Устройство отключения нагрузки

Выключатель нагрузки. Виды и применение. Устройство и работа

Выключатель нагрузки — для проведения безопасных работ по замене и ремонту электрооборудования, электрической цепи, работающей под нагрузкой, иногда требуется обесточить сеть, отключив электроэнергию. При отключении цепи под нагрузкой образуется электрическая дуга во время размыкания контактов. Это может привести к обгоранию контактов и другим неисправностям электрооборудования.

Чтобы процесс отключения электроэнергии под нагрузкой стал более безопасным, используют специальное устройство – выключатель нагрузки. Он представляет собой простой разъединитель цепи, оборудованный дугогасительной камерой. Такие устройства впервые появились еще в прошлом веке. Они были оснащены только разъединителем и плавкими вставками, защищающими от короткого замыкания и перегрузки. Такой выключатель был способен работать с небольшими мощностями, в отличие от современных моделей.

Выключатель на сегодняшний день способен отключать цепь с дистанционным управлением, вручную или автоматически. Такой вид устройства стал популярным для коммутации цепей высокого и низкого напряжения с рабочей нагрузкой. Однако его запрещается использовать при коротком замыкании, так как он предназначен для погашения маломощной дуги только обесточивания номинальной нагрузки.

Выключатель нагрузки может производиться нескольких видов, в зависимости от метода гашения дуги при выключении нагрузки, и типа дугогасительной камеры.

• Вакуумные. В таких выключателях применяются свойства вакуума. Электрическая дуга в вакууме не распространяется.
• Автогазовые. Электрическая дуга гасится под воздействием выделяемого из стенок камеры газа, из-за их нагревания электрической дугой.
• Гашение дуги в автопневматическом выключателе нагрузки происходит путем сжатия воздуха мощной пружиной. Аналогичный принцип работы имеет электромагнитный выключатель нагрузки.
• Электромагнитные выключатели меняют направление дуги под действием электромагнитного поля.
• Элегазовые. Гашение электрической дуги происходит в среде электротехнического газа, который состоит из шестифтористой серы. Это тяжелый бесцветный газ, который тяжелее воздуха в шесть раз.

По количеству полюсов контактов:

• Однополюсные.
• Двухполюсные.
• Трехполюсные.

По конструкции исполнительного механизма:

• Тепловые.
• Электромагнитные.
• Полупроводниковые.
• Комбинированные.

По типу установки:

• Стационарные.
• Неподвижные.
• Выдвижные.

Условные обозначения и маркировка

Выключатели отличаются по многим параметрам: расположению привода, напряжению, току, креплению и т.д.

В качестве примера рассмотрим обозначение ВНРп 10/400-10зп

• «В» — выключатель.
• «Н» — нагрузки.
• «Р» — привод выключателя ручной.
• «п» — со встроенными предохранителями
• «10» — номинальное напряжение 10 кВ.
• «400» — номинальный ток 400 ампер.
• «10» — сквозной ток.
• «З» — выключатель оснащен заземляющими ножами.
• «П» — ножи расположены за предохранителями.

Устройство и принцип работы

Для обесточивания сети при коротком замыкании в устройство выключателя устанавливают предохранители. Такой принцип чаще применяется в маломощных цепях, где задачей предохранителей является обесточивание цепи при чрезмерной нагрузке.

Такое устройство снижает стоимость выключателей. В распределительных устройствах им требуется немного места, в отличие от выключателей повышенной мощности для такого же напряжения. Камеры для гашения электрической дуги заполняются газогенерирующими материалами или маслом. Также допускается использование дугогасительных решеток, выполненных из металлических или керамических пластин.

Любые выключатели нагрузки состоят из пружинного механизма и силовых контактов, рассчитанных на наибольшее напряжение 10 кВ, и отключающий ток 400 А. В устройстве также имеются заземляющие ножи. Главным компонентом устройства является разъединитель, имеющий три полюса. К каждому полюсу присоединены пружины и камеры гашения электрической дуги.

Все полюсы размещены на сварной раме. Опорный изолятор состоит из вывода полюса и подвижного контакта на шарнире. На верхнем изоляторе находится дугогасительная камера со вторым выводом полюса и неподвижным контактом.

Основной подвижный контакт состоит из двух стальных пластин. В центре расположен дугогасительный контакт, состоящий из тонкой медной изогнутой шины. Выключатель воздействует своим валом на передвижные контакты. Вал соединен фарфоровой тягой с контактами. Выключение питания осуществляется пружинами, натянутыми при включении питания.

В камере гашения дуги находится неподвижный контакт, с помощью которого гасится электрическая дуга. К этому контакту подключен основной неподвижный контакт. Пластиковый корпус камеры состоит из двух половин, скрепленных винтами друг с другом. В корпусе имеются вкладыши, выполненные в виде газогенерирующего материала.

Технические параметры

Выключатель нагрузки имеет следующие характеристики:

• Метод крепления.
• Номинальный ток.
• Наличие дополнительных функций.
• Комплектность.
• Вид конструкции выключателя.
• Номинальное напряжение.

Бытовые выключатели имеют ручное управление, в отличие от промышленных образцов, и способны отключать ток не выше 100 ампер.

Выключатель выбирают с номинальным током, превышающим общий ток нагрузок потребителей. В противном случае при перегрузке линии контакты выключателя будут перегреваться. Если автомат рассчитан на ток 20 ампер, то подключенный последовательно к нему выключатель напряжения выбирают на 25 или 32 ампера. По внешнему виду автомат и выключатель нагрузки идентичны, однако на корпусе выключателя имеется маркировка ВН, а управляющая рукоятка большего размера.

Выключатель нагрузки, в отличие от автоматического выключателя, имеет усиленные контакты, которые способны работать длительное время.

Для повышения надежности используют следующие методы:

• Блокировка управляющей рукоятки от случайного включения.
• Выполнение смотровых окон для осуществления визуального контроля разрыва контактов.
• Двойной разрыв контактов, для повышения гарантии отключения питания.

Области использования

Чаще всего в быту хозяева квартир и домов пренебрегают установкой выключателей нагрузки, и довольствуются одними автоматическими выключателями. Владельцы мощных устройств и больших предприятий пользуются всеми достоинствами выключателей высокого напряжения в различных сферах:

• Грузоподъемные машины.
• Кухонные помещения предприятий общественного питания.
• Системы кондиционирования и вентиляции.
• Сушильные установки.
• Прачечные.
• Мойки автомобилей.
• Конвейеры.
• Сети освещения.

Это основная часть области использования выключателей нагрузки. Промышленные предприятия и фабрики уже давно применяют аналогичные устройства.

Использование выключателей высокого напряжения при их повышенной стоимости чаще всего оправдывает себя при мощных нагрузках потребителей. В бытовых условиях при частом отключении и включении питания дома или квартиры также целесообразно применять для этого выключатель напряжения.

Устройство отключения нагрузки

Достаточно часто в домашней мастерской происходят не очень приятные вещи: домашние отвлекают вас от увлекательных занятий, считая их пустой тратой времени. Поэтому, приходится все бросать на полушаге и бежать выполнять экстренную работу по дому.

