Коммутационные, распределительные и защитные устройства

Распределительные устройства: виды, особенности конструкции

Распределительным устройством (РУ) называют электроустановку, служащую для приема и распределения электроэнергии и содержащую коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства зашиты, автоматики и измерительные приборы.

Распределительные устройства электроустановок предназначены для приема и распределения электричества одного напряжения для дальнейшей передачи потребителям, а также для питания оборудования в пределах электроустановки.

Если все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе., оно называется открытым (ОРУ): при его расположении в здании — закрытым (ЗРУ). Распределительное устройство, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов и блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде называют комплектным и обозначают для внутренней установки КРУ, для наружной — КРУН.

Центр питания — распределительное устройство генераторного напряжения или распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции, к которые присоединены распределительные сети данного района.

Распределительные устройства (РУ) классифицируют по нескольким критериям, ниже приведем их виды и особенности конструкции.

Распределительные устройства до 1000 В

Распределительные устройства до 1000 В выполняются, как правило, в помещениях в специальных шкафах (щитах). В зависимости от назначения распределительные устройства 220/380 В (класс напряжения 0,4кВ) могут быть выполнены для питания потребителей либо исключительно для собственных нужд электроустановки.

Конструктивно распределительные устройства 0,4 кВ имеют защитные аппараты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), рубильники, выключатели-разъединители и соединяющие их сборные шины, а также клеммные колодки для подключения кабельных линий потребителей.

Помимо силовых цепей в низковольтных щитах может быть установлен ряд дополнительных устройств и вспомогательных цепей, а именно:

приборы учета электроэнергии и трансформаторы тока;

цепи индикации и сигнализации положения коммутационных аппаратов;

измерительные приборы для контроля напряжения и тока в различных точках распределительного устройства;

устройства сигнализации и защиты от замыканий на землю (для сетей конфигурации IT);

устройства автоматического ввода резерва;

цепи дистанционного управления коммутационными аппаратами с моторными приводами.

К низковольтным распределительным устройствам можно также отнести щиты постоянного тока, осуществляющие распределение постоянного тока от преобразователей, аккумуляторных батарей для питания оперативных цепей электрического оборудования и устройств релейной защиты и автоматики.

Высоковольтные распределительные устройства

Распределительные устройства класса напряжения выше 1000 В могут быть выполнены, как вне помещений – открытого типа (ОРУ) , так и внутри помещений – закрытого типа (ЗРУ) .

В закрытых распределительных устройствах оборудование размещается в сборных камерах одностороннего обслуживания КСО либо в комплектных распределительных устройствах типа КРУ .

Камеры типа КСО более предпочтительны для помещений ограниченной площади, так как они могут устанавливаться вплотную к стене либо друг к другу задними стенками. Камеры КСО имеют несколько отсеков, закрытых сетчатыми ограждениями либо сплошными дверцами.

КСО комплектуются различным оборудованием, в зависимости от их назначения. Для питания отходящих линий в камеру устанавливается высоковольтный выключатель, два разъединителя (со стороны шин и со стороны линии), трансформаторы тока, на лицевой стороне размещаются рычаги управления разъединителями, привод выключателя, а также низковольтные цепи и устройства защиты, реализованные для защиты и управления данной линией.

Камеры данного типа могут быть укомплектованы трансформаторами напряжения, разрядниками (ограничителями перенапряжения), предохранителями.

Распределительные устройства типа КРУ представляют собой шкаф, разделенный на несколько отсеков: трансформаторов тока и отходящего кабеля, сборных шин, выкатная часть и отсек вторичных цепей.

Каждый отсек изолирован друг от друга для обеспечения безопасности при обслуживании и эксплуатации оборудования шкафов КРУ. Выкатная часть шкафа, в зависимости от назначения присоединения может быть укомплектована выключателем, трансформатором напряжения, разрядниками (ОПН), трансформатором собственных нужд.

Выдвижной элемент относительно корпуса шкафа может занимать рабочее, контрольное (разобщенное) или ремонтное положение. В рабочем положении главные и вспомогательные цепи замкнуты, в контрольном — главные цепи разомкнуты, а вспомогательные замкнуты (в разобщенном последние разомкнуты), в ремонтном — выдвижной элемент находится вне корпуса шкафа и его главные и вспомогательные цепи разомкнуты. Усилие, необходимое для перемещения выдвижного элемента, не должно превышать 490 Н (50 кГс). При выкатывании выдвижного элемента проемы к неподвижным разъемным контактам главной цепи автоматически закрываются шторками.

Токоведущие части КРУ выполняются, как правило, шинами из алюминия или его сплавов; при больших токах допускается применение медных шин, при номинальных токах до 200 А — стальных. Монтаж вспомогательных цепей производится изолированным медным проводом сечением не менее 1,5 кв. мм, присоединение к счетчикам — проводом сечением 2,5 кв. мм, паяные соединения — не менее 0,5 кв. мм. Соединения, подвергающиеся изгибам и кручению, выполняются, как правило, многожильными проводами.

Гибкая связь вспомогательных цепей стационарной части КРУ с выдвижным элементом осуществляется с помощью штепсельных разъемов.

Шкафы КРУ, а также заземляющие ножи должны удовлетворять требованиям по электродинамической и термической стойкости к сквозным токам короткого замыкания. Для обеспечения требований по механической стойкости регламентировано количество циклов, которые должны выдерживать шкафы КРУ и его элементы: разъемные контакты главных и вспомогательных цепей, выдвижной элемент, двери, заземляющий разъединитель. Количество циклов включения и отключения встроенного комплектующего оборудования (выключатели, разъединители и др.) принимается в соответствии с ПУЭ.

