Jaka jest różnica pomiędzy wyłącznikiem wysokiego napięcia a wyłącznikiem izolacyjnym?

Wyłącznik wysokiego napięcia (lub przełącznik wysokiego napięcia) to główny sprzęt sterujący zasilaniem podstacji, z funkcją gaszenia łuku elektrycznego. Podczas normalnej pracy systemu może on odciąć linię i różne urządzenia elektryczne zarówno pod obciążeniem, jak i pod obciążeniem. Gdy w systemie wystąpi awaria, przekaźnik zabezpieczający może szybko odciąć prąd zwarciowy, aby zapobiec rozszerzeniu zakresu awarii.

Rozłącznik nie posiada urządzenia gaszącego łuk elektryczny. Chociaż przepisy stanowią, że może on być używany w sytuacjach, gdy prąd obciążenia jest mniejszy niż 5 A, generalnie nie jest on używany pod obciążeniem. Rozłącznik ma jednak prostą konstrukcję, a jego stan roboczy można ocenić na pierwszy rzut oka. Podczas konserwacji widoczny jest punkt odłączenia.

Wyłącznik nadprądowy w użyciu nazywany jest „przełącznikiem”, a rozłącznik nadprądowy „hamulcem nożowym”. Oba te urządzenia są często stosowane w połączeniu. Różnice między wyłącznikiem nadprądowym wysokiego napięcia a rozłącznikiem są następujące:

1) Wyłącznik obciążenia wysokiego napięcia może zostać wyłączony pod obciążeniem dzięki funkcji samogaszenia łuku elektrycznego, ale jego zdolność wyłączania jest bardzo mała i ograniczona.

2) Wyłącznik wysokiego napięcia zazwyczaj nie jest wyposażony w wyłącznik obciążenia, nie ma konstrukcji chroniącej przed łukiem elektrycznym, występuje również wyłącznik wysokiego napięcia, który może rozłączać obciążenie, ale jego konstrukcja różni się od konstrukcji wyłącznika obciążenia, jest stosunkowo prosta.

3) Wyłącznik obciążenia wysokiego napięcia i wyłącznik wysokiego napięcia mogą stanowić oczywisty punkt awarii. Większość wyłączników wysokiego napięcia nie posiada funkcji izolacyjnej, a niektóre wyłączniki wysokiego napięcia posiadają funkcję izolacyjną.

4) Wyłącznik wysokiego napięcia nie ma funkcji zabezpieczającej, zabezpieczeniem wyłącznika obciążenia wysokiego napięcia jest zazwyczaj zabezpieczenie bezpiecznikowe, jedynie szybkie rozłączenie i zabezpieczenie nadprądowe.

5) Wytrzymałość wyłączników wysokiego napięcia w procesie produkcyjnym może być bardzo wysoka. Do ich ochrony wykorzystuje się głównie przekładniki prądowe z urządzeniami wtórnymi. Mogą one mieć zabezpieczenie przed zwarciem, zabezpieczenie przed przeciążeniem, zabezpieczenie przed upływem prądu i inne funkcje.

Klasyfikacja mechanizmów operacyjnych przełączników

1. Klasyfikacja mechanizmów sterujących przełącznikami

Obecnie spotykamy się z podziałem przełączników na bardziej olejowe (starsze modele, obecnie praktycznie niewidoczne), mniej olejowe (wciąż niektóre stacje użytkowe), SF6, próżniowe, GIS (urządzenia elektryczne kombinowane) i inne. Wszystkie te typy zależą od ośrodka łuku elektrycznego w przełączniku. Dla nas drugorzędnym, ściśle powiązanym, jest mechanizm działania przełącznika.

Typ mechanizmu można podzielić na mechanizm elektromagnetyczny (stosunkowo stary, zazwyczaj wyposażony w wyłącznik olejowy lub mniej olejowy); mechanizm sprężynowy (obecnie najpopularniejszy, SF6, próżniowy, GIS zazwyczaj wyposażony w ten mechanizm); firma ABB niedawno wprowadziła nowy typ operatora z magnesem trwałym (taki jak wyłącznik próżniowy VM1).

2. Mechanizm elektromagnetyczny

Mechanizm elektromagnetyczny opiera się całkowicie na ssaniu elektromagnetycznym generowanym przez prąd zamykający przepływający przez cewkę zamykającą, który zamyka i naciska sprężynę wyzwalającą. Wyzwalanie opiera się głównie na dostarczaniu energii przez sprężynę wyzwalającą.

