Основне електрообладнання розподільних пунктів

Вимикачі навантаження призначені для включення і відключен­ня електричних кіл під навантаженням у межах номінального струму. Ці електричні апарати не можуть виключати струми ко­роткого замикання, а тому вони, як правило, працюють разом із високовольтними запобіжниками.

Прикладом такого електричного апарата може бути вимикач навантаження типу ВН-16 (рис. 7.4). Ці електричні апарати ком­плектуються ручним, наприклад, типу ПР-16, або автоматичним, наприклад, типу ПРА-17, приводом. Якщо є необхідність в дис­танційному керуванні роботою вимикача, використовують елек­тромагнітний привод.

Вимикачі навантаження типу ВН-16 виготовляються трипо­люсними. Усі складові частини вимикача розміщуються на ме­талевій рамі 5. Нерухомі 1 та рухомі 2 контакти кріпляться до рами з допомогою опорних ізоляторів 4. Рухомі контакти 2 при­водяться в рух з допомогою привода (на рисунку не показаний), що з'єднаний з валом 8, а останній через порцелянові тяги 6 -з рухомими контактами 2. Відключення електричного апарата від­бувається під дією пружини 7, що зводиться під час включення.

Рис. 7.4. Вимикач навантаження типу ВН-16: 1, 2 - нерухомі та рухомі контакти; З – дугогасильна камера; 4 - ізолято­ри; 5 - рама; 6 - тяга; 7 - пружина; 8 – вал

Гашення електричної дуги, що виникає при комутації елект ричних кіл під навантаженням, забезпечується з допомогою дугогасильних камер 3. Для гашення електричної дуги викорис­товується газ, що генерується в самій камері завдяки наявності вставок, виготовлених, наприклад, з органічного скла. При вимк­ненні вимикача запалюється електрична дуга, що супроводжуєть­ся значним підвищенням температури. Органічне скло при нагрі­ванні виділяє велику кількість газу, струмені якого спрямовують­ся в зону горіння дуги і зумовлюють її швидке згасання.

Деякі вимикачі навантаження, наприклад типу ВНП-17, ком­плектуються також високовольтними запобіжниками і пристро­єм для автоматичного відключення при перегоранні плавкої вста­вки будь-якого з трьох запобіжників.

Вимикачі навантаження вибираються за такими основними параметрами: номінальна напруга, струми відключення: но­мінальний та максимальний граничний наскрізний струм; струм термічної стійкості. Значення цих параметрів для вимика­чів навантаження наведені в табл. 7.1.

Вимикачі призначені для включення та відключення елект­ричних кіл під навантаження, а також забезпечують автоматич­не відключення струмів короткого замикання. Для цих електри­чних апаратів наявність пристрою дугогасіння є обов'язковою. Залежно від середовища та способу гасіння дуги вимикачі бува­ють масляними, вакуумними, газовими (повітряні, елегазові)та з електромагнітним гашенням дуги.

Таблиця 7.1. Основні технічні характеристики високовольтних ви­микачів типу ВН-16

Uн, кВ	Струм відключення, А	Граничний наскрізний струм, кА	Іто, кА
Ін	Іmax	Ігрлм	Ігрд

Рис. 7.5. Масляний вимикач типу ВМГ-132: 1 - вал; 2 - рама; 3- тяга; 4 - прохідний ізолятор; 5 - бак полюса

Масляні вимикачі. У цих електричних апаратах гасіння електричної дуги відбувається в середовищі трансформаторного ма­сла, їх електричні контакти розміщуються або в одному баку, або кожний полюс окремо знаходиться в невеликому баку, який час­то називають горщиком. Прикладом такого електричного апарата можуть бути масляні вимикачі горшкового типу ВМГ-133 (рис. 7.5). У цих електричних апаратах контактна система та пристрій дугога­сіння для кожного полюсу знахо­диться в окремому баку 5, що за­повнений маслом. Вони комплекту­ються приводом типів ПРБА, ППМ, ПП-61 та ін., від якого рух передається до вала 1, а потім з допомогою тяги 3 - до рухомих контактів.

Ці електричні апарати розраховані на напругу 6-10 кВ і струм до 1000 А.

Вакуумні вимикачі. В цих вимикачах розмикання контак­тів відбувається в середині камери, де тиск повітря не переви­щує 10 ~ 4 Па. При такому низькому тиску щільність газу над­звичайно мала, а тому умови горіння електричної дуги дуже погані. Прикладом такого електричного апарата може бути вакуумний ви­микач типу ВВ /TEL-10-12,5/630-У 2 (рис.7.6), р озрахований на но-міпальну напругу 10 кВ (найбільшу робочу напругу 12,5 кВ) і номінальний струм 630 А.