Для обеспечения безопасности шкафы КРУ снабжаются рядом блокировок. После выкатывания выдвижного элемента все токоведущие части главных цепей, которые могут оказаться под напряжением, закрываются защитными шторками. Эти шторки и ограждения не должны сниматься или открываться без помощи ключей или специальных инструментов.

В шкафах КРУ стационарного исполнения предусматривается возможность установки стационарных или инвентарных перегородок для отделения частей оборудования, находящихся под напряжением. Не допускается использовать для заземления болты, винты, шпильки, выполняющие роль крепежных деталей. В местах заземления должны быть надпись «земля» или знак заземления.

Вид шкафа КРУ определяется схемой главной цепи КРУ. Основным электрическим аппаратом, определяющим конструкцию шкафа, является выключатель: применяются маломасляные, электромагнитные, вакуумные и элегазовые выключатели. Схемы вторичных цепей чрезвычайно разнообразны и полностью пока не унифицированы.

Комплектные устройства могут иметь различную конструкцию, например, с элегазовой изоляций – КРУЭ либо предусмотренные для наружной установки – КРУН , которые можно монтировать вне помещений.

Распределительные устройства открытого типа предусматривают установку электрического оборудования на металлических конструкциях, на бетонных фундаментах, без дополнительной защиты от внешних воздействий. Вспомогательные цепи оборудования ОРУ монтируют в специальных шкафах, имеющих защиту от механических воздействий и влаги.

Распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типов классифицируются по нескольким критериям, в зависимости от их конструктивного исполнения (схемы).

Первый критерий – способ выполнения секционирования . Различают распределительные устройства с секциями шин и системами шин. Секции шин предусматривают питание каждого отдельного потребителя от одной секции, а системы шин позволяют переключать одного потребителя между несколькими секциями. Секции шин соединяются секционными выключателями, а системы шин – шиносоеденительными. Данные выключатели позволяют запитывать секции (системы) друг от друга в случае потери питания на одной из секций (систем).

Второй критерий – наличие обходных устройств – одной или нескольких обходных систем шин, которые позволяют выводить в ремонт элементы оборудования без необходимости обесточения потребителей.

Третий критерий – схема питания оборудования (для открытых РУ) . В данном случае возможно два варианта схемы – радиальная и кольцевая. Первая схема упрощенная и предусматривает питание потребителей через один выключатель и разъединители от сборных шин. При кольцевой схеме питание каждого потребителя осуществляется от двух-трех выключателей. Кольцевая схема более надежная и практичная в плане обслуживания и эксплуатации оборудования.

Защита электрического распределительного устройства

Определение распределительных устройств

Распределительное устройство или электрическое распределительное устройство – это общий термин, который включает в себя все коммутационные устройства, связанные главным образом с защитой энергосистемы. Распределительное устройство также включает все устройства, связанные с управлением, измерением и регулированием системы электропитания. Сборка таких устройств логичным образом образует распределительный щит. Другими словами, устройство, используемое для коммутации, управления и защиты электрических цепей и оборудования, известно как распределительное устройство. Это базовое определение распределительного устройства. Полную информацию про главный распределительный щит http://www.lsin.ru/products/glavnyiy_raspredelitelnyiy_schit_grsch можно посмотреть на сайте поставщика.

Распределительные устройства и защита

Электрическое распределительное устройство, как и любое другое нуждается в защите. Мы все знакомы с низковольтными выключателями и перезарядными предохранителями в нашем доме. Коммутатор используется для ручного открывания и замыкания электрической цепи в нашем доме, а электрический предохранитель используется для защиты электрической цепи наших бытовых сетей от перегрузки по току и короткого замыкания.

Таким же образом каждая электрическая цепь, включая высоковольтную электрическую систему, нуждается в коммутационных и защитных устройствах. Но в системах с высоким напряжением и сверхвысоким напряжением эта схема переключения и защиты становится сложной для безопасного и надежного прерывания тока. В дополнение к этому с коммерческой точки зрения каждая электроэнергетическая система нуждается в измерении, контроле и регулировании. В совокупности вся система называется распределительным устройством и защитой энергосистемы. Электрическое распределительное устройство защищается многими способами.

Защита коммутационных аппаратов играет жизненно важную роль в современной сети энергосистем, начиная с момента подачи электроэнергии в самом начале пути через линии электропередач в конец к распределительному щиту. Текущее прерывающее устройство или коммутационное устройство называют автоматическим выключателем в системе защиты распределительных устройств. Автоматический выключатель может управляться вручную, когда требуется, и он также работает во время перегрузки по току, короткого замыкания или любых других неисправностей в системе, обнаруживая аномалию системы. Автоматический выключатель воспринимает неисправное состояние системы через защитное реле, и это реле снова приводится в действие неисправным сигналом, обычно поступающим от трансформатора тока или трансформатора напряжения.

Распределительное устройство должно выполнять функцию переноса, создания и размыкания тока нормальной нагрузки, как переключатель, и ему необходимо выполнить функцию очистки отказа в дополнение к тому, что он обеспечивает измерение и регулирование различных параметров системы электропитания. Таким образом, распределительное устройство включает в себя выключатель, трансформатор тока, трансформатор напряжения, защитное реле, измерительный прибор, электрический выключатель, электрический предохранитель, миниатюрный автоматический выключатель, осветительный разрядник, электрический изолятор и другое соответствующее оборудование.

