Odłączniki wysokiego napięcia - klasyfikacja, zasady użytkowania i technika wykonywania operacji

Odłączniki to urządzenia przełączające z widocznym punktem wyzwolenia, które nie mają mechanizmu swobodnego wyzwalania. Przeznaczone są do włączania i wyłączania odcinków obwodu elektrycznego pod napięciem (wysokiego napięcia) w przypadku braku prądu obciążenia lub zmiany schematu połączeń.

Przeznaczenie odłączników

Odłączniki służą do stworzenia widocznej szczeliny oddzielającej niedziałające urządzenia od części znajdujących się pod napięciem. Jest to niezbędne np. przy wystawianiu sprzętu do naprawy w celu bezpiecznego wykonywania prac.

Odłączniki nie mają urządzeń łukowych i dlatego są przeznaczone głównie do włączania i wyłączania obwodów przy braku prądu obciążenia i są zasilane lub nawet wyłączane.

Przeczytaj więcej o różnych konstrukcjach odłączników tutaj: Jak działają i są rozmieszczone odłączniki wysokiego napięcia

W przypadku braku wyłącznika w obwodzie elektrycznym w instalacjach elektrycznych 6-10 kV dopuszczalne jest załączanie i wyłączanie rozłącznikami o małych prądach, znacznie mniejszych od prądów znamionowych urządzenia, o czym mowa poniżej.

Wymagania dotyczące odłączników

Wymagania stawiane odłącznikom z punktu widzenia ich obsługi przez personel serwisowy są następujące:

• odłączniki muszą tworzyć wyraźnie widoczny obwód otwarty odpowiadający klasie napięciowej instalacji;

• napędy odłączników powinny posiadać urządzenia do sztywnego mocowania noży w każdej z dwóch pozycji roboczych: włączonej i wyłączonej. Dodatkowo muszą posiadać niezawodne ograniczniki, ograniczające obrót noży do kąta większego niż zadany;

• odłączniki muszą być włączane i wyłączane w każdych najgorszych warunkach środowiskowych (np. oblodzenie);

• izolatory wsporcze i pręty izolacyjne muszą wytrzymać obciążenia mechaniczne wynikające z eksploatacji;

• noże główne odłączników muszą być połączone z nożami uziemiacza, co wyklucza możliwość załączenia obu jednocześnie.

Klasyfikacja i rozmieszczenie odłączników

Poszczególne typy odłączników 6 — 10 kV różnią się między sobą:

• według rodzaju instalacji (odłączniki do instalacji wewnętrznej i zewnętrznej);
• według liczby biegunów (odłączniki jednobiegunowe i trójbiegunowe);
• z natury ruchu ostrza (odłączniki typu pionowego i wahadłowego).
• odłączniki trójbiegunowe obsługiwane są za pomocą napędu dźwigniowego, odłączniki jednobiegunowe - za pomocą pręta izolacyjnego roboczego.

Różnicę w konstrukcji odłączników do instalacji wewnętrznych i zewnętrznych tłumaczy się warunkami ich działania. Odłączniki zewnętrzne muszą posiadać urządzenia rozbijające skorupę lodową powstałą podczas zlodowacenia. Ponadto służą do wyłączania małych prądów obciążenia, a ich styki wyposażone są w tuby gaszące łuk powstający pomiędzy rozbieżnymi stykami.

Zastosowanie rozłączników do odłączania prądów wyrównawczych i małych prądów obciążenia

Zdolność odłączników do włączania i wyłączania prądów ładowania linii kablowych i napowietrznych, prądów magnesujących transformatorów mocy, prądów wyrównawczych (jest to prąd przepływający między dwoma punktami elektrycznie połączonej sieci zamkniętej oraz ze względu na różnicę napięcia i redystrybucję obciążenia podczas rozłączania lub włączania połączenia elektrycznego) oraz małych prądów obciążenia potwierdzonych licznymi testami prowadzonymi w systemach elektroenergetycznych. Znajduje to odzwierciedlenie w wielu dyrektywach regulujących ich stosowanie.

I tak w rozdzielnicach zamkniętych odłączniki 6-10 kV umożliwiają załączanie i wyłączanie prądów magnesujących transformatorów mocy, prądów ładowania linii oraz prądów ziemnozwarciowych nieprzekraczających następujących wartości:

• Przy napięciu 6 kV: prąd magnesowania — 3,5 A. Prąd ładowania — 2,5 A. Prąd ziemnozwarciowy — 4,0 A.

• Przy napięciu 10 kV: prąd magnesowania — 3,0 A. Prąd ładowania — 2,0 A. Prąd ziemnozwarciowy — 3,0 A.

Zainstalowanie przegród izolacyjnych między biegunami pozwala na 1,5-krotne zwiększenie prądu włączania i wyłączania.

Odłączniki 6 — 10 kV umożliwiają załączanie i wyłączanie prądów wyrównawczych do 70 A oraz prądów obciążenia linii do 15 A, pod warunkiem wykonywania pracy z rozłącznikami trójbiegunowymi do instalacji napowietrznej z napędem mechanicznym.

Odłączniki są często wyposażane w stacjonarne urządzenia uziemiające, co pozwala nie uciekać się do instalacji uziemienia przenośnego na sprzęcie oddanym do naprawy, a tym samym eliminuje naruszenia zasad bezpieczeństwa związanych z procesem instalowania uziemienia przenośnego.

Łączniki do rozłączników

Różnorodność instalacji elektrycznych skutkuje nieograniczoną kombinacją rozmiarów i konfiguracji rozdzielnic. Korzystając z zagranicznych doświadczeń w stacjach elektroenergetycznych, zaleca się wymianę odłączników i łączników na sprzęt nowej generacji — rozłączniki.

