Разъединители в электрических сетях: для чего нужны и как выбрать

Разъединитель — один из основных коммутационных аппаратов электрической подстанции. Его главная задача заключается не в отключении аварийного тока, а в создании надежного и визуально контролируемого разрыва электрической цепи.

Такой аппарат необходим при проведении ремонтных, профилактических и монтажных работ. После отключения соответствующей цепи выключателем разъединитель позволяет физически отделить участок электроустановки от находящихся под напряжением частей.

Разъединители широко применяются в распределительных устройствах среднего и высокого напряжения, в том числе на открытых распределительных устройствах 35, 110, 220, 500 кВ и других классов напряжения.

Для чего нужен разъединитель

Основная функция разъединителя — обеспечение электрической изоляции участка сети.

При выводе линии, трансформатора, выключателя или другого оборудования в ремонт необходимо убедиться, что рабочая зона надежно отделена от источника напряжения. Разъединитель создает видимый разрыв между контактами, благодаря чему персонал может визуально контролировать состояние цепи.

В зависимости от схемы подстанции разъединитель может использоваться:

• для отделения оборудования от шин;
• для отключения присоединения после снятия нагрузки;
• для переключения отдельных участков схемы;
• для организации ремонтного режима;
• совместно с заземляющими ножами;
• для секционирования электрической сети.

Конкретные коммутационные операции определяются конструкцией аппарата, проектом и требованиями эксплуатации.

Чем разъединитель отличается от выключателя

Разъединитель и высоковольтный выключатель выполняют разные задачи.

Высоковольтный выключатель предназначен для включения и отключения рабочего тока, а также токов короткого замыкания. Для этого он оснащается дугогасительной системой.

Разъединитель, наоборот, в обычном исполнении не предназначен для отключения значительных токов нагрузки. Его основная функция — создать изоляционный промежуток после того, как электрическая цепь уже была отключена соответствующим коммутационным аппаратом.

Упрощенно последовательность может выглядеть так:

выключатель снимает нагрузку → разъединитель изолирует участок → заземляющий аппарат обеспечивает безопасные условия для проведения работ.

Именно поэтому заменять выключатель разъединителем нельзя.

Где применяются разъединители

Область применения зависит от класса напряжения и конструкции оборудования.

Разъединители устанавливаются:

• на трансформаторных подстанциях;
• в составе ОРУ;
• на вводах и отходящих линиях;
• возле силовых трансформаторов;
• в системах шин;
• в распределительных устройствах промышленных предприятий;
• на высоковольтных энергетических объектах.

Особенно заметную роль они играют в ОРУ, где схема подстанции визуально открыта и требуется четко контролировать положение коммутационных аппаратов.

Основные виды разъединителей

Разъединители отличаются конструкцией, расположением контактной системы и способом перемещения токоведущих частей.

Горизонтально-поворотные разъединители

В такой конструкции подвижные контакты перемещаются в горизонтальной плоскости.

Подобные решения часто применяются на открытых распределительных устройствах. Их компоновка позволяет визуально определить состояние аппарата и организовать необходимое расстояние между фазами.

Вертикально-рубящие разъединители

Подвижная часть перемещается в вертикальной плоскости.

Такая конструкция может применяться в различных схемах распределительных устройств в зависимости от требуемых габаритов и расположения оборудования.

Центрально-разрывные конструкции

В аппаратах данного типа контактная система размыкается в центральной части пролета.

Такие разъединители удобны при определенных компоновочных решениях и позволяют сформировать хорошо заметный изоляционный промежуток.

Пантографные разъединители

Пантографные аппараты применяются преимущественно на объектах высокого и сверхвысокого напряжения.

Особенность конструкции заключается в вертикальном перемещении контактной системы. Такое решение позволяет оптимизировать занимаемую площадь ОРУ и использовать аппарат в специальных схемах расположения шин.

Разъединители с заземляющими ножами

Разъединитель может комплектоваться одним или несколькими заземляющими ножами.

После отключения и изоляции участка заземляющий аппарат используется для соединения отключенной части электроустановки с землей.

Это необходимо для повышения безопасности персонала во время ремонтных и профилактических работ.

Конструкцией предусматриваются блокировки, препятствующие выполнению недопустимой последовательности операций, например включению заземляющих ножей при включенном основном разъединителе.

Как выбрать разъединитель по напряжению

Один из первых параметров — номинальное напряжение.