И все бы ничего, если вы пользуетесь только отвертками, гаечными ключами или стамесками и рубанком. Но, если в процессе работ используется паяльник и приборы, питающиеся от сети, то в процессе таких побегов частенько закрадывается сомнение: «А выключил ли я паяльник или какой-нибудь нагревательный элемент, с которым отлаживал терморегулятор?». Ведь такая забывчивость нередко приводит к ожогам, электротравмам, а то и вовсе к пожару.

Чтобы подобных сомнений не возникало и предлагается своеобразное реле времени. Его можно использовать и с другой аппаратурой, например, с телевизором. Правда, для телевизора известны другие разработки, но вполне подойдет и эта.

Алгоритм работы устройства отключения нагрузки достаточно простой. По истечении заданного времени, около полутора – двух часов, устройство начинает подавать назойливый звуковой сигнал, не заметить который очень трудно. Если в течение определенного времени, около пяти минут, нажать кнопку звуковой сигнал прекратится и устройство останется включенным еще на два часа. В противном случае устройство отключится от сети само и обесточит нагрузку.

Принципиальная схема устройства показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Устройство отключения нагрузки

По сути устройство представляет собой обычный таймер. Основным узлом таймера является счетчик на микросхеме D1, который подсчитывает импульсы, вырабатываемые генератором, выполненном на элементах D2.1 D2.2. Но обо всем по порядку.

При нажатии на кнопку S1 напряжение сети подается на первичную обмотку трансформатора Т1. Напряжение вторичной обмотки, выпрямленное диодным мостом VD2, сглаживается конденсатором С4 и стабилизируется параметрическим стабилизатором на резисторе R3, конденсаторе С3 и стабилитроне VD1. Это напряжение используется для питания микросхем.

Положительный перепад напряжения на дифференцирующей цепочке R1 С1 поступает на вход сброса счетчика R (вывод 11), который приводит счетчик D1 в нулевое состояние – на всех выходах счетчика напряжение логического нуля.

Логический нуль на входе 12 элемента D2.4 приводит к появлению на его выходе 11 логической единицы, которая открывает транзистор VT1. Через открытый транзистор включается реле Р1, которое своим контактом включает нагрузку, и кроме того, удерживает во включенном состоянии само устройство. О логических единицах и нулях для освежения информации можно прочитать в цикле статей «Логические микросхемы».

Казалось бы, что включение нагрузки с помощью реле не совсем современно. Сейчас более распространены симисторы, тиристоры и твердотельные реле. Но все дело в том, что нагрузка, подключаемая к описываемому устройству, может быть 100 и более ватт, и всего 1…2 ватта.

Кроме того нагрузка может носить чисто индуктивный характер (первичная обмотка трансформатора, катушка магнитного пускателя). Поэтому при мощной нагрузке маломощный тиристорный ключ будет греться, а маломощная нагрузка может потреблять ток меньший, чем ток удержания тиристора, – нагрузка попросту не включится.

При индуктивной нагрузке приходится устанавливать дополнительные RC – цепочки, иначе нагрузка будет просто дребезжать. Это наиболее заметно при включении магнитного пускателя, – он работает как электрический звонок. При такой универсальности нагрузок «контактное» включение наиболее просто и вполне оправдано.

После всех описанных событий начинает работать генератор на элементах D2.1 D2.2. При указанных на схеме номиналах резистора R2 и конденсатора С2 частота импульсов около 1.5 Гц. При необходимости более точный подбор частоты производится изменением величины резистора R2.

Эти импульсы поступают на счетный вход С (вывод 11) счетчика D1. Когда на вход счетчика поступит 8192-й импульс, на его выводе 3 установится уровень логической единицы. Нетрудно посчитать, что при указанной частоте следования импульсов это произойдет примерно через полтора часа после включения всего устройства в сеть.

Эта логическая единица поступит на вход 9 элемента D2.3. она разрешит прохождение на выход элемента D2.3 импульсов с выхода 9 счетчика D1, которые с частотой 0,75 Гц через элемент D3.1 разрешают и запрещают работу генератора на элементах D3.2 D3.3. В результате пьезоизлучатель F1 излучает пакеты импульсов с частотой около 1000 Гц. Это и есть то самое назойливое звучание, о котором было сказано выше.

Если во время этого звучания нажать кнопку S2 на вход сброса счетчика D1 будет подано напряжение питания, что эквивалентно подаче логической единицы, счетчик сбросится, и все начнет работать как при включении питания. Нагрузка останется включенной.

А что произойдет, если кнопка S1 вовремя нажата не будет? В этом случае счетчик будет продолжать считать дальше. При этом, обратите внимание, на выходе 3 будет оставаться логическая единица, – ведь 8192 импульса уже подсчитаны! Когда будет подсчитано еще 512 импульсов, логическая единица появится на выходе счетчика 14. При указанной частоте импульсов генератора на это уйдет еще около 5-ти минут. Это будет временем подачи звукового сигнала.

Теперь на входах 12 и 13 элемента D2.4 будут две логические единицы, что приведет к появлению на его выходе 11 уровня логического нуля. Поэтому транзистор VT1 закроется и отключит реле Р1, которое своим контактом отключит нагрузку и само устройство.

Детали и конструкция. Лучше всего все детали, кроме трансформатора, разместить на печатной плате. Можно также весь монтаж сделать навесным. Для этого можно на кусочке пластика приклеить микросхемы вверх ногами, после чего распаять все, используя выводы в качестве опорных точек монтажа.

Трансформатор подойдет любой, мощностью не менее 5 ватт, например от китайских сетевых адаптеров. Напряжение вторичной обмотки должно быть в пределах 15…17 В. В качестве выпрямительного моста подойдет любой с током нагрузки 0,5…1 А. возможно также применить просто диоды, например, широко распространенные импортные 1N4007. Сейчас такие купить намного проще, чем отечественные КД209.

В качестве реле использовано реле от систем дистанционного управления телевизоров 3УСЦТ, которое также можно заменить импортным, например TIANBO. Купить сейчас такое реле тоже не составит труда.

Всю конструкцию можно разместить в пластмассовой коробке подходящих размеров, которые продают в магазинах электротоваров. На стенке корпуса следует разместить блок розеток и кнопки S1 и S2. При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже схема не требует налаживания, начинает работать сразу.

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Практическая электроника

Выключатели нагрузки

Выключатель нагрузки – switсh выключатель, предназначенный для коммутации электрических цепей в нормальных условиях эксплуатации и в определенных условиях перегрузки, а также для пропускания в течение заданного интервала времени токов в условиях, отличных от нормальных.

Примечание: Выключатель нагрузки может быть способен включать токи короткого замыкания.

Выключатель нагрузки – это электрический аппарат, служащий для отключения всех видов токов, кроме токов короткого замыкания. При необходимости отключать токи короткого замыкания, последовательно с выключателем нагрузки устанавливаются предохранители. В связи с этим его дугогасительное устройство менее эффективно, по сравнению с выключателем и проще по конструкции. Все эти факторы в совокупности приводят к тому, что стоимость выключателя нагрузки ниже, чем выключателя. По этой причине парк выключателей нагрузки составляет в нашей стране порядка 70% от всех коммутационных электрических аппаратов применяемых в ячейках КСО.

