Отделитель 110 кв руководство

Отделитель

, рассчитанный на напряжение 35 и 110 кВ (рис. 1), представляет собой разъединитель с автоматическим от­ключающим приводом (ШПОМ). Отделитель на 220 кВ выпол­няется в виде аппарата с тремя отдельными полюсами с самосто­ятельными приводами. Включается отделитель вручную. Отде­лители могут отключать токи намагничивания трансформаторов мощностью до 16 MB·А при напряжении 35 кВ и до 63 MB·А — принапряжении 110 кВ. Применяются отделители с ножами заземления (типа ОДЗ) и без ножей (типа ОД) (рис. 2).

Рис. 1. Отделитель типа ОДЗ-35 с ножами заземления: 1

– шкаф управления;
2
– штанга;
3
– изолятор фарфоровый;
4
– ножи отделителя.

Рис. 2. Отделитель типа ОД-110: 1

– изолятор;
2
– ножи отделителя;
3
– механизм поворота колонок.

Короткозамыкатель (КЗ)

— аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания. Короткозамыкатель на напряжение 35 кВ выполняются в виде двухполюсного аппарата, на напряжение 110 кВ и 220 кВ — в виде однополюс­ного (рис. 3). Управление короткозамыкателями осуществля­ется приводом типа ШПКМ, выполненным с двумя реле мак­симального тока и катушкой отключения. Включается короткозамыкатель автоматически под действием пружинного меха­низма при срабатывании привода от релейной защиты.

Рис. 3. Короткозамыкатель типа КЗ: 1

– изолятор колонки;
2
– шина;
3
– тяги механизма управления приводом;
4
– привод;
5
– заземлитель.

Совместное применение отделителя и короткозамыкателя на подстанциях, рассчитанных на напряжение 35. 220 кВ, позволяет отказаться от установки выключателей высокого напряжения, а также упростить и удешевить подстанции без уменьшения надежности.

На рис. 4. приведена схема, поясняющая совместную ра­боту отделителя ОД

и короткозамыкателя
КЗ.
Защита трансфор­матора
TP
вызывает срабатывание короткозамыкателя
КЗ,
ко­торый создает ток короткого замыкания, на что реагирует защи­та питающей линии. Линия отключается. В течение бестоковой паузы отключается отделитель
ОД.
На этом операция вывода из работы поврежденного трансформатора окончена. Остает­ся восстановить схему для питания потребителей
П,
подклю­ченных к линии. Это выполняет автоматика повторного вклю­чения АПВ.

Рис. 4. Схема, поясняющая работу отделителя и короткозамыкателя: В

– выключатель;
ЛЭП
– линия электропередачи;
Р
– разъединитель;
ОД
– отделитель;
КЗ
– короткозамыкатель;
ТР
– трансформатор;
П
– потребитель.

Назначение и принцип действия.

В настоящее время начинают широко применяться высоковольтные подстанции без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители. Крроткозамыкатель — это быстродействующий контактный аппарат, с помощью которого по сигналу релейной защиты создается искусственное КЗ сети. Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5—1 с. В качестве примера применения короткозамыкателей и отделителей на рис. 9 приведена схема питания от одной линии двух трансформаторных групп 77 и Т2. В схему кроме быстродействующих короткозамыкателей QK1 и QK2, введены отделители Q1 и Q2, которые при нормальном режиме работы замкнуты. Допустим, вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное КЗ. Под действием тока КЗ срабатывает выключатель защиты QF1 и обе группы Т1 и Т2 обесточиваются.

Общие указания. Критерии и пределы безопасного состояния.

Короткозамыкатели типов КЗ-35, КЗ-110 (М) предназначены для создания искусственного короткого замыкания на землю (межфазное к.з. в сети 35 кВ) с целью вызвать отключение от защиты выключателя, установленного на питающем конце линии.

Короткозамыкатели устанавливаются на трансформаторных подстанциях без выключателя на стороне высшего напряжения в сетях наружных установок на номинальное напряжение 35 кВ, 110 кВ переменного тока частоты 50 Гц.

Короткозамыкатели совместно с приводом ПРК-1, ШПК(М) обеспечивают автоматическое включение и ручное отключение при:

• высоте установки над уровнем моря не более 1000 м;
• верхнем рабочем значении температуры окружающего воздуха плюс 40°С;
• нижнем рабочем значении температуры окружающего воздуха минус 60°С.

Отделители и короткозамыкатели. Назначение, принцип работы.

Сегодня на высоковольтных подстанциях зачастую используются типовые схемы без установки выключателей на питающей линии. Благодаря такой конструктивной особенности удаётся настроить полнофункциональное оборудование, которое отличается простотой исполнения и дешевизной при неизменно высокой надёжности. Чтобы заменить выключатели на стороне высокого напряжения применяются отделители и короткозамыкатели.
Короткозамыкатели служат для того чтобы создавать искусственное сети по сигналу релейной защиты. Отличаются высоким быстродействием.

