«Можно ли использовать на вводе в частный дом (до счетчика) автомат вместо рубильника?» — такой вопрос регулярно встречается на строительных форумах. И вроде — почему нет? Ведь и то, и другое устройство по факту разъединяет электрическую сеть. Следует ли из этого, что они взаимозаменяемы?
Нет.
Совсем. Почему — нам объяснил инженер компании «Аксиом Плюс», 12 лет занимающейся оптовыми и розничными продажами электротехнических товаров. Для начала разберемся с назначением двух устройств и их сферой применения.
Главное отличие «автомата» от рубильника (переключателя)
Рубильник, или силовой разъединитель — это обычный выключатель, только мощный. Его задача просто отключить питание на линии. В схеме устройства нет фактически ничего, кроме контактов, его конструкция долговечная и простая.
Конструкция «автоматов» более навороченная, ведь функционально это более сложный прибор с большей областью ответственности. Автоматический выключатель — выполняет защиту электрической цепи от перегрузок и сверхтоков короткого замыкания и рассчитан на определенное количество циклов включения-выключения (зависит от производителя, серии и модели). Например, износостойкость прибора BZMB1-A100 от Eaton (Moeller) составляет до 10 000 циклов.
Когда существует потребность включать и отключать электросеть ежедневно, а то и по несколько раз в день, использование «автомата» нерационально. Клацая вручную чувствительным оборудованием как простым выключателем, Вы исчерпаете ресурс его работы раньше срока и не по назначению. Ведь главная функция прибора — автоматически сработать в аварийном режиме.
Логичнее для простого «вкл/выкл» на вводе установить рубильник. Тем более, его стоимость значительно ниже. Так, за выключатель нагрузки на 250А в интернет-магазине Вы заплатите от 638 грн, а на автоматический выключатель такого номинала приготовьтесь потратить как минимум 1841 грн.
Зачем объединять рубильник с «автоматом»
На бытовом уровне это обеспечивает удобство управления электросетью и долговечность домашней электросети, но решение зависит все-таки от Вас. Планируете обесточивать линию считанные разы в году, например, только при проведении экстренных ремонтных работ? Тогда можно обойтись рычагом «автомата».
Если же речь идет об электросети многоквартирного дома или промышленного здания, к которым повышенные требования безопасности. На ответственные места на вводной кабель ставьте первым делом рубильник. Он будет работать как коммутационный аппарат, с помощью которого одним движением обесточивается линия. Причем устройство должно быть с видимым разрывом цепи, без защитных крышек.
К примеру, модель Р2М от Элекон на 250А или разъединитель серии РЕ19 от IEK в котором при отключении сети с помощью рычага визуально заметен разрыв контактов — нет крышек и панелей, заслонивших внутренности конструкции. Для чего? Чтобы при техобслуживании сети на объекте человек, проводящий работы, был на 100% уверен в том, что система обесточена. А конструкция «автомата» этой визуальной наглядности обеспечить не может, ведь корпус устройства закрыт.
Использование рубильников целесообразно на производствах, где персонал в конце рабочего дня или перед проведением ремонтных работ должен обесточивать оборудование. Или, к примеру, для включения и выключения системы освещения территории по периметру.
Не забывайте: и для промышленных объектов, и для многоквартирных зданий необходимо использовать «на вводе» рубильник в паре с «автоматом» для защиты системы от аварийных сверхтоков и возможности ручного отключения питания.
Основные типы применяемых эл. аппаратов. Выключатели силовые и нагрузки. Разъединители, отделители и короткозамыкатели. Их назначение и принцип действия.
Автоматический выключатель предназначены для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых (от 6 до 30 раз в сутки) оперативных включений и отключений эл. цепей. Изготавливаются для цепей переменного до 1000 В и постоянного до 440 В. Одно-, двух-, трех- и четырехполюсные на номинальные токи от 6,3 до 6300 А. Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при перегрузках, кз, снижения напряжения. Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. Бывают с ручным или двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнение.
Контактная система – двухступенчатая, состоит из главных и дугогасительных контактов.
Дугогасительная камера выполняется со стальными пластинами (эффект деления длиной дуги на короткие) и лабиринтно-щелевыми (эффект гашения дуги в узкой щели). Втягивание дуги в камеру осуществляется магнитным дутьем.