Однако, разрыв в стоимости между выключателем нагрузки и выключателем за последнее время значительно сократился – и если раньше разница составляла 10-15 раз, то в настоящее время 2-3 раза. Это произошло потому, что с одной стороны, новые вакуумные и элегазовые выключатели стали значительно компактнее и менее материалоемки, чем старые маломасляные и тем более масляные баковые выключатели, а с другой стороны произошло усложнение конструкции самого выключателя нагрузки, с целью повышения его безопасности и надежности.

Конструкция

Классическим выключателем нагрузки (ВН) считается, воздушный выключатель нагрузки с продольным автогазовым дутьем. Конструкция этого аппарата напоминает конструкцию разъединителя с движением ножей в вертикальной плоскости, снабженного дугогасительными камерами. Используются подобные аппараты только в закрытых распредустройствах при рабочем напряжении 6 или 10 кВ.

Рис 1. Выключатель нагрузки ВН-16

В качестве первого примера ВН рассмотрим достаточно старый выключатель нагрузки типа ВН-16 (рис. 1). Его конструкция мало отличается от современных выключателей нагрузки с автогазовым дутьем, а сам ВН-16 до сих пор используется.

Рис 2. Дугогасительное устройство выключателя ВН-16

В основу конструкции выключателя нагрузки положена рама 1. На раме расположены: опорные изоляторы 2, подвижные контакты 3, дугогасительные камеры 4, изоляционные тяги 5, отключающие пружины 6, приводной вал 7, неподвижные главные контакты 10.

Подвижные контакты выключателя нагрузки выполнены двухступенчатыми. Они состоят из главных контактов (двух медных пластин 8 с приклепанными к ним фасонными дугообразными стальными пластинами и латунного осевого контакта), служащих для пропускания тока при замкнутых контактах аппарата, и дугогасительных контактов, а также контактных пружин и сварной вилки для присоединения изолирующей тяги.

Дугогасительное устройство выключателя нагрузки ВН-16 представлено на рис. 2. К верхней арматуре каждого из изоляторов, на котором закреплен неподвижный контакт, крепится винтами стальная прямоугольная планка, на которую собственно уже и крепится главный контакт 2 выполненный в виде уголка. На главном контакте установлен неподвижный дугогасительный контакт 3, крепящийся при помощи винтов 4. На дугогасительный контакт своей расширенной полостью надевается дугогасительная камера 5 крепящаяся к той же пластинке шестью винтами. Сама дугогасительная камера состоит из двух половинок, изготовленных из пластмассы и стянутых между собой при помощи винтов. Внутри дугогасительной камеры размещен сменный вкладыш 6, также состоящий из двух частей. Они вложены внутрь камеры таким образом, чтобы внутри нее осталось пространство для прохода дугогасительного ножа 7. Оба вкладыша изготовлены из материала, обладающего способностью под действием высокой температуры дуги выделять большое количество газов (автогазообразование), служащих для гашения дуги.

Рассмотрим процесс гашения дуги. При размыкании главных контактов дугогасительные контакты остаются замкнутыми, и дуги не возникает. При дальнейшем расхождении контактов размыкаются дугогасительные контакты, и на них загорается дуга внутри дугогасительной камеры. Под действием высокой температуры из вкладышей обильно выделяется газ, и повышается давление в области горения дуги. Образовавшиеся газы выбрасываются из верхней части дугогасительной камеры, обдувая дугу вдоль ее столба (продольное газовое дутье), что способствует ее гашению. Зона выброса газов из дугогасительной камеры составляет 0,2 * 0,6 м.

При выходе подвижного контакта из дугогасительной камеры дуга уже погашена.

В качестве материала вкладышей используется органическое стекло.

Коммутационный ресурс такого вкладыша для данного выключателя нагрузки составляет 75 отключений при токе 200 А и напряжении 10 кВ.

Для защиты от токов короткого замыкания последовательно с выключателем нагрузки устанавливаются плавкие предохранители. Такая модификация выключателя нагрузки содержит в своем обозначении букву «П». В нашем примере это ВНП-16 (рис. 3).

Рис. 3 Выключатель ВНП-16

Рис.4 Выключатель ВНПР-10

Конструкции автогазовых выключателей нагрузки совершенствуются в нашей стране до настоящего времени. В качестве примера современной модификации таких аппаратов рассмотрим выключатели нагрузки ВНПР-10 (рис. 4) и ВНМ-10. Как видно из рисунка конструктивно ВНПР-10 мало отличается от ВН-16. Однако, он имеет более высокие технические характеристики, приведенные в табл. 3.1, в сравнении с характеристиками ВН-16. К дополнительным устройствам, входящим в конструкцию автогазовых выключателей нагрузки, относят:

1. устройства отключения выключателя нагрузки при перегорании предохранителя;

Рассмотрим их по порядку.

Устройство отключения выключателя нагрузки при перегорании предохранителя

Механизм (рис. 5) состоит из: флажка 1, рычажка 2 (закрепленного на общем валу с флажком), изоляционной тяги 3, рычага 4 (свободно сидящего на валике 5), собачки 6 (закрепленной на этом валике), рычага 7 с роликом, заводного рычага 8, поворотного контакта 9, неподвижных контактов 10, пружины 11, гнутой тяги 12, ведущего пальца 13 (закрепленного на валу выключателя нагрузки 14). Причем, детали 1-4 повторяются на каждом полюсе аппарата, а остальные общие.

При перегорании плавкой вставки предохранителя 15 его указатель 16 выбрасывается и ударяет по флажку 1, который, поворачиваясь вместе с рычажком 2, посредством тяги 3 поворачивает рычаг 4. Последний, упираясь в упор 17, поворачивает валик 5 с собачкой 6, что дает возможность рычагу 7 вместе с поворотным контактом 9 повернуться под действием пружины 11 на угол 90° и замкнуть через неподвижные контакты 10 цепь катушки отключающего электромагнита.

При отключении вал выключателя нагрузки 14 поворачивается по часовой стрелке на угол около 73°. При этом ведущий палец 13 посредством тяги 12 поворачивает заводной рычаг 8. Последний, упираясь в упор 18, возвращает рычаг 7 вместе с поворотным контактом 9 в исходное положение, заводя при этом пружину 11. После смены предохранителя, при очередном включении выключателя нагрузки, заводной рычаг 8 снова отводиться влево.

Рис. 5 Механизм отключения выключателя

В качестве приводов выключателей нагрузки используется пружинный привод с ручным включением и ручным или автоматическим отключением посредством тяг; электромагнитный привод с дистанционным или автоматическим включением и (или) отключением. В конструкцию привода обычно закладываются блокировки от неправильных действий оператора управляющего этим приводом.

К сожалению, в конструкциях отечественных автогазовых выключателей нагрузки, выпускаемых ныне, заложены разработки почти полувековой давности, поэтому в современном оборудовании их применяют редко. Помимо больших затрат на эксплуатацию, они не соответствуют все возрастающим требованиям к электрическим сетям, поэтому в настоящее время при конструировании новых типов ячеек КСО зачастую обращаются к зарубежным разработкам.

Зарубежные фирмы предлагают несколько типов выключателей нагрузки, которые можно применять в различных вариациях: элегазовые и воздушные, трехпозиционные (включено – выключено – заземлено) и двухпозиционные (включено – выключено), ротационные и поршневые. Однако просто перенести зарубежные решения в Россию нельзя – в нашей стране действуют иные нормы и правила, и оборудование требует адаптации к российским условиям, кроме того, оно дорого. Тем не менее такое оборудование закупается и эксплуатируется. Поэтому рассмотрим наряду с отечественными конструкциями импортные выключатели нагрузки.

