Выключатели нагрузки предназначены для замыкания и размыкания высоковольтных цепей под нагрузкой до 800 А. Для отключения токов КЗ в таких цепях используются предохранители обычного типа ПК с кварцевой засыпкой.
Выключатель нагрузки типа ВНП-16 на напряжение 10 кВ показан на рис. 1. На раме 12 смонтированы предохранители 11 (буква П в обозначении).
Рис. 1:
а — выключатель нагрузки типа ВНП-16; б — его дугогасительное устройство
Выключатель имеет ту же конструктивную базу, что и разъединитель рубящего типа. Контактная система состоит из трех подвижных двухполосных контактов 5 и трех неподвижных 2. Дугогасительное устройство (рис. 1, 6) состоит из дугогасительной камеры 3, подвижного 4 и неподвижного 8 дугогасительных контактов. Дугогасительная камера 3 имеет пластмассовый корпус в виде двух щек, стянутых между собой винтами 7 так, чтобы между ними не было зазора. Внутри корпуса находится два вкладыша 9 и 9' из газогенерирующего вещества. На подвижных контактах 5 закреплены с помощью стальных полос 6 согнутые по форме щели дугогасительной камеры медные подвижные дугогасительные контакты 4. На опорном изоляторе 10 закреплены неподвижные главный контакт 2 и дугогасительный 8. При включенном выключателе рабочий ток проходит через главные контакты 2 и 5.
При отключении поворачивается вал выключателя с приваренными к нему рычагами, связанными с подвижными контактами 5 через фарфоровые тяги. На концах вала установлены по две отключающие пружины 1, которые обеспечивают необходимую скорость отключения после освобождения механизма свободного расцепления привода. Первыми при отключении расходятся главные контакты 2 и 5, затем — дугогасительные 4 и 8. между дугогасительными контактами образуется дуга, вызывающая выделение газов из газогенерирующего вещества вкладышей. Газы устремляются наружу через зазоры между подвижными контактами и стенками вкладыша. Выход газов затруднен, и давление внутри камеры повышается. Поток газов под давлением гасит дугу в течение нескольких сотых долей секунды.
Рама 12 с предохранителями может быть смонтирована как в верхней, так с нижней стороны выключателя нагрузки. В каждом предохранителе есть указатель срабатывания, действующий при перегорании плавкой вставки. У выключателя ВНП-17 при перегорании вставки предохранителя освобождается защелка, удерживающая заведенную при включении пружину блок-контакта, в результате чего блок-контакт замыкает цепь отключающего электромагнита. Устройство для подачи команды на отключающий электромагнит состоит из рычажной системы, на которую воздействует указатель срабатывания предохранителя, и контактной группы.
Выключатель нагрузки могут иметь заземляющие ножи, устанавливаемыми со стороны, противоположной креплению предохранителей.
На напряжение 110-220 кВ применяются элегазовые выключатели нагрузки серии ВНЭ.
Отделители предназначены для автоматического отключения участка электрической цепи в период бестоковой паузы между отключением цепи выключателем и его повторным включением. Отключение отделителя производится за счет усилия отключающей пружины, а включение — вручную. Отделителями можно отключать небольшие токи, отключение которых не представляет опасности. Перечислены цепи, которые в соответствии с "Правилами эксплуатации электроустановок потребителей" разрешается отключать и включать разъединителями. Эти же цепи разрешается отключать и включать отделителями.
На рис. 2 показаны отделители ОД—110/630 (рис. 2, а) на напряжение 110 кВ с номинальным током 630 А и ОДЗ-2-35/630 (рис. 2, в) на напряжение 35 кВ с двумя заземляющими ножами. Конструктивно отделители представляют собой двухколонковые разъединители, не имеющие отключающую пружину 5, закрытую сверху кожухом. Другим их отличием от разъединителей является увеличенное расстояние между фазами при установке полюсов на общей раме 7. Стержневые изоляторы 4 с подвижными ножами 1 и 3, закреплены в подшипниках 6. На ноже 1 укреплены медные контактные ламели 2. Для управления главными ножами отделителей используется привод 10 одностороннего действия типа ШПОМ или ПРО-1У1, который связан с ведущей колонкой через тягу 9 и рычаг 8. Для управления заземляющими ножами 13 (рис. 2, в) используется привод ПР-У1, связанный трубчатой тягой 12 с другой колонкой отделителя.
Привод для управления главными ножами отделителя (рис. 2, б) представляет собой шкаф 10, внутри него находится механизм, за базу которого принят пружинный привод выключателя. При включении отделителя вал 11 стремится под действием пружины отделителя повернуться против часовой стрелки. Этому повороту препятствует защелка 14. Для отключения необходимо замкнуть цепь отключающего электромагнита 2 ключом управления или использовать блокирующее реле 3. Электромагниты 2 и 3 воздействуют на планку 1, которая поворачивается и нажимает на удерживающую стойку 12, на которую опирается планка 10 серповидного рычага 9. Последний имеет достаточную массу, чтобы при падении ударить по нижнему концу запирающей защелки 14 с силой, достаточной для ее поворота и освобождения рычага 13, жестко соединенного с валом П. Освобождение вала 11 приводит к отключению отделителя с помощью его отключающей пружины.
