ГЛАВА ПЕРВАЯ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
§ 1. Назначение выключателей высокого напряжения и предъявляемые к ним требования
Выключатель высокого напряжения представляет собой аппарат, предназначенный для включения и отключения электрических цепей вхолостую, под нагрузкой и при коротких замыканиях.
Включение и отключение выключателей производится посредством специальных устройств — приводов — с ручным или дистанционным управлением. Устройство выключателя и привода к нему допускает возможность оперирования вручную или, соответственно, по дистанционной команде оператора при нормальном режиме работы (включение и отключение различных цепей, находящихся под нагрузкой, а также холостых линий и трансформаторов) и обеспечивает автоматическое отключение от релейной защиты при аварийном режиме (недопустимая перегрузка или короткое замыкание).
Способность автоматического отключения является основным и наиболее важным свойством выключателя, так как автоматическое и достаточно быстрое отключение при аварийном режиме предотвращает повреждение большими токами дорогостоящего электрооборудования, а также возможные нарушения нормальной работы энергосистемы: нарушение устойчивости параллельной работы станций, в особенности удаленных гидростанций, «опрокидывание» электродвигателей и их остановки в связи с понижением напряжения и пр.
В то же время операция отключения при аварийном режиме является для выключателя и наиболее тяжелой, так как при значительных перегрузках и при коротких замыканиях отключаемый ток может во много раз превосходить нормальный рабочий ток.
Ответственное назначение выключателя высокого напряжения и необходимость его безотказной работы как при нормальном, так и при аварийном режимах заставляет предъявлять ряд весьма жестких требований к его конструкции. Так, выключатель должен:
- выдерживать длительно приложенное наибольшее рабочее напряжение (см. ниже) без повреждения изоляции;
- выдерживать кратковременные перенапряжения, возможные в эксплуатации;
- длительно пропускать рабочий ток без опасного перегрева токоведущих и контактных частей;
- допускать кратковременное протекание по его токоведущим и контактным частям гарантированных токов аварийного режима без опасных перегревов и механических повреждений;
- допускать многократное оперирование без заметного износа, поломок и других нарушений нормальной работы;
- безотказно и в возможно короткий промежуток времени (несколько сотых секунды) отключать токи нагрузки, перегрузки и коротких замыканий (одно-, двух- и трехфазных) в пределах, гарантируемых для данного типа выключателя;
- допускать без повреждений включение на существующее короткое замыкание;
- допускать работу в последовательности: отключение короткого замыкания — включение на короткое — повторное отключение короткого замыкания — с заданным малым промежутком времени между первым отключением и включением, т. е. допускать работу в цикле «автоматического повторного включения» (АПВ);
- предотвращать возникновение опасных для изоляции электрооборудования перенапряжений при отключении холостых линий и холостых или малонагруженных трансформаторов;
- обеспечивать (если выключатель предназначен для установки на открытом воздухе) надежную работу в условиях атмосферных воздействий (осадки, гололед, ветер, колебания температуры и пр.).
Кроме того, конструкция выключателя должна удовлетворять ряду монтажных и эксплуатационных требований:
- удобство транспортировки и легкость монтажа;
- легкая доступность контактных частей и дугогасительных устройств для осмотра и текущего ремонта;
- минимальная пожаро- и взрывоопасность;
- простота обслуживания (в частности, допустимость значительного числа отключений без осмотра и ремонта контактных частей и дугогасительных устройств).
По характеру использования в распределительных устройствах различают выключатели:
- генераторные, устанавливаемые в главной цепи генератора (до повысительного трансформатора);
- фидерные, устанавливаемые в распределительных сетях;
- подстанционные, устанавливаемые на повысительных и понизительных подстанциях (обычно, на напряжения 35 кВ и выше).
По роду установки различают выключатели:
- для внутренних установок (в отапливаемых и неотапливаемых помещениях);
- для наружных установок.
По роду дугогасящей среды различают выключатели:
- Жидкостные:
а) масляные;
б) водяные;
в) со специальными жидкостями (например, смесь воды с гликолем — экспансии).
- Газовые:
а) воздушные (со сжатым воздухом);
б) автогазовые (с твердым газогенерирующим веществом в воздухе);
в) электромагнитные (с электромагнитным гашением дуги в воздухе;
г) со специальными газами (например, с шестифтористой серой).
По числу полюсов различают выключатели:
а) однополюсные;
б) двухполюсные;
в) трехполюсные.
Двухполюсные и трехполюсные выключатели могут представлять конструктивно одно целое или выполняться в виде отдельных полюсов.
Масляные выключатели, в свою очередь, подразделяются по конструктивному выполнению на многомасляные (баковые) и маломасляные.