Конструкция воздушного выключателя нагрузки

Воздушный выключатель нагрузки серии IML устанавливается в ячейках КСО-6(10)-Э1 “АВРОРА” и представляет из себя трехполюсный трехпозиционный аппарат предназначенный для включения, длительного пропускания и отключения трехфазного номинального тока частотой 50 Гц в электрических сетях с изолированной нейтралью с напряжением до 10 кВ (табл.1.). Дугогашение в этих аппаратах осуществляется при помощи автокомпрессионного дутья воздухом.

Что такое выключатель нагрузки и как он используется?

Разъединение нагруженных электрических цепей всегда сопряжено с риском искрообразования. Особую опасность таит в себе отключение нагрузки на высоковольтных линиях. Мощная электрическая дуга, образующаяся при коммутации незащищённых контактных ножей, может привести к разрушению силовых контактов и к выходу из строя электрических приборов. Обезопасить процесс коммутации цепей способен выключатель нагрузки, оборудованный устройствами для экстренного гашения дуги.

Выключатели нагрузки (ВН) принадлежат к тем видам коммутационных приборов, которые, по уровню допускаемых токов, занимают промежуточное положение между обычными разъединителями и специальными выключателями номинальных токов, способных отсекать сверхтоки в аварийных ситуациях. Несмотря на то, что коммутация номинального тока выключателем нагрузки допускается, однако прибор не рассчитан на отключение токов перегрузок в случае КЗ. Для этих целей предусмотрено применение специальных высоковольтных предохранителей.

Применение

Выключатели нагрузки применяются в распределительных сетях с целью коммутации линий, силовых трансформаторов, работающих при номинальных напряжениях. Устройства могут использоваться для включения/отключения дополнительных нагрузок, но они не предназначены для защиты от коротких замыканий, за исключением тех конструкций, в которых установлены плавкие предохранители (см. рис. 1).

Рис. 1. ВН с предохранителями

Такими разъединителями мощности оборудуются высоковольтные линии на 6 – 10 кВ, для токов, не превышающих 400 – 600 А. Для коммутации и защиты более мощных линий электропередач применяются релейные устройства. В маломощных сетях допускается использование ВН без предохранителей.

Существуют компактные выключатели нагрузок до 100 А, которые легко монтируются в распределительных устройствах. Такие рубильники внешне похожи на конструкцию автоматического выключателя (см. рис. 2) и устанавливаются на входах сетей многоквартирных и частных домов. Они управляются только вручную и не отключаются при достижении тока срабатывания защиты.

Рис. 2. Маломощные выключатели нагрузки

Наличие модульного выключателя мощности не исключает необходимости защиты проводки в аварийных режимах другими способами. В частности, аварийное отключение домашней электрической сети обеспечивают автоматические пакетные выключатели, но использовать их для частого отключения нагрузки не рекомендуется из-за быстрого износа контактов. В этом смысле переключатель нагрузки более надёжен, так как его контакты рассчитаны на такие режимы работы.

Преимущества и недостатки

У рассматриваемых коммутационных аппаратов есть сильные и слабые стороны.

К преимуществам относятся:

• меньшая себестоимость, по сравнению с другими видами выключателей;
• быстрое и надёжное включение и отключение номинальных токов нагрузок;
• возможность применения дешёвых плавких предохранителей для защиты от перегрузок;
• наличие у высоковольтных ВН видимого разрыва контактов, что позволяет обходиться без дополнительного разъединителя.

Недостатки:

• ограниченный ресурс эксплуатации;
• разрыв цепи возможен только для токов, в пределах номинальных значений мощностей;
• после срабатывания предохранителя необходима его замена.

Устройство и принцип работы

Конструкция высоковольтного выключателя нагрузки очень напоминает устройство трехполюсных разъединителей. На раме расположены поворачиваемые в вертикальной плоскости подвижные ножи, имеющие серповидную форму. Они входят в камеру, где расположены неподвижные контакты.

Управление поворотом ножей осуществляется с помощью механизмов, ручных приводов, либо полуавтоматических устройств. Электромагнитный привод, использующий соленоид обеспечивает дистанционное отключение нагрузки высоковольтных приборов, а в отдельных случаях работу в автоматическом управлении.

На рисунке 3 представлен чертёж трёхполюсного ВН с ручным приводом.

Рис. 3. Чертёж выключателя нагрузки ВНА

Обратите внимание (рисунок слева) на то, что в конструкции предусмотрено установку предохранителей, которые не показаны на чертеже. Все токоведущие части отделены от рамы мощными изоляторами (рисунок справа).

Для обеспечения необходимой скорости разъединения контактов применяются пружинные механизмы. При повороте вала пружина накапливает потенциальную энергию, которая в определённый момент высвобождается, направляя накопленную мощь на движение ножей. Пружинный механизм хорошо виден на рисунке 4.

Рис. 4. Выключатель нагрузки ВНА с пружинным механизмом

В комплект выключателя нагрузки могут входить стационарные ножи заземления. Эти элементы дополнительной защиты имеют механизмы блокировки от ошибочных действий персонала.

Главное отличие ВН от разъединителей – это наличие дугогасительных устройств, обеспечивающих сохранность неподвижных и подвижных контактов при коммутации. Гашение электрической дуги, которая неизбежно зажигается при отключении или включении нагруженной цепи, происходит в дугогасительных камерах, оборудованных вкладышами, изготовленных из полимеров. Дуги гасятся потоком продуктов испарения вкладышей, образующихся под действием высоких температур возникающего разряда.

В зависимости от конструкции ВН принцип гашения может отличаться. Следует помнить, что камеры гашения не обеспечивают абсолютного отсутствия дуги, которая, хоть и на очень короткий период времени, всё-таки возникает. Задача состоит в том, чтобы как можно быстрее подавить разрастание разряда, устранив условия для его существования.

Эффект гашения достигается различными способами: путём сдувания ионизированного воздуха с контактов, заполнением камер специальными смесями газов или созданием вакуума. В зависимости от принципа подавления дуги различают разные типы выключателей.

По способу гашения дуги в камерах, ВН подразделяются на следующие виды:

• автогазовые; ;
• вакуумные;
• воздушные;
• масляные;
• электромагнитные.

Автогазовый (газогенерирующий) выключатель

Устройство предназначено для оперативной коммутации силового электрооборудования. Подавление дуги происходит под действием газов, генерируемых в камере гашения. Вкладыш из мочевиноформальдегидной смолы или из полиметилметакрилата, расположенный внутри камеры, в момент коммутации дугогасительных контактов молниеносно нагревается. Под действием высокой температуры происходит испарение верхнего слоя полимера, а образовавшийся поток газов интенсивно гасит электрическую дугу.

Условие для испарения вкладыша создают дугогасительные контакты, запуская процесс «продольного дутья». Во включенном состоянии номинальный ток протекает по основным контактам.

Автогазовые ВН активно используются в России и в странах СНГ. Они применяются на подстанциях, устанавливаются в распределительных устройствах электросетей 6 – 10 кВ с изолированной нейтралью. В основном их монтируют там, где экономически не выгодно применять установки другого типа, а использование разъединителей запрещено правилами ПУЭ.

