Высоковольтный выключатель предназначен для оперативной коммутации (замыкания и размыкания) электрических цепей в любых режимах работы электроустановок: при нормальных нагрузках, перегрузках, коротком замыкании (КЗ), асинхронной или холостой работе.

Одна из важнейших задач такого выключателя — быстрое и безопасное отключение токов при КЗ, когда происходит резкое увеличение тепловой нагрузки. Также устройство служит для обеспечения безопасного включения цепи, в том числе в случаях КЗ.

Назначение высоковольтного выключателя — обеспечение надежной работы электрических сетей с напряжениями выше 1000 В.

Устройство высоковольтного выключателя. Принцип работы

Основные элементы высоковольтного выключателя:

  • контактная система с дугогасительной камерой (ДГК) — отвечает за эффективное гашение дуги при размыкании контактов;

  • токовыводящие элементы для подведения и отведения тока;

  • привод (автономный или интегрированный с контактной системой) —электромагнитный, пневматический или пружинный. В полуавтоматических приводах включение выполняется вручную, а отключение — автоматически или дистанционно;

  • изоляционный каркас, рама –– создают прочную конструкцию, устойчивую к нагрузкам.

При размыкании контактов в цепях высокого напряжения возникает электродуговой разряд. Дуга негативно влияет на контактную систему выключателя: вызывает интенсивную термическую ионизацию (испарение) металла и является основным фактором износа устройства.

Для гашения дуги используют различные методы воздействия: охлаждение, увеличение длины, разделение дугового ствола на части. Также для этой цели применяют вакуум, инертные газы (например, элегаз). Меры позволяют снизить эффект термической ионизации и продлить срок службы выключателя.

Требования к высоковольтным выключателям

Надежная работа высоковольтных выключателей обеспечивает стабильность электроснабжения потребителей и всей энергосистемы.

В соответствии с ГОСТ Р 52565, высоковольтный выключатель должен:

  • выдерживать номинальные токи и напряжение (Iном и Uном) продолжительное время;

  • быстро отключать любые токи, включая токи КЗ;

  • поддерживать автоматическое повторное включение (АПВ) после отключения;

  • обеспечивать пофазное управление (для устройств от 110 кВ).

Все типы высоковольтных выключателей рассчитаны на срок службы не менее 20 лет. При этом они должны быть экономичными, компактными, простыми в монтаже и обслуживании.

Классификация, типы высоковольтных выключателей

В зависимости от места установки высоковольтные выключатели делятся на внутренние и наружные (в комплектных распределительных устройствах и на открытом воздухе).

По назначению выключатели бывают сетевые (от 6 кВ), генераторные (до 24 кВ), ВВ для электротермических установок (от 6 до 220 кВ). По виду установки –– в заземленном корпусе (баковые) или под напряжением (колонковые либо подвесные).

Виды высоковольтных выключателей по типу дугогасительной среды:

  • масляные;

  • воздушные;

  • вакуумные;

  • электромагнитные;

  • элегазовые.

Масляные высоковольтные выключатели

Для гашения дуги и изоляции контактов в выключателях этого типа используют минеральное масло. Электродуга в процессе гашения охлаждается парогазовой смесью, образующейся при разложении и испарении масла.

Типы масляных высоковольтных выключателей:

1) баковые (в цепях с напряжением 110–220 кВ) — довольно массивные, требуют постоянного контроля уровня и состояния масла. Имеют простую конструкцию, но не поддерживают быстрые автоматические включения, имеют длительное время отключения (до 150 мс) и повышенную пожароопасность;

2) маломасляные — более компактные, содержат меньше масла по сравнению с баковыми. Однако обладают ограниченной способностью к частым коммутациям (из-за быстрого загрязнения масла) и более низким номинальным током отключения.

Несмотря на определенные достоинства, масляные выключатели постепенно уступают место более современными устройствам.

Воздушные высоковольтные выключатели

Для гашения электродуги в этих выключателях используется сжатый воздух, находящийся внутри ДГК. При размыкании контактов дуга растягивается, перемещается в дутьевые каналы камеры, где происходят интенсивный обдув и гашение.

Такие устройства отличаются высокой скоростью работы, применяются при напряжениях от 110 до 1150 кВ, а также в цепях постоянного тока.

Воздушные высоковольтные выключатели работают с компрессорным оборудованием. Требуют регулярного контроля давления и достаточно затратного технического обслуживания.

Вакуумные высоковольтные выключатели

Для гашения дуги используется разрежение среды (под супернизким давлением). Вакуум отличается высокой электрической прочностью, благодаря чему предотвращается ионизация, быстро восстанавливается изоляция между контактами.

Вакуумные дугогасительные камеры герметичны, компактны, не требуют ремонта (легко заменяются). Разрежение в них создается в заводских условиях, сохраняется весь период работы и обеспечивает надежное гашение дуги.

Высоковольтный вакуумный выключатель обладает следующими достоинствами:

  • полная безопасность и экологичность;

  • простота конструкции, прочность;

  • быстродействие (время отключения — 10­–20 мс);

  • долговечность при частых включениях и отключениях.

Вакуумный высоковольтный выключатель чаще применяется в сетях 6–35 кВ. Для напряжений свыше 110 кВ практически не используется.

Электромагнитные высоковольтные выключатели

Применяется принцип воздействия на дугу магнитным полем. Катушку камеры располагают перпендикулярно электродуге. Процесс гашения происходит в щелевой ДГК. Основное применение высоковольтных выключателей — на объектах с внутренним размещением (например, ТЭЦ, АЭС или КРУ) с напряжением 6–10 кВ.

К преимуществам электромагнитных выключателей относят износостойкость контактов; хорошую отключающую способность; взрывобезопасность; небольшие, по сравнению с масляными и воздушными выключателями, эксплуатационные расходы.

Однако сложная конструкция камеры подразумевает регулярное обслуживание.

Элегазовые высоковольтные выключатели

Для изоляции и гашения дуги в элегазовых выключателях используется инертный газ — гексафторид серы (SF6). Дуга интенсивно охлаждается газовым потоком, как в воздушных выключателях. При этом дугогашение в среде элегаза в 4–5 раз интенсивнее за счет его высокой плотности и электропрочности.

Так, в выключателях серии ВГТ-110 элегаз находится в замкнутом пространстве камеры под небольшим избыточным давлением. В момент отключения тока происходит размыкание контактов с образованием дуги. За счет теплового расширения и перепада давления образуется газовая струя, которая растягивает и гасит дуговой разряд.

Преимущества элегазовых выключателей:

  • взрыво- и пожаробезопасность;

  • высокая отключающая способность;

  • быстрое автоматическое включение;

  • минимальный износ контактов.

Высоковольтные выключатели подобной конструкции нуждаются в периодическом техническом обслуживании, в том числе в дозаправке газа при снижении давления в ДГК.

Заключение

На современных объектах, как правило, предпочтение отдается вакуумным и элегазовым силовым выключателям. Устройства имеют улучшенные эксплуатационные характеристиками, могут применяться на различных напряжениях, обеспечивают стабильность работы электроустановок

Купить элегазовый высоковольтный выключатель ВГТ-110 (ВГК-СВЭЛ-110), а также вакуумный выключатель ВВ-СВЭЛ-10 можно на нашем сайте, оформив заявку с заполненным опросным листом.