Читайте также:  Изготовление резцов с пластинками

Электрическое распределительное устройство необходимо в каждой точке переключения в системе электропитания. Существуют различные уровни напряжения и, следовательно, различные уровни переходов между электростанциями и центрами нагрузки. Поэтому в зависимости от разных уровней напряжения в системе требуются различные типы распределительных устройств. Электрическое распределительное устройство, помимо сети энергосистем, также требуется в промышленных работах, промышленных проектах, бытовых и коммерческих зданиях.

8. Коммутационная и защитная аппаратура.

Коммутационная аппаратура – это электрические устройства, с помощью которых осуществляется включение, отключение и переключение электрических цепей.

По назначению коммутационная аппаратура делится на две группы:

аппаратура, служащая для непосредственного включения, отключения или переключения электрических цепей (переключатели, кнопки, тумблеры, рубильники); ее приводит в действие непосредственно обслуживающий персонал;

аппаратура, служащая для дистанционного включения, отключения или переключения электрических цепей (контакторы, реле); аппараты этой группы приводятся в действие при помощи коммутационной аппаратуры непосредственного включения и могут быть установлены на значительном расстоянии от распределительного щита.

Защитная аппаратура предназначена для защиты электрических цепей от опасных превышений электромеханических величин, на которые не рассчитана аппаратура вагона.

Плавкие предохранители состоят из корпуса (патрона), металлической плавкой вставки и контактного устройства. Плавкая вставка изготовлена из легкоплавкого металла в виде калиброванной проволоки или пластины. Она включается последовательно в защищаемую электрическую цепь и рассчитывается на определенный ток. При токах перегрузки и коротком замыкании температура нагрева превышает температуру плавления, вставка плавится и разрывает (обесточивает) электрическую цепь. Автоматические включатели (предохранители) при срабатывании разрывает защищаемую электрическую цепь, а сами при этом не разрушаются При токах перегрузки срабатывает с определенной выдержкой времени, при коротком замыкании – мгновенно. После устранения причин срабатывания автоматический выключатель можно восстановить.

Реле максимального напряжения (РМН) защищает сеть от превышения напряжения, которое моет возникнуть из-за неисправности регулятора напряжения генератора, обрыва цепи аккумуляторной батареи и в других аварийных случаях. При срабатывании РМН действует на цепь возбуждения генератора и отключает его.

Реле пониженного напряжения (РПН) защищает аккумуляторную батарею от глубоких разрядов. Срабатывает при понижении напряжения аккумуляторной батареи до наименьшего допустимого значения, отключая потребители (кроме аварийного освещения и сигнализации).

9. Сигнализации

Сигнализация контроля нагрева букс (СКНБ, СКНБП).

СКНБ служит для повышения безопасности движения поездов. Она позволяет постоянно контролировать нагрев букс и предупреждать аварии в результате перегрева и разрушения роликовых подшипников.

Электрическая схема СКНБ с электромагнитным реле – двухпроводная и постоянно находится под напряжением. Все термодатчики установлены на буксах тележек и соединены между собой последовательно. В цепь термодатчиков последовательно включена катушка реле. Параллельно термодатчикам через два размыкающих контакта реле подключены сигнальная лампа, находящаяся на щите, и звонок.

Когда катушка реле под напряжением, цепь сигнальной лампы и звонка обесточена. Выключатель на щите служит для проверки цепи сигнализации.

Провода от термодатчиков проложены по раме тележки в трубах. Провода тележек соединены с проводами на кузове с помощью специальных штыревых разъемов на каждой из двух тележек. Сигнализация защищена двумя предохранителями.

Внутри латунного корпуса термодатчика расположен легкоплавкий сплав, к которому подключен двухжилный провод. Концы провода, залитые сплавом, служат контактами.

При нагреве корпуса буксы в месте установки термодатчика до температуры 83-92 °С сплав расплавляется и замыкает его контакты. При размыкании цепи реле обесточивается и своими размыкающими контактами замыкает цепь звонка и сигнальной лампы.

При любом разрыве цепи катушки реле в служебном купе звонит звонок и загорается сигнальная лампа. Поэтому при отправлении в рейс проводник проверяет исправность сигнализации при помощи выключателя на щите. На некоторых вагонах вместо выключателя проверки работы сигнализации применяется кнопка и имеется возможность отключения цепи звонка.

В связи с имеющими место случаями ложного срабатывания СКНБ, что выясняется после остановки поезда и проверки степени нагрева букс данного вагона, в систему был включен электронный блок, а вместо термодатчика -позисторный датчик, который при нагреве букс увеличивает свое сопротивление без расплавления.

Этот электронный блок смонтирован на распределительном щите и отличает ложное срабатывание (механическую неисправность цепи) от перегрева. При срабатывании блок “анализирует” ситуацию и сигнализирует проводнику вагона. При ложном срабатывании звучит прерывистый сигнал и лампочка мигает, при перегреве же звучит непрерывный сигнал и лампочка не мигает. При проверке перед отправлением в рейс включателем включают прерывистый сигнал, звучание которого свидетельствует об исправности сигнализации. При срабатывании СКНБП проводник должен срочно сорвать стоп-кран, вызвать начальника поезда и поездного электромеханика, оградить поезд, проверить на ощупь температуру буксового узла.

Сигнализация наличия замыкания плюсовых и минусовых проводов на корпус вагона.