Рис. 2. Отделители типа: а — ОД-110; б — ОДЗ-2-35; в — привод для их управления
Для включения отделителя на конец вала 4 квадратного сечения надевают рукоятку привода и поворачивают ее до отказа против часовой стрелки, а затем, вращая рукоятку по часовой стрелке, рычагом 8 захватывается рычаг 13, который в конце хода запирается защелкой 14. Вместе с рычагом 13 поворачивается вал 11 и включается отделитель. Одновременно происходит поворот рычага 5, который с помощью тяги 6, упирающейся в планку 7, поднимает серповидный рычаг 9. Последний защелкивается роликом удерживающей стойки 12 в верхнем положении.
Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного короткого замыкания в сетях 35 кВ и выше, когда ток при повреждении в трансформаторе недостаточен для срабатывания релейной защиты, питающей его линии.
Короткозамыкатели и отделители выполняют совместно роль выключателей на стороне высшего напряжения трансформатора. Стоимость короткозамыкателя и отделителя значительно ниже стоимости выключателя, который они заменяют, поэтому большая часть промежуточных и тупиковых подстанций не имеют выключателей на стороне высшего напряжения.
Короткозамыкатели типа КЗ-110 и КЗ-220 на напряжения 110 и 220 кВ выполняются в виде однополюсных аппаратов, а типа КРН-35У1 на напряжение 35 кВ — в виде двух отдельных полюсов, соединяемых при монтаже в один двухполюсный аппарат. При включении КРН-35 происходит двухфазное короткое замыкание на землю, а при включении КЗ-110 или КЗ-220 — однофазное КЗ на землю.
На рис. 3 показаны короткозамыкатели КЗ-110 (рис. 3, а) и КРН-35 (рис. 3, б). Конструктивно они отличаются габаритами и незначительными деталями. На изоляторах 5 располагается рама с установленным на ней колонкой стержневого изолятора 3. На колонке укреплен неподвижный контакт 4 с экранирующим кольцом (КЗ-110). Подвижный контактный нож выполняется из стальной трубы, имеющей ребро жесткости и оканчивающейся вверху медным контактом. Контактный нож через тягу с изолирующей вставкой 2 связан с приводом 1, который служит для управления короткозамыкателем. С другой стороны нож связан с включающим пружинным механизмом, помещенным внутри рамы. Рама и нож электрически соединены гибкой связью, продолжением которой является заземляющая шина, пропущенная через окно сердечника трансформатора тока 6 типа ТШЛ-0,5.
Неподвижный контакт 4 снабжен выводами для присоединения к фазе электрической цепи. При замыкании контактного ножа с контактом 4 происходит соединение фазы с землей через контакты короткозамыкателя, гибкую связь, заземляющую шину и трансформатор тока 6. Возникает искусственное КЗ.
Кинематическая схема привода короткозамыкателя принципиально не отличается от привода отделителя (рис. 2, б). Основное отличие в том, что привод предназначен для удержания короткозамыкателя в отключенном состоянии. Вместо привода ШПКМ, который встречается в электроустановках старой конструкции, применяется привод ПРК-1У1, имеющий три токовых реле РТМ и один электромагнит включения.
Рис. 3. Короткозамыкатели типа: а - КЗ-110; б - КРН-35
Схема совместного действия короткозамыкателя и отделителя изображена на рис. 4. Во включенном положении отделитель QR удерживается защелкой с пружиной в приводе отделителя. Короткозамыкатель QN удерживается в отключенном положении защелкой, которая препятствует включающей пружине. Питание трансформатора Тх осуществляется через QR от ЛЭП-110 кВ с выключателем Q на районной подстанции, имеющей трансформатор Тг.
При КЗ внутри трансформатора Г, по трансформатору тока ТА, протекает ток, необходимый для наведения во вторичной обмотке э.д.с. достаточной для срабатывания включающего электромагнита YA С в приводе короткозамыкателя. Электромагнит поворачивает защелку, короткозамыкатель QN включается под действием пружины. В результате этого включения возникает однофазное КЗ и протекает ток /к от трансформатора Тг Ток 1к создает в трансформаторе тока ТАг э.д.с., под действием которой электромагнит отключения YAT в приводе отделителя сжимает пружину, перемещаясь вниз.
Рис. 4. Схема совместного действия короткозамыкателя и отделителя
Под действием тока I на районной подстанции срабатывает токовое реле К А, подключенное к трансформатору тока ТА 3. Реле К А отключает выключатель Q, при этом запускается автоматика повторного включения (АПВ). Протекание тока через ТА2 прекращается, электромагнит YA Т под действием пружины поворачивает защелку, и отделитель QR отключает поврежденный трансформатор Т1 от ЛЭП-110 кВ. Через определенное время АПВ включает выключатель Q и восстанавливает питание ЛЭП-110 кВ. Перерыв в питании потребителей, подключенных к линии через трансформаторы (исключая Г,), составляет 1-5-2 с, что, как правило, не отражается на работе потребителей.