Отделитель — это разъединитель, способный быстро отключить обесточенную сеть, когда подаётся команда на его привод. Отделители срабатывают значительно медленней обычных разъединителей (в течение 0,5-1,0 секунд). Посредством отделителя отсоединяются повреждённые участки сети после того, как выполнено отключение защитного выключателя. В свою очередь выключатель срабатывает по причине короткого замыкания, которое создаётся короткозамыкателем.

Короткозамыкатели создают искусственное в случаях повреждения трансформатора. В результате этого под влиянием защиты происходит отключение выключателей, которые установлены на питающих выводах линий. Короткозамыкатели управляются посредством привода ШПК, а включение короткозамыкателя происходит в автоматическом режиме под влиянием пружинного механизма в результате срабатывания привода по сигналу релейной защиты. В случае необходимости короткозамыкатель можно также включить вручную. Отключить же его можно исключительно при ручном оперировании.

Отделитель на подстанции.

Особенности короткозамыкателей и отделителей

Разъединители бывают одно- и трёхполюсными, предназначены для внутренней и наружной установки. Для осуществления отключения и включения разъединителей используются пневматические, электродвигательные и ручные приводы.

Отделители, короткозамыкатели открытой конструкции не очень надёжно функционируют во время неблагоприятных погодных условий (гололёд, мороз). Немало зафиксировано случаев отказа в работе. Чтобы повысить стабильность работы таких изделий, была разработана конструкция с контактной системой, помещаемой в закрытую камеру, наполненную элегазом. Для того чтобы скомпенсировать утечки элегаза, имеется связанный через фильтр баллон с внутренней полостью камеры контакта.

В установках напряжением 35 кВ используются два полюса короткозамыкателя, которые когда срабатывают, создают искусственное двухфазное короткое замыкание. В более мощных установках (110 кВ и выше) с заземлённой нейтралью используется только один полюс короткозамыкателя.

Типичные короткозамыкатели имеют скорость включения порядка 0,4-0,5 секунд. Если такого времени срабатывания недостаточно, используются короткозамыкатели на основе порохового заряда, под действием взрыва которого происходит движение ножа.

В целях автоматизации подстанций отделители применяются не только для обесточивания электрических цепей, но также и для перевода подстанций на резервные источники питания.

При контроле состояние короткозамыкателей и отделителей в первую очередь необходимо обращать внимание на состояние изоляции изделий и контактных соединений.

Совместная работа

Если конструкция открытого типа, то работа вышеупомянутых аппаратов нестабильна (вплоть до отказа работать), так как они чувствительны к морозу, гололеду. По этой причине были разработаны закрытые камеры с газом. Газ может утечь и при таком условии он восстанавливается из баллона, который приделан к оболочке камеры. Давление в подобных камерах регулируется постоянно мановакуумметром.

Короткозамыкатель вмещает в себе контактную камеру из фарфора и 2-х электродов с одиночным разрывом в 0,9 см. Для прикрепления шины проводящей ток в недвижимом контакте есть выход. Гибкие связи соединяют между собой контакт. Контактная камера заполняется газом с давлением 0,3 Мпа. Газ, находящийся в камере, не поддается горению, и это не несет опасности при взрыве или пожаре. Исходя из этого устройства по гашению дуги не имеют смысла в конструкции. Нижний контакт похож на стержень с цилиндром в виде экрана и имеет розеточный тип.

Схема совместной работы выглядит так:

Схема действия отделителя с короткозамыкателем

где:

• Q – выключатель;
• QR – отделитель;
• QN – короткозамыкатель;
• T1, T2 – силовые трансформаторы;
• TA1, TA2, TA3 – токовые трансформаторы;
• YAT – отключение отделителя;
• YAC – включение короткозамыкателя.

Эта система, комбинация почти что аналог выключателю с высоким вольтажом. При аварийной ситуации внутри зоны, которая защищается, защитным элементом выступает силовой трансформатор, который с помощью некоторых процессов обесточивает всех потребителей данного трансформатора.

Также во время, когда нет подачи тока отделитель отключается, чтобы предотвратить собственный разрыв от воздействия тока. Такая система используется в сетях с большим током. Как мы уже говорили выше, система ОД-КЗ является дешевой, но в наше время она уже устарела и заменяется более новыми выключателями. Подробнее узнать об этом вопросе вы можете, просмотрев видео:

Обзор системы ОД-КЗ

Страница 7 из 10

Приложение 3 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ОТДЕЛИТЕЛЕЙ ОД-110М и ОДЗ-110М, КОРОТКО3АМЫКАТЕЛЯ КЗ-110М и ПРИВОДОВ ШПОМ и ШПКМ НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ОТДЕЛИТЕЛЕЙ ОД-110М и ОДЗ-110М

1. Отделители наружной установки ОД-110М и ОДЗ-110М предназначены для автоматического отключения поврежденного участка линии (после искусственного замыкания короткозамыкателя, в период между отключением выключателя на питающем конце линии и его повторным включением).

