Разъединители — это аппараты, предназначенные для включения и отключения участков электрических цепей под напряжением при отсутствии нагрузочного тока. Они применяются во всех высоковольтных установках для обесточивания какого-либо участка цепи, а также для выполнения переключений и выбора нужной схемы. Все операции с разъединителями, как правило, производятся при обесточенных цепях. Как элемент техники безопасности разъединитель может применяться и в низковольтных установках, в которых для этих целей обычно используются рубильники без гашения.
Разъединители изготовляются как для внутренней, так и для наружной установки на всю шкалу токов и напряжений. Они могут выполняться как трехполюсными на общей раме (обычно при напряжении до 35 кВ), так и в однополюсном исполнении (при более высоких напряжениях). При напряжении свыше 35 кВ требуемые расстояния между фазами достаточно велики и общая рама становится чрезмерно громоздкой и тяжелой.
Основным элементом разъединителя являются его контакты. Они должны надежно работать в номинальном режиме, а также при перегрузках и сквозных токах короткого замыкания. Нагрев, динамическая и термическая стойкость, электрическая и механическая прочность изоляции являются главными вопросами расчета и конструирования разъединителей. В разъединителях применяются высокие контактные нажатия. При больших токах контакты выполняют из нескольких (до восьми) параллельных пластин, используют пластины прямоугольного, швеллерного и круглого сечений. Для обеспечения высокой электродинамической устойчивости широко применяются электромагнитные и электродинамические компенсаторы (часто говорят «замки»).
Разъединители оборудуют ручным, электродвигательным или пневматическим приводом. Разъединители на малые токи при напряжениях до 35 кВ могут управляться вручную с помощью изоляционной штанги. Наибольшее распространение при номинальных токах до 3 000 А включительно получил ручной рычажный привод; при токах свыше 3 000 А — ручной червячный привод. Электродвигательные и пневматические приводы используются для управления тяжелыми разъединителями, когда ручное управление затруднено или невозможно, а также при дистанционном или автоматизированном управлении.
Во избежание размыкания контактов разъединителя под током, которое может привести к крупным авариям и несчастным случаям, разъединитель всегда блокируют с выключателем. Блокировка допускает оперирование разъединителем только при отключенном выключателе. По исполнению блокировка может быть механической, механически-замковой или какой-либо другой.
Основное различие конструкций разъединителей состоит в характере движения подвижного контакта.
Пример выполнения разъединителя рубящего типа для внутренней установки приведен на рис. 1. Аналогичные конструкции в одно- и трехполюсном исполнениях выпускаются на напряжения до 35 кВ и токи до 6 кА.
Рис. 1. Разъединитель для внутренней установки (6... 10 кВ, 400...600 А): 1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт (нож); 3 — ось; 4 — подшипник; 5 — стальные пластины; 6 — вилка; 7 — пружины; 8 — изолятор
Полюс разъединителя состоит из неподвижных контактов 1 с выводами, укрепленных на опорных изоляторах 8. Подвижный контакт (нож) 3 представляет собой две прямоугольные пластины, охватывающие неподвижные контакты и вращающиеся на оси 3. Ось укреплена в подшипнике 4. Контактное нажатие обеспечивают пружины 7, которые действуют через стальные пластины 5, шарнирно закрепленные на оси. Минимальное расстояние между пластинами в отключенном положении фиксируется дистанционной втулкой. Подвижный контакт снабжен вилкой 6 для соединения с приводом. Все полюсы монтируются на одной стальной плите или раме и имеют общий привод.
Стальные пластины 5 являются одновременно электромагнитным компенсатором электродинамических сил при токах короткого замыкания. Магнитный поток, который охватывает подвижный контакт, замыкаясь через указанные пластины, стремится стянуть их. Если электромагнитная сила, стягивающая пластины, равна Fb то дополнительная сила, прижимающая пластины подвижного контакта к неподвижному, F= F{b/a.
Рис. 2. Элегазовый короткозамыкатель (110 кВ):
1 — фарфоровый цилиндр; 2, 3 — контакты; 4 — сильфон; 5 — тяга
Отделитель — это аппарат, который под действием устройств защиты быстро автоматически отключает поврежденные участки электрической цепи в момент отсутствия в ней тока, т.е. в период бестоковой паузы АПВ, создаваемой выключателем, установленным на питающем конце линии. Если у обычного разъединителя скорость отключения мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5... 1,0 с. В основу конструкции отделителя положен разъединитель, на тяге которого размещена отключающая пружина, которая в сжатом (заведенном) состоянии удерживается защелкой. При подаче напряжения на расцепляющий электромагнит защелка освобождает пружину, в результате чего отделитель срабатывает.
Короткозамыкатель — это аппарат, предназначенный для создания под действием устройств защиты быстрого автоматического короткого замыкания электрической цепи при повреждениях в ней. Конструктивно короткозамыкатель представляет собой разъединитель с быстродействующим приводом. Наиболее перспективным в настоящее время является элегазовый короткозамыкатель (рис. 2). Его контакты 2 и 3 расположены в фарфоровом цилиндре 1. Давление элегаза внутри цилиндра составляет 0,5 МПа. Привод подвижного контакта осуществляется тягой 5.
Сильфон 4 обеспечивает герметизацию аппарата, время срабатывания которого в 4—5 раз меньше, чем у обычных короткозамыкателей.
На высоковольтных подстанциях входной выключатель В2 может заменяться отделителем О в комбинации с короткозамыкателем Кз. Такая замена позволяет существенно упростить и удешевить защитную установку, не ухудшая ее надежности. От отделителя требуется быстродействие, чтобы он успел за время бестоковой паузы цикла АПВ полностью отключить цепь.