Разъединитель — коммутационный аппарат высокого напряжения, предназначенный для включения под напряжение и отключения участков цепи без тока нагрузки.
Разъединитель в отключенном положении должен иметь видимый разомкнутый промежуток, гарантирующий безопасность работ на отключенных участках цепи. Однако в специальных конструкциях Рд, например предназначенных для КРУЭ, промежуток между контактами в разомкнутом положении может быть невидимым. В этом случае отключенное или включенное положение Рд определяется по механическому указателю положения. Разъединителем можно производить включение и отключение емкостных токов линии, токов холостого хода трансформаторов и токов небольших нагрузок в пределах естественной коммутационной способности контактных ножей Рд.
Рис. 1. Конструктивные схемы разъединителей вертикально-поворотного типа 1 — рш; 2 — опорный изолятор; 3 — вывод, для присоединения подводящих проводов (шин); 4 — нож (подвижный контакт); 5 — неподвижный контакт; 6 — ушко для оперативкой штанги; 7 — упор, ограничивающий поворот ножа; 8 — изоляционная тяга; 9 — поворотный изолятор
Разъединитель может снабжаться пристроенными заземляющими ножами для заземления отключенных участков цепи. Рд и его заземляющие ножи приводятся в действие соответствующими приводами, которые могут быть объединены конструктивно в один агрегат.
Разъединитель — это аппарат, наиболее широко применяемый в распределительном устройстве. Он органически связан с принципиальной схемой и конструкцией РУ. Многообразие схем и конструкций РУ диктует необходимость разнообразных конструктивных исполнений разъединителей.
Классификация.
Конструктивное различие между отдельными типами разъединителей состоит прежде всего в характере движения подвижного контакта (ножа). По этому признаку различают разъединителю вертикально-поворотного (врубного) типа с вращением ножа в плоскости, параллельной осям изоляторов данного полюса (рис. 1);
горизонтально-поворотного типа с вращением ножа в плоскости, перпендикулярной осям поддерживающих изоляторов данного полюса (рис. 2);
качающегося типа с вращением ножа совместно с поддерживающим его изолятором в плоскости, параллельной осям изоляторов данного полюса;
катящегося типа с прямолинейным движением (качением на роликах) опорного изолятора совместно с закрепленным на нем подвижным контактом в направлении неподвижного контакта;
с прямолинейным движением ножа в плоскости, параллельной осям изоляторов данного полюса, вдоль размыкающего промежутка;
со складывающимся ножом, со сложным движением (поворот и складывание) ножа в плоскости, параллельной осям изоляторов (рис. 3);
подвесного типа с перемещением подвижного контакта вместе с поддерживающими изоляционными гирляндами по вертикали с образованием вертикального разрыва (рис. 4).
Имеются и другие, менее распространенные конструктивные схемы разъединителей.
Рис. 2. Конструктивные схемы разъединителей горизонтально-поворотного типа 1 — рама: 2 — опорный изолятор; 3 — вывод для присоединения подводящих проводов (шин); 4 - неподвижный контакт; 5 - нож; 6 - поворотный изолятор
Разъединители также могут различаться:
- по числу полюсов {однополюсные и трехполюсные), полюсы трехполюсных разъединителей могут размещаться на одной общей раме или каждый полюс — на отдельной раме;
- по способу управления (с ручным приводом — оперативной штангой, рычажным или штурвальным — и с двигательным приводом — электрическим, пневматическим или гидравлическим); по наличию или отсутствию заземляющих ножей; по способу установки (устанавливаемые на горизонтальной плоскости либо на вертикальной плоскости; как на горизонтальной, так и на вертикальной, а также на наклонной плоскости);
- по роду установки (внутренней или наружной установки)
- по длине пути утечки изоляции — категории А или Б по ГОСТ 9920—75 для эксплуатации в районах соответственно с нормальной или загрязненной атмосферой.
Исходя из требований безопасности, которым должен отвечать отключенный разъединитель, расположение изоляторов конструкции его должно быть таким, чтобы токи утечки проходили в землю, а не между контактами одного и того же полюса или между полюсами.
Рис. 4. Конструктивная схема разъединителей подвесного типа I — неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт; 3 — портал; 4 — трос; 5 — подвижный подвесной изолятор; 6 — подводящие провода; 7 — опорный изолятор; 8 — привод
Рис. 3. Конструктивные схемы разъединителей со складывающимся ножом 1 рама; 2 — поворотный изолятор; 3 — нож; 4 — неподвижный контакт; 5 — шины, на которых подвешен неподвижный контакт; 6 — опорный изолятор
Для исключения ошибочных операций с разъединителями подвижные части главных и заземляющих ножей должны быть сблокированы (как правило, механически) так, чтобы при включенных главных ножах было невозможно включение заземляющих, а при включенных заземляющих ножах было невозможно включение главных ножей.
Рис. 5. Схема внутриполюсного механизма
Разъединитель может изготавливаться без блокировки, если такая блокировка осуществлена в приводе. Если оперирование главными и заземляющими ножами осуществляется с помощью индивидуальных приводов, то вместо механической блокировки может быть применена электрическая.