2. Основные технические данные отделителя:

Номинальное напряжение	110 кВ
Наибольшее рабочее напряжение	126 кВ
Номинальный ток	630 А
Частота	50 Гц
Амплитуда предельного сквозного тока:
главных ножей	80 кА
заземляющих ножей	50 кА
Предельный ток термической устойчивости:
главных ножей	20 кА
заземляющих ножей	12,5 кА
Длительность протекания предельного тока термической устойчивости	3 с
Время отключения (время от подачи команды на «Отключение» до полного расхождения ножей)	0,3-0,5 с
Допустимое тяжение провода в горизонтальной плоскости	50 кгс

НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЯ КЗ-110М

1. Короткозамыкатель наружной установки КЗ-110М предназначен для создания искусственного короткого замыкания, используемого для релейной защиты, с целью вызвать отключение выключателя, установленного на питающем конце линии.

2. Основные технические данные короткозамыкателя:

Номинальное напряжение	110 кВ
Наибольшее рабочее напряжение	126 кВ
Амплитуда предельного сквозного тока короткого замыкания	34 кА
Трехсекундный ток термической устойчивости	13,3 кА
Полное время включения	0,35 с
Масса	89 кг

НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПРИВОДОВ ШПОМ И ШПКМ

1. Ручной автоматический привод наружной установки ШПОМ, представляющий собой привод ПГ-10-0, встроенный в шкаф, предназначен:

а) для удержания отделителей во включенном положении;

б) для освобождения отделителя для отключения под действием отключающих пружин при подаче команды через специальное блокировочное реле или оперативный электромагнит;

в) для ручного включения отделителя (с помощью съемной рукоятки) с посадкой на защелку.

2. Ручной автоматический привод наружной установки ШПКМ, представляющий собой привод ПГ-10-К, встроенный в шкаф, предназначен:

а) для удержания ножа короткозамыкателя в отключенном положении;

б) для освобождения ножа короткозамыкателя для включения под действием включающих пружин при подаче команды через реле максимального тока или оперативный электромагнит;

в) для ручного отключения ножа короткозамыкателя (с помощью съемной рукоятки) с посадкой его на защелку.

3. Основные технические данные приводов:

Напряжение в сети подогревателя	220 В
Габаритные размеры	830x644x344 мм
Масса	96 кг

4. Основные технические данные оперативного электромагнита ЭО:

Напряжение	24 В
48 В
на постоянном токе	110 В
220 В
на переменном токе	100 В
127 В
220 В
Гарантируемые пределы действия по напряжению	65-120%

5. Основные технические данные реле специального РС:

Наименьший ток, обеспечивающий сжатие пружины	7,5 А
Потребляемая мощность при токе 7,5 А	160 В·А

6. Основные технические данные реле максимального тока мгновенного действия РТМ:

Диапазон уставки	5-15 А
10-30 А
20-60 А
40-120 А
Допустимое отклонение тока срабатывания при пяти измерениях на одной уставке	±4%
Допустимое отклонение фактического отключающего тока от тока уставки	±10%
Потребляемая мощность при токе 5 А	20 В·А

• Назад
• Вперед

Отделитель

, рассчитанный на напряжение 35 и 110 кВ (рис. 1), представляет собой разъединитель с автоматическим от­ключающим приводом (ШПОМ). Отделитель на 220 кВ выпол­няется в виде аппарата с тремя отдельными полюсами с самосто­ятельными приводами. Включается отделитель вручную. Отде­лители могут отключать токи намагничивания трансформаторов мощностью до 16 MB·А при напряжении 35 кВ и до 63 MB·А — принапряжении 110 кВ. Применяются отделители с ножами заземления (типа ОДЗ) и без ножей (типа ОД) (рис. 2).

Рис. 1. Отделитель типа ОДЗ-35 с ножами заземления: 1

– шкаф управления;
2
– штанга;
3
– изолятор фарфоровый;
4
– ножи отделителя.

Рис. 2. Отделитель типа ОД-110: 1

– изолятор;
2
– ножи отделителя;
3
– механизм поворота колонок.

Короткозамыкатель (КЗ)

— аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания. Короткозамыкатель на напряжение 35 кВ выполняются в виде двухполюсного аппарата, на напряжение 110 кВ и 220 кВ — в виде однополюс­ного (рис. 3). Управление короткозамыкателями осуществля­ется приводом типа ШПКМ, выполненным с двумя реле мак­симального тока и катушкой отключения. Включается короткозамыкатель автоматически под действием пружинного меха­низма при срабатывании привода от релейной защиты.