Выключатели нагрузки предназначены для отключения номинальных токов. Применяются в цепях генераторов. Рассчитаны на включение генераторов при синхронизации.
Силовые выключатели-выключатели высокого напряжения . Является основным аппаратом в эл. установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах, длительная нагрузка, перегрузка, кз, хх, несинхронная работа.
Тре бования:
Надежное отключение любых токов (до номинального тока отключения)
Быстрота действия
Пригодность для быстрого АПВ (повторное включение)
Возможность пофазного управления для 110 кВ и выше.
Легкость ревизии и осмотра контактов.
Взрыво- и пожаробезопасность.
Удобство транспортировки и эксплуатации.
По конструкции и способу гашения дуги различают следующие типы:
Масляные баковые (У110). Дуга гасится в большом объеме масла . Масло служит также для изоляции токоведущих частей . По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы с автодутьем (за счет выделяющейся в дуге энергии, создается высокое давление и большая скорость в зоне дуги), с принудительным масляным дутьем (к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов); с магнитным гашением поля (дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели).
Преимущества : простота конструкции; высокая отключающая способность, пригодность для наружной установки; установка встроенных ТТ.
Недостатки: взрыво- и пожароопасность; контроль масла, его большой объем; непригодность для быстрого АПВ, большие размеры.
Маломасляные (ВМП, ВМГ). Масло в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкции осуществляется фарфором или другими изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном горшке . Выключатели на напряжение 35кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Применяют подвесные выключатели, с втычными контактами. При больших номинальных токах предусматривают рабочие контакты снаружи, а дугогасительные внутри масляного бачка. Бывает по несколько разрывов на фазу.
Преимущества : небольшое количество масла, относительно малая масса; более удобный доступ к дугогасительным контактам
Недостатки: взрыво- и пожароопасность, хотя и меньше, чем баковых; непригодность для быстрого АПВ; контроль масла, трудность с установкой встроенных ТТ.
Воздушные (ВВ). Гашение дуги происходит сжатым воздухом , а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими изолирующими материалами.
Преимущества : взрыво- и пожаробезопасность; быстродействие; возможность АПВ; малый износ дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам; возможность создания серий из крупных узлов.
Недостатки: необходимость компрессионной установки, сложная конструкция ряда деталей, относительная высокая стоимость, трудность установки ТТ.
Электромагнитные (ВЭ). Только на 6-10 кВ. В них дуга под действием электродинамических сил втягивается в дугогасительную камеру, при этом замыкает цепь обмотки электромагнита, который создает поперечное магнитное поле еще более втягивая дугу в камеру. Дуга в камере растягивается и попадая в узкие щели гаснет при переходе тока через ноль.
Преимущества : те же, что и у воздушных выключателей.
Недостатки: сложность конструкции дугогасительной камеры с системой магнитного дутья; ограниченный предел номинального напряжения, ограниченная пригодность для наружней установки.
Вакуумные(ВВТЭ) Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, воздушного при атмосферном давлении.
Преимущества : простота конструкции; высокая степень надежности; высокая коммутационная способность; малые размеры; взрыво- и пожаробезопасность; отсутствие шума.
Недостатки: сравнительно небольшие отключаемые и номинальные токи.
Автогазовые (ВН). Для гашения дуги используется газ, выделяющийся из твердого газогенерируещего материала дугогасительной камеры.
Преимущества : отсутствие масла, небольшая масса.
Недостатки: быстрый износ твердого дугогасителя, контактов.
Элегазовые применяется газ SF 6 который неподдерживает горение. Для успешного гашения дуги в них предусматриваются устройства вращения дуги в элегазе.
Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. При ремонтных работах им создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт. Разъединителями нельзя отключать ток нагрузки . Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки – для внутренних и наружных установок, по конструкции – рубящего поворотного катящегося пантографического и подвесного типа, также различают с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.
Короткозамыкатель – коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного кз в цепи. Применяются в упрощенных схемах п/с для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного тр-ра после создания искусственного кз действием рз питающей линии . В установках 35 кВ применяется 2 полюса короткозамыкателя, в установках 110 кВ применяется один полюс. Привод короткозамыкателя имеет пружину, которая обеспечивает включения заземленного ножа на неподвижный контакт, находящийся под напряжением. Импульс для работы привода подается от рз. Отключение производится вручную. При включение короткозамыкателя необходимо обеспечить большую движения ножа, во избежание дуги и повреждения аппарата.
Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод . Включение производится вручную . Отделители, так же как и разъединители, могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон. Могут отключать обесточенную цепь или ток намагничивания тр-ра . Недостаток – большое время отключения (0,4-0,5 с). Отделители и короткозамыкатели ненадежно работают в неблагоприятных погодных условиях (мороз гололед). Взамен этих конструкции разработаны отделители и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере в элегазе
Аппараты высокого напряжения, являясь в основном аппаратами распред-х устр-в, служат для распределения мощных потоков электроэнергии и управления ими, обеспечения надежной работы энергоустановок и систем при аварийных режимах.
К основным аппаратам распред-х устр-в (не только высокого напряжения) относятся выключатели, разъединители и построенные на их базе реакторы и разрядники, а также измерительные тр-ры тока и напряж-я, предохранители.
Выключатели силовые.
Осуществляют оперативные включения и отключения, а главное, защиту от токов КЗ. Кроме номинальных значений тока и напряж-я основными показателями для них явл-ся номинальные токи отключения, включения и электродинамической стойкости, т.е. наибольшие токи КЗ, которые выключатель способен отключить, включить и пропустить ч/з себя не разрушаясь.
По способу гашения дуги высоковольтные выкл-ле могут быть масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные, электромагнитные и др.
По конструкции выкл-ли каждого типа в зависимости от выполняемых ф-ций (назначения) в схемах распределительных устр-в подразделяются на генераторные, сетевые или подстанционные. Генераторные выкл-ли харак-ся значениями номинальных токов и большими токами отключения при меньших напряжениях, сетевые- меньшими номинальными токами и более высокими напряжениями, подстанционные – наивысшими номинальными напряжениями, наиболее высокой отключающей способностью, быстродействием и наличием автом-го повторного включ-я (АПВ). Аппараты различаются еще по другим характеристикам- быстродействию, наличию АПВ, исполнению- для наружной или внутренней установки, по числу фаз и т.д.
Выключатели нагрузки.
Предназначены для управления высоковольтными синхронными и асинхр-ми двигателями большой мощности, а также другими нагрузками с малой индуктивностью. Они должны обеспечивать надежную коммутацию токов рабочих режимов (пуск, реверс, торможение, остановка и т.д. с большой частотой (300-600 вкл/ч)). Соответственно этому они должны иметь сравнительно с выкл-ми намного большую механич-ю и коммутац-ю износостойкость. Защита цепей здесь осущ-ся соответствующими выключателями или предохранителями.
В сетях 6-10 кВ электроснабжения предприятий возникает необходимость отключения и включения токов нормальной нагрузки. Простейшим коммутац-м аппаратом, позволяющим откл-ть и вкл-ть токи нагрузки в нормальном режиме, явл-ся автогазовый выкл-ль нагрузки ВНПР. Выключатели нагрузки ВНП созданы на базе разъединителей рубящего типа. На опорном изоляторе с неподвижным главным контактом укреплена дугогасительная камера с газогенерирующими вкладышами. К главному подвижному контакту-ножу присоединена скоба с дугогасительным контактом. При отключении под действием пружины привода движение от вала передается главным контакт-ножам, которые размыкаются в воздухе первыми, но дуги не образуется, т.к. весь ток проходит по дугогасительным контактам. При дальнейшем движении ножа размыкаются дугогасит-е контакты, возникшая дуга воздействует на вкладыши, из кот-х выдел-ся газ. Давление в камере повыш-ся, а при выходе дугогас-го ножа из камеры созд-ся выхлоп газа и дуга гаснет. При включ-ии сначала замык-ся дугогас-е контакты, затем- главные.
Разъединители.
Разъединитель-контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспеч-я безопасности имеет м/у контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.
Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявл-ся следующие требов-я:
1) создание видимого разрыва в воздухе, электр-я прочность которого соотв-ет максимальному импульсному напряж-ю;
2) электродинамич-я и термич-я стойкость при протекании токов КЗ;
3) исключение самопроизвольных отключений;
4) четкое включ-е и откл-е при наихудших усл-ях работы (обледенение, снег, ветер).
Разъединители по числу полюсов могут быть одно- трехполюсными, по роду установки-для внутр-х и наружных установок, по конструкции- рубящего, поворотного, катящегося, подвесного типа. По способу установки- с вертикальным и горизонтальным расположением ножей.
