:

• разъединитель (коммутационный аппарат для прерывания снабжения цепи с несущественными токами для ремонта или осмотра электрической системы, имеющий изоляционное расстояние между контактами);
• переключатель (аппарат переводящий течение электрической энергии из одной системы в другую);
• короткозамыкатель (создаёт короткое замыкание, не применяются и не производятся).

Может применяться объединение понятий, например, выключатель-разъединитель – рубильник с дугогасительной камерой (он же выключатель нагрузки) на одно направление или на два направления (переключатель или перекидной рубильник).
Рубильник без дугогасительной камеры является разъединителем.

Под несущественными токами понимаются (под какими нагрузками отключают разъединитель):

• токи цепей измерения;
• токи утечки;
• ёмкостные токи выводных шин;
• токи холостого тока трансформаторов.

3. Предохранитель

(коммутационный аппарат производящий прерывание питания цепи при помощи разрушения откалиброванных токопроводящих элементов под воздействием тока).

Предохранители могут сочленять с выключателем и разъединителем.