Самое важное различие между этими двумя семействами устройств заключается в следующем: рассчитан ли выключатель на прерывание тока под нагрузкой.Разъединитель (также называемый изолятором) — это устройство изоляции без нагрузки: его следует включать только после обесточивания цепи вышестоящей защитой. Выключатель нагрузки (LBS) разработан и рассчитан на замыкание и размыкание нормального рабочего тока, а во многих конфигурациях и тока короткого замыкания, пока цепь остается под напряжением. Смешивание этих двух функций не является неопределенностью в номинальном значении — это граница безопасности и целостности оборудования.
Все остальные различия в аппаратном обеспечении, принципах взаимосвязи и технических характеристиках проекта вытекают из этого одного предложения.
Разъединительный выключатель обеспечивает видимая или поддающаяся проверке изоляция обесточенного участка. Его контакты не обязаны гасить дугу при номинальном напряжении и токе; они должны поддерживать надежный разомкнутый зазор под воздействием напряжения после того, как ток уже был прерван в другом месте — автоматическим выключателем, предохранителем или блоком управления, расположенным выше по цепи. Стандарты, такие как IEC 62271-102, определяют разъединители отсутствием требования к прерыванию тока в нормальных условиях эксплуатации. Ключевые параметры производительности:
Поскольку прерывание дуги не требуется, геометрия контакта упрощается — зазор должен быть лишь видимым и механически стабильным.
A выключатель нагрузки рассчитан на размыкать и замыкать цепь, по которой протекает нормальный рабочий ток. при системном напряжении и для многократного выполнения этой операции в процессе эксплуатации. Стандарт IEC 62271-103 регулирует конструкции выключателей среднего напряжения и различает отключение по току нагрузки и отключение по току короткого замыкания: сам по себе выключатель с предохранителем не является устройством, прерывающим короткое замыкание. Необходимую функцию отключения короткого замыкания может обеспечить комбинация выключателя и предохранителя или другая согласованная защитная схема. Ключевые параметры производительности:
Физически эти характеристики обеспечиваются наличием механизма гашения дуги — газа SF₆, вакуумного выключателя, масла или воздушного потока.
Контактный узел разъединителя непрерывно пропускает ток нагрузки, но размыкается в обесточенную цепь. При проектировании особое внимание уделялось низкому контактному сопротивлению для обеспечения тепловых характеристик, надежной механической фиксации и достаточно большому воздушному зазору для прохождения соответствующих испытаний на импульсное воздействие и воздействие промышленной частоты. Геометрия изоляторов лезвийного типа, пантографных и с центральным разрывом позволяет достичь этих целей без использования дугогасящих сред.
Выключатель нагрузки должен гасить дугу при системном напряжении с током, который может достигать нескольких сотен ампер. Поэтому скорость контакта, геометрия перемещения контакта и гасящая среда проектируются с учетом определенного диапазона энергии дуги. Медленный контакт с большим ходом, предназначенный для визуальной изоляции, не обеспечит такой же эффективности гашения дуги — дуга просто загорится снова или вызовет эрозию контакта, превышающую срок его полезной службы.
Поскольку разъединитель не может безопасно прерывать ток нагрузки, большинство стандартов монтажа и конструкций распределительных устройств предусматривают механическую или электрическую блокировку между вышестоящим автоматическим выключателем (или LBS) и нижестоящим разъединителем. Последовательность действий следующая: сначала размыкается выключатель/LBS, затем размыкается разъединитель; сначала замыкается разъединитель, затем замыкается выключатель/LBS. Нарушение этой последовательности блокировки — даже на короткое время — увеличивает риск возникновения короткого замыкания при изоляции, на которое контакты разъединителя не рассчитаны.
На выключатель нагрузки это ограничение не распространяется на его собственные контакты, поскольку он рассчитан на прерывание тока, который он размыкает. Однако выключатель нагрузки обычно всё же блокируется с вышестоящими или нижестоящими средствами защиты, где требуется возможность устранения неисправностей на уровне шины.
Разъединители часто встречаются в распределительных устройствах вместе с заземляющими выключателями именно потому, что их конструктивное назначение — изоляция для технического обслуживания. Заземляющий выключатель, заземленный через корпус разъединителя, обеспечивает проверяемое безопасное рабочее состояние после подтверждения изоляции. Эта комбинация — разъединитель плюс заземляющий выключатель плюс расположенный выше по цепи выключатель или автоматический выключатель — является стандартной последовательностью на распределительных подстанциях среднего напряжения.
Области применения импульсных режимов при работе в зависимости от тока нагрузки см. в соответствующем разделе. МЭК 62271-103Технические условия проекта и утвержденная производителем техническая документация остаются основным источником информации для выбора конкретной модели.
При выборе или оценке любого из этих устройств следующие параметры определяют, является ли разъединитель или выключатель нагрузки правильным выбором:
Системное напряжение (мкм): Оба семейства устройств имеют номинальные классы напряжения (например, 12 кВ, 24 кВ, 36 кВ). Ни одно из них не может заменить другое только потому, что их классы напряжения перекрываются.
Нормальный ток (Ir): Номинальный непрерывный ток. Оба семейства устройств пропускают нормальный ток; блок LBS также должен его прерывать.