Рис. 7.6. Вакуумний вимикач типу ВВ/ТЕЬ-10-12,5/630-У2: 1- вакуумна дугогасильна камера; 2 - основа; 3 - вал; 4 - допоміжні контакти; 5 - тяга блокування; 6 - привод; 7 - торцевий вузол

Вакуумні вимикачі порів­нянно з масляними мають низку суттєвих переваг, основними з яких є:

- високий механічний та комутаційний ресурс;

- мале власне електроспоживання;

- малі габарити та вага;

- низька трудомісткість виробництва і помірні ціни.

Але для цих вимикачів характерні й певні недоліки, головни­ми з яких є;

- метал контактів розпиляється за час горіння дуги, і питання зносостійкості є одним із головних для цих електричних апа­ратів;

- контактна система працює в дуже важких умовах, оскільки наявність вакууму в місці контакту значно погіршують умови тепловідведення.

Високовольтні вимикачі вибираються за такими параметра­ми: номінальна напруга, номінальний струм, номіналь­ний струм або потужність відключення, струм еле­ктродинамічної стійкості, струм термічної стійкості і три­валість його проходження, час відключення, тип привода.

Для включення, надійного утримання у включеному поло­женні та відключення вимикачів використовуються приводи. Залежно від принципу дії приводи вимикачів класифікують на ручні, пружинні, електромагнітні і пневматичні.

У ручному приводі при включенні і відключенні використо­вується фізична сила оператора. Цей вид привода є найпрості­шим, але його швидкодія значною мірою залежить від сили та правильності дій оператора. Такий вид привода найчастіше ви­користовують для вимикачів невеликої потужності.

У пружинному приводі для виконання роботи, що пов'язана з включенням/відключенням, використовується потенціальна енергія заведеної пружини. Швидкодія електричних апаратів з таким приводом в основному залежить від накоплено! потенціа­льної енергії пружини та кінематичної схеми привода. Такий вид привода використовується в масляних, вакуумних та електрома­гнітних вимикачах.

В електромагнітних приводах енергію, необхідну для вико­нання операцій включення/відключення, створюють низько­вольтні електромагніти, як правило, постійного струму. Недолі­ком такого виду привода є необхідність мати потужну акумуля­торну батарею або випрямляч.

У пневматичних приводах зусилля для включення/відключення створюють з допомогою пневмоциліндра, що живиться від компресора. Такі приводи, як правило, використовуються для вимикачів з номінальною напругою 110 кВ і вище, а для вими­качів, що використовуються в електропостачальних системах міських і сільських районів, не є характерними.

Роз'єднувачі. Призначенні для розмикання та замикання еле­ктричних кіл, що знаходяться під напругою але без навантажен­ня, і створення видимого розриву між контактами. Вони забез­печують необхідні переключення для отримання потрібних схем з'єднання або ж відключення певних ділянок, ліній чи окремого електрообладнання для їх огляду чи ремонту та заземлення.

Прикладом такого електричного апарата є триполюсний роз'­єднувач для внутрішньої установки типу РВ на напругу 10 кВ і струм 400 А (рис. 7.7). Керування роботою такого роз'єднува­ча здійснюється за допомогою ручного привода, наприклад, типу ПР-2.

Рис. 7.7. Роз'єднувач типу РВ: 1 - рама; 2 - рукоятка привода; 3 - опорні ізолятори; 4 – нерухомі контакти; 5 - рухомі контакти

Роз'єднувачі є одним із простих і найбільш поширених елект­ричних апаратів. Від надійності їх роботи значною мірою залежить надійність роботи всієї електропостачальної системи. Головни­ми причинами ненадійності в роботі більшості типів роз'єднува­чів є динамічна і термічна стійкість при проходженні через їх контакти струмів короткого замикання, а також неможливість відключення електричних кіл під навантаженням. У більшості сучасних конструкцій роз'єднувачів передбачені різні види бло­кування, що унеможливлюють розмикання електричних кіл під н авантаженням.

Роз'єднувачі вибираються за такими параметрами: номіна­льна напруга, номінальний струм, струм електродина­мічної стійкості, струм термічної стійкості і тривалість його проходження, тип привода.

Рис. 7.8. Трансформатор струму типу ТПОЛ-10: 1 - струмопровідна шин; 2 - ізо­лятор; 3 – панель кріплення

Трансформатори струму. Призначені для розширення межі виміру таких вимірювальних приладів, як амперметри та ват­метри, живлення обмоток струму лічильників електричної енергії та котушок електричних апаратів захисту і контролю по струму та ін.