Рис. 3. Короткозамыкатель типа КЗ: 1

– изолятор колонки;
2
– шина;
3
– тяги механизма управления приводом;
4
– привод;
5
– заземлитель.

Совместное применение отделителя и короткозамыкателя на подстанциях, рассчитанных на напряжение 35. 220 кВ, позволяет отказаться от установки выключателей высокого напряжения, а также упростить и удешевить подстанции без уменьшения надежности.

На рис. 4. приведена схема, поясняющая совместную ра­боту отделителя ОД

и короткозамыкателя
КЗ.
Защита трансфор­матора
TP
вызывает срабатывание короткозамыкателя
КЗ,
ко­торый создает ток короткого замыкания, на что реагирует защи­та питающей линии. Линия отключается. В течение бестоковой паузы отключается отделитель
ОД.
На этом операция вывода из работы поврежденного трансформатора окончена. Остает­ся восстановить схему для питания потребителей
П,
подклю­ченных к линии. Это выполняет автоматика повторного вклю­чения АПВ.

Рис. 4. Схема, поясняющая работу отделителя и короткозамыкателя: В

– выключатель;
ЛЭП
– линия электропередачи;
Р
– разъединитель;
ОД
– отделитель;
КЗ
– короткозамыкатель;
ТР
– трансформатор;
П
– потребитель.

Назначение и принцип действия.

В настоящее время начинают широко применяться высоковольтные подстанции без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители. Крроткозамыкатель — это быстродействующий контактный аппарат, с помощью которого по сигналу релейной защиты создается искусственное КЗ сети. Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5—1 с. В качестве примера применения короткозамыкателей и отделителей на рис. 9 приведена схема питания от одной линии двух трансформаторных групп 77 и Т2. В схему кроме быстродействующих короткозамыкателей QK1 и QK2, введены отделители Q1 и Q2, которые при нормальном режиме работы замкнуты. Допустим, вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное КЗ. Под действием тока КЗ срабатывает выключатель защиты QF1 и обе группы Т1 и Т2 обесточиваются.

Знание настоящей инструкции обязательно для:

1. Начальника, мастера группы подстанций и ЦРО.
2. Оперативного и оперативно – производственного персонала групп подстанций.
3. Производственного персонала группы подстанций и ЦРО.

Инструкция составлена на основании действующих «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей», «Правил устройства электроустановок», «Инструкция по эксплуатации отделителей, короткозамыкателей и отделителей», «Руководство по ремонту короткозамыкателя КЗ-110 М и приводов ШПОМ и ШПКМ», ГКД 34.20.661-2003 «Правила организации и технического обслуживания зданий и сооружений электростанций и сетей”, ГКД 34.20.302-2002 “Нормы испытаний электрооборудования”.

Общие указания. Критерии и пределы безопасного состояния.

Короткозамыкатели типов КЗ-35, КЗ-110 (М) предназначены для создания искусственного короткого замыкания на землю (межфазное к.з. в сети 35 кВ) с целью вызвать отключение от защиты выключателя, установленного на питающем конце линии. Короткозамыкатели устанавливаются на трансформаторных подстанциях без выключателя на стороне высшего напряжения в сетях наружных установок на номинальное напряжение 35 кВ, 110 кВ переменного тока частоты 50 Гц. Короткозамыкатели совместно с приводом ПРК-1, ШПК(М) обеспечивают автоматическое включение и ручное отключение при:

• высоте установки над уровнем моря не более 1000 м;
• верхнем рабочем значении температуры окружающего воздуха плюс 40°С;
• нижнем рабочем значении температуры окружающего воздуха минус 60°С.

Основные технические данные короткозамыкателя.

Таблица №1

Наименование параметра	КЗ-110(М)	КЗ-35
Сопротивление изоляции тяги, МОм	1000	1000
Испытательное напряжение фарфоровой изоляции, кВ	—	95
Вытягивающие усилие подвижных контактов из неподвижных (для пары ламелей), Н (кгс)	200-300 (20-30)	80-100 (8-10)
Полное время включения, с, не более	0,4 (0,35)	0,4
Зазор между ножом и упором контакта (в положении включено), мм	15-20	15-20
Угол поворота ножа (в положении отключено), град	60	60
расстояние между крайней точкой ножа и контакта (в положении отключено), мм	880-920	—
ход штока буфера (в положении отключено), мм	19-22	19-22

Применение короткозамыкателей и отделителей на ГПП позволяет отказаться от выключателей на стороне высшего напряжения питающей линии. Это удешевляет и упрощает оборудование подстанции до 40%.

Короткозамыкатель – это быстродействующий высоковольтный контактный аппарат, с помощью которого по сигналу релейной защиты создается искусственное короткое замыкание (КЗ) сети (рис. 2.56).

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод.

