Разъединители — самые распространенные аппараты в РУ высокого напряжения (число разъединителей в 2,5 — 4 раза больше, чем выключателей). Поэтому весьма важными их характеристиками являются занимаемая площадь и объем, простота обслуживания, удобство проведения ремонтных и монтажных работ. Разъединители должны, обладать высокой надежностью, поскольку количество их операций в течение года эксплуатации может достигать нескольких сотен и более — в зависимости от схемы соединения РУ, а их повреждение может привести к серьезным авариям и нарушению нормальной схемы электроснабжения.
Отключение разъединителем наружной установки необесточенного участка цепи недопустимо, так как открытая электрическая дуга между размыкаемыми контактами может достигнуть очень больших размеров и даже при отключении незначительных токов перекинуться на соседние фазы и заземленные конструкции, что приводит к возникновению двух- и трехфазных КЗ.
В замкнутом положении через контактную систему разъединителя протекает длительно рабочий ток и кратковременно токи КЗ.
Конструкция разъединителей тесно связана с компоновкой РУ, главной схемой электрических соединений, конструктивным исполнением других аппаратов: выключателей, ТТ и ТН, защитных аппаратов. Поэтому не может быть универсальной конструкции разъединителя, которую можно применять во всех случаях, этим объясняется большое разнообразие вариантов конструкций разъединителей высокого напряжения.
Основными элементами каждого типа разъединителей являются: контактная система, содержащая подвижные и неподвижные контакты, привод с изоляционной тягой для передачи механического перемещения к подвижному контакту, контактные соединения, изоляция, система экранов токоведущих элементов (для разъединителей СВН).
Разъединители и отделители различаются по номинальному напряжению, номинальному току; по роду установки (для внутренней или наружной); числу полюсов (одно-, двух- и трехполюсные); способу управления (с ручным управлением, электрическим или пневматическим приводом); наличию или отсутствию ножей заземления; способу установки (на горизонтальной плоскости или вертикальной, или наклонной); виду среды, в которой замыкаются и размыкаются контакты.
Рис. 1 Вертикально-поворотные разъединители и разъединители со сложной конструкцией ножей: в, в — с одним ножом; б — с двумя полуножами
По характеру движения подвижного контакта (ножа) все многообразие конструкций разъединителей и отделителей наружной и внутренней установки можно подразделить на несколько типов.
Рис. 2. Разъединитель на напряжение 500 - 750 кВ: 1 — рама: 2 — привод главных ножей; 3 — привод ножа заземления: 4 — опорно-изоляционная колонка; 5 — привод управления главными ножами ; 6 — экраны
Вертикально-поворотные (рубящего типа), движение ножа которых происходит в плоскости, параллельной осям опорных изоляторов полюса аппарата (рис. 1). Они могут быть с одним ножом (рис. 1, а) или с двумя полуножами (рис. 1, б, рис. 2). В последнем случае необходимо меньшее расстояние до находящихся над ними элементов РУ (например, ошиновки). Возможна также одноколонковая конструкция с закреплением неподвижного контакта на ошиновке (рис. 1, в). При относительно большом вертикальном габарите аппарата этого типа допускают малые расстояния между полюсами, минимальное расстояние определяется электрической прочностью при перенапряжениях и требуемой электродинамической стойкостью при КЗ.
Рис. 3 Горизонтально поворотные разъединители: а — с одним ножом: б — с двумя полуножами; в — с центральной поворотной колонкой.
Горизонтально-поворотные, движение ножа которых происходит в плоскости, перпендикулярной осям опорных изоляторов (рис. 3). Они применяются в основном на ОРУ, так как для них необходимы значительно большие междуполюсные расстояния, чем для разъединителей других типов. Конструкция с двумя полуножами (рис. 3, б) допускает меньшее расстояние между соседними фазами (А, В, С), чем с одним ножом (рис. 3, а). Однако контактное соединение при этом оказывается не зафиксированным на опорной изоляции. Разъединитель с центральной поворотной колонкой позволяет избежать этого недостатка (рис. 3, в), но неравномерное распределение напряжения по двум последовательным разрывам вызывает необходимость увеличения суммарного изоляционного расстояния по сравнению с одноразрывной конструкцией.
На рис. 4 показана типичная конструкция разъединителя горизонтально-поворотного типа. Специальные защитные кожухи защищают размыкаемые контакты (концы полуножей) от образования гололеда на них в разомкнутом положении. На одном из полуножей может быть установлен дополнительно кожух для защиты размыкаемого контакта (лопатки и ламелей) при включенном положении разъединителя.