С помощью сигнализации наличия плюсовых и минусовых проводов на корпус вагона контролируют состояние изоляции электрооборудования, выявляют “утечки” тока на корпус и замыкания проводов на корпус вагона, предупреждая короткие замыкания. Сигнализация представляет собой последовательно соединенную цепь, состоящую из двух сигнальных ламп (средняя точка между которыми выведена на корпус вагона) и двух выключателей. Сигнализация защищена двумя предохранителями. Сигнальные лампы и выключатели расположены на щите.

При отсутствии замыканий или утечек тока на корпус вагона обе лампы горят вполнакала. При отключении любого из выключателей обе лампы гаснут. При “утечке” тока на корпус, т.е. при ослаблении сопротивления изоляции, одна из ламп горит ярче другой. При последовательном отключении выключателей одна из ламп продолжает гореть.

При замыкании на корпус одна из ламп гаснет, а другая начинает гореть в полный накал и продолжает гореть при последовательном отключении выключателей.

При замыкании в средней точке аккумуляторной батареи обе лампы горят вполнакала. При отключении одной из них другая будет гореть без изменения. При замыкании аккумуляторов батареи, расположенных ближе к ее положительному полюсу или к ее отрицательному полюсу, лампы горят соответственно разными накалами. При включении одного из тумблеров лампа продолжает гореть с прежней яркостью.

Пожарная сигнализация служит для раннего автоматического обнаружения признаков пожара. Она состоит из блока управления, который размещается в служебном отделении вагона и датчиков, реагирующих на повышение температуры и дым, расположенных в помещениях вагона. Готовность сигнализации к работе определяют по светящемуся зеленому светодиоду, обозначенному на щите значком

О возгорании (задымленности) оповещают мигающие красные светодиоды “Пожар общий” и прерывистый акустический сигнал (АС). Одновременно на схеме планировки вагона светится светодиод красного цвета, указывающий место тревоги, и красный светодиод на датчике соответствующего отделения вагона. При срабатывании пожарной сигнализации с помощью реле автоматически отключается принудительная вентиляция и электрический подогрев воды в котле (в отопительный период года).

При неисправности сигнализации горит желтый светодиод “Неисправность общая”, и звучит непрерывный акустический сигнал (АС).

Наружная вызывная сигнализация.

Наружная вызывная сигнализация предназначена для вызова проводника с переходных площадок. Она состоит из двух кнопок, установленных на

переходных (торцевых) тамбурных дверей, двух сигнальных ламп и звонка, расположенных в служебном купе. При вызове загорается соответствующая сигнальная лампа, и звенит звонок. Звуковой сигнал снимается при отпускании кнопки вызова.

Внутренняя вызывная сигнализация.

Внутренняя вызывная сигнализация служит для вызова проводника в купе. Она применяется на вагонах габарита РИЦ. Сигнализация состоит из нумератора с сигнальными лампами, звонка, кнопки снятия сигнала и вызывных кнопок, установленных в каждом купе.

При вызове пассажиром проводника загораются соответствующие лампы на нумераторе в служебном купе. Для снятия сигнала нажимают на кнопку над дверью купе.

Сигнализация наполнения баков водой.

Сигнализация наполнения баков водой служит для того, чтобы при заправке не допускать переполнения баков системы водоснабжения вагона. Включают сигнализацию тумблером на распределительном щите перед началом заправки вагона водой. При заполнении баков загорается сигнальная лампочка, после чего сигнализацию налива следует отключить.

Сигнализация занятости туалетов.

Данной сигнализацией оборудуются вагона габарита РИЦ. Она состоит из микровыключателя и сигнальной лампы. При запирании двери туалета изнутри механизм замка нажимает кнопку микровыключателя и включает лампу, сигнализирующую о занятости туалета.

Сигнализация ограждения поезда.

Сигнализация ограждения поезда расположена на торцевых стенах вагона, где находится три сигнальных фонаря – два сверху, один – справа, внизу. Включают эти фонари на последнем вагоне поезда. При проверке работы сигнализации ограждения поезда необходимо убедиться в нормальной видимости света фонарей со стороны перегона.

Виды распределительных устройств(РУ)

Доставка электрической энергии к потребителям требует организации и устройства соответствующей материально-технической базы, важнейшими элементами которой выступают распределительные устройства. Рассмотрим основные разновидности распределительных устройств, их назначение и характеристики, порядок подключения и требования.

Назначение распределительных устройств

Распределительными устройствами называют электроустановки, принимающие и распределяющие электроэнергию в ходе доставки её к потребителям. Кроме доставки энергии по назначению, РУ служат для подачи напряжения соответствующих характеристик на оборудование электроустановок и коммутационных систем.

Классификация

Различают несколько классификаций РУ по различным особенностям. Распределительные устройства, в зависимости от условий эксплуатации бывают(чтобы увеличить схему кликните по ней):

    открытого типа (ОРУ) – оборудование, расположенное вне зданий или других укрытий. Такие устройства отличаются удобством проверки исправности, простотой расположения и внесения изменений, но занимают большое пространство и требуют повышенной защиты от неблагоприятного воздействия атмосферных и климатических факторов;

ОРУ
закрытого типа (ЗРУ) – размещаются в защищённых объектах и занимают намного меньше места. Недостаток – сложность в обслуживании в связи с большей компактностью размещения. Характерны для условий промышленного предприятия или города.