Данный тип выключателей имеет самую низкую стоимость и высокую ремонтопригодность. Эти преимущества способствуют росту популярности газогенерирующих выключателей.

Вакуумный высоковольтный выключатель

Очень эффективное, но дорогое устройство, позволяющее выключать не только номинальные токи нагрузки, но и сверхтоки при КЗ. Контакты вакуумных выключателей находятся в вакуумной камере со сверхнизким давлением (порядка 10 -6 — 10 -8 Н/м). Отсутствие газа создаёт очень большое сопротивление, что препятствует горению дуги.

При размыкании/замыкании контактов дуга всё-таки возникает (за счёт образования плазмы из паров металла контактов), но она практически мгновенно, гаснет, в момент перехода через ноль. В течение 7 – 10 мк/с пары конденсируются на поверхности контактов и на других деталях камеры.

Существуют разновидности:

• вакуумные выключатели до 35 000 В;
• устройства для напряжений, превышающих 35 кВ;
• вакуумные контакторы для сетей в 1000 В и выше.

Основные достоинства:

• работа выключателя в любом положении;
• коммутационная износостойкость;
• стабильная работа;
• пожарная безопасность.

Из недостатков можно выделить сравнительно высокую стоимость из-за сложности технологии производства камер.

Элегазовые ВН

В коммутационных аппаратах данного типа для гашения дуги используется элегаз. Работает устройство по принципу автогазовых выключателей, но вместо воздуха для гашения дуги применяется шестифтористая сера (SF₆) с добавками других газов.

В корпус камеры гашения из герметической ёмкости поступает элегаз, который не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно. Различают колонковые и баковые устройства (см. рис. 5).

Рис. 5. Баковый элегазовый ВН

В конструкциях таких выключателей используется встроенные трансформаторы тока. Современные элегазовые ВН могут работать в распределительных устройствах сверхвысокого напряжения, достигающего 1150 кВ.

Условное обозначение и маркировка

Для маркировки выключателей нагрузки используются буквенные и цифровые символы, сгруппированные по группам:

ВН Х-Х-00/0-0 хх 0 Х0.

Заметим, что приведённая структура обозначения может отличаться в маркировках разных типов конструкций.

Рассмотрим один из вариантов.

• Первая группа букв содержит информацию о типе выключателя. ВН – выключатель нагрузки. Иногда буква Н отсутствует, а на её месте, а чаще всего Х на второй позиции обозначает тип изделия либо вариант исполнения.

Буквенное обозначение типов конструкции:

• М – масляный;
• ММ – маломасляный
• А– автогазовый.

(Элегазовые рубильники имеют свою структуру обозначения).

Буквенное обозначение вариантов исполнения:

• М – модернизированный;
• П – пружинный привод;
• Р – ручной привод;
• Э – электромагнитный.

Х на третьей позиции может обозначать расположение привода:

• П – правое;
• Л – левое.

На четвёртой позиции (00) цифры, указывающие номинальное напряжение в кВ.

5 позиция (/0) – номинальный ток отключения, в кА.

6 позиция (0) – номинальный (сквозной) ток выключателя.

7 позиция (хх) – расположение заземляющих ножей (иногда климатическое исполнение). п – за предохранителями, в – со стороны контактов заземления.

8 позиция (0) – обозначает тип устройства подающего команды для отключения (при наличии).

9 позиция (Х0) – климатическое исполнение и категория размещения.

Пример: маркировка ВВЭ – 15 – 25/ 680 – УЗ означает: Выключатель вакуумный, с электромагнитным приводом, рассчитанный на напряжение 15 кВ, ток термической стойкости – 25 кА, номинальный ток ВН – 680 А, применяется в условиях умеренного климата, предназначен для внутренней установки.

На рисунке 6 приведён пример обозначения на схеме.

Рис. 6. Обозначение на схемах

Отличие от автоматического выключателя

Основной признак отличия от автоматического выключателя в том, что рассматриваемые устройства не могут работать в автоматическом режиме. Для отключения ВН требуется вмешательство оператора – с помощью ручного привода или дистанционно (в зависимости от конструктивного исполнения). Автоматический выключатель размыкает цепь при достижении тока срабатывания защиты.

Отличить устройства можно по их маркировке и по внешнему виду.

Технические параметры

Выключатели нагрузки характеризуются тремя важными параметрами:

• номинальным напряжением;
• током термической стойкости;
• номинальным током ВН.

Другие параметры учитываются исходя из условий расположения, желаемого способа коммутации и выбора типа исполнения.

В качестве примера приводим таблицу параметров для ВН:

Тип изделия	U ном, кВ	Тип предохранителя	I ном. предохранителя, кА	максимальный ток, кА	Масса (без привода), кг
ВНП-3	3	ПК-З	80	31,5	50
			200	31,5	55
ВН-16	6	—	—	—	36
	10	—	—	—	36
ВНП-16	6	ПК-6	50	20	62
			80	20	64
			160	20	78
ВНП-16	10	ПК-10	32	12,5	52
			50	12,5	65
			100	12,5	79
ВНП-17	6	ПК-6	50	20	62
			80	20	64
			160	20	78
ВНП-17	10	ПК-10	32	12,5	52
			50	12,5	65
			80	12,5	79

Технические параметры других типов выключателей нагрузки можно узнать у продавца или из других источников информации.

Подключение

На линиях электропередач ВН размещают перед силовыми трансформаторами. Если техническая документация предусматривает наличие разъединителей – они устанавливаются после ВН.

В многоквартирной электросети ВН устанавливаются в распределительных щитках (если есть доступ) или в другом доступном месте, отдельно на каждую квартиру.

В производственных цехах мини рубильник целесообразно устанавливать возле каждого станка, для обеспечения возможности экстренного его отключения.

В бытовой электросети выключатели нагрузки устанавливаются, как правило, перед счётчиком, хотя могут монтироваться и после прибора учёта. Но обязательно перед защитными устройствами – автоматами, пробками и т. п. В качестве примера приводим схему подключения ВН в однофазной сети.

Рис. 7. Схема подключения ВН в домашней сети

Реализация УОН (Страница 1 из 2)

Зравствуйте!
Подскажите пожалуйста на чем ,то есть на каких, современных панелях реализовываются устройства отключения нагрузки.
Вот был слух о том, что панель УОН собирается делать УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС на базе шкафа ШЭ-200 то есть вместе с приемником АКА, но в описании я что-то не нашел.
Спасибо.

2 Ответ от nkulesh 2011-03-09 14:38:38

Re: Реализация УОН

Я “сижу” с другой стороны – на ГЭС, где ЦКПА (ЛАДВ) выдаёт команды САОН, как они реализуются – вопрос Предполагаю, что неважно, т.к. при получении сигнала отключается какое-то число присоединений, а вот фактическая мощность, отключенная при этом . вещь очень неопределённая, мне кажется. УОН сможет по получении сигнала САОН отключить мощность, близкую к заданию (уставке САОН)? Не слышал о таких устройствах. Кстати, это было бы актуально и для АЧР, очевидно. Получается некое АДВ по принципу 2-ДО, заранеее по текущим значениям нагрузки присоединений выбирается (с интервалом, конечно) походящее УВ (отключение этих самых присоединений) для каждого САОН. Наверное, это возможно сегодня. Но примеров не знаю.