Кратковременный выдерживаемый ток (Icw) и пиковый выдерживаемый ток (Ipk): Оба устройства должны выдерживать ток короткого замыкания в течение времени отключения вышестоящего защитного устройства. Это показатель термостойкости и электромагнитной устойчивости, а не показатель отключающей способности, для каждого из устройств.
Ток отключения нагрузки: Этот параметр указан в технических характеристиках LBS; он отсутствует в технических характеристиках разъединителей, поскольку разъединители не обладают такой возможностью.
Ток, вызывающий короткое замыкание (в м/мин): Применимо к конструкциям LBS, включающим этот рейтинг. Актуально в случаях, когда подача напряжения в зону короткого замыкания является вероятным сценарием эксплуатации.
Рабочая среда: Условия эксплуатации (внутри или снаружи помещения), уровень загрязнения, поправка на высоту, сейсмическая зона — все эти факторы влияют на согласование изоляции и механическую конструкцию обоих семейств устройств и сами по себе не определяют, какой режим переключения необходим.
Частота переключения: Частота обрыва цепи нагрузки в нормальном режиме работы определяет выбор класса износостойкости LBS. К износостойкости редко используемого соединительного выключателя предъявляются совершенно иные требования, чем к износостойкости выключателя, используемого несколько раз в день.
| Параметр | Выключатель | Выключатель нагрузки |
|---|---|---|
| Прерывания тока нагрузки | Нет — цепь необходимо сначала обесточить. | Да — номинальный нормальный ток |
| Прерывание тока короткого замыкания | Нет | Нет (если только не используется в сочетании с предохранителем или дополнительным номиналом). |
| Способность к совершению ошибок | Это не обычная обязанность по самоизоляции. | Зависит от модели и выполняемых задач проекта; подтвердите заявленный рейтинг. |
| Механизм гашения дуги | Для изоляции без нагрузки ничего не требуется. | Система прерывания, специфичная для данной модели |
| Основная задача проектирования | Видимая изоляция для технического обслуживания | Оперативное переключение под нагрузкой |
| Типичные требования к блокировке | Сначала необходимо разомкнуть выключатель выше по потоку или блок управления LBS. | Автономный для работы в режиме нагрузки и тока |
| Ссылка на стандарты | МЭК 62271-102 | МЭК 62271-103 |
| В сочетании с заземляющим выключателем | Общие | Менее распространенный случай, зависит от топологии. |
Нет. Срабатывание разъединителя на цепи под напряжением — даже при низкой нагрузке — чревато возникновением устойчивой электрической дуги, которую геометрия контактов не сможет погасить. Результатом может стать повреждение контактов, пробой или травма. Сначала необходимо выполнить переключение вышестоящего устройства.
Нет. Стандартный предохранитель от короткого замыкания (LBS) рассчитан на прерывание нормального рабочего тока, а не тока короткого замыкания. В случаях, когда требуется отключение короткого замыкания, LBS комбинируется с токоограничивающими предохранителями, автоматическим выключателем или имеет явно указанный номинальный ток отключения короткого замыкания. Для подтверждения способности к отключению короткого замыкания необходимо ознакомиться с фактическими номинальными параметрами, а не предполагать это только по маркировке LBS.
В целом, нет, за исключением случаев, когда конструкция LBS включает в себя независимо проверенный изоляционный зазор, и соответствующие местные правила безопасности допускают его в качестве точки изоляции. Многие процедуры и стандарты изоляции требуют наличия отдельного, видимого устройства, способного к изоляции, даже если LBS находится в той же кабине.
Icw (кратковременный выдерживаемый ток) — это ток короткого замыкания, который оба устройства должны выдерживать без повреждений, пока срабатывает защита вышестоящего уровня. Ток отключения — это нормальный ток нагрузки, который устройство LBS предназначено отключать. Это отдельные параметры, описывающие разные задачи: один — это устойчивость к короткому замыканию; другой — это прерывание работы.
Поскольку при размыкании контактов под действием тока между ними образуется дуга. Устройство LBS должно надежно гасить эту дугу при номинальном напряжении и токе в течение доли цикла; гасящая среда (SF₆, вакуум, масло) обеспечивает восстановление диэлектрика и охлаждение, позволяющие погасить дугу. Разъединитель размыкается в обесточенный зазор, где не образуется дуга, представляющая серьезную опасность, поэтому гасящая среда не требуется.
Для выбора любого из этих устройств для проекта распределения требуется как минимум следующая информация. Сбор этих данных до обращения к производителю сокращает цикл подготовки коммерческого предложения и позволяет избежать неясностей в спецификации.
Для распределительного оборудования среднего напряжения, выполняющего как функции изоляции, так и переключения нагрузки, ознакомьтесь с информацией по следующим вопросам: Диапазон действия разъединительных выключателей XIYA POWER, семейство автоматических выключателей, и распределительное коммутационное оборудование концентратор перед запросом конфигурации, специфичной для проекта.
Содержание основано на общих принципах электротехники и стандартах IEC. Выбор оборудования для конкретного применения следует проверять на соответствие соответствующим стандартам проекта, местным нормам электросетей и опубликованным техническим данным производителя.