Рис. 2.56. Короткозамыкатель:

1 – опорный изолятор; 2 – неподвижный контакт; 3 – подвижный заземленный

контакт-нож; 4 – пружина привода; 5 – изоляторы; 6 – защелка; 7 – катушка;

8 – сердечник; 9 – контакт реле

На раме установлен опорный изолятор 1, вверху которого расположен неподвижный контакт 2, находящийся под высоким напряжением. Подвижный контакт 3 (нож) заземлен. Пружина 4 привода заводится, когда привод короткозамыкателя находится в отключенном состоянии. При срабатывании релейной защиты замыкается контакт 9, через который подается напряжение на катушку 7 привода, сердечник 8 втягивается и освобождает защелку 6 механизма. Под действием взведенной пружины 4 нож 3 перемещается в вертикальное положение вверх и заземляет контакт 2. Время включения такого короткозамыкателя составляет 0,16-0,4 с. Короткозамыкатель включается автоматически под действием защиты, а отключается вручную.

Короткозамыкатель на напряжение 110 кВ и выше выполняется однополюсным, так как эти сети работают с глухозаземленной нейтралью и для них достаточно заземлить одну фазу, чтобы создать короткое замыкание, на которое среагирует выключатель питающей линии.

Короткозамыкатели на напряжение 35 кВ изготавливают двухполюсными, поскольку сети 35 кВ работают с изолированной нейтралью (или с нейтралью, заземленной через дугогасительную катушку). Для создания условий, при которых защита отключит головной масляный выключатель, требуется двухфазное короткое замыкание. Короткозамыкатели предназначены для наружной установки в ОРУ. Технические данные короткозамыкателей представлены в табл. 2.11.

Таблица 2.11

Технические данные короткозамыкателей

, кА	, кА	Время протекания , с	Полное время включения, с	Масса, кг
КРН-35 У1	12,5	0,16
КЗ-110У-У1	12,5	0,18
КЗ-110 УХЛ1	0,4

В основу конструкции отделителя ОД-110У на 110 кВ положен двухколонковый разъединитель наружной установки с вращением ножей в горизонтальной плоскости (рис. 2.57). Приведение в движение колонок осуществляется пружинным приводом с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заведены. При подаче команды пружина освобождается, и контакты расходятся за время 0,5 с.

Рис. 2.57. Двухколонковый отделитель типа ОД-35 на напряжение 35 кВ:

1 – рама; 2 – поворотные изоляторы; 3 – полуножи; 4 – контактные выводы;

5 – вал; 6 – пружина привода; 7 – защелка; 8 – катушка; 9 – сердечник;

10 – соединительная тяга

Отделители выполняются в виде отдельных полюсов, которые собирают в трехфазный комплект на месте установки. Поворот изоляторов каждого полюса (фазы) отделителя производится в противоположном направлении, при этом ножи расходятся в разные стороны. Отключается отделитель автоматически дистанционно или вручную при подаче импульса тока на отключающий электромагнит, а включается только вручную с помощью съемной рукоятки.

Рис. 2.58. Схема включения короткозамыкателя и отделителя

Таблица 2.12

Технические данные отделителей

Тип отделителя	, кВ	, кА	, кА	Время протекания , с	Полное время отключения с	Масса, кг
ОД-35/630У1	12,5	0,45
ОДЗ-35/630У11	12,5	0,45
ОД-110/630У	0,4
ОДЗ-110/1000УХЛ1	31,5	0,4

При нормальной работе подстанции ГПП отделитель ОД-35 включен, а короткозамыкатель КЗ-35 отключен. При внутреннем повреждении трансформатора ТМ 35/6 срабатывает реле защиты (газовые реле или дифференциальная защита), короткозамыкатель включается и замыкает две фазы между собой, создавая короткое замыкание. Выключатель ВМ-35 на головной подстанции отключается от своей защиты. После этого, при обесточенной питающей линии ВЛ-35 подается напряжение на катушку электромагнитного привода отделителя, который освобождает защелку, и пружина через соединительную тягу поворачивает изоляторы и размыкает полуножи. Теперь выключатель ВМ-35 может включаться снова.

Рис. 2.59. Условные обозначения:

а – короткозамыкатель;б – отделитель.

На рис. 2.58 показана схема включения и отключения короткозамыкателя и отделителя. На рис. 2.59 показаны условные обозначения короткозамыкателя и отделителя.

Расшифровка обозначения отделителя: О – отделитель; Д – двухколонковый.

а б

Реакторы

Реактор представляет собой катушку, намотанную из толстого провода. Индуктивность такой катушки и индуктивное сопротивление постоянны, так как катушка выполнена без стального сердечника. Реактор предназначен для ограничения тока при коротком замыкании (тока КЗ) и для поддержания напряжения на шинах при аварийном режиме.

