Устройство и рабочий принцип выключателя нагрузки

Что собой представляют выключатели нагрузок

Аппарат, который имеет коммутационное назначение и функционирует в режиме включения и выключения токоведущих цепей, присутствующих под нагрузкой, питаемой силовыми установками в 6,0-10,0 кВ (величина минимальных токов 200,0-400,0 Но и выше), с отсутствием в устройстве механизма автоматизированных систем, защищающих от короткого замыкания, именуется выключателем нагрузки.
Легче понять выключатель как разъединитель обычного типа, восполненный специализированной камерой для гашения электрической дуги. Первые устройства такого назначения начали использовать в электрических сетях более полувека назад. Они были снабжены только системой разграничения и низковольтными предохранителями чтобы защищать от перегрузок и токов КЗ. Работали при менее высоких мощностях, чем теперь.

Развитие электроэнергетики и большое увеличение мощностей вызвало необходимость модернизации систем, с внесением в их схему дугогасителей. Эти приспособления назвали разъединителями мощности. В современных аппаратах существенно упростили конструкцию гашения дуги, благодаря чему они стали менее дорогими и более популярными.

Назначение выключателя нагрузки

Автогазовый выключатель нагрузки
Выключатель нагрузки – это коммутационное устройство, которое оборудовано дугогасительной камерой и приводом для управления. Электрический привод может быть мускульным, срабатывающим с помощью натянутой пружины, или с соленоидом дистанционного выключения. Главное назначение прибора – механическое отключение питания или замыкание цепи на участке, который расположен под нагрузкой.
Любой переключатель нагрузки состоит из таких частей: механизма пружин, силовых контактов, заземляющих ножей, разъединителя с полюсами. Полюса располагаются в раме. Ключевой подвижный контакт собой представляет 2 стальные пластины. Для гашения дуги применяется специализированный медный контакт. Включается и отключается механизм с помощью натянутых пружин. Детальное описание конструкции будет рассмотрено на примере модели ВНР 10/400. В его состав входит:

• рама;
• опорный изолятор;
• рабочие, заземляющие ножи;
• держатель с контактами;
• камера гашения;
• тяга изолирующая и блокировочного устройства;
• вал заземления и рабочих ножей;
• рычажок;
• пружины;
• внутренние прокладки.

Конструкция выключателя нагрузки ВНР 10/400
При включении двигающиеся контакты размещаются в камере. Внизу есть иные контакты, которые выполняют гашение. При отключении размываются ключевые контакты, после этого – дугогасительные. Дуга переходит в камеру, где под воздействием больших температур выделяется газ от акрилового стекла. В этом газе дуга гасится за несколько миллисекунд.

• способ закрепления;
• минимальный ток;
• дополнительные опции;
• комплектация;
• конструкция;
• фактическое напряжение.

Как устроен механизм выключателя

Устройство выключателя нагрузки состоит из рамы и вала. На раме закреплены шесть изоляторов опорных. Из данных изоляторов к раме, в нижней ее части, закреплены три, на которых размещены ножи-контакты. Оставшиеся контакты установлены на раме вверху. На них контакты основного назначения и дугогасительные. Чтобы реализовать движение к ножам-контактам, рычаги вала соединены с тягами из электроизоляционного материала.
В конечных точках вала есть по паре пружин выключения. Они ускоряют процесс разграничения выключателя в момент высвобождения системы, где привод свободно расцепляется. В таких же местах установлены буферные прокладки из резины, предотвращающие механичные удары во время выключения.
В камерах дугогашения происходит процесс разграничения специализированных контактов дугогасительных. Материал выполнения контактов – фенопласт с вкладышами на основе полиамида стеклонаполненного. Форма вкладышей и самих камер дугообразна. Такое хорошее решение позволяет медленно заходить в них контактам дугогашения.
В процессе включения цепи первым делом происходит соединение дугогасительных контактов, дальше замыкаются основные контакты с ножами. Когда нагрузку отключают, общий процесс происходит в обратной очередности.
Положение контактов дугогашения при отключенной нагрузке отличается наличием видимой прослойки воздуха между ними и камерой, по принципу разъединителя простого. В момент выключения возникает электродуга, и это все сопровождается сильным излучением тепла, греющего полиамид стеклонаполненный. Последний образовывает газовыделение, гасящее дугу.

