Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках и служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.
К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:
1) Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);
2) быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения;
3) пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
4) возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;
5) легкость ревизии и осмотра контактов;
6) взрыво- и пожаробезопасность;
7) удобство транспортировки и эксплуатации.
Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток - Iном и номинальное напряжение Uном.
В соответствии с ГОСТ 687—78Е, выключатели характеризуются следующими параметрами:
1. Номинальный ток отключения Iотк.ном - наибольший ток КЗ (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций. Ток КЗ состоит из периодической и апериодической составляющих. Номинальный ток отключения определяется действующим значением периодической составляющей в момент расхождения контактов.
2. Допустимое относительное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения βном, которое определяется по кривой рис.:
Нормированное значение τном определяется для момента расхождения контактов
Если τ > 0,09 с, то принимают τном =0.
3. Цикл операций - выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданными интервалами между ними.
В эксплуатации выключатель может неоднократно включаться на существующее КЗ с последующим отключением, поэтому ГОСТ 687- 78Е предусматривает для выключателей определенный цикл операций.
Если выключатели предназначены для автоматического повторного включения (АПВ), то должны быть обеспечены циклы: О – 180 с – ВО – 180 с – ВО
О – tбт – ВО – 180 с - ВО
Выключатели с Uном < 220 кВ должны также выполнять цикл: О – tбт – ВО – 20 с - ВО
Выключатели без АПВ должны выдерживать цикл: О - 180 с - ВО - 180 с - ВО,
где О — операция отключения;
ВО - операция включения и немедленного отключения;
20с и 180 с — промежутки времени в секундах;
tбт - гарантируемая для выключателей минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении).
Для выключателей с АПВ tбт должно быть в пределах 0,3—1,2 с, для выключателей с БАПВ — 0,3 с.
Нормированное содержание апериодической составляющей
4. Стойкость при сквозных токах, характеризующаяся токами термической стойкости Iтер и электродинамической стойкости Iдин (действующее значение), iдин - наибольший пик (амплитудное значение); эти токи выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих дальнейшей работе.
Завод-изготовитель должен обеспечить для электрооборудования соотношение
iдин = 2,55*Iотк.ном, А
5. Номинальный ток включения - ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений, при Uном и заданном цикле. В каталогах приводится действующее значение этого тока Iвкл..ном и его амплитудное значение i вкл,ном.
Выключатели конструируются таким образом, что соблюдаются условия:
6. Собственное время отключения tс.в - интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения дугогасительных контактов.
Время отключения tотк.в — интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах.
Время включения tвкл.в — интервал времени от момента подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.
7. Параметры восстанавливающегося напряжения - в соответствии с нормированными характеристиками собственного переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН).
8. Выключатели, не предназначенные для АПВ, должны допускать не менее пяти операций ВО при токах КЗ (0,6 – 1,0)*Iотк.ном без осмотра дугогасительного устройства. Выключатели, предназначенные для АПВ, должны допускать в тех же условиях от 6 до 10 операций ВО в зависимости от Iотк.ном , (ГОСТ 687 - 78Е, табл. 4). В этом же ГОСТ-е приведены также другие требования к конструкции включателей и методы их испытаний.
Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм.
По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масляные малообъемные), воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки для внутренней, наружной установки и для комплектных распределительных устройств.