Трехфазный реактор состоит из трех катушек. Реакторы включаются последовательно в три фазы и устанавливаются на сборных шинах подстанций и на линиях, отходящих от этих шин. Основная область применения реакторов – электрические сети напряжением 6 и 10 кВ.

По конструктивному устройству реакторы делятся на две основные группы: сухие и масляные реакторы. Сухие реакторы – это индуктивные катушки, имеющие сухую изоляцию и воздушное охлаждение.

Наибольше распространение получили бетонные реакторы. Трехфазный комплект из трех реакторов показан на рис. 2.60.

Из многожильного провода с помощью шаблона наматываются катушки реакторов А, В, С. После этого в специальные формы заливается бетон. Застывая, бетон образует вертикальные стойки (колонны) 2, которые скрепляют между собой отдельные витки 3 катушки. Торцы колонн имеют шпильки с изоляторами 4, 1.

Рис. 2.60. Трехфазный комплект реакторов

Максимальная температура при длительном режиме не выше 105ºС, при КЗ не выше 250ºС. Охлаждение реакторов естественное. Бетонные реакторы применяют в закрытых распределительных устройствах (ЗРУ) при напряжениях 6, 10 кВ. При напряжении более 35 кВ для установки на открытой части подстанции (ОРУ) применяются реакторы в масляном исполнении. В стальной бак с трансформаторным маслом погружается обмотка. Выводы обмотки присоединяются к контактам проходных изоляторов, проходящих через крышку.

Сдвоенный реактор представляет собой индуктивную катушку с обмоткой из двух секций (ветвей) с общей осью и одинаковым направлением витков. Концы секций включаются так, чтобы их магнитные поля при нормальных условиях работы были бы направлены встречно.

Применение сдвоенных реакторов дает возможность использовать один сдвоенный реактор в схеме питания двух секций потребителей. Рассмотрим работу реактора на схеме (рис. 2.61).

Генератор Г питает сборные шины СШ, от которых отходят линии к потребителям. Возьмем два случая: в первом случае за выключателем В1 отсутствует реактор, во втором случае за выключателем В2 установлен реактор L.

При трехфазном КЗ ток IК1 определяется в основном индуктивным сопротивлением генератора

, (1)

где – индуктивное сопротивление генератора.

Рис. 2.61. Схема включения реактора

Относительное индуктивное сопротивление генератора в процентах

, (2)

где – номинальный ток генератора.

Из (1) и (2) следует

. (3)

В этом случае при КЗ напряжение на сборных шинах будет равно нулю и на всех отходящих линиях исчезнет напряжение.

Ток КЗ в линии с реактором L определяется суммарным сопротивлением генератора и реактора

. (4)

Определим относительное индуктивное сопротивление реактора в процентах

. (5)

Один генератор питает несколько линий, поэтому номинальный ток линии во много раз меньше номинального тока генератора, .

Длительный ток реактора выбирается равным току линии.

Положим, что . Тогда из (1) и (2) следует, что . При этом можно записать .

При сделанных допущениях ток КЗ определяется только параметрами реактора (табл. 2.13, 2.14).

В номинальном режиме обмотка реактора нагревается проходящим током. Мощность, выделяемая обмоткой реактора в виде тепла, составляет несколько киловатт в реакторах на малые токи и несколько десятков киловатт в ректорах на большие токи ( А).

При прохождении тока КЗ между реакторами и внутри реактора создаются электродинамические силы, которые стремятся его разрушить.

Одним из основных параметров реактора является его индуктивность L. Выше определено, что если

и ,

то индуктивность реактора , где измеряется в киловольтах; – в амперах.

Для бетонных реакторов, имеющих обмотку из витков в виде катушки высотой (м), толщиной (м) и средним диаметром (м), индуктивность (мГн) может быть определена по формуле Корндорфера

,

где при , при .

Таблица 2.13

Трехфазные сухие токоограничивающие реакторы внутренней установки

для электросетей 6 и 10 кВ

Тип	Напряжение сети, кВ	Номинальный ток, А	Индуктивное сопротивление, Ом	Электродинамическая стойкость, кА	Масса, кг	Длина х ширина х высота, мм
РТСТ-6-200-2,0У3	6,3	2,0	4,3	990 х 755 х 1915
РТСТ-10-200-1,3У3	10,5	1,3	10,8	1015 х 650 х 1700
РТСТ-10-250-0,87У3	10,5	0,87	20,5	855 х 870 х 1700
РТСТ-6-500-0,5У3	6,3	0,5	16,4	1170 х 760 х 1980
РТСТ-6-630-0,4-У3	6,3	0,4	26,5	1160 х 750 х 2200
РТСТ-10-1000-0,35У3	10,5	0,35	37,0	1480 х 1320 х 3030
РТСТ-10-1000-0,45У3	10,5	0,45	35,5	1480 х 1160 х 3225

а) б) в)

Рис. 2.62. Условное обозначение реакторов:

а – трехфазный реактор из отдельных реакторов 1, 2, 3; б – трехфазный реактор

в однолинейном изображении; в – сдвоенный реактор

Реакторы на номинальные токи до 1000 А выпускаются в трехфазном исполнении с вертикальной установкой обмоток фаз, закрепленных в конструкционных рейках и опорных кольцах из высокопрочного стеклопластика (рис. 2.62). Для осевой стяжки всего трехфазного комплекта применяются две торцевые крестовины из маломагнитной стали.