Указанные РУ могут различаться по следующим критериям:

  • способу разделения – в виде отдельных секций или с шинными системами. Шинные системы могут переключать потребителей от одной секции к другой. Если выполняются отдельные секции, потребитель подключается персонально;
  • схеме подключения устройств – кольцевым и радиальным способом. При кольцевой схеме один объект подключается к нескольким выключателям. Если устраивается радиальная схема – потребители питаются посредством разъединителей сборных шин с помощью одного выключателя. Радиальный способ более простой, а кольцевой – надёжнее и практичнее для обеспечения работы электрооборудования;
  • присутствия обходных элементов – данная система позволяет производить ремонт оборудования без отключения абонентов.
Читайте также:  Можно ли выиграть автомобиль в онлайн казино

В дополнение к перечисленным разновидностям используется элегазовое оборудование, предусматривающее помещение установок внутрь пространства, заполненного специальным составом с высокими свойствами безопасности.

Конструкция – КРУ

Также применяются комплектные распределительные устройства (КРУ), состоящие из типовых модулей, помещённых в шкафы. Такие элементы содержат необходимые предохранительные блоки, выключатели и другие составляющие и поставляются в готовом виде, не требующем комплектации. Если устройство предполагает наружную установку, его называют КРУН. Такой модуль предусматривает наличие соответствующей защиты.

В зависимости от класса напряжения, параметров сети, численного состава абонентов, предусмотрено наличие следующих распределительных устройств:

  • сборных камер;
  • комплектных распределительных устройств;
  • пунктов по ведению коммерческого учёта;
  • комплектных трансформаторных подстанций;
  • пунктов по автоматическому регулированию напряжения;
  • панелей щитов распределения;
  • распределительных низковольтных щитков;
  • шкафов по учёту электрической энергии наружного размещения для частных домов;
  • устройств по контролю параметров.

Детальнее об особенностях РУ по характеристикам напряжения.

Подробнее про РУ можете найти в этой книге(про РУ со страницы 392): Открыть книгу

РУ до 1 кВ

Указанные элементы комплектуют и размещают в специальных шкафах или щитках. Их назначение может предусматривать передачу энергии потребителям или запитку собственного оборудования.

Кроме основных систем, такие модули могут снабжаться дополнительными устройствами:

  • токовыми трансформаторами и приборами учёта электрической энергии;
  • индикационными цепями и сигнализаторами положения коммутационных переключателей;
  • измерительными блоками для определения технических характеристик цепей;
  • сигнализационными и защитными устройствами от замыканий на землю;
  • аппаратами автоматического включения резервных цепей;
  • дистанционными системами управления.

Низковольтные распределительные устройства могут включать модули с постоянным током, распределяющие напряжение от источников питания к оборудованию и потребителям.

Высоковольтное оборудование

Данные системы рассчитаны на работу элементов в условиях напряжения выше 1 кВ.

РУ могут комплектоваться в шкафах, разделённых на отдельные отсеки с токовыми трансформаторами, отходящими кабелями, сборными шинами, выкатной частью и отсеками вторичных цепей.

Отдельные отсеки надёжно изолируются, для обеспечения безопасности эксплуатации. В выкатных модулях, учитывая назначение, размещаются выключатели, трансформаторы напряжения, разрядники, трансформаторы собственных потребностей.

Расположение выдвижного элемента может предусматривать нахождение в рабочем, контрольном (разобщённом) или ремонтном положении. Если аппарат в работе, замыкаются главные и вспомогательные схемы. Для контрольного положения характерно разомкнутое состояние главных и замкнутое – вспомогательных цепей. При ремонтном положении обе цепи размыкаются, а выдвижной элемент располагается за пределами шкафа.

Шины токоведущих элементов выполняются из алюминия или сплавов на его основе. При применении токов большой величины используются медные элементы, а если значение номинального электротока в пределах 200 А – из стали.

Безопасность работы оборудования обеспечивается за счёт соответствующих блокирующих систем. Применяются шторки и ограждения, закрывающие выкаченный выдвижной элемент и не допускающий возможность включения оборудования в таком состоянии.

Грамотное использование и комплектация распределительных устройств обеспечивает надёжную подачу энергии потребителям в заданных параметрах и безопасность эксплуатации энергетического оборудования.

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

09.06.2011

Коммутационно-защитная аппаратура

К аппаратуре защиты относятся различного рода реле, автоматические выключатели и предохранители.

Автоматическим выключателем (автоматом) называется электрический коммутационно-защитный аппарат с высокой коммутационной способностью, предназначенный для автоматического размыкания электрических цепей при аварийных ситуациях, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей при нормальных условиях работы.

Для более частых оперативных включений-отключений электрических цепей разработаны коммутационно-защитные аппараты (типа АКЗ), обладающие повышенной коммутационной способностью.

Автоматы, срабатывающие при токах короткого замыкания без выдержки времени и встроенные в пластмассовый защитный корпус, называются неселективными (установочными). Автоматы с выдержкой времени при отключении токов короткого замыкания называются селективными.

Расцепители в автоматах контролируют величину соответствующего параметра защищаемой цепи и дают сигнал на отключение автомата, когда эта величина достигнет заданного значения, называемого уставкой (ток срабатывания, напряжение срабатывания и т. д.), Так, например, уставка генераторных автоматов равна 115% номинального тока генератора. В расцепителях предусматривается возможность регулирования уставки в достаточно широких пределах. Это необходимо для осуществления селективной (избирательной) защиты электрической сети, в которую включен автомат.

Установочные автоматы комплектуются следующими видами расцепителей:

  • электромагнитными, срабатывающими мгновенно при токах, превышающих номинальный ток уставки от 2 до 20 раз (защита от токов короткого замыкания);
  • тепловыми, срабатывающими при токах, составляющих от 1,25 до 1,8 номинального тока расцепителя (защита от перегрузок);
  • комбинированными, состоящими из электромагнитных и тепловых элементов.

