Високовольтний вимикач

Три полюси елегазового вимикача 400 кВ

Розріз полюсу наповненого оливою вимикача Alstom, модель 50074G HPF, 110 кВ

Високовольтний вимикач — комутаційний апарат, призначений для оперативних вмикань та вимикань окремих електричних кіл або електрообладнання в енергосистемі в нормальних чи аварійних режимах при ручному, дистанційному або автоматичному керуванні.

Високовольтний вимикач складається з: контактної системи з дугогасного пристрою, струмопровідних частин, корпусу, ізоляційної конструкції і приводного механізму.

Використання

Вимикачі середньої і високої напруги (номінальна напруга 6 – 220 кВ) і великим струмом вимкнення (до 50 кА) використовуються на електричних станціях і підстанціях.

Параметри

Вимикачі характеризуються такими параметрами:

• Номінальна напруга Uном (напруга мережі, в якій працює вимикач);
• Номінальний струм Іном (струм який проходить через вимикач, за якого він може працювати тривалий час);
• Номінальний струм вимкнення Iв.ном — найбільший струм короткого замикання (чинне значення), який вимикач здатний вимкнути за напруги, яка дорівнює найбільшій робочій напрузі при заданих умовах відновлюваної напруги і заданому циклі операцій;
• Допустимий відносний вміст аперіодичного струму в струмі вимкнення;
• Стійкість при наскрізних струмах КЗ, яка характеризується струмами термічної стійкості Iт і граничним наскрізним струмом;
• Номінальний струм вмикання — струм КЗ, який вимикач з відповідним приводом здатний увімкнути без приварювання контактів і інших пошкоджень при Uном і заданому циклі;
• Власний час вимкнення — проміжок часу від миті подачі команди на вимикання до моменту початку розходження дугогасних контактів;
• Параметри напруги, що відновлюється при номінальному струмі вимкнення — швидкість відновлюваної напруги, нормована крива, коефіцієнт перевищення амплітуди і напруги, котра відновлюється.

Класифікація високовольтних вимикачів

Спосіб гасіння дуги

• Елегазові вимикачі (бакові і колонкові);
• Вакуумні вимикачі;
• Масляні вимикачі (бакові і маломасляні);
• Повітряні вимикачі;
• автогазові вимикачі;
• Електромагнітні вимикачі;
• Автопневматичні вимикачі.

Призначення

• Мережеві вимикачі на напругу від 6 кВ і вище, що застосовуються в електричних мережах (крім кіл електричних машин і електротермічних установок) і призначені для пропускання і комутації струму в нормальних умовах роботи мережі, а також для пропускання протягом заданого часу і комутації струму в заданих ненормальних умовах, таких як умови короткого замикання;
• Генераторні вимикачі на напругу від 6 до 20 кВ, що застосовуються в мережах електричних машин (генераторів, синхронних компенсаторів, потужних електродвигунів) і призначені для пропускання і комутацій струму за нормальних умов, а також в пускових режимах і при коротких замиканнях. Відрізняються, великими значеннями номінального струму (до 10 кА) та струму вимкнення;
• Вимикачі на напругу від 6 до 220 кВ для електротермічних установок, що застосовуються в мережах великих електротермічних установок і призначені для пропускання і комутацій струму за нормальних умов, а також в різних експлуатаційних режимах і при коротких замиканнях;
• Вимикачі навантаження — вимикачі, призначені для комутацій за номінального струму, але не розраховані на розрив надструмів. Застосовуються в мережах 3-10 кВ з ізольованою нейтраллю для комутації невеликих навантажень — до декількох МВА;
• Реклоузери — підвісні секціонуючі дистанційно керовані вимикачі, забезпечені захистом, які встановлюються на опорах повітряних ЛЕП;
• Вимикачі спеціального призначення.

Тип встановлення

• Опорні, мають основну ізоляцію на землю опорного типу;
• Підвісні, мають основну ізоляцію на землю підвісного типу;
• Настінні, закріплені на стінах закритих розподільних пристроїв;
• Викатні, мають пристосування для викочування з комірок розподільних пристроїв (для обслуговування, ремонту і для створення "видимого розриву" при роботах на лініях);
• Вбудовані в комплектні розподільчі пристрої.

Категорія розміщення і кліматичного виконання

• П'ять категорій розміщення (поза і всередині приміщень з різними умовами обігріву та вентиляції);
• Десять кліматичних виконань (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В і О) залежно від географічного місця встановлення.

Вимоги до вимикачів

Вимикач при аваріях завжди повинен забезпечувати чітку роботу. У разі відмови вимикача, аварія розвивається, що веде до важких руйнувань і великих матеріальних втрат, пов'язаних з перериванням постачання електроенергії, припиненням роботи великих підприємств, лікарень, тощо.

Через це, основною вимогою до вимикачів є особливо висока надійність їх роботи у всіх можливих експлуатаційних режимах. Вимкнення вимикачем будь-яких навантажень не повинно супроводжуватися перенапругами, небезпечними для ізоляції елементів установки. У зв'язку з тим, що режим короткого замикання для системи є найважчим, вимикач повинен забезпечувати вимикання кола за найменш можливий час.

Вивід вимикача для ревізії і ремонту, пов'язано з великими труднощами, тому що доводиться або переходити на іншу схему розподільчого пристрою, або просто вимикати споживачів. Отже, вимикач повинен допускати велику кількість вимикань коротких замикань без ревізії і ремонту. Сучасні вимикачі можуть вимикати без ревізії до 15 коротких замикань за повної потужності вимкнення.

Література

• Правила улаштування електроустановок. — Міненерговугілля України. — Х. : Видавництно «Форт», 2017. — 716 с.(діюче на 08.2018)
• Клименко Б. В. Електричні апарати. Електромеханічна апаратура комутації, керування та захисту. Загальний курс : навчальний посібник. — Х. : Точка, 2012. — 340 с. — ISBN 978-617-669-015-3.
• Клименко Б.В. Електричні апарати. Електромеханічна апаратура комутації, керування та захисту. Загальний курс: навчальний посібник (видання друге, допрацьоване та доповнене). — Харків : Вид-во "Точка", 2013. — 400 с. — ISBN 978-617-669-122-8.
• Правила улаштування електроустановок. — Четверте видання, перероблене й доповнене — Х. : Форт, 2011. — 736 с.
• Довідник сільського електрика / За редакцією кандидата технічних наук В. С. Олійника. — 3-тє видання, перероблене і доповнене. — Київ, Вид-во «Урожай», 1989. — 264 с.
• ДНАОП 0.00-1.32-01. Правила улаштування електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок. Київ. — 2001.
• «Электрические аппараты» А. А. Чунихин, М.,"Энергия", 1967. (рос.)
• «Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения» Н. М. Адоньев, В. В. Афанасьев, И. М. Бортник, Ю. И. Вишневский, «Энергоатомиздат», 1987(рос.)
• «Конструкции высоковольтных выключающих аппаратов» В. В. Афанасьев, «Госэнергоиздат», 1950(рос.)
• «Электрические аппараты высокого напряжения с элегазовой изоляцией» Г. Е. Агафонов, И. В. Бабкин, Б. Е. Берлин СПб.: «Энергоатомиздат», 2002(рос.)
• «Конструкции и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения» А. И. Полтев Л.: «Энергия», Ленингр. отд-ние, 1979(рос.)
• «Электрические аппараты» Л. А. Родшейн, Л., Энергоиздат,1981(рос.)