Прикладом такого електричного апарату може бути трансфо­рматор струму типу ТПОЛ-10 (рис. 7.8). Даний трансформатор струму є прохідним одновитковим. Функцію первинної обмотки в ньому виконує струмопровідна шина 1. Витки вторинної обмо­тки знаходяться всередині литого ізолятора 2.

Трансформатори струму вибираються за такими параметра­ми: номінальна напруга, номінальні струми первинної та вторинної обмоток, струм електродинамічної, струм термічної стійкостіт час термічної стійкості, клас точності, номінальне навантаження вто­ринної обмотки.

Рис. 7.9. Вимірювальний трансформатор напруги типуНОМ-10: а) у зібраному стані, б) без бака: 1 - бак; 2 - вводи високої на­пруги; 3 - ізолятори вводів високої напруги; 4 - вводи низької напруги; 5 - осердя; 6 - обмотки

Трансформатори напруги. Призначені для розширення межі виміру таких вимірювальних приладів, як вольтметри та ватме­три, живлення обмоток напруги лічильників електричної енергії та котушок електричних апаратів захисту і контролю по напрузі та ін. Прикладом даного приладу може бути трифазний трансфо­рматор типу НОМ-10 (рис. 7.9). Цей трансформатор напруги є од­нофазним. Його осердя 5 з первиною та вторинною обмотками б розміщуються в середині бака 1, який заповнюється оливою.

Трансформатори напруги вибираються за такими параметра­ми: номінальні напруги обмоток: Uн – первинної, основ­ної вторинної, додаткової вторинної; потужності: Sном - номінальна, Smax - максимальна.

Рис. 7.10. Високовольтний запобіжник типу ПКТ: 1 - контакт; 2 - порцеляновий корпус; 3 - плавкі вставки; 4 - показник спрацювання

Високовольтні запобіжники призначені для захисту від струмів короткого замикання та дов­готривалих перевантажень по струму. Прикладом такого електричного апарата може бути запобіж­ник плавкий типу ПКТ (рис. 7.10), призначений для захисту трансформаторів напруги.

Основним елементом запобіжника типу ПКТ є плавкі вставки 3, що розміщуються в середині порцелянового корпусу 2.

При перевантаженнях або при протіканні струму короткого замикання відбувається перегорання плавкої вставки, про що сві­дчить висунуте положення показника спрацювання 4. Для при­скорення гашення дуги та покращення умов відведення тепла порцеляновий корпус заповнюється кварцевим піском.

Запобіжники вибираються за такими параметрами: номіна­льна напруга, номінальний струм, найбільший струм відклю­чення.

Розрядники та обмежувачі перенапруг. Призначені для за­хисту від комутаційних та грозових перенапруг.

Рис. 7.11. Обмежувачі перенапруг: а) зовнішній вигляд; б) креслення в розрізі; 1 - електроди; 2 - резистори; З – корпус

Завдяки їх використанню вдається знизити міцність електричної ізоляції електричних апаратів та обладнання, а відповідно, і їх вартість.

В електропостачальних системах міських і сільських райо­нів, широко використовуються трубчаті та вентильні розрядники.

Більш сучасними й перспективними є обмежувачі перенап­руг, які все ширше використовуються замість трубчатих та вен­тильних розрядників при проектуванні, технічному переозбро­єнні та реконструкції електроустановок. Обмежувачі призна­чені для захисту електрообладнання напругою 6-10 кВ, а обме­жувачі типу ОПН-РТ/ТЕЬ - для захисту найбільш відповідаль­ного електрообладнання напругою 6-10 кВ з ізольованою або компенсованою нейтраллю. Конструктивно електричні апарати двох типів виготовлені одинаково і відрізняються лише за вели­чиною струму утікання.

Основною складовою частиною обмежувача перенапруг є послідовно з'єднані металооксидні резистори 2, що знаходяться всередені ізоляційного корпусу 3. Високолінійна вольт-амперна характеристика резисторів дозволяє безперервне знаходження електричного апарата під напругою.

При роботі обмежувача перенапруг в нормальному режимі через електроди 1 та резистори 2 протікає незначний ємнісний струм, що складає частки міліампер. При виникненні перенап­руги резистори миттєво переходять в струмопровідний стан і об­межують подальше наростання напруги до рівня, що небезпеч­ним для ізоляції обладнання, яке обмежувач напруги має захи­щати. Коли перенапруга знижується, опір резисторів обмежува ча миттєво зростає, і вони повертаються в непровідний стан.

Обмежувачі перенапруг вибирають за номінальною напругою і струм ом пропускної здатності.