Аппарат должен соответствовать классу напряжения электрической сети и требованиям по уровню изоляции.

В энергетике применяются разъединители различных классов, включая:

• 6–10 кВ;
• 35 кВ;
• 110 кВ;
• 220 кВ;
• 500 кВ и выше.

При этом одного совпадения по номинальному напряжению недостаточно. Необходимо учитывать полные характеристики конкретного проекта.

Номинальный ток

Разъединитель должен длительно пропускать рабочий ток присоединения без превышения допустимого нагрева.

Поэтому при подборе учитывается расчетный ток линии, трансформатора, шин или другого оборудования.

Номинальный ток аппарата выбирается с учетом проектной нагрузки и возможных эксплуатационных режимов.

Стойкость к токам короткого замыкания

Хотя разъединитель не предназначен для отключения токов короткого замыкания, при аварии через него может проходить значительный ток до момента срабатывания выключателя.

Поэтому аппарат должен обладать необходимой:

• термической стойкостью;
• электродинамической стойкостью;
• механической прочностью токоведущих элементов.

Эти параметры сравниваются с расчетными токами короткого замыкания в месте установки.

Уровень изоляции

Для высоковольтного оборудования критически важна электрическая прочность изоляции.

При подборе учитываются требования к выдерживаемым испытательным напряжениям, расстояниям между токоведущими частями и характеристикам изоляторов.

Для наружного оборудования дополнительно важно учитывать степень загрязнения окружающей среды и длину пути утечки по поверхности изоляции.

Условия эксплуатации

Оборудование, установленное на открытом воздухе, работает в условиях изменения температуры, осадков, ветра, пыли и загрязнения.

Поэтому при выборе разъединителя учитывают:

• минимальную и максимальную температуру воздуха;
• климатическое исполнение;
• высоту над уровнем моря;
• ветровые нагрузки;
• гололедные условия;
• степень загрязнения атмосферы;
• особенности площадки.

Для объектов в регионах с холодным климатом особенно важна стабильная работа механизма привода и контактной системы при отрицательных температурах.

Тип привода

Разъединители могут оснащаться ручными или моторными приводами.

Ручной привод используется там, где дистанционное управление не требуется или коммутационные операции выполняются редко.

Моторный привод позволяет осуществлять дистанционное управление и интегрировать аппарат в систему автоматизации подстанции.

На современных энергетических объектах возможность дистанционного контроля положения оборудования становится особенно важной.

Блокировки и безопасность

Правильная последовательность коммутационных операций имеет принципиальное значение.

Разъединитель должен работать совместно с выключателями, заземляющими аппаратами и системой блокировок.

Блокировки позволяют снизить вероятность ошибочного включения или отключения оборудования персоналом.

В зависимости от проекта они могут быть механическими, электрическими или комбинированными.

Что учитывать при заказе разъединителя

Перед подбором оборудования необходимо определить:

• класс напряжения;
• номинальный ток;
• ток термической стойкости;
• ток электродинамической стойкости;
• уровень изоляции;
• тип установки;
• конструктивное исполнение;
• количество заземляющих ножей;
• тип привода;
• климатическое исполнение;
• требования к блокировкам;
• условия загрязнения окружающей среды.

Для высоковольтных подстанций дополнительно учитывается компоновка ОРУ, расположение шин, фазные расстояния и требования проектной документации.

Почему разъединитель необходимо подбирать вместе с остальным оборудованием

Разъединитель является частью общей электрической схемы и не должен рассматриваться отдельно от выключателей, шин, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и другого оборудования подстанции.

Его параметры должны соответствовать характеристикам всей системы.

Например, установка аппарата с недостаточной токовой стойкостью или неподходящим уровнем изоляции может ограничить надежность всего присоединения.

Поэтому выбор разъединителей выполняется на основании расчетов и проектной документации.

Разъединители для ОРУ

На открытых распределительных устройствах разъединители выполняют особенно важную роль. Они используются для формирования схемы присоединений, отделения линий и оборудования от шин и создания видимых разрывов при проведении ремонтных работ.

В зависимости от класса напряжения и проекта могут применяться различные конструктивные исполнения, включая горизонтально-поворотные и другие типы аппаратов.

KazElectroSnab поставляет и комплектует энергетические объекты высоковольтным оборудованием, включая разъединители для подстанций и ОРУ различных классов напряжения. Подбор выполняется с учетом параметров сети, схемы подстанции, условий эксплуатации и требований конкретного проекта.