Основные кинематические схемы механизмов. Все разъединители с вращающимися контактными ножами имеют угол поворота ножей, не превышающий 180°. Поворот ножей осуществляется простейшими шарнирно-рычажными механизмами. В Рд вертикально-поворотного типа внутренней установки применяют шарнирные четырехзвенники ОАБОг (рис. 1, б), образованные двумя параллельными валами О и Оъ рычагами OA и ОхБ и тягой АБ.
Рис. 6. Схема передачи с преобразованием угла поворота 180° в 90°
При отключении Рд горизонтально-поворотного типа (рис. 2, бив) их контактные ножи поворачиваются на 90° в одну сторону от продольной оси полюса с помощью внутри- полюсного механизма, кинематическая схема которого приведена на рис. 5. Механизм состоит из базы ООь являющейся рамой полюса, рычагов ОБ и ОхА и соединяющей их внутриполюсной тяги АБ. На раме в точках О и Ох установлены поворотные изоляционные колонки, вращающиеся в опорных подшипниках. Сплошными линиями изображено положение механизма, соответствующее включенному положению разъединителя (О,Л50), а штриховыми — отключенному положению. При оперировании тяга А Б совершает сложное движение. Линии действия сил в тяге А Б в крайних положениях совпадают и проходят через центр полюса О. Такой механизм, называемый синхронным, обеспечивает при повороте ведущей колонки О на 90° поворот ведомой колонки на тот же угол. При этом контактная лопатка, закрепленная на полуноже О1О2, входит в ламели, закрепленные на полу ноже 002> без проскальзывания. Если начальные положения рычагов ОБ и OA' таковы, что ось тяги А Б не проходит через центр полюса 0£, то характер взаимного перемещения лопатки и ламелей изменяется: например, можно получить проскальзывание ламелей по лопатке.
В разъединителях горизонтально-поворотного типа на 220 кВ и выше для уменьшения усилия на приводе и повышения плавности хода вблизи конечных положений применяется шарнирно- рычажная передача с преобразованием угла поворота 180° в 90°. Ведущий рычаг 1 в своих крайних положениях (левое ОБ и правое ОБг) образует вместе с ведомым рычагом 2 и тягой А Б два мертвых положения (рис. 6). Передача встраивается в раму ведущего полюса. Рычаг /, совершающий поворот на 180°, соединен с приводом, а рычаг 2 — с поворотной колонкой.
Линия действия тяги А Б в крайних положениях одна и та же и проходит через ось О ведущего рычага ОБ. Таким образом, ведомый рычаг ОгА поворотной колонки запирается мертвым положением механизма в положении «включено» или «отключено». Вблизи мертвых положений небольшому изменению угла поворота ведущего рычага ОБ соответствует практически неизменное положение ведомого рычага ОгА Небольшое передаточное число при этом облегчает работу привода, уменьшая момент трогания, позволяет взламывать корку льда меньшим усилием, делает механизм нечувствительным к неточностям регулировки конечных положений привода.
Аналогичный механизм применяется в разъединителях внутренней установки по рис. 1,6 для соединения вала привода с рычагом разъединителя. При этом за счет подбора длин рычагов можно иметь любой необходимый угол поворота рычага на валу Рд.
В разъединителях горизонтально-поворотного типа для соединения между собой механизмов трех полюсов применяется синхронная шарнирно-рычажная передача в виде одиночного (рис. 7, а) или двойного (рис. 7, б) параллелограмма. Здесь валы ведущих колонок трех полюсов О, 01 02 снабжены одинаковыми рычагами OA, ОхАх и 02Л2. Без трения начальные углы установки одинаковы, т. е. ах = аа = ct3. Рычаги соединяются тягами ААг и АХА% так, что четырехзвенники ОААхОх и OxAiA^O^ являются параллелограммами. Это обеспечивает синхронный поворот трех полюсов под действием ведущего рычага OA, соединенного с приводом, и применяется для углов до 90—100°. При повороте рычагов на рис. 7, а в направлении стрелки междуполюсные тяги испытывают продольное сжатие и при больших междуполюсных расстояниях может произойти их изгиб и нарушение работы механизма.
Рис. 7. Схема между полюсной передачи в виде одиночного (о) и двойного (б) параллелограмма
Рис. 8. Схема пространственной передачи
В таких случаях параллелограмм выполняют двойным по рис. 7, б. Тогда одна из тяг в каждой паре всегда работает на растяжение, исключая продольный изгиб другой тяги.
Если ведущий и ведомый рычаги шарнирного четырехзвенника расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, то такая передача называется пространственной (рис. 8). Рычаг 0гА поворачивается в плоскости чертежа (левая проекция), а рычаг ОБ — в плоскости, перпендикулярной к ней. Тяга А Б будет совершать сложное движение, образуя некоторые углы с рычагами О,Л и ОБ, поэтому шарниры Л и £ должны выполняться с двумя степенями свободы. В целях уменьшения вредных реакций в подшипниках при работе механизма следует так располагать оси валов, чтобы выполнялись равенства аб = бв и а'б' = б'в'. Пространственные передачи могут выполняться с мертвыми положениями.