Отделители и короткозамыкатели.
Отделитель предназначен для автоматич-го откл-я поврежденного участка эл-й цепи в момент отсутствия в ней тока, т.е. в период бестоковой паузы цикла АПВ выключателя на питающем конце линии.
Короткозамыкатель предназначен для создания искусственного КЗ с целью вызвать отключение выключателя, установл-го на питающем конце линии.
По конструкции отделители и короткозамыкатели суть разъединители с быстродействующими приводами, управляемыми от системы защиты.
Констр-я короткозам-ля. Ножи, соединенные с заземленной шиной, приводятся в движение пружинным приводом при подаче импульса от релейной защиты и замыкаются на неподвижные контакты, находящ-ся под напряж-ем, время откл-я сост-ет 0,12-0,25 с. Откл-е произв-ся вручную
Довольно часто неопытные электрики путают назначение выключателей нагрузки и разъединителей с другими элементами силовой цепи (). Но между ними существуют серьезные различия, которые мы и рассмотрим в этой статье.
Выключатели нагрузки
Выключатель нагрузки типа ВН-16 (без предохранителей) и ВНП-16 (с предохранителями в комплекте) представляет собой маломощный высоковольтный аппарат, предназначенный для подключения и отключения электрических цепей, которые находятся под нагрузкой. Важно помнить, что он не рассчитан на отключение токов короткого замыкания. Эта задача выполняется при установке выключателей нагрузки с предохранителями типа ПК-6 или ПК-10.
Выключатель нагрузки представляет собой обычный трехполюсный разъединитель с пристроенным дугогаситеьным устройством, способным гасить маломощную дугу тока нагрузки в сетях 6 – 10 кВ. Данные выключатели допускают нечастые отключения токов до 800 А при напряжении 6 кВ или до 400 А при напряжении в 10 кВ.
Выключатель ВН-16 устанавливаться на подстанциях городского типа для отключения под нагрузкой кабельных линий и силовых трансформаторов. Довольно часто данные выключатели оборудуются включающими и отключающими магнитами, что позволяет использовать их при дистанционном управлении и в схемах на стороне высокого напряжения.
На рисунке ниже показан общий вид выключателя нагрузки типа ВН-16 на 10 кВ:
На раме выключателя нагрузки 1 установлены отключающие пружины 2, связанные с валом 3. На валу установлен проводной рычаг 4, к которому присоединяется тяга привода выключателя. Тяга привода и вал удерживаются защелкой привода в рабочем положении и отключающие пружины при этом сжаты. При включении вал выключателя нагрузки поворачивается и поступательное вращение фарфоровых тяг 5 приводит к врубанию ножей подвижных контактов 6 в неподвижные 7. Подвижные контакты выполнены в виде двухполосных ножей. Между полосами 8 расположены дугогасительные ножи 9.
Гашению электрической дуги при отключении способствуют газы, выделяемые из органического стекла вкладышей, расположенных внутри пластмассового корпуса дугогасительной камеры 10.
Основные технические данные выключателей нагрузки ВН-16 приведены в таблице ниже:
Разъединители
Разъединитель – это коммутационный аппарат назначением которого является создание видимого разрыва в электрической цепи, а также для включение и отключение силовых цепей под напряжением, но при отсутствии нагрузки (I c = I xx).
Разъединители бывают однополюсные и трехполюсные. Включение и отключение однополюсных разъединителей производится вручную, с помощью изолирующей штанги, а трехполюсные используют специальный привод. Разъединители могут изготавливаться для внутренней и наружной установок. Трехполюсные разъединители для внутренней установки на напряжения 6 – 10 кВ отличаются от выключателей нагрузки отличием дугогасительных устройств.
Разъединители применяются для отделения участка сети на время ревизии или ремонта силового оборудования, для создания безопасных условий работы и отделения от смежных частей электрооборудования, находящихся под напряжением, а также для перефиксации присоединения с одной системы шин на другую, в электроустановках подстанций с двумя системами шин, без перерыва питания. Разъединители способны размыкать электрическую цепь только при отсутствии в ней тока или при весьма малом токе. В отличие от выключателей, разъединители в отключенном состоянии образуют видимый разрыв цепи. После отключения разъединителей с обеих сторон объекта, например, выключателя, трансформатора или другого оборудования, которое необходимо вывести в ремонт, последние должны заземляться с обеих сторон, либо при помощи переносных заземлений, либо с помощью специальных заземляющих ножей, встраиваемых в конструкцию разъединителя. Поэтому разъединители в электрических сетях занимают очень важное место и к их работе предъявляются довольно жесткие требования, как, впрочем, и к другим коммутационным аппаратам. Выпускаемые разъединители должны иметь довольно высокий показатель надежности, чтобы в нужный момент отделить поврежденный или выведенный в ремонт участок электрической схемы.