3 Ответ от grsl 2011-03-09 15:17:00

Re: Реализация УОН

Адаптивные и динамичские системы разгрузки по мощности ( в том числе и при АЧР) существуют уже давно, ну 10 лет точно :-).
Существуют в различном исполнении, динамическая система с отслеживанием балансов мощностей по каждому присоеденинению не проблема сегодня ( да и вчера тоже) но требует довольно больших вложений. конечно удобно по связи, экономит время и средства, но есть свои сложности.
Каждый такой проект очень индивидуален, в списке имеем два таких проекта, один на связи сделали 7 лет назад, он был частично проверен, но не пущен в силу эксплутационых проблем, задача была довольно сложная в матрице 10 на 10, 10 присоединей с 10 приоритетами.
Второй проект сделали два года назад, но в нём нет проверки по каждому присоединению, есть общий баланс потребления и производства, несколько месяцев назад добавили туда разгрузку по превышению нагрузки.
Из действительных проектов видел в бумаге проект который швейцарский коллега делал на нефтезаводе в Индонезии, там своя станция на 200мега, ввода от сети и т.д., он использовал МП защиту с 48-ю каналами и специальной адаптивной логикой ( кстати писал эту функцию разгрузки, несколько раз упоминаемый на форуме Златко Попович).
если будет интересно кому то то попытаюсь найти документ по теме, он когда то был свободно на сайте АББ.

Ещё сорвался такого типа проект, совместный с Сименсом, а жаль, была бы интереснейшая работа, там крутой мужик из Сименса такой алгоритм написал, целый том, а мы должны были в железе его сделать.
Цена работы подкачала :-).

4 Ответ от cambric 2011-03-09 17:43:57

Re: Реализация УОН

если будет интересно кому то то попытаюсь найти документ по теме, он когда то был свободно на сайте АББ.

Интересно, Слава, поищи, пожалуйста:)

5 Ответ от grsl 2011-03-09 19:20:34

Re: Реализация УОН

Не нахожу пока, сняли видимо.
Но в и-нете полно инфы, можно гуглить:
1. Adaptive load shedding.
2. Intelligent load shedding.

6 Ответ от Mismatch 2013-09-20 13:04:30

Re: Реализация УОН

Вам где эти самые устройства реализовывать? На объектах ФСК или других?
Проект (расчеты режимов с рекомендациями по ПА) есть?
Или просто требование – реализовать УВ от команд САОН/АПНУ?
Так или иначе – УОН, по-сути, шкаф с релюшками. Команду на отключение принял – в определенное количество мест реализовал – отключил присоединения. Типовой ШЭ-200 для этого подходит слабо (должны быть ключи в цепях отключения всех присоединений – требование Системного оператора). Но, если позвонить в Уралэнергосервис – они могут сделать нетиповой шкаф под конкретные команды приемника. Тогда все О.К.
В любом случае, можно реализовать УОН даже на простой релейной логике.

7 Ответ от boomer 2017-11-07 09:37:30

Re: Реализация УОН

Зравствуйте!
Подскажите пожалуйста на чем ,то есть на каких, современных панелях реализовываются устройства отключения нагрузки.
Вот был слух о том, что панель УОН собирается делать УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС на базе шкафа ШЭ-200 то есть вместе с приемником АКА, но в описании я что-то не нашел.
Спасибо.

Лучше поздно, чем никогда:

Шкафы УПАСК с УОН/УРП/САОН УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС изготавливает, но проходят они как нетиповые проекты, т.к. схемы исполнение УОН/УРП/САОН несколько отличаются друг от друга.
В данный момент подготавливаются несколько типовых решений, в том числе с исполнением логики и выходных цепей на ИСУВ “ЭЛИС”.

8 Ответ от Chichkin.A.B 2017-11-07 10:35:03

Re: Реализация УОН

Это что за аппарат такой что-то на сайте о нем ни слова.

9 Ответ от ПАУтина 2017-11-08 01:47:56

Re: Реализация УОН

99serega99 пишет:

Зравствуйте!
Подскажите пожалуйста на чем ,то есть на каких, современных панелях реализовываются устройства отключения нагрузки.

Если нет ограничения в средствах, могу посоветовать, МКПА от ИК Прософт-Системы у них всё гибко.

10 Ответ от SergeyAF 2017-11-08 09:03:11

Re: Реализация УОН

Исполнительные устройств отключения нагрузки (УОН) в своём большинстве (которые мне довелось эксплуатировать/обслуживать) выполнены на базе электромеханических реле, в основу схемного построения которых так или иначе положены Типовые материалы для проектирования 407-03-492.88. Также встречаются УОН, у которых простая логика, повторяющая подход описанный в типовых материалах на базе МП терминалов различных производителей.
На сайте УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС тоже ничего не нашёл о чём упоминает

В данный момент подготавливаются несколько типовых решений, в том числе с исполнением логики и выходных цепей на ИСУВ “ЭЛИС”.

Будет очень интересно посмотреть, если кто-то из производителей решится на разработку типовых решений для реализации адаптивных САОН.
Или может кому-то уже известны такие устройства введённые в работу?

11 Ответ от ПАУтина 2017-11-08 12:54:24

Re: Реализация УОН

удет очень интересно посмотреть, если кто-то из производителей решится на разработку типовых решений для реализации адаптивных САОН.
Или может кому-то уже известны такие устройства введённые в работу?

Коллеги, тогда обратимся в историю.
САОН – специальная автоматика отключения нагрузки, и именно автоматика имеет измерительные, пусковые (свои или внешние, например ФОЛ) органы и исполнительные, то есть является по сути АПНУ в упрощенном варианте типа АРОЛ. Эта автоматика зародилась в 50-х применялась в качестве локальной где-то в 50. 60-х годах, после того как пошло внедрение централизованных, от это автоматики начали отказываться, в виду того, что она не всегда может полностью учесть схемно-режимные аварийные ситуации.
Здесь, как я понимаю идёт обсуждение УОН – оконечное устройство отключения нагрузки, являющимся местным исполнителем УВ от какой-то АПНУ.
Поэтому не может быть и речи о каком-то адаптивном САОН.

12 Ответ от n00buK 2017-11-08 13:20:40

Re: Реализация УОН

Поэтому не может быть и речи о каком-то адаптивном САОН.

Смею предположить, что под “адаптивным САОН” является устройство, отключающее нагрузку с учетом текущего потребления, в то время как существующее УОН отключает плюс-минус (в реальность конечно только плюс) лапоть.

13 Ответ от ПАУтина 2017-11-08 14:33:41

Re: Реализация УОН

Смею предположить, что под “адаптивным САОН” является устройство, отключающее нагрузку с учетом текущего потребления, в то время как существующее УОН отключает плюс-минус (в реальность конечно только плюс) лапоть.

Смею заметить, что закон сохранения энергии ещё ни кто не отменял, то есть, чем больше нагрузка, тем больше переток по контролируемому сечению, тем больше вероятность нарушения устойчивости при аварийном отключении связи в этом сечении. Поэтому, если на местах нет жульничества с перетасовкой отключаемых нагрузок от АПНУ, то и нет смысла в такой адаптации, а с другой стороны и на такую адаптации найдётся своё адаптивное .
Вообще, идея не нова и может использоваться для всего “зоопарка” АОСЧ, АОС и УОН. так как они в принципе могут использовать один и то же объём нагрузки.