Кулачковые механизмы используются для снятия контактного нажатия в разъемных контактах во время оперирования ими. Подобный механизм применен в разъединителе РВР (3)-20/6300-8000УЗ (рис. 9). Разъединитель имеет сдвоенную систему контактных ножей. Нижний нож 1 и верхний 3 соединяются между собой тягами 2, надетыми на оси 4. На каждую ось 4 свободно надет рычаг, имеющий два плеча 5 и 6. На стержни контактных пружин разъемного контакта надеты кулачки 12, к которым приварены рычаги 8 и 9. К нижнему кулачку 12, кроме того, приварен рычаг 11. Рычаги 6 соединяются с рычагами 8 и 9 посредством тяг 7 и 13, а рычаги 5 — с тягой 16. Вилка 17 соединяется с изоляционной тягой.
При отключении вилка 17 поднимается вверх и поворачивает рычаги 5 и 6 против часовой стрелки на угол 25—30°. Одновременно с ними поворачиваются рычаги 8 и 9 с кулачками 12. При своем повороте кулачки А2 отжимают ножи от неподвижного контакта, снимая контактное нажатие. Преждевременный поворот ножей 1 и 3 устраняется защелкой 10, в которую упирается кулачок 12. После поворота кулачка на угол 25—30° паз в нем оказывается против зуба защелки 10, создавая тем самым возможность подъема ножа.
Удерживающий механизм, состоящий из тяги 14, дополнительного рычага 15 и пружины, при повороте кулачка 12 образует мертвое положение, фиксируя отжатое положение ножей. В конце операции включения, когда ножи уже охватили неподвижный контакт, регулировочный винт, закрепленный на правом конце тяги 14, упирается в полку и выводит удерживающий механизм из мертвого положения. Это позволяет кулачкам 12 повернуться по часовой стрелке. Тем самым восстанавливается контактное нажатие.
Рис. 9. Механизм снятия контактного нажатия в разъемном контакте 1 — нижний кож; 2. 7, 13, 14, 16 — тяга; 3 — верхний нож; 4 — ось; 5, 6, 8, 9, 11, 12 — рычаги; 10 — защелка; 12 — кулачки; 17 — вилка
Подобные кулачковые механизмы применяются в разъединителях с большим контактным нажатием. Такое усложнение механизма оправдывается устранением трения контактных поверхностей, имеющих гальваническое или пластинчатое серебряное покрытие, уменьшением момента на приводе, возможностью использования одного привода для трехполюсного Рд.
Рассмотренные выше механизмы имеют угол поворота, не превышающий 180°, однако в разъединителях находят применение механизмы с большим поворотом, которые выполняются на основе зубчатых и тросовых передач и обеспечивают поворот выходного вала на несколько оборотов за одну операцию. Это Рд с поступательным перемещением больших подвижных масс, причем скорость перемещения должна быть небольшой для уменьшения динамических воздействий. Время срабатывания таких Рд достигает 1—2 мин. К ним относятся разъединители РВПЗ-30/12500УЗ (с зубчатыми передачами), РТЗ-1150/4000У1 и подвесные разъединители.
Тип разъединителя обозначается тремя-четырьмя буквами и через черточку набором цифр, иногда вперемежку с буквами. Буква Р означает «разъединитель». Последующие буквы соответствуют: В — внутренней установке или вертикальному исполнению (только в типе РНВ-750), Н — наружной установке, О — однополюсному исполнению, Ф — фигурному исполнению, Д — двухколонковой конструкции, П — подвесному исполнению или рычажной передаче для уменьшения момента на валу привода, 3 — заземляющим ножам и Л — линейному контакту.
Разъединитель может изготавливаться без заземляющих ножей или с ними:
без заземляющих ножей (серии РВ, РВР, РИД); о одним заземляющим ножом (РВЗ-la, РВЗ-16, РНД-1); символы 1а и 16 относятся только к разъединителям вертикально-поворотного типа серий РВЗ и РВРЗ и показывают, что заземляющий нож устанавливается со стороны осевого контакта (16) или со стороны разъемного контакта (1а);
с двумя заземляющими ножами (РВРЗ-2, РНДЗ-2). Дробное число, следующее через черточку за буквенным обозначением или за цифрой, показывающей число заземляющих ножей, соответствует номинальному напряжению в киловольтах (числитель дроби) и номинальному току в амперах (знаменатель дроби). Буквы Б, У, стоящие в числителе дроби вслед за £/ном в некоторых типовых обозначениях, соответствуют: Б — исполнению разъединителя для установки на вертикальной плоскости; У — усиленной изоляции, т. е. изоляции категории Б.
Буквы (У, ХЛ, УХЛ, Т), стоящие за номинальным током, соответствуют климатическому исполнению Рд, а следующая за ними цифра (1, 2, 3) — категории размещения.
Токи L и /т одинаковы для главных и заземляющих ножей Рд.