Выключатели нагрузки: назначение, устройство, рабочий принцип — Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, работа и ремонт электрического оборудования

Выключатель вакуумного типа нагрузки
Выключатели распределяются по способу гашения дуги. Есть такие варианты:

• Вакуумные. Работают на свойствах вакуума, в которых дуга не распространяется.
• Автогазовые. Дуга гасится под действием газов, которые выделяются под большими температурами в камере.
• Автопневматические. Воздух сжимается, благодаря чему происходит гашение дуги.
• Электромагнитные. Направление дуги меняется под действием электромагнитного поля.
• Электрогазовые. Гашение происходит в обстановке электротехнического газа, состоящего из шестифтористой серы.

По количеству полюсов можно отметить:

• однополюсные;
• двухполюсные;
• трехполюсные устройства.

По конструкции выделяют:

• тепловые;
• полупроводниковые;
• электромагнитные;
• комбинированные.

Выключатели нагрузки характеристики техническиеимеютследующие:

• Номинальное значение напряжения. Оно считается рабочим напряжением электротехнического устройства, на величину которого оно рассчитано изготовителем.
• Самое большое значение рабочего напряжения. Допускается большое напряжение, которое не вредит работоспособности выключателя. Оно заложено в границах от 5% до 20% больше, чем номинальное.
• Номинальное значение тока. Ток, при прохождении которого степень нагревания частей токопровода и покрытия изоляционного не нарушает работоспособности и который вероятно будет выдержан сколь угодно долго.
• Сквозной ток допустимых границ. Ток, текущий в режиме короткого замыкания, величину которого могут выдержать выключатели нагрузок.
• Ток стойкости электродинамической. Такой ток к. з., влияние нескольких первых периодов которого механически не травмирует прибор.
• Ток стойкости термической. Максимальный ток, нагревающее действие которого в течение конкретного времени не приводит к выходу из строя выключателя.
• Физические параметры, касающиеся размеров и массы.
• Техническое исполнение привода.

Выключатели нагрузки: назначение, устройство, рабочий принцип
Выключатель нагрузки собой представляет трехполюсный коммутационный аппарат электрического тока для напряжения более 1 кВ, который свободно рассчитан на выключение рабочего тока, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматизированного управления.

Выключатели нагрузки не предназначаются для выключения тока короткого замыкания, однако их включающая способность отвечает электродинамической стойкости при коротких замыканиях. В сортировочных сетях 6-10 кВ, выключателями нагрузки иногда называют выключатели с отключающей способностью меньше 20 кА.

Конструкция вакуумного выключателя нагрузки с магнитной защелкой 1 – неподвижный контакт ВДК, 2 – вакуумная дугогасительная камера (ВДК), 3 – подвижный контакт ВДК, 4 – гибкий токосъем, 5 – тяговый изолятор, 6 – пружина поджатия, 7 – отключающая пружина, 8 – верхняя крышка, 9 – катушка, 10 – кольцевой магнит, 11 – якорь, 12 – втулка якоря, 13 – кулачок, 14 – вал, 15 – постоянный магнит, 16 – герконы (контакты для внешних добавочных цепей)
Выключатели нагрузки используют в присоединениях понижающих трансформаторов на стороне высшего напряжения (6-10 кВ) взамен силовых выключателей, если это реально по рабочим условиям электрические установки. Потому как они не рассчитаны на выключение тока короткого замыкания, функции автоматизированного выключения блоков питания в случае их повреждения возлагают на низковольтные предохранители либо на выключатели, принадлежащие предшествующим звеньям системы, к примеру на линейные выключатели, размещенные ближе к источнику энергии.
В сортировочных сетях самые популярные конструкции выключателей нагрузки (ВНР, ВНА, ВНБ) с гасительными устройствами газогенерирующего типа.
Выключатель нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа (BH) а – весь вид выключателя; б – гасительная камера
Как видно из рисунка, тут применены детали трехполюсного разъединителя для внутренней установки. На опорных изоляторах разъединителя укреплены гасительные камеры 5. К ножам разъединителя 1 прикреплены подсобные ножи 4. Изменен также привод разъединителя, что-бы обеспечить достаточную скорость движения ножей во время отключения и включения, не зависящую от оператора.
В положении «включено» подсобные ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя 2 и скользящие контакты гасительных камер 7 замкнуты. Основная часть тока идет через контакты разъединителя 8 в процессе выключения в первую очередь размыкаются контакты разъединителя; при этом ток смещается через подсобные ножи 4 в гасительные камеры.
В положении «отключено» подсобные ножи находятся вне гасительных камер; при этом обеспечиваются достаточные изоляционные разрывы. Самый большой ток выключения выключателя нагрузки типа ВН (активный или индуктивный, однако не емкостный) равён 800 А при номинальном напряжении 6 кВ и 400 А при напряжении 10 кВ, номинальные длительные токи в несколько раз меньше и соответствуют рабочим токам разъединителей.
Выключатель нагрузки ВНР-10/630
Полезное для электрика