Таблица 2.14

Однофазные сухие токоограничивающие реакторы внутренней установки

для электросетей 6-10 кВ

Тип	Напряжение сети, кВ	Номинальный ток, А	Индуктивное сопротивление, Ом	Электродинамическая стойкость, кА
РТОС-10-1600-0,14У3	10,5	0,14	79,0
РТОС-10-1600-0,2У3	0,2	60,0
РТОС-10-1600-0,25У3	0,25	49,0
РТОС-10-1600-0,35У3	0,35	37,0
РТОС-10-2500-0,14У3	10,5	0,14	79,0
РТОС-10-2500-0,2У3	0,2	60,0
РТОС-10-2500-0,25У3	0,25	49,0
РТОС-10-2500-0,35У3	0,35	37,0
РТОС-10-4000-0,1У3	10,5	0,1	97,0
РТОС-10-4000-0,18У3	0,18	65,0

Реакторы на номинальные токи от 1600 до 4000 А выполняются в виде однофазных модулей, образующих трехфазные комплекты с горизонтальным, вертикальным или ступенчатым расположением фаз.


Современная организация высоковольтных ЛЭП не предусматривает использование выключателей в узловых точках, подключенных к питающим линиям. Вместо них на большинстве подстанций используются короткозамыкатели и отделители. Такая концепция позволила, сохраняя высокий уровень надежности, существенно снизить стоимость оборудования и, что не маловажно, упростить его. Об устройстве этих электрических аппаратов и принципе действия будет рассказано ниже.

Назначение короткозамыкателя и отделителя

Кратко расскажем, для чего предназначен каждый из коммутационных аппаратов:

• Основная задача отделителей – произвести оперативное отключение обесточенного проблемного сегмента сети. По сути, этот контактный аппарат является разъединителем со скоростью срабатывания 500-1000 мс. Конструкция может иметь заземление или быть изолированной от него.
  

В сетях с классом напряжения до 110,0 кВ применяются трехполюсные аппараты, управляемые общим пусковым приводом. Для 220 кВ и выше используются однополюсные устройства (по одному на фазу). Отключаются отделители автоматически, а включаются вручную. Управление разъединителями осуществляется релейной защитой.

• Короткозамыкателями называют быстродействующие приводы, используемые для создания искусственного замыкания в линии с целью вызвать ее защитное отключение. В такой операции возникает необходимость в случае возникновения нештатной ситуации или аварии, например, при повреждениях трансформаторов.
  

В зависимости от конструкции замыкание производится между фазами (в сетях до 35,0 кВ) или одной из фаз на «землю», для линий с классом напряжения от 110,0 кВ. Включается короткозамыкатель автоматически, при срабатывании релейной защиты, но если возникнет необходимость, процесс может быть запущен вручную. Что касается отключения, то для него автоматический режим не предусмотрен.

Устройство короткозамыкателя и отделителя

Кратко расскажем о конструкции электромеханических аппаратов, изображенных выше, это будет полезно при объяснении их принципа работы. Начнем с отделителя, его упрощенный чертеж представлен ниже (рис.3 1).

Обозначения (часть 1 конструкция отделителя):

• А1 – стойки изоляторы.
• B1 – поворотные штанги с установленными контактами ножами.
• С1 – пружинный механизм, приводящий в движение поворотные штанги.
• D1 – платформа.
• E1 – шкаф с электромагнитным «спусковым» механизмом, освобождающим пружинный привод, разводящий контактные части.

Как сами устройства, так и механика их работы не отличаются сложностью. Мы уже упоминали, что применение отделителя производится при снятом напряжении с сети, то есть, когда включаются выключатели на питающей магистрали. Следовательно, на разъединители можно не устанавливать специальные вакуумные дугогасительные контактные камеры.

Теперь рассмотрим основные элементы конструкции короткозамыкателя (рис.3 2):

• A2 – основная (опорная) штанга-изолятор.
• В2 – неподвижная штанга с контактными ножами.
• С2 – пружинный привод.
• D2 – платформа, на которой установлен короткозамыкатель.
• E2 – шкаф для электромагнитного привода и трансформатора тока.
• F2 – подвижная заземленная штанга, замыкающая полюса короткозамыкателя.

Конструктивно короткозамыкатель КЗ-35, а также другие модели, создающие искусственное межфазное КЗ, имеют несколько отличий от представленного на рисунке устройства. Поскольку имитируется линейное замыкание, то подвижная не соединена с «землей», она подключается к другой фазе. Соответственно, конструкция снабжена еще одним изолятором-стойкой.

