Ako sú usporiadané a fungujú odpojovače vysokého napätia

Vysokonapäťové zariadenia: Ako sú usporiadané a fungujú odpojovače Medzi vysokonapäťovými elektrickými zariadeniami sa používajú rôzne spínacie zariadenia. Jedna z ich skupín sa nazýva „Odpojovače“.

Vymenovanie

Tieto štruktúry slúžia na vytvorenie prerušenia elektrického obvodu, ktoré nielen vypne napájanie, ale musí byť aj vizuálne viditeľné.

Faktom je, že počas dlhej histórie využívania elektriny sa vyvinuli tradície jej bezpečného používania. Prerušenia napájania cez ističe so sofistikovanými technickými zariadeniami sú skryté pred pozorovaním. V prípade havárií zostáva napätie v oblasti určenej na vyraďovanie. Je to veľmi nebezpečné a je to priamy predpoklad úrazu elektrickým prúdom alebo poškodenia elektrického zariadenia.

Z týchto dôvodov sú odpojovače inštalované vo vysokonapäťovom obvode v sérii s vypínačmi a spravidla za nimi, aby bola zabezpečená bezpečnosť prevádzky.

Pre pochopenie tohto procesu uvedieme časť elektrického obvodu, kedy sa elektrina zo zdroja trafostanice č.1 prenáša po silovom vedení rozdelenom na 5 pracovných úsekov do rozvodní č.2 a č.3.

Predpokladajme, že na úseku č. 3 (vyznačenom červenou farbou) je potrebné vykonať technické práce vyžadujúce si podľa bezpečnostných podmienok odľahčenie.

Ak to chcete urobiť, musíte vypnúť vypínače:

• elektrická rozvodňa č. 1;

• odberné rozvodne č. 2 a č. 3, ktoré sú v prevádzke na strane nižšieho napätia a budú vyrábať elektrinu do vedenia vrátane úseku č. 3 vplyvom spätného transformačného efektu.

V prípade poruchy niektorého zo spínačov alebo chyby alebo ich samovoľného neoprávneného zapnutia sa na pracovnom úseku č.3 objaví napätie a to je neprípustné.

Preto sa za každým vypínačom v elektrickom obvode inštaluje odpojovač, ktorý navyše vytvára bezpečné a viditeľné prerušenie obvodu.

Vyššie uvedený obrázok je jednoduchý jednoriadkový dizajn. V praxi však vysokonapäťové elektrické vedenia využívajú minimálne tri fázy. Presnejšia schéma pre náš prípad prípravy pracoviska č. 3 na údržbu bude nasledovná.

Na ňom je každá fáza «A», «B», «C» elektrického vedenia znázornená svojou vlastnou farbou: žltá, zelená a červená. Na všetkých rozvodniach sa odpája najskôr vlastným vypínačom a potom odpojovačom. Až potom je každá fáza elektrického vedenia pre lokalitu č. 3 uzemnená.

Na tomto obrázku nie je problematika uzemnenia znázornená úplne, ale len na demonštráciu potreby jej implementácie.

Umiestnenie odpojovača v obvode určuje jeho zjednodušenú konštrukciu v porovnaní s ističom. Je to spôsobené tým, že vypínač musí pri normálnej prevádzke a núdzových skratových prúdoch obrovských veľkostí spoľahlivo prerušiť elektrinu, ktorá ním prechádza, kdekoľvek v úseku chránenom vypínačom v nepredvídateľnom čase.

Tieto procesy sú veľmi zložité, súvisia s ionizáciou prostredia a vznikom silného elektrického oblúka, ktorý môže spáliť kontakty. Na zamedzenie tohto javu sa používajú rôzne technické riešenia, založené na použití nosičov s izolačnými vlastnosťami. Vypĺňajú pracovnú oblasť ističa, kde je obvod prerušený.

Druhým smerom narábania s oblúkom je zabezpečenie maximálnej rýchlosti spúšťacieho mechanizmu. Jeho prevádzkový čas je porovnateľný s výbuchom a nastáva približne v dvoch periódach oscilácie harmonickej sínusového prúdu.