Маркировка выключателей нагрузки

Каждое электромеханическое устройство имеет собственную маркировку, и автоматизированный выключатель не исключение. Маркировка состоит из букв и цифр, которые обозначают расположение привода, напряжение, ток и остальные характеристики.
К примеру, обозначение выключателя нагрузки 10 кВ ВНРп 10/400-10зп расшифровывается как:

• В – выключатель;
• Н – нагрузка;
• Р – ручной привод;
• П – встроенный предохранитель;
• 10 – напряжение 10 В;
• 400 – ток 400 А;
• 10 – сквозной ток;
• З – наличие заземляющих ножей;
• П – расположение ножей за предохранителем.

Таким образом пишутся иные модели.

Разновидности высоковольтных выключателей нагрузки

Выключатели нагрузки типы имеют следующие.

• BHA-10/630. Подобный тип выключателя обеспечивает коммутацию электрических трехфазных цепей на напряжение в 6000 и 10000 В, частота которых равна 50 Гц, присутствующих под нагрузкой. Предусматривается автоматическое заземление выключенных линий специализированными заземляющими ножами. Такие модели устройств устанавливают как правило на трансформаторных подстанциях, в устройствах сортировочных и в боксах обслуживания. Вид дугогасителя – автогазовый, привод бывает как ручного управления, так и электрического. Рассчитаны агрегаты на двадцатипятилетний рабочий срок с переходными капитальными ремонтами спустя каждые две тысячи операций.

• ВНБ-10/630. Выключатель нагрузки 10 кв очень высокой скорости выключения применяют в нагруженных цепях с силой тока до 630A. У него нейтральный кабель заземлен либо изолирован. Узлы использования – это одностороннего обслуживания камеры неподвижные, подстанции трансформаторных устройств, шкафы распределителей комплектных, также ими проводят замену старых модификаций выключателей. Система гашения дуги с помощью выделения газа.
• BHP-10/630. Работает по аналогичности с выключателем BHA-10/630, но привод имеет только ручное исполнение. Может быть укомплектован контактами заземления и дополнительными предохранителями.

• ВБСК-10-20/1000. Выключатели нагрузок, которые рассчитаны на напряжение до 12000 В, которые могут коммутировать цепи электрические (трехфазные с нейтралью изолированной) в режимах правильной работы и в опасных ситуациях. Устройства используют во всех перечисленных выше системах, а еще когда проводят замену выключателей маломасляных. Выключатели данного типа имеют небольшие размеры, по этому комфортны для монтажа в различных типах распредкоробок.
• BBTEL. Многофункциональный разъединительный прибор, система гашения дуги которого основывается на затухании ее в глубоком вакууме. Фиксирует контакты дугогашения при замыкании электромагнитный механизм. Выделяются данные системы высоким ресурсом и большой устойчивостью к износу. Они малогабаритны и не нуждаются в ремонте.
• BBT-10-20. Вакуумный вид выключателя с моторно-пружинным приводом, предназначенного для тех же целей, что и ВБСК-10-20/1000, однако этот выключатель нагрузки 10 кв выдержит только.

• РВЗ-10/630 разработаны для коммутационных целей во время работы с большим напряжением, но отсутствием нагрузочных токов. С помощью их можно проводить переподключение и изменение схем, выполняются работы по ремонту в безопасном режиме (обесточенные линии). Имеют конструкцию привода рычажного принципа действия.
• РЛНД — выполняют такие же функции, но допустимы для установки вне помещения.