Dlatego w tym typie działania mechanizm wyłączania charakteryzuje się niewielkim prądem, natomiast prąd zamykania jest bardzo duży i może w każdej chwili przekroczyć 100 amperów.

Dlatego układ prądu stałego podstacji powinien otwierać i zamykać szynę, aby ją kontrolować. Macierzysta sekcja zamykająca dostarcza moc zamykającą, a macierz sterująca dostarcza moc do pętli sterowania.

Szyna zamykająca jest bezpośrednio zawieszona na pakiecie akumulatorów, napięcie zamykające to napięcie pakietu akumulatorów (zwykle około 240 V), wykorzystanie efektu rozładowania akumulatora w celu zapewnienia dużego prądu podczas zamykania, a napięcie jest bardzo ostre podczas zamykania. A szyna sterująca jest poprzez łańcuch krzemowy obniżający napięcie i matka połączone ze sobą (zwykle sterowane przy 220 V), zamykanie nie wpłynie na stabilność napięcia szyny sterującej. Ponieważ prąd zamykający elektromagnetycznego mechanizmu operacyjnego jest bardzo duży, ochronny obwód zamykający nie przechodzi bezpośrednio przez cewkę zamykającą, ale przez stycznik zamykający. Obwód wyzwalający jest bezpośrednio podłączony do cewki wyzwalającej.

Cewka stycznika zamykającego jest zazwyczaj typu napięciowego, a wartość rezystancji jest duża (kilka K). Gdy zabezpieczenie jest skoordynowane z tym obwodem, należy zwrócić uwagę na zamykanie, aby zachować ogólny rozruch. Nie stanowi to jednak problemu, ponieważ wyzwalacz utrzymuje, że TBJ może się zasadniczo uruchomić, więc funkcja anty-skokowa nadal działa. Ten typ mechanizmu ma długi czas zamykania (120 ms~200 ms) i krótki czas otwierania (60~80 ms).

3. Mechanizm sprężynowy

Ten typ mechanizmu jest obecnie najczęściej stosowanym mechanizmem; jego zamykanie i otwieranie opiera się na sprężynie dostarczającej energię; cewka zamykająca skok dostarcza energię jedynie do wyciągnięcia sworznia pozycjonującego sprężynę, więc prąd zamykający skok nie jest zazwyczaj duży. Energia zgromadzona w sprężynie jest ściskana przez silnik magazynujący energię.

Pętla wtórna operatora magazynu energii sprężynowej

W przypadku mechanizmu działania elastycznego szyna zamykająca dostarcza głównie energię do silnika magazynującego energię, a prąd nie jest duży, więc nie ma dużej różnicy między szyną zamykającą a szyną sterującą. Zabezpieczenie dzięki swojej koordynacji, na ogół nie ma potrzeby zwracania szczególnej uwagi na miejsce.

4. Operator magnesu trwałego

Operator z magnesem trwałym to mechanizm stosowany przez firmę ABB na rynku krajowym, po raz pierwszy zastosowany w jej wyłączniku próżniowym VM1 10 kV.

Zasada jego działania jest podobna do zasady działania elektromagnetycznego, wał napędowy wykonany jest z trwałego magnesu, a cewka elektromagnetyczna jest otoczona trwałym magnesem.

W normalnych warunkach cewka elektromagnetyczna nie jest naładowana, gdy przełącznik otwiera lub zamyka, zmieniając biegunowość cewki za pomocą zasady przyciągania lub odpychania magnetycznego, powoduje otwarcie lub zamknięcie.

Mimo że prąd ten nie jest mały, przełącznik jest „magazynowany” przez kondensator o dużej pojemności, który rozładowuje się, aby zapewnić duży prąd podczas pracy.

Zaletami tego mechanizmu są niewielkie rozmiary, mniej części mechanicznych przekładni, co przekłada się na większą niezawodność niż w przypadku mechanizmu o elastycznym działaniu.

W połączeniu z naszym urządzeniem zabezpieczającym, nasza pętla wyzwalająca steruje przekaźnikiem półprzewodnikowym o dużej rezystancji, który wymaga od nas podania impulsu zadziałania.