Главными недостатками разъединителя являются: невозможность отключения токов нагрузки, потому это, как правило, приводит к разрушению и повреждению разъединителя, невозможность работы разъединителя внутренней установки работать на открытом воздухе, а также малые показатели термической и динамической стойкости.
Как же происходит операция отключения электрической схемы разъединителем? Рассмотрим этот процесс поэтапно. На первом этапе, при размыкании контактов разъединителя образуется открытая электрическая дуга, которая под действием магнитного поля и выделяющегося тепла, вытягивается и поднимается в виде петель на расстояние нескольких метров. На втором этапе, когда расстояние между контактами стало значительно больше, дуга продолжает гореть, потому что происходит явление деионизации воздуха и проводимость его сохраняется в моменты прохождения тока через нуль. На третьем этапе происходит удлинение электрической дуги, т.к. расстояние между контактами наибольшее, сопротивление и напряжение ее увеличиваются, а ток при этом падает, и при критической длине дуги, ток уменьшается до нуля, а напряжение восстанавливается до напряжения сети, и дуга гаснет.
Из вышеописанного процесса можно сделать вывод, что надежность работы разъединителя зависит от степени его отключающей способности, т.е. способность разъединителя отключить ток порядка несколько ампер или десятка ампер. Это является весомым показателем при выборе разъединителя для установки его в конкретный участок сети. Также при выборе необходимо учитывать фактор опасности переброса дуги на корпус (раму) разъединителя и соседние фазы, что может возникнуть при отключении данным коммутационным аппаратом. Отсюда следует, что значение допустимых отключаемых токов напрямую зависит от расстояния между полюсами разъединителя.
За счет применения опорных изоляторов со значительным показателем механической прочности и устранения замкнутых и полузамкнутых контуров тока в токоведущих частях разъединителя, повышается способность токоведущих элементов к противостоянию электродинамическим усилиям, другими словами это динамическая стойкость.
Немаловажное значение, для обеспечения надежной работы, имеет состояние контактных частей разъединителя, которые должны обладать наименьшим переходным сопротивлением. Как видно из рис.1, в увеличенном виде контактные поверхности, как бы они отшлифованы не были, не идеально ровные и соприкасаются только в отдельных точках. Поэтому при отключении линии тока на нижнем контакте находятся под углом по отношению к верхнему контакту или будут параллельны. Вследствие этого возникают электродинамические силы, которые стремятся оторвать контакты друг от друга.
Рис. 1. Поверхность контакта разъединителя в увеличенном виде.
Явление электродинамики сопровождается значительным нагревом контакта, что может вызвать оплавление, обгорание и даже его полное разрушение.
Для уменьшения электродинамических сил на контактные поверхности наносится тонкий слой серебра.
Немаловажным фактором для выбора разъединителя является также его достаточная термическая стойкость, т.е. способность разъединителя пропустить предельный ток короткого замыкания в течение определенного промежутка времени без образования недопустимого нагрева. Это значение приводится в справочниках и равняется четырем секундам – для разъединителей на напряжение до 35 кВ, три секунды – для разъединителя напряжением 110 кВ и выше. Из этого следует, что в аварийной ситуации режим работы разъединителя характеризуется его термической стойкостью.
Как уже упоминалось, разъединители не предназначены для коммутации токов нагрузки, отключение или включение разъединителем нагрузочного тока приводит к полному разрушению и непригодности разъединителя к дальнейшей эксплуатации. Поэтому, чтобы безопасно эксплуатировать разъединители следует исключить возможности коммутации тока нагрузки, для этого применяются механические, электрические и электромагнитные блокировки, которые разрешают произвести операции только тогда, когда выключатель данного разъединителя находится в отключенном положении. Причем механическая блокировка монтируется еще при производстве и заложена в самой конструкции разъединителя.