Rovnaký čas vyžadujú moderné ochrany s automatickými prostriedkami detekcie poruchy v obvode a odoslaním príkazu pohonu ističa.

Preto je čas núdzového vypnutia prostredníctvom ochrany a automatizácie asi 0,04 s.

Pre odpojovače nie sú potrebné také zložité zariadenia. Sú navrhnuté tak, aby sa dali bez spěchu vypnúť rukou obsluhy alebo elektromotormi. Keďže odpojovače sú inštalované za vypínačmi, fungujú až po odpojení napätia, kedy nemôže dôjsť k iskreniu.

Umiestnenie odpojovača a ističa je možné vidieť na fragmente prevádzkovej schémy dispečera.

Takto vyzerá obraz polohy tejto rozvodne, ktorý vysiela satelit.

Pohľad na rovnakú plochu zo zeme zo strany vodiacej opory.

Odpojovače preto po vypnutí napätia vytvoria v elektrickom obvode viditeľné prerušenie pre jeho bezpečnú údržbu... To je ich hlavný účel.

Dizajn odpojovača

Zariadenie vysokonapäťového odpojovača je pomerne zložité, ale zároveň je oveľa jednoduchšie ako zariadenie výkonového spínača rovnakého napätia. Pozrime sa na príklady ich implementácie pre 330 kV zariadenia.

Jedinými prúdmi, ktoré takéto odpojovače vypínajú, sú možné kapacitné výboje z indukovaných napätí. Výkonové kontakty odpojovačov sú určené na prerušenie ich napájania. V prevádzkovom stave nimi prechádza maximálny zaťažovací prúd.

Rozvádzače pohonov sú určené na ovládanie každej fázy odpojovača samostatne alebo v kombinácii.

Ak sa pozorne pozriete na vyššie uvedené obrázky, uvidíte, že spínacie kontakty spínača a odpojovača sú umiestnené v značnej výške. Je to z bezpečnostných dôvodov pre zvyšok zariadenia a servisný personál.

Vo vonkajšom rozvádzači 110 kV je bezpečná výška odpojovača menšia.

Preto je lepšie ich udržiavať, montáž je jednoduchšia a lacnejšia. To si však vyžaduje osobitnú pozornosť obsluhujúceho personálu pod uvedeným odpojovačom. V praxi sa vyskytli prípady, keď sa pracovníkom vo vlhkom počasí zdvihli vlasy, čím sa znížila bezpečná vzdialenosť od elektrických zariadení a spadli pod napätie 110 kV.

To opäť potvrdzuje, že bezpečnostné opatrenia musia byť nielen dobre známe, ale aj bezchybne vykonávané.

Umiestnenie odpojovačov nadzemného vedenia 10 kV na stĺpoch v blízkosti vnútorného rozvádzača s vypínačmi rozvodne je znázornené na fotografii.

Nasledujúci obrázok ukazuje obsluhu odpojovača 10 kV pomocou ručného pohonu. Silový transformátor je blízko.

Odpojovače pre vzdušné vedenia 6 kV majú rovnaké zariadenie ako pre vedenia 10 kV.

Všetky fotografie ukazujú, že každý odpojovač pozostáva z nasledujúcich konštrukčných prvkov:

• výkonový rám umiestnený v bezpečnej výške;

• podperné izolátory pevne namontované na ráme na koncoch medzery vytvorenej pre každú fázu;

• kontaktný systém, ktorý zabezpečuje spoľahlivý prechod menovitého prúdu vedenia a v otvorenom stave odpojí napájanie do úseku určeného na obsluhu;

• systémy riadenia pohybu noža.

Pre odpojovače používané pre obvody s napätím 110 kV a vyšším je kontaktný systém vyrobený z dvoch pohyblivých polovičných nožov, ktoré sú ohnuté v opačných smeroch. V iných prevedeniach sa častejšie používa pohyblivý nôž, ktorý sa vkladá do pevného kontaktu.