Расцепители установочных автоматов не имеют приспособлений для регулирования тока срабатывания в эксплуатации.

Автоматы наряду с ручным могут снабжаться дистанционным электромеханическим приводом, электродвигательным в автоматах серий АМ и А3100.

В судовых автоматах используется механизм моментного включения и отключения, когда замыкание и размыкание контактов осуществляется с постоянной скоростью, не зависящей от частоты вращения рукоятки.

Основными характеристиками автоматов являются: защитная (время-токовая) характеристика, предельная коммутационная способность, термическая устойчивость, электродинамическая устойчивость, механическая и электрическая износоустойчивость.

Защитной характеристикой автомата называют зависимость полного времени от момента возникновения тока короткого замыкания до момента срабатывания расцепителя от силы тока, проходящего через расцепитель, или кратности этого тока по отношению к номинальному току расцепителя. Защитные характеристики автоматов определяются наличием тепловых, электромагнитных или комбинированных расцепителей, а также селективной пристройкой замедлителя расцепления.

По особенностям защитных характеристик различают автоматы мгновенного действия с зависимой выдержкой времени при перегрузках и мгновенным отключением при коротких замыканиях.

Установочный автомат снабжен тепловым и электромагнитным разделителями, работающими независимо друг от друга.

При токах нагрузки, меньших по сравнению с током уставки электромагнитного расцепителя, работает только тепловой расцепитель, так как уставка электромагнитного расцепителя больше уставки теплового расцепителя. При токах нагрузки, превышающих уставку электромагнитного расцепителя, работает только электромагнитный расцепитель, так как тепловой расцепитель имеет при этих токах большее время срабатывания. При работе электромагнитного расцепителя полное время срабатывания автомата мало, и это является весьма ценным его качеством.
Большая скорость срабатывания установочных автоматов, примерно одинаковая для всех аппаратов этого типа, ограничивает селективность их работы. Селективность действия двух установочных автоматов возможна лишь в пределах уставок их электромагнитных расцепителей.

В селективных автоматах, снабженных замедлителями расцепления, время срабатывания автомата увеличивается на время срабатывания замедлителя.

Предельная коммутационная способность автомата — это наибольшее значение тока, который электрический аппарат способен отключить без повреждений и включить без сваривания контактов.

Термическая устойчивость — наибольшее значение тока, который электрический аппарат способен пропустить в течение короткого промежутка времени без порчи изоляции и токоведущих частей. Термическая устойчивость количественно может характеризоваться также произведением квадрат силы тока на время протекания тока пропорциональным количеству выделенного тепла.

Электродинамическая устойчивость — наибольшее значение тока (ударный ток), который электрический аппарат способен выдержать в течение короткого промежутка времени без механических повреждений.

Механическая и электрическая износостойкость — количество коммутационных циклов включение — отключение с заданными интервалом между циклами и способами включения и отключения, которое аппарат способен выдержать без повреждений.

Контактором называется электромагнитный аппарат дистанционного действия, предназначенный для частых включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.

В зависимости от условий применения контакторы устанавливаются в пускателях, станциях управления, распределительных щитах или используются в виде отдельных аппаратов, смонтированных в ящиках.

Контакторы, имеющие выдержку времени перед отключением или включением, называются таймтакторами.

Коммутационная способность контактора характеризуется:

  • предельной разрывной способностью — наибольшим током, который контактор способен отключить без электрических и механических повреждений;
  • критической разрывной способностью — наименьшим током, который контактор способен отключить без затяжки дуги (у современных контакторов морского исполнения переменного и постоянного тока при двухполюсном разрыве критическая разрывная способность не ограничивается, т. е. они способны, как правило, отключать все токи до нуля);
  • предельной способностью включения — наибольшим пиком тока, который контактор способен включить без приваривания контактов;
  • электродинамической и термической устойчивостью — наибольшим пиком тока, который заранее включенный аппарат может выдержать в течение заданного времени, оставаясь в полной исправности.

К параметрам срабатывания контакторов относятся:

  • напряжение втягивания — наименьшее напряжение на катушке, при котором происходит включение контактора без остановки или задержки подвижной системы в промежуточном положении. Это напряжение составляет 85% номинального. У контакторов постоянного тока в морском исполнении напряжение втягивания составляет 80% номинального;
  • напряжение удержания — наименьшее напряжение на катушке, при котором якорь электромагнита контактора удерживается в полностью притянутом положении. Напряжение удержания составляет 70% номинального;
  • напряжение отпадания — наибольшее напряжение на’ катушке, при котором происходит полное отпадание якоря электромагнита. Рекомендуемое значение напряжения отпадания — не более 60% номинального. Практически оно может составлять 3—5% номинального;
  • коэффициент возврата, представляющий собой отношение напряжения отпадания якоря к напряжению втягивания;
  • собственное время срабатывания, к которому относится собственное время втягивания, отпадания, замыкания и размыкания.

Собственное время втягивания — это время от момента подачи питания на втягивающую катушку до момента полного втягивания якоря контактора.

Собственное время отпадания — это время от начала прекращения питания втягивающей или удерживающей катушки при номинальном режиме контактора до момента полного отпадания якоря электромагнита.

Собственное время замыкания для контактора с замыкающими контактами — это время от момента замыкания цепи втягивающей катушки до момента первого касания замыкающего контакта контактора.

