Стоимость современного РУ с выключателями довольно высока. Дорого стоят сам выключатель и элементы релейной защиты — трансформаторы тока, реле, аккумуляторное хозяйство.
Рис. 7.16. Автогазовый выключатель нагрузки ВН-11
В том случае, когда номинальный ток установки невелик, выключатель с релейной защитой можно заменить выключателем нагрузки и предохранителем. Выключатель нагрузки рассчитан на отключение рабочего тока или несколько превышающего его номинального тока. Ток КЗ таким выключателем не отключается, однако его включающая способность со всеми типами приводов, за исключением ручных, должна быть не ниже соответствующей динамической стойкости при сквозных токах КЗ. Для отключения токов КЗ обычно применяют предохранители высокого напряжения, соединяемые последовательно с выключателем нагрузки.
Рис. 7.17. Электромагнитный выключатель нагрузки
До недавнего времени основным видом был автогазовый выключатель нагрузки (рис. 7.16), использующий принцип гашения дуги за счет потока газов, образующихся при воздействии дуги на стенки камеры из газогенерирующего материала (органическое стекло, винипласт). Выключатель имеет систему главных контактов 1 и дугогасительный подвижный контакт 3, входящий в щель ДУ 2. При отключении сначала размыкаются главные, а затем дугогасительные контакты. В узкой щели ДУ создается интенсивное продольное дутье, вызывающее гашение дуги отключаемого тока, который для выключателя этого типа лежит на уровне 200—400 А.
В отключенном положении между неподвижным и подвижным контактами создается видимый разрыв, т. е. такой выключатель сочетает одновременно функции выключателя и разъединителя.
Допустимое количество отключений выключателем без замены дугогасительных вкладышей и контактов определяется степенью износа вкладышей и дугогасительных контактов. При напряжении 10 кВ такой выключатель нагрузки может отключить ток 200 А 75 раз, а ток 400 А — только 3 раза.
Невысокая надежность автогазовых выключателей нагрузки, малое число отключений номинального тока и ограниченные включающая способность и электродинамическая стойкость при сквозных КЗ потребовали разработки новых видов выключателей нагрузки.
Одним из них является выключатель нагрузки электромагнитного типа (рис. 7.17, а), предназначенный для отключения номинальных токов 630 и 400 А при номинальных напряжениях соответственно 6 и 10 кВ.
Предельные токи отключения превышают номинальные приблизительно в 1,5 раза; предельный сквозной ток составляет: амплитудное значение 51 кА, действующее значение периодической составляющей 20 кА. Выключатели снабжены пружинным приводом с ручным заводом и дистанционным управлением.
Рис. 7.18. Вакуумный выключатель нагрузки ВНВЛ-10/400
Три полюса выключателя установлены на стальной раме 1. На фарфоровых изоляторах 2 крепятся главный неподвижный контакт 3 и нож главного подвижного контакта, над которыми установлены ДУ 5. Камера (рис. 7.17, б) образована двумя изоляционными стенками 6, между которыми размещены две плоские плиты 7 из дугостойкой кордиеритовой керамики, разделенные тонкой фибровой прокладкой 8 с разновысокими зубьями, образующими перегородки в узкощелевой дугогасительной камере. Над неподвижным дугогасительным контактом 9, закрепленным на задней стенке 10 камеры, установлен и присоединен к контакту медный электрод 11. Система магнитного дутья представляет собой П-образный электромагнит с катушкой 12 на центральном цилиндрическом магнитопроводе 13, проходящем через стенки камеры, и полюсные наконечники 14 из листовой стали, охватывающие камеру с двух сторон. Катушка магнитного дутья включена между неподвижными главным 3 и дугогасительным 9 контактами, изолированными друг от друга. Подвижные контакты 4 выполнены в виде ножей. На оси 15 ножей установлены легкие подвижные дугогасительные контакты 16 с ускоряющими пружинами 17. Подвижные контакты приводятся в движение от общего вала 18 через изоляционные тяги 19. Выключатель снабжен заземляющими контактами 20.
В процессе отключения первыми размыкаются главные контакты и ток проходит через дугогасительные контакты и катушку магнитного дутья. При определенном расстоянии между главными контактами подвижный дугогасительный контакт с большой скоростью выдергивается из неподвижного. Возникающая в узкой щели дугогасительной камеры дуга удлиняется за счет перегородок под действием электромагнитных сил, сопротивление дуги растет и достигает критического значения. При переходе тока через нулевое значение дуга гаснет. Время горения дуги в таком выключателе при отключении токов свыше 50 А не превышает 0,02 с. Износ контактов в таком выключателе незначителен, так как в процессе отключения основания дуги перемещаются по электроду 11 и дугогасительному контакту 16. Траектория дуги 21 показана на рис. 7.16, б. В отключенном положении выключатель имеет значительный видимый разрыв.
Значительные преимущества вакуумных выключателей как выключателей, имеющих высокий механический и электрический ресурс, а также малые габаритные размеры, позволяют успешно применять их в качестве выключателей нагрузки.
В настоящее время разработан вакуумный выключатель нагрузки в корпусе из литой изоляции серии ВНВЛ-10/400 (рис. 7.18) на номинальное напряжение 10 кВ и номинальный ток 400 А.
Выключатель имеет литой корпус 1, внутри которого проходят токоведущие шины 2, 8. В корпусе установлено вакуумное ДУ 3 с массивными торцевыми контактами 4 и 5. Отключение выключателя производится отключающей пружиной 6, взводимой при включении электромагнитом 7.