Odpojovače sú klasifikované podľa:

• počet pólov;

• povaha inštalácie (vnútorná alebo vonkajšia);

• typ pohybu noža na vytvorenie prerušenia reťaze (rotačný, rezný alebo kývavý);

• spôsoby ovládania: ručne ovládanou izolačnou tyčou alebo pákovým systémom, alebo automaticky elektromotormi (možno použiť hydrauliku a dokonca aj pneumatiku) s ovládacím systémom.

Všetky úkony s odpojovačmi v pracovnej schéme sú klasifikované ako nebezpečné práce, vykonáva ich len vyškolený a zaškolený personál pomocou špeciálne navrhnutých formulárov pod priamou kontrolou dispečera.

Blokovacie odpojovače

Charakteristickým znakom vysokonapäťových odpojovačov je, že spolu s nimi na rovnakej platforme sú často na oboch stranách vytvorenej medzery umiestnené uzemňovacie nože. Manipulácia s nimi je vhodná pre obsluhujúci personál, ktorý spína silové obvody.

Pri zapínaní je dôležité správne dodržať postupnosť priloženia/odstránenia uzemnenia a zapnutie/vypnutie odpojovača. Istič nesmie byť zapnutý, keď je uzemnenie nainštalované na oboch stranách odpojovača. Spôsobí to skrat.

Taktiež nemôžete vynútiť uzemnenie, keď je odpojovač zapnutý a na obvod je privedené napätie, čo tiež spôsobí skrat.

Aby sa predišlo chybným situáciám pri spínaní, používa sa technické blokovanie činnosti servisného personálu so stacionárnymi uzemňovačmi, odpojovačmi a spínačmi. Môže byť:

• čisto mechanické;

• elektrické (založené na použití elektromagnetického zámku);

• kombinované.

Návrhy zámkov sú rôzne. Ich zložitosť a spoľahlivosť sa zvyšuje so zvyšovaním napätia použitého v primárnej slučke.

Na ovládanie elektrických typov blokovania sú na otočných hriadeľoch kontaktných lopatiek namontované ďalšie kontakty používané v sekundárnych obvodoch. Tieto sa nazývajú blokové kontakty KSA. Úplne opakujú polohu odpojovača, súčasne sa zatvárajú alebo otvárajú.Pre rozšírenie možností riadiacich obvodov, ochrán a automatizácie spínačov a vedení sú tieto blokové kontakty navrhnuté s normálne otvorenou aj zatvorenou polohou.

Podobný blok kontaktov je osadený aj na pohonoch stacionárnych uzemňovacích nožov a odpínačov záťaže.

Riadiace obvody elektromagnetického blokovania sú založené na princípe vytvárania sériových a paralelných obvodov elektrických obvodov z kontaktov opakovačov polohy hlavného zariadenia: spínače, odpojovače, uzemňovacie nože.

Keď servisný personál zmení polohu jedného z týchto spínacích zariadení, zodpovedajúcim spôsobom sa prepnú ich sekundárne kontakty, zostavené v určitej logickej schéme. Ak dôjde k porušeniu bezpečnostných požiadaviek, potom elektromagnetické blokovanie zakáže ďalšie činnosti s energetickým zariadením.

V tomto prípade je potrebné pochopiť správnosť vykonaných akcií a hľadať chybu.

Blokovacie obvody pre odpojovače rozvodní sú napájané z jednosmerných zdrojov jednosmerného napätia.

Povinné požiadavky na odpojovače:

• poskytnutie viditeľnej medzery;

• odolnosť konštrukcie voči dynamickým a tepelným účinkom;

• spoľahlivosť izolácie za všetkých poveternostných podmienok;

• prehľadnosť práce v prípade zhoršenia pracovných podmienok počas dažďa, sneženia, ľadových útvarov;

• jednoduchosť dizajnu, jednoduchá obsluha a údržba.

Podrobnejšie o prevádzkových vlastnostiach odpojovačov viď tento článok.