Принцип действия

Механика действий этих устройств довольно простая, у отделителя она следующая: при поступлении сигнала срабатывает реле отключающее электромагнит, который блокирует пружинный механизм. В результате срабатывания привода отделителя, его поворотные штанги разводятся в разные стороны, размыкая контакты. Сигнал на отключения подают цепи управления релейной защиты.

Используются разъединители только с применением короткозамыкателей. Это связано с тем, что с помощью последних можно током КЗ вызвать срабатывание релейной защиты, как на текущей высоковольтной подстанции, так и той, к которой подключена питающая ЛЭП. Короткозамыкатель может быть запущен по сигналу защиты трансформатора или вручную, если в том возникла необходимость.

Как только сигнал на запуск получен, отключается электромагнит блокировки пружинного механизма и под его воздействием приводится в движение подвижный контакт. В результате короткозамыкатель вызовет КЗ линии, что моментально приведет в действие релейную защиту. По ее сигналу сработают высоковольтные выключатели питающей ЛЭП. Поскольку скорость срабатывания разъединителей существенно ниже, они будут производить отключение уже обесточенной магистрали.

Для закрепления материала рассмотрим несколько примеров.

Работа короткозамыкателя без отделителя

Ниже представлена принципиальная электрическая схема подстанции, где применяется короткозамыкатель без использования отделителя.

Значащие обозначения:

• A – Линейный размыкатель в высоковольтной части ТП.
• В – Короткозамыкатель.
• С – Силовой трансформатор.

В данной схеме короткозамыкатель будет работать следующим образом:

1. Если возникают проблемы с трансформатором «С» его подает сигнал на короткозамыкатель «В».
2. Механизм электромеханического устройства производит короткозамкнутое соединение.
3. КЗ отслеживает релейная защита, и формирует сигнал на ЛР «А».
4. Силовой выключатель срабатывает и отключает ввод.

После того, как будет установлена и устранена причина срабатывания защиты, отключается выключатель (то есть, производится подключения вводной линии).

Описанный выше пример организации защиты на подстанции вполне работоспособен и надежен, но применение выключателя в данном случае не оправдывает себя ввиду его высокой стоимости.

Совместная работа короткозамыкателя с отделителем

Теперь рассмотрим связку ОД-КЗ на примере подстанции с двумя трансформаторными группами, запитанными от одной входящей ЛЭП.

Обозначения:

• Вк1 – силовой выключатель ВЛ (замкнут).
• Вк2, Вк3 – силовые защитные выключатели на низкой стороне (замкнуты).
• Вк4 – секторный выключатель (разомкнут).
• Кз1, Кз2 – короткозамыкатели (разомкнуты).
• Од1, Од2 – отделители (замкнуты).
• Тр1, Тр2 – силовые трансформаторы 220/10

Для получения представления как работает данная схема, рассмотрим ситуацию с выходом из строя одного из трансформаторов:

1. Представим, что в Тр2 нарушилась изоляция, что привело к образованию электроразрядов разлагающих масло, что обнаруживает газовое реле и подает соответствующий сигнал на щит управления короткозамыкателя Кз2.
2. Сигнал, поступивший на блокирующее реле, приводит к его срабатыванию. Механизм разблокируется и пружинным приводом осуществляется толчок подвижной штанги, в результате замыкаются две фазы.
3. Это включает Вк1, что приводит к отключению питающей линии обесточиванию Tp1 и Tp2. КЗ также вызывает соответствующую реакцию релейной защиты Tp2, она отключает Вк3 (снимается нагрузка) и запускает Од2. Поскольку у последнего самая низка скорость срабатывания, он приводится в действие последним, когда ВЛ и нагрузка отключены.
4. Через определенную выдержку Вк1 вновь подключает ЛЭП (срабатывает система автоматического повторного включения).
5. Автоматика ввода резерва включает Вк4.

По итогу на подстанции работает только Тр1, от которого запитываются обе секции.

Особенности

Идеальных систем не бывает, естественно, что у короткозамыкателей и отделителей имеется ряд особенностей, часть из которых можно причислить к недостаткам. Например, у последних резко снижается надежность срабатывания при оледенении. Эта проблема решается, если используются разъединители закрытого типа с элегазовым наполнением. Такие устройства стоят дороже обычных моделей, но все равно обходятся дешевле силовых выключателей.

К короткозамыкателям также имеются претензии, в частности, по скорости их срабатывания (она порядка 400-500 мс). Самое простое решение в данном случае – использование конструкций, где в качестве приводе используется пороховой заряд.

В остальном эксплуатация аппаратов, описанных в статье, вполне оправдывает себя, о чем говорит популярность связки ОД-КЗ.