18)Разъединители: назначение, классификация, основные конструктивные и условия выбора.

Ответ: Разъединитель – это коммутационный аппарат, который предназначен для отключения и включения электрической сети без нагрузки либо с незначительной нагрузкой: намагничивающий ток силового  трансформатора, остаточный ток кабельных и воздушных линий электропередач, а также ток нагрузки не более 15 ампер (в зависимости от типа коммутационного аппарата). Кроме того, разъединители предназначены для создания видимого разрыва цепи при отключении питания линии. Это необходимо, прежде всего, для безопасности при выполнении ремонтных работ. В данном случае аппарат создает видимый разрыв в цепи между оборудованием, которое выведено в ремонт и оборудованием, которое находится под рабочим напряжением. Разъединители, в зависимости от количества полюсов, бывают  однополюсными и трехполюсными; от рода установки: для наружной и внутренней установки, от способа установки: с горизонтальным и вертикальным расположением ножей. По конструктивным особенностям различают аппараты поворотного, рубящего, пантографического, подвесного и катящегося типов. Рассмотрим конструктивные особенности коммутационного аппарата на примере трехполюсного разъединителя рубящего типа (РВ, РВК). Разъединитель представляет собой три полюса, расположенных непосредственно на одной стальной раме. У каждого полюса имеется один подвижный и один неподвижный контакт. Подвижные контакты каждого из трех полюсов соединены через фарфоровые тяговые изоляторы с общим валом, который в свою очередь соединен с рычагом привода аппарата. То есть при оперировании приводом коммутационного аппарата одновременно включаются или отключаются (в зависимости от выполняемой операции) три ножа. Жесткость соединения подвижного и неподвижного контактов обеспечивается специальными пружинами. Пружины, нажимая на стальные пластины, прижимают ножи подвижного контакта к неподвижному контакту. В случае короткого замыкания в цепи через разъединитель протекают очень большие токи, которые могут его разрушить. Для того чтобы этого избежать, в разъединителе предусмотрен магнитный замок. Магнитный замок состоит из двух пластин, которые расположены по обе стороны подвижного контакта (те пластины, обеспечивающие жесткость контакта, о которых упоминалось выше). Данные пластины при прохождении тока короткого замыкания через разъединитель намагничиваются и взаимно притягиваются, обеспечивая при этом дополнительную жесткость между неподвижным и подвижным контактами. Разъединители не имеют дугогасительного устройства, поэтому отключать ими токи нагрузки запрещается. Для отключения цепи под нагрузкой используются выключатели различных типов. Для предотвращения отключения разъединителя при включенном выключателе предусмотрены механические блокировки. Также для предотвращения ошибочного или самопроизвольного включения или отключения коммутационного аппарата предусмотрены фиксаторы и механические замки.

19)Отделители и короткозамыкатели: назначение, классификация, основные конструктивные и условия выбора.

Ответ: 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. Короткозамыкатель — 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.

Рис. 9. Схема коммутации с отделителями и короткозамыкателями. С помощью релейной защиты трансформатора 77 отключается также выключатель QF2, после чего с некоторой выдержкой отключается отделитель Q1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель QF1. Если до аварии выключатель QF4 был отключен, тс после включения выключателя QFJ он может быть включен. При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы. Таким образом, в этой схеме удается не ставить выключатели на стороне 220 кВ трансформаторов Т1 и Т2. Однако для надежной работы необходима четкая последовательность в работе короткозамыкателей, выключателей и отделителей. Иначе возможны такие тяжелые аварийные случаи, как отключение тока КЗ отделителями и др. Эффективность такой схемы тем выше, чем больше номинальное напряжение сети. Указанный эффект достигается за счет отсутствия выключателей на стороне 35—220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Уменьшается площадь подстанции. Создается возможность приближения напряжения 35—220 кВ непосредственно к потребителям. Сокращаются сроки строительства. По справочным данным, применение отделителей и короткозамыкателей позволяет удешевить стоимость подстанции на 40—50 % и практически сохранить ту же надежность. б)Конструкция короткозамыкателей и отделителей. На рис. 10 представлен короткозамыкатель КЗ-110 на напряжение 110 кВ. На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Для создания необходимой прочности нож 4 имеет ребро жесткости 6. Основание 1 изолировано от земли и присоединяется к одному концу первичной обмотки трансформатора тока, второй конец которой заземлен (рис. 12). На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости вверх и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15—0,25 с. В основу конструкции отделителя ОД-110У на 110 кВ (рис. 11) положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заведены.