14 Ответ от boomer 2017-11-10 10:29:00 (2017-11-14 07:37:22 отредактировано boomer)

Re: Реализация УОН

Приношу извинения, что выпал из обсуждения.

Информация на сайте обновлена как по шкафам ШЭ-200-АКА, ШЭ-500-АК, Шкафам ПА, так и по ИСУВ “ЭЛИС”.
http://www.uenserv.ru/apparatura/
По САОН/УОН/УРП – реализуемые схемы на данный момент относятся к нетиповым проектам шкафов (Шкафы ПА).

В связи с тем, что ИСУВ “ЭЛИС” позволяет довольно гибко строить исполнительную схему, а также позволяет строить “вложенности” и последовательности с ключами управления вкупе с возможностью дистанционного управления по каналу связи с АСУТП – она предпочтительнее релейной схемы САОН/УРП/УОН.
В принципе, достоинств у нее перед традиционными реле и ключами много, но это отдельная тема пожалуй.

Предупреждая закономерные вопросы:
ИСУВ “ЭЛИС” находится в опытно-промышленной эксплуатации на ВЛ 500 кВ Южная – Емелино, а также в МЭС Урала.

15 Ответ от Chichkin.A.B 2017-11-10 12:43:24

Re: Реализация УОН

Это что получается какая-то промежуточная панель? Типовую привязку у УПАСКу можно где то посмотреть? Управление что по 101 протоколу, а как же всем необходимый ETH?

16 Ответ от ХВА 2017-11-13 11:20:30

Re: Реализация УОН

В связи с тем, что ИСУВ “ЭЛИС” позволяет довольно гибко строить исполнительную схему, а также позволяет строить “вложенности” и последовательности с ключами управления вкупе с возможностью дистанционного управления по каналу связи с АСУТП – она предпочтительнее релейной схемы САОН/УРП/УОН.
В принципе, достоинств у нее перед традиционными реле и ключами много, но это отдельная тема пожалуй.

Но все эти достоинства противоречат положению ГОСТ Р 55438-2013
“2.1.47 эксплуатационное состояние устройства РЗА: Состояние устройства РЗА: введено в работу, оперативно выведено (не для производства работ), выведено для технического обслуживания.
Примечание – Устройство РЗА считается:
– введенным в работу, если все входные и выходные цепи, в том числе контакты выходных реле этого устройства, с помощью переключающих устройств подключены к цепям управления включающих или отключающих электромагнитов управления коммутационных аппаратов и/или взаимодействия с другими устройствами РЗА;
– оперативно выведенным, если все выходные цепи отключены переключающими устройствами;
– выведенным для технического обслуживания, если все входные и выходные цепи, необходимые по условиям производства работ, отключены с помощью переключающих устройств или отсоединены на клеммах.”

Т.е. переключающее устройство должно отключать выходные цепи дискретных выходов команд. Причем требуют физический разрыв ключом (например, вывод команды при “залипании” выходного контакта реле без участия персонала РЗА при оперативном выводе).

В этом проблема таких решений. Пока нормативная база не позволяет их внедрять. Если что, крайним будет тот, кто разрешил такие решения, нарушив ГОСТ Р 55438-2013.

17 Ответ от boomer 2017-11-13 15:27:10

Re: Реализация УОН

Это что получается какая-то промежуточная панель? Типовую привязку у УПАСКу можно где то посмотреть? Управление что по 101 протоколу, а как же всем необходимый ETH?

Это не промежуточная панель, а устройство, монтируемое в шкаф с УПАСКом. Модуль управления (с кнопками/ключами) высотой 2U, модуль исполнительных реле – заменяет собой клеммы и реле и устанавливается вместо клеммного ряда – высотой 370 мм и шириной 100 мм. Каждого типа модуля может быть до 12 штук в одной системе и, соответственно, в одном шкафу. Отдельный шкаф не нужен.
по типовой привязке к УПАСКу – пришлите мне запрос на адрес denisov@uenserv.ru. На самом деле, на данный момент привязка сухими контактами, в ближайшее время – по собственной цифре.

Управление по 101 или 104-му протоколу (тот самый Ethernet). Смысла делать только для Ethernet нет, т.к. не раз сталкивались с наличием на объекте только 101-го или вообще отсутствием цифровой АСУТП.

Добавлено: 2017-11-13 17:27:10

Но все эти достоинства противоречат положению ГОСТ Р 55438-2013
“2.1.47 эксплуатационное состояние устройства РЗА: Состояние устройства РЗА: введено в работу, оперативно выведено (не для производства работ), выведено для технического обслуживания.
Примечание – Устройство РЗА считается:
– введенным в работу, если все входные и выходные цепи, в том числе контакты выходных реле этого устройства, с помощью переключающих устройств подключены к цепям управления включающих или отключающих электромагнитов управления коммутационных аппаратов и/или взаимодействия с другими устройствами РЗА;
– оперативно выведенным, если все выходные цепи отключены переключающими устройствами;
– выведенным для технического обслуживания, если все входные и выходные цепи, необходимые по условиям производства работ, отключены с помощью переключающих устройств или отсоединены на клеммах.”

Т.е. переключающее устройство должно отключать выходные цепи дискретных выходов команд. Причем требуют физический разрыв ключом (например, вывод команды при “залипании” выходного контакта реле без участия персонала РЗА при оперативном выводе).

В этом проблема таких решений. Пока нормативная база не позволяет их внедрять. Если что, крайним будет тот, кто разрешил такие решения, нарушив ГОСТ Р 55438-2013.

Данный пункт не предъявляет требований именно по физическому разрыву выходных цепей. Выходные цепи отключаются и подключаются, но виртуально.
Конструкция модулей, в том числе самих реле, исключает ручной пуск реле и замыкание контактов.

Для технического обслуживания предусмотрены ножевые размыкатели в выходных клеммах, избавляющие от вынимания проводника из клеммы.

По поводу нормативной базы – согласен, трудности имеются. В то же время, требование физического ключа и возможности дистанционно управлять ключами – являются противоречащими друг другу. Или необходимо ставить сервоприводы на ключи.

Как один из вариантов – ставить последовательно в выходную цепь еще переключатель, т.е. для только местного управления. Но в таком случае дистанционное управление может оказаться ограниченным и недостоверным.

Модульный выключатель нагрузки, что это такое и чем он отличается от автоматического выключателя

Все мы с вами прекрасно знаем, что такое автоматический выключатель и для чего он предназначен, а вот что такое выключатель нагрузки скажет далеко не каждый. В этой статье я расскажу, что такое модульный выключатель нагрузки, а также чем они отличаются от обычного автомата и где его в основном применяют.

Содержание

Что такое выключатель нагрузки (ВН)

ВН: какие они бывают

Как отличить ВН от АВ

Область применения выключателей нагрузки

Что такое выключатель нагрузки (ВН)

Итак, выключатель нагрузки – это коммутационный аппарат, предназначенный для обесточивания сети, находящейся под нагрузкой. По большому счету ВН – это не что иное, как миниатюрный рубильник.

Конструктивно ВН обладают усиленными контактами, а некоторые модели также имеют так называемый двойной разрыв контактов, что гарантирует полное обесточивание участка сети и высокий срок службы элементов ВН.