Рис. 4 Разъединитель РВД-330/3200 на напряжение 330 кВ и номинальный ток 3200 А:
1 рама: 2 — неподвижные опорные колонки изоляторов: 3 — поворотные изоляционные колонки: 4 — пространственные экраны; 5 — защитные кожухи: 6 — полуножи; 7 — заземляющий нож; 8 — привод
Для ОРУ напряжением. 220 — 500 кВ разработаны и выпускаются промышленностью малогабаритные разъединители типа РГЗ. Глубокое ограничение фазовых и междуфазовых перенапряжений благодаря использованию нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН) позволило сократить расстояние между контактами этих аппаратов и расстояние между соседними фазами, уменьшение площади ОРУ при использовании таких разъединителей может быть еще больше, если в качестве опорных изоляторов применяется ОПН или трансформатор тока.
Полностью реализовать преимущества глубокого ограничения перенапряжений для уменьшения габаритов изоляционных конструкций разъединителей наружной установки и отделителей можно при использовании вместо фарфора полимерной изоляции, имеющей высокие влагоразрядные характеристики и высокую механическую прочность.
Разъединители с поступательным движением ножа широко применяются в ЗРУ и ГРУ при напряжениях 20 — 220 кВ (см. рис. 5). На раме 1 установлены неподвижные опорные изоляторы 3 и вращающийся изолятор 2, связанный с валом привода. Неподвижные контакты 4 имеют коробчатую форму сечения, а подвижный контакт-нож 5 выполнен из восьми швеллерообразных шин. Контактное нажатие обеспечивается пружинами 6. В процессе отключения, до начала поступательного движения ножа справа налево вращением изолятора 2 приводится в действие специальный кулачковый механизм, размещенный внутри ножа и отводящий все восемь шин ножа одновременно от обоих неподвижных контактов 4 на 3*5 мм. После этого нож начинает перемещаться в сторону длинного неподвижного контакта вплоть до конечного положения, при котором образуется видимый промежуток между торцами шин ножа и правым неподвижным контактом. При включении все действия осуществляются в обратной последовательности.
Рис. 5 Разъединитель РВП(3)-20/1250УЗ на напряжение 20 кВ и номинальный ток 12500 А
Высокая электродинамическая и термическая стойкость разъединителя и осуществление процесса управления разъединителем при предварительном снятии контактного нажатия, а также малые габариты выгодно отличают эту конструкцию от других типов разъединителей. Поступательное движение ножей использовано и в конструкции разъединителя наружной установки типа РТЗ-1-1150/4000У1 на напряжение 1150 кВ и номинальный ток 4000 А.
На сайте рассматривается конструктивное исполнение разъединителей, токоведущая система которых размещена в герметичной оболочке.
Разъединители со складывающимися ножами(пантографического типа) (рис. 6) имеют неподвижный контакт, закрепленный на шинах ОРУ, подвешенных на гирляндах изоляторов к порталам. Подвижный нож 1 закрепляется на колонке опорных изоляторов 2 и приводится в действие с помощью вращающейся колонки изоляторов, связанных с приводом. При этом он совершает вертикальное перемещение.
Рис. 6 Разъединитель пантографического типа
Такие разъединители позволяют значительно сократить площадь ОРУ без увеличения его вертикальных габаритов.
Подвесные разъединители отличаются от предыдущих тем, что подвижный контакт 3 перемещается по вертикали вместе с изолирующей его подвеской 4 с помощью системы тросов и блоков, укрепленных на порталах ОРУ (рис. 7). Неподвижный контакт 2 с улавливателем ("корзиной") укрепляется на опорной изоляционной колонке 1, в качестве которой может использоваться также трансформатор тока или нелинейный ограничитель перенапряжения. Как и пантографические, разъединители этого типа не требуют большой площади для размещения в ОРУ.
Разъединители качающегося типа применяются в открытых и закрытых распределительных устройствах напряжением до 35 кВ.
Подвижный контакт разъединителя устанавливается на качающемся в вертикальной плоскости изоляторе, а соединение подвижного контакта с неподвижным контактным выводом обеспечивается при помощи длинной гибкой связи.
Для наружной установки при напряжении 220 кВ и выше были разработаны конструкции разъединителей катящегося типа с перемещением подвижного контакта вместе с опорным изолятором на специальной тележке. Однако распространения эти разъединители не получили ввиду сложности их эксплуатации.
Рис. 7 Подвесной разъединитель
Отделители и короткозамыкатели предназначены для трансформаторных подстанций без выключателей на стороне 35 — 220 кВ. Отделитель по существу представляет собой разъединитель, снабженный приводом для автоматического отключения в течение достаточно малого времени (собственное время срабатывания не превосходит 0,5 с). Для ручного включения отделителя необходимо время 50 — 60 с.