Рис. 10. Короткозамыкатель Рис. 11. Отделитель.

При подаче команды пружина   освобождается и контакты   расходятся за время 0,4—0,5 с. Параметры отечественных короткозамыкателей и отделителей приведены в справочной литературе. Схема релейной защиты при использовании отделителей и короткозамыкателей приведена на рис. 12. Короткозамыкатель 1 имеет пружинный привод 4. Механизм расцепления 6 привода может срабатывать от реле максимального тока мгновенного действия 8 и независимого расцепителя 10. От трансформатора тока 3 питается электромагнит 9 расцепителя отделителя 2. Отделитель отключается под действием пружины 5. При нормальной работе подстанции отделитель 2 включен, а короткозамыкатель 1 выключен. При внутреннем повреждении трансформатора срабатывает либо реле дифференциальной защиты КА, либо газовое реле Вг. Промежуточное реле при этом включает электромагнит независимого расцепителя 10. В результате короткозамыкатель 1 включается и через трансформатор тока 3 течет ток КЗ. Электромагнит 9 включается, и его якорь 11 заводит пружину 12. Схема будет находиться в таком состоянии до тех пор, пока от своей защиты не отключится выключатель, установленный на стороне высокого напряжения 220 кВ (выключатель QF1 на схеме рис. 9). После отключения этого выключателя ток через короткозамыкатель 1ив обмотке трансформатора 3 прекратится. Электромагнит 9 обесточится, его якорь под действием возвратной пружины освобождает защелку 7, и отделитель 2 размыкается. Рис. 12. Схема релейной защиты при использовании отделителей и короткозамыкателей. Рис. 13. Элегазовый короткозамыкатель  110 кВ.

Теперь выключатель на питающем конце линии может включаться вновь. Такая схема применяется только тогда, когда выключатель срабатывает (отключается) от замедленно действующей защиты. При быстродействующей защите линии применяются другие схемы. Описанные выше конструкции короткозамыкателей и отделителей имеют большое время срабатывания (0,5—1 с), что удовлетворяет современные требования к энергосистемам. В перспективе это время должно быть уменьшено до 0,08—0,12 с при напряжениях до 220 кВ. Рассмотренные аппараты не обеспечивают также достаточную надежность работы при гололеде и сильных морозах. Для уменьшения времени включения замыкателя и времени отключения отделителя необходимо сокращать междуконтактное изоляционное расстояние путем применения элегазогой или вакуумной среды. Более перспективным является использование элегазовых аппаратов, так как удается получить необходимую прочность при одном разрыве. Для вакуумных аппаратов необходимо включение нескольких разрывов последовательно. На рис. 13 представлен элегазовый короткозамыкатель на напряжение 110 кВ. В фарфоровом цилиндре 1 установлены контакты 2 и 3. Давление элегаза в цилиндре составляет 0,3 МПа. Привод подвижного контакта 3 осуществляется тягой 5. Стальной сильфон 4 обеспечивает герметизацию полости цилиндра 1. Расстояние между контактами 85—110 мм. Время срабатывания в 4—5 раз меньше, чем у существующих короткозамыкателей открытого типа. Короткозамыкатель защищен от климатических воздействий окружающей среды.

Выбор разъединителей: Номинальное напряжение разъединителя должно соответствовать номинальному напряжению высоковольтной сети. Наибольший длительный ток нагрузки потребителя не должен превышать номинальное значение длительного тока разъединителя. Ударный ток КЗ в месте установки разъединителя не должен превышать допустимую амплитуду ударного тока КЗ разъединителя. Внешние условия работы разъединителя должны соответствовать реальным условиям эксплуатации аппарата (скорость ветра, температура, гололед).

Выбор короткозамыкателей и отделителей: Номинальное напряжение короткозамыкателя должно соответствовать номинальному значению напряжения сети. Динамическая и термическая стойкости короткозамыкателя должны соответствовать току КЗ в месте его установки. Время включения короткозамыкателя должно соответствовать требованиям схемы автоматики. Номинальные данные по току и напряжению отделителя выбираются так же, как и для разъединителя. Кроме того, время отключения должно соответствовать требованиям схемы автоматики.