Конечно, отключать нагрузку можно и обычным автоматическим выключателем, но если часто использовать автоматический выключатель для отключения и включения сети под нагрузкой, то дуга испортит контактную группу и автомат не сработает в самый ответственный момент. Ведь основное назначение автоматического выключателя в защите сети (проводки), а возможность коммутации под нагрузкой вторична.

У ВН (в некоторых моделях) даже предусмотрены смотровые отверстия, чтобы вы смогли убедиться в отключенном или включенном положении коммутационного аппарата.

А для защиты от случайного включения предусмотрен специальный блокиратор.

Если же взглянуть немного назад, то классическим представителем миниатюрных рубильников являлись пакетные выключатели.

ВН какие они бывают

Выключатели нагрузки выпускаются на 1,2,3 или 4 полюса. При этом выбор типа исполнения напрямую зависит от того, какая у вас сеть (трехфазная либо однофазная), а так же есть ли необходимость коммутировать нулевой провод.

По номинальному току ВН разделены на следующие величины: 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125 Ампер.

Важно. Выключатель нагрузки не защищает от токов короткого замыкания, поэтому использовать его нужно обязательно в тандеме с обычным автоматическим выключателем.

При этом учтите следующее правило выбора ВН, по номинальному току он должен быть на один или два порядка выше, чем автоматический выключатель.

Если вы планируете использовать ВН совместно с вводным автоматом, то обратите внимание, что согласно ГОСТ 32397-2013 минимальный ток вводного устройства должен быть 40 Ампер. При этом ВН лучше всего монтировать перед вводным автоматом.

Примечание. Помимо ВН рассчитанных на 220 В и 380 В существуют так же ВН на 6-10 кВ Но в этой статье они рассматриваться не будут.

Как отличить ВН от АВ

Чисто визуально эти два коммутационных аппарата довольно похожи, единственно рычаг управления у выключателя нагрузки выглядит более массивно, а на лицевой стороне изделия написана аббревиатура «ВН»

Преимущества использования и область применения выключателей нагрузки

Данные коммутационные аппараты обладают следующими преимуществами:

1. Они предназначены для работы под нагрузкой, поэтому повреждения изолирующих элементов дугой сведено к абсолютному минимуму.

2. Повышенная электрическая износостойкость.

3. Возможна работа при незначительных превышениях номинального тока.

А используют ВН в основном так:

Зачастую в проектных решениях, многоквартирных домов, где отходящие линии (например, такие, как кухня, ванная, коридор, прихожая) защищены своим отдельным автоматом, вместо вводного автомата используется именно выключатель нагрузки.

Так же его применение целесообразно в водном распределительном устройстве многоквартирного дома, для возможности отключения оборудования и дальнейшего его технического обслуживания.

Либо на производстве, где необходимо отключать часть энергосистемы для технического обслуживания.

В частном доме же применение ВН, по моему мнению, не целесообразно.

Заключение

В этом материале был рассмотрен такой коммутационный аппарат как выключатель нагрузки, а так же рассмотрели где его обычно используют. Если статья оказалась вам полезна или интересна, то ставьте палец вверх. Спасибо за ваше внимание!

Адаптивная система специальной автоматики отключения нагрузки как элемент Smart Grid

ЗАО «Институт автоматизации энергетических систем» (ИАЭС) выполняет научно-исследовательские и проектные работы, разработку технического, алгоритмического и программного обеспечения средств и систем противоаварийного управления в области электроэнергетики. Разработанные институтом и реализуемые в настоящий момент адаптивные системы позволяют осуществлять дозированное отключение потребителей в соответствии с фактической нагрузкой.

На основе сложившихся в настоящее время представлений о внедряемых технологиях Smart Grid [1] можно сделать вывод, что эти технологии должны повышать качество услуг, предоставляемых конечному потребителю, и обеспечивать разумное использование энергоресурсов и оборудования. Эти признаки позволяют в полной мере отнести адаптивные системы специальной автоматики отключения нагрузки (САОН), предлагаемые нами для реализации в энергосистемах, к элементам технологии Smart Grid.

В существующих системах САОН, эксплуатируемых в энергосистемах, отключаемые потребители жестко распределены по ступеням. Это приводит к тому, что при изменении мощности нагрузки различных потребителей меняется реальный объем ступени САОН. Иногда объем одной и той же ступени в разное время может отличаться в несколько раз. При этом за расчетный объем ступени САОН, как правило, принимается минимальное возможное значение. Как следствие, срабатывание устройств противоаварийной автоматики (ПА) с действием на отключение нагрузки приводит к отключению нагрузки в большем, чем требуется в реальных условиях, объеме.

Чтобы устранить вероятность излишнего отключения и минимизировать ущерб, наносимый потребителям при действии устройств ПА, предлагается реализовать адаптивную систему САОН, обеспечивающую дозированное отключение с учетом фактической нагрузки. Поставленная задача решается путем автоматического контроля текущей мощности нагрузки и ее учета при выборе мест воздействия. Необходимая информация с объектов района энергосистемы передается в единый центр, где на ее основании в автоматическом режиме принимаются решения. Пуск адаптивной системы САОН выполняется по командам, поступающим от пускодозирующих устройств противоаварийной автоматики – АДВ (рис. 1), АРПМ, АОПО и т. п. Максимальный эффект от применения адаптивной системы САОН достигается в энергосистемах, в которых под специальную автоматику отключения нагрузки заведены потребители, имеющие переменные графики нагрузок.

Адаптивные системы САОН запроектированы Институтом автоматизации энергетических систем в работах по реконструкции устройств ПА в операционных зонах Новосибирского и Алтайского региональных диспетчерских управлений [2, 3]. Подобная АС САОН поставлена институтом в Норильскую энергосистему для дальнейшего монтажа и наладки.

В основе адаптивной системы САОН лежат следующие принципы. На каждом из объектов отключаемые присоединения объединяются в очереди САОН. На одном объекте может быть несколько очередей САОН. Из очередей с учетом их текущей нагрузки должны формироваться ступени отключения нагрузки (ОН) таким образом, чтобы объем воздействий был близок к заранее заданным объемам (например, ОН‑1-50 МВт, ОН‑2-100 МВт и т. д.). Формирование ступеней отключения нагрузки из очередей САОН выполняется в автоматическом режиме по алгоритму подбора очередей с учетом возможных критериев оптимальности (приоритетность, цена и др.). При наличии в энергосистеме электростанции, мощность которой может быть автоматически увеличена после реализации ОН, по алгоритму подбора также определяются очереди САОН, которые можно включить обратно (по команде ВН – «включение нагрузки»), для чего используется информация, позволяющая определить резерв мощности электростанции. Результатом подбора является таблица соответствия конкретных очередей САОН конкретным ступеням отключения нагрузки, а также очередей САОН, для которых выполняется обратное включение нагрузки по команде ВН. В соответствии с таблицей решений система САОН должна обеспечить отключение очередей САОН, соответствующих командам на отключение нагрузки, полученным от устройств противоаварийной автоматики, и на включение нагрузки при получении команды ВН.

Первый вариант (рис. 2) реализует принцип централизованного действия. Воздействие на коммутацию всех очередей САОН осуществляется из одного места (центра).