Собственное время замыкания для контактора с размыкающими контакторами — это время от момента начала прекращения питания втягивающей катушки до момента первого касания размыкающего контакта контактора.

Читайте также:  Комбинированный мост

Собственное время размыкания для контактора с замыкающими главными контактами — это время от момента размыкания цепи втягивающей катушки Д) момента появления напряжения между подвижными и неподвижными контактами, обусловленного их расхождением.

Собственное время размыкания для контактора с размыкающими контактами — это время от момента замыкания цепи втягивающей катушки до момента появления напряжения между подвижными и неподвижными контактами, обусловленного их расхождением.

Износостойкость контакторов характеризуется числом включений — отключений (циклов) и наибольшей допустимой частотой включений.

Пакетные выключатели и переключатели — это коммутационные аппараты ручного управления, состоящие из собранных в пакеты секций (с контактами), предназначенные для включений, выключений и переключений цепей постоянного и переменного тока.
Пакетные выключатели и переключатели могут быть с контактами ножевого и мостикового (кулачкового) типов.

Пакетные выключатели и переключатели по количеству полюсов разделяются на двух и трехполюсные; изготовляются на номинальные токи от 10 до 400 А; могут иметь открытое, защищенное и герметическое исполнения корпуса. Переключатели выполняются на два или три направления.

Рубильником, рубящим переключателем называют электрический аппарат с ручным приводом, предназначенный для коммутации электрических цепей под током. Рубильники выполняют функцию замыкания — размыкания цепей, а рубящие переключатели — еще и функцию переключения цепей.

Разъединителем называют электрический аппарат с ручным приводом, предназначенный для коммутации обесточенных электрических цепей.

Рубильники кроме главных ножей имеют также разрывные (моментные) ножи, которые обеспечивают достаточную скорость отключения, не зависящую от скорости движения руки оператора, и предохраняют главные контакты от разрушающего действия дуги.

Моментные ножи выполняются облегченной конструкции, так как они бывают нагружены кратковременно. Рубильники и переключатели на токи 600 А и выше изготовляются без моментных ножей — с медно-графитовыми (разрывными) контактами.

Для повышения предельного отключаемого тока рубильники и переключатели снабжаются дугогасительными камерами с дугогасительной решеткой. Разъединители не имеют моментных ножей и дугогасительных камер. Рубильника и переключатели могут снабжаться замыкающими и размыкающими блок-контактами. приводимыми в действие одновременно с контактными ножами.

Универсальным переключателем называется коммутационное устройство, служащее для ручного управления включением или переключением цепей в электрических установках.
Переключатель набирается из отдельных секций, состоящих из двух подвижных контактов и трех шайб, из которых две предназначены для включения двух подвижных контактов и одна — для их отключения. При большом числе кулачковых шайб с разным профилем и разной конфигурацией возможен набор многочисленных схем включения контактов. Очередность и порядок включения отдельных контактов определяются схемой расположения шайб.

Основными характеристиками универсальных переключателей являются: коммутационная способность, характеризуемая предельным током отключения при данной длительности нагрузки; механическая износостойкость, определяемая предельным числом включений обесточенного аппарата; перегрузочная способность, характеризуемая допустимым током перегрузки в течение определенного промежутка времени.

Плавким предохранителем называют электрический аппарат, размыкающий электрическую цепь путем расплавления плавкой вставки, нагретой током, превышающим заданное значение.

Плавкие прёдохранители предназначаются для защиты электрических цепей и элементов электроустановок при возникновении перегрузок или коротких замыканий. Наиболее распространенные материалы плавких вставок — цинк и серебро.

Основными характеристиками плавких предохранителей являются защитные (время-токовые) характеристики и предельная разрывная способность.

Защитной характеристикой предохранителя называется зависимость полного времени отключения (продолжительность гашения дуги) от тока, отключенного предохранителем.

Защитной время-токовой характеристикой предохранителя определяется: способность защищать элемент установки от перегрузок; избирательность (селективность) действия предохранителя в совокупности с действием других элементов защиты; способность отстраиваться от пусковых и пиковых токов защищаемого приемника электроэнергии.

Время плавления плавких вставок, рассчитанных на токи с одинаковыми номинальными значениями, при одних и тех же токах перегрузки получается разным. Это объясняется тем, что всегда имеет место так называемый разброс характеристик предохранителей. Разброс вызван главным образом неизбежными при изготовлении плавких вставок производственными допусками. Относительно широкая зона разброса характеристик предохранителей вынуждает выбирать сечения плавких вставок с запасом во избежание перегорания их при номинальных значениях токов. Благодаря этому перегорание плавких вставок может происходить при значениях токов перегрузки, во много раз превышающих номинальные значения токов плавкой вставки. Вследствие этого предохранители не могут обеспечить надежную защиту элементов электрического оборудования при относительно небольших перегрузках, что является их недостатком. Селективность защиты обеспечивается предохранителями при последовательной установке их с разницей на две-три ступени шкалы номинальных токов плавких вставок.

Предельной разрывной способностью предохранителя при данном напряжении называется наибольшее значение тока короткого замыкания сети, при котором гарантируется надежность работы предохранителя. Чем выше разрывная способность, тем лучше качество предохранителей и тем при больших мощностях электроэнергетических установок они могут применяться.

Разрывная способность предохранителя зависит от быстроты гашения дуги при перегорании плавкой вставки, и при прочих равных условиях она тем больше, чем ниже лежит время-токовая характеристика предохранителя.

Контактным реле называется электрический аппарат автоматического действия, срабатывающий при определенных импульсах, на которые он предназначен реагировать, и воздействующий при этом своими контактами на электрические цепи.

