Как выполняются заводские подстанции - Выключатели нагрузки

Выключатель нагрузки является промежуточным аппаратом между выключателем и разъединителем. Он не рассчитан на отключение тока короткого замыкания, но может включать и отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприемников.
В большинстве случаев выключатель нагрузки устанавливается в комплекте с высоковольтными предохранителями (ПК), которые действуют при коротких замыканиях и сверхтоках, превышающих величины, допустимые для выключателя нагрузки, опережая действие выключателя нагрузки. Комплект выключателя нагрузки ВН с предохранителями ПК называется ВНП. В таком сочетании выключатель нагрузки заменяет силовой выключатель небольшой или средней мощности. Основным элементом выключателя нагрузки является дугогасящая камера, которая изготовляется из пластмассы и имеет газогенерирующие сменные вкладыши из органического стекла.
При отключении выключателя нагрузки возникает дуга и под воздействием ее высокой температуры органическое стекло выделяет большое количество газов, которые образуют энергичный поток, гасящий дугу при отключении тока нагрузки. При каждом отключении выключателя нагрузки происходит некоторый износ газогенерирующих дугогасящих вкладышей и обгорание подвижных и неподвижных дугогасящих контактов. Допустимое число отключений без смены вкладышей и без зачистки контактов зависит от напряжения и отключаемого тока (табл. 2). Чем выше ток и напряжение, тем меньше число отключений допускается без ревизии выключателя нагрузки.
Таблица 2 Допустимое число отключений выключателями нагрузки

Для управления выключателем нагрузки применяется ручной рычажный привод типа ПР-16 или ПР-17, ручной автоматический привод типа ПРА-12 с отключающей катушкой для дистанционного отключения (от защиты или от кнопки) или электромагнитный привод типа, дающий возможность полного дистанционного управления выключателем нагрузки в тех случаях, когда это необходимо по условиям эксплуатации.
Выключатель нагрузки может без повреждений пропустить сквозной ток короткого замыкания до 25 000 а.
Токи включения на короткое замыкание, допускаемые выключателями нагрузки, приведены в табл. 3. Они зависят от тока плавкой вставки предохранителя ПК, включенного последовательно с выключателем нагрузки: чем меньше ток вставки, тем быстрее она расплавляется и тем больше допускается ток включения.
Таблица 3
Токи включения на короткое замыкание, допускаемые выключателями нагрузки

Как видно из табл. 3, токи включения на короткое замыкание выключателя нагрузки невелики и удовлетворяют требования сетей малой мощности, в которых они преимущественно и применяются, а токи ВН-16, устанавливаемые без ПК, недостаточны. Это существенно ограничивает область применения выключателей нагрузки типа ВНП-16 (17). Новый выключатель нагрузки типа BH-II(T) имеет значительно больший ток динамической устойчивости 70 кА. Это позволяет применять его на вводах к цеховым трансформаторам при токах короткого замыкания в сети, соответствующих параметрам выключателей ВМП на 350 и 500 МВА.
В соответствии с ПУЭ выключатели нагрузки в сочетании с предохранителями типа ПК применяются для трансформаторов мощностью до 1 000—1 600 (1 800) кВА, батарей статических конденсаторов до 400 квар и электродвигателей 3—6  кВ мощностью до 600—1 500 кет в тех случаях, когда их параметры достаточны по номинальному режиму и режиму короткого замыкания и обеспечивают надежную защиту соответствующих элементов данной электроустановки и правильную ликвидацию нарушений нормального режима работы системы электроснабжения. При этом упрощаются и удешевляются распределительные устройства напряжением 3 -10  кВ малой и средней мощности.
Рекомендуется схема включения выключателя нагрузки ВН и предохранителей ПК, приведенная на рис. 6. На этой схеме предохранитель установлен перед выключателем нагрузки, считая по направлению тока. Основное преимущество этой схемы заключается в том, что если при отключении выключателя нагрузки возникнут какие-либо неполадки, например затяжка дуги вследствие износа вкладышей или неисправности дугогасительной камеры или же при случайном превышении отключаемого тока сверх величин, указанных в табл. 2, то расположенные выше предохранители мгновенно отключат данную линию и возникшая авария ограничится только пределами данной камеры и не распространится на все распределительное устройство. Кроме того, такая установка предохранителей дает возможность безопасного осмотра и ревизии выключателя нагрузки при вынутых предохранителях и вдвинутом временном защитном щите (см. рис. 23,6). Таким образом, кроме своего основного назначения, предохранитель в данном случае играет роль разъединителя.
Рекомендуемая схема включения выключателя нагрузки, кроме описанных преимуществ, дает также возможность выбора выключателя нагрузки по сниженным значениям тока короткого замыкания, пропускаемым токоограничивающим предохранителем, так как в § 1-4-13 ПУЭ сказано: «Элементы цепей, защищенных плавкими предохранителями с токоограничивающим действием, следует проверять на динамическую устойчивость по наибольшему мгновенному значению тока короткого замыкания, пропускаемого предохранителем». Однако при выборе по отключающей способности самих предохранителей за расчетный отключаемый ток нужно принимать действующее значение начального периодического тока короткого замыкания в данной цепи, т. е. без учета токоограничивающей способности предохранителя.

Рис. 6. Рекомендуемая схема включения выключателя нагрузки.
Входящие в комплект выключателя нагрузки ВНП предохранители ПК обеспечивают только защиту от сверхтоков и недостаточно чувствительны к перегрузкам. Поэтому для защиты при ненормальных режимах и повреждениях, не сопровождающихся сверхтоками, достаточными для быстрого и надежного срабатывания предохранителя, применяется соответствующая релейная защита: газовая защита трансформаторов, защита от перегрузок и от замыкания на землю в сети выше 1 000 в и в магистрали до 1 000 в при схеме блока «трансформатор — магистраль» и др. [Л. 2].