W związku z tym przełącznik, utrzymujący pętlę, na pewno nie może zostać uruchomiony, zabezpieczenie skoku nie zostanie uruchomione (sam mechanizm ze skokiem).

Należy jednak pamiętać, że ze względu na wysokie napięcie robocze przekaźnika półprzewodnikowego, konwencjonalna konstrukcja TW minus jest podłączona do obwodu zamykającego, co nie spowoduje zadziałania przekaźnika półprzewodnikowego, ale może spowodować, że przekaźnik położenia nie uruchomi się z powodu zbyt wysokiego napięcia częściowego.

1. Górny cylinder izolacyjny (z komorą próżniową do gaszenia łuku elektrycznego)

2. Opuść cylinder izolacyjny

3. Klamka do otwierania ręcznego

4. Podwozie (wbudowany mechanizm z magnesem trwałym)

Transformator napięciowy

6. Pod drutem

7. Przekładnik prądowy

8. W sieci

Tę sytuację napotkaną w terenie, konkretny proces analizy i przetwarzania można zobaczyć w części tego artykułu poświęconej debugowaniu, gdzie znajdują się szczegółowe opisy.

W Chinach dostępne są również produkty z mechanizmem magnetycznym, ale ich jakość nie dorównywała dotychczasowym standardom. W ostatnich latach ich jakość stopniowo rosła. Biorąc pod uwagę koszty, krajowe mechanizmy z magnesem trwałym zazwyczaj nie posiadają pojemności, a prąd jest dostarczany bezpośrednio przez szynę zamykającą.

Nasz mechanizm operacyjny jest napędzany stycznikiem włącz/wyłącz (zwykle wybierany typ prądowy), zwykle można uruchomić funkcję podtrzymywania i antyskoku.

5.FS typu „przełącznik” i inne

Powyżej wspomnieliśmy o wyłącznikach automatycznych (powszechnie znanych jako przełączniki), ale w konstrukcjach elektrowni możemy spotkać się z tym, co użytkownicy nazywają przełącznikami FS. Przełącznik FS to w rzeczywistości skrót od przełącznika obciążenia + szybkiego bezpiecznika.

Ponieważ przełącznik jest droższy, w celu obniżenia kosztów zastosowano układ FS. Prąd normalny jest usuwany przez przełącznik obciążenia, a prąd zwarciowy jest usuwany przez szybki bezpiecznik.

Ten rodzaj obwodu jest powszechny w systemach elektrowni 6 kV. Zabezpieczenie w połączeniu z takim obwodem jest często wymagane, aby zapobiec zadziałaniu wyłącznika lub umożliwić szybkie wyłączenie topikowego poprzez opóźnienie, gdy prąd zwarciowy jest większy niż dopuszczalny prąd wyłączania wyłącznika obciążenia. Niektórzy użytkownicy elektrowni mogą nie chcieć zabezpieczać pętli podtrzymującej.

Z powodu złej jakości przełącznika, styk pomocniczy może nie być na swoim miejscu, a po uruchomieniu obwodu podtrzymującego musi on polegać na pomocniczym styku wyłącznika, aby się otworzył, zanim powróci, w przeciwnym razie prąd zamykający skok będzie dodawany do cewki zamykającej skok, aż do jej przepalenia.

Cewka zamykająca skok jest zaprojektowana do krótkotrwałego zasilania. Jeśli prąd jest podawany przez dłuższy czas, łatwo ją przepalić. Zdecydowanie potrzebujemy pętli podtrzymującej, w przeciwnym razie bardzo łatwo o spalenie styków ochronnych.

Oczywiście, jeśli użytkownik terenowy nalega, pętlę trzymającą można również usunąć. Zazwyczaj prostą metodą jest przecięcie linii na płytce drukowanej, która utrzymuje normalnie otwarty styk przekaźnika z żeńskim złączem sterującym.

Podczas debugowania należy zwrócić uwagę, czy podczas włączania i wyłączania wskaźnik położenia jest wyłączony (z wyjątkiem sytuacji, gdy sprężyna nie ma zmagazynowanej energii; w takim przypadku panel wyświetla alarm informujący o braku zmagazynowanej energii sprężyny). Należy natychmiast wyłączyć zasilanie sterujące, aby zapobiec spaleniu cewki przełącznika. Jest to podstawowa zasada, o której należy pamiętać na miejscu.