Уставкой реле называется значение импульса, при котором реле срабатывает (т. е, замыкает или размыкает свои контакты).

Контактные реле по принципу действия можно разбить на три группы: электромагнитные, индукционные и тепловые.

Распределительные устройства: типы и схемы

Распределительное устройство (РУ) – это электротехническая установка для приема и распределения электрической энергии по потребителям на одном напряжении. РУ состоит из коммутационных аппаратов и соединяющих их сборных шин, а также защитных и коммутационных устройств.

Виды распределительных устройств

  • Камеры сборные (КСО)
  • Комплектные распределительные устройства (КРУ)
  • Пункты коммерческого учета
  • Комплектные трансформаторные подстанции (КТП)
  • Пункты автоматического регулирования напряжения
  • Панели распределительных щитов (ЩО)
  • Шкафы распределительные низковольтные
  • Шкафы учета электроэнергии наружной установки для коттеджей.
  • Устройства контроля напряжения.
  • Главный распределительный щит (ГРЩ)

Кратко о том, для чего нужны все перечисленные распределительные устройства, вы можете прочесть здесь, в одном из наших материалов. Мы же рассмотрим, какого рода схемы используются в этих устройствах для их функционирования.

Классификация распределительных устройств

  • Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ)

ОРУ – силовые проводники находятся вне здания и не имеют защиты от внешних воздействий. Рабочее напряжение тока для них – 27,5 кВ. Такие устройства популярны за счет нетрудоемкого монтажа, простого сервисного обслуживания и модернизации.

ЗРУ – у них проводники расположены в зданиях или в отдельных помещениях. Как вариант – в шкафах на улице, то есть, с защитой от внешних факторов. Рабочее напряжение – 35 кВ. Есть ЗРУ и повышенного напряжения, то есть до 800 кВ, используемое в холодных климатических зонах и средах с неблагоприятными атмосферами, например, в чересчур влажной местности.

Пример вводно-распределительного устройства шкафного типа

  • Традиционные и функциональные

Традиционные – все устройства управления, приборы и индикаторы расположены на лицевой стороне. Все остальное – изнутри самого РУ, на плате.

Функциональные – это целевые РУ с функционирующими устройствами, которые, в свою очередь, включают в себя коммутационную аппаратуру и соединения для установки и подключений.

РУ подразделяются и по видам функциональности:

  • Главные – прием электроэнергии от станций и генераторов
  • Линейные – делят поступающую электроэнергию по отдельным линиям без смены напряжения
  • Понижающие или повышающие – для преобразования электроэнергии в оборудовании, трансформирующем электричество
  • Для личных нужд – для поступления электричества на станции или подстанции

На основе чего выбирается тип схемы?

Схемы, на которых работает вводно-распределительное устройство, подбираются в зависимости от количества присоединений и действующего рабочего напряжения. Кроме этих двух факторов на выбор схемы также влияют:

  • Тип электростанции
  • Число и мощность генераторов
  • Кол-во связующих линий связи с энергосистемой, а также категория их ответственности
  • Схема и уровень напряжения энергосистемных электросетей энергосистемы
  • Показатели токов короткого замыкания
  • Возможности для работы РУ по той или иной предполагаемой схеме
  • Тип самого устройства – ЗРУ, ОРУ, КРУ, КРУЗ

Классификация по структуре используемых схем

Если отталкиваться от структуры схем, то распределительные устройства бывают 2-х типов:

  1. Радиальные – источники электроэнергии и присоединения (это трансформаторы, линии электропередачи, средства компенсации реактивной мощности и т.д.) находятся на сборных шинах, из-за чего авария на шинах выведет из строя всю секцию или устройство
  2. Кольцевые – схема представляет собой кольцо с ответвлениями присоединений и подводов питания

Больше преимуществ – у последнего варианта. Кольцевая схема позволяет добавлять в распределительное устройство новые элементы, а кроме того исключена ситуация с выводов из строя всей секции из-за малейших неполадок на шине.

Теперь перейдем к самим схемам. Определяющий фактор их выбора для радиального или кольцевого РУ – это общее число выключателей на одно присоединение. В зависимости от этого выделяют 4 вида схем:

С коммутацией присоединения 1-м выключателем:

  • 1 или 2 системы шин с обходной шинной системой или без неё

С коммутацией присоединения 2-мя выключателями:

  • две системы шин с тремя выключателями на два присоединения (схема 3/2, полуторная)
  • две системы шин с четырьмя выключателями на три присоединения (схема 4/3)
  • многоугольники (треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник)

С коммутацией присоединения 3-мя и более выключателями:

  • связанные многоугольники
  • генератор—трансформатор—линия с уравнительно-обходным многоугольником
  • трансформаторы—шины

Существуют и упрощённые схемы, где общее число выключателей меньше, чем кол-во присоединений:

  • Блочные
  • Ответвления от проходящих линий (комбинирование блочных схем)
  • Мостики
  • Расширенный четырехугольник
  • Заход—выход

Важно помнить, что при выборе схем распределительных устройств подстанций необходимо учитывать такие основные параметры, как итоговое количество присоединений (линий и трансформаторов), характер требований к надежности электроснабжения потребителей и к обеспечению транзита мощности через подстанцию в трех режимах:

Кроме того, если вы решили купить распределительное устройство, стоит иметь в виду, что рабочие схемы для распределительных устройств должны формироваться с учетом перспективы развития сети.

Ссылка на основную публикацию