Rozłącznik łączy w sobie funkcje rozłączania i rozłączania w jednym urządzeniu, co pozwala na zmniejszenie powierzchni stacji i zwiększenie dyspozycyjności.

Stosowanie rozłączników ogranicza prace konserwacyjne i zapewnia następujące korzyści:

• Niemal ciągłe zasilanie użytkowników (w zależności od rozwoju podstacji lub sieci, konserwacja może przerwać zasilanie niektórych użytkowników).
• Zmniejszenie ryzyka awarii systemu, ponieważ ryzyko awarii obwodów pierwotnych podczas remontu (czyli przebywania ludzi w podstacji) jest większe niż podczas normalnej pracy, ponieważ podczas remontu nie wszystkie urządzenia pracują i nie ma możliwości redundancji.
• Zmniejszone koszty operacyjne związane z niskim obłożeniem rozdzielnicy podczas konserwacji.
• Poprawa bezpieczeństwa personelu i zmniejszenie ryzyka wypadków, przerw w zasilaniu stacji, błędów w pracy, gdyż wszelkie prace w stacji wiążą się z potencjalnym ryzykiem porażenia prądem, upadku z wysokości itp. Przyspieszony demontaż styku umożliwia szybkie odłączenie rozłącznika. Tak więc, podczas pracy wyzwolonego rozłącznika, inne urządzenia podstacji mogą być zasilane.

Technika wykonywania operacji z odłącznikami

W rozdzielnicach czynności otwierania i zamykania rozłączników przyłącza, w którego obwodzie znajduje się wyłącznik, należy wykonywać po sprawdzeniu położenia wyłącznika w miejscu jego zamontowania.

Przed odłączeniem lub podłączeniem odłączników należy je sprawdzić od zewnątrz.Odłączniki, siłowniki i urządzenia blokujące nie mogą być uszkodzone, co uniemożliwiłoby pracę. Szczególną uwagę należy zwrócić na brak zworek obejściowych. W przypadku stwierdzenia jakichkolwiek usterek, czynności z odłącznikami pod napięciem należy wykonywać bardzo ostrożnie i tylko za zgodą osoby, która zleciła przełączenie. Praca z rozłącznikami pod napięciem jest zabroniona w przypadku stwierdzenia pęknięć na izolatorach.

Ręczne przełączanie odłączników powinno być szybkie i zdecydowane, ale bez wstrząsu na końcu skoku.W przypadku powstania łuku elektrycznego między stykami nie należy cofać łopatek rozłączników, ponieważ w przypadku rozbieżności styków łuk może się rozszerzyć, zamknąć przerwę między fazami i spowodować zwarcie. Operacja włączania musi zostać zakończona we wszystkich przypadkach. Jeśli styki się zetkną, łuk zgaśnie, nie powodując uszkodzenia sprzętu.

Odłączanie odłączników natomiast odbywa się powoli i ostrożnie. Najpierw wykonuje się jazdę próbną dźwignią napędu, aby upewnić się, że pręty są w dobrym stanie, nie ma wibracji i uszkodzeń izolatorów. Jeżeli łuk pojawi się w momencie rozwarcia styków, odłączniki należy natychmiast włączyć i nie pracować z nimi, dopóki nie zostanie wyjaśniona przyczyna powstawania łuku.

Prace przy odłącznikach jednobiegunowych prowadzone przy użyciu cięgien napędowych należy wykonywać w kolejności zapewniającej największe bezpieczeństwo personelu. Załóżmy, że personel omyłkowo otworzył rozłączniki pod obciążeniem.

Przy obciążeniu mieszanym najbezpieczniej jest wyłączyć pierwszy z trzech odłączników, ponieważ nie generuje on silnego łuku nawet jeśli przez obwód płynie prąd znamionowy. W momencie rozbieżności kontakty między nimi są stosunkowo niewielkie różnica potencjałów, ponieważ z jednej strony odłącznik, który ma zostać wyzwolony, będzie zasilany ze źródła, a z drugiej strony przez pewien czas będzie działać w przybliżeniu ta sama SEM, indukowana przez synchroniczne i asynchroniczne silniki obciążenia obracające się przy zasilaniu w dwóch fazach, jak jak również dzięki bateriom kondensatorów zainstalowanym w sieciach dystrybucyjnych.

Gdy drugi odłącznik zostanie wyzwolony, pod obciążeniem wystąpią silne wyładowania łukowe. Trzecie odłączenie w ogóle nie odcina zasilania. Ponieważ największym niebezpieczeństwem jest wyzwolenie odłącznika drugiej serii, powinien on być zlokalizowany jak najdalej od odłączników pozostałych faz. Dlatego przy każdym ustawieniu odłączników (poziomo lub pionowo) należy zawsze najpierw wyłączyć odłącznik fazy pośredniej, a następnie, gdy odłączniki ustawione są w poziomym rzędzie, odłączniki krańcowe są zamieniane sekwencyjnie i z pionowym rozmieszczeniem odłączników ( jeden nad drugim), górny odłącznik jest wyzwalany jako drugi, a dolny jako trzeci. …

Operacje zamykania odłączników jednobiegunowych wykonuje się w odwrotnej kolejności.

W obwodach zawierających wyłączniki sprężynowe operacje odłącznika muszą być wykonywane przy luźnych sprężynach, aby uniknąć przypadkowego zamknięcia wyłączników podczas operacji odłącznika.

W sieciach 6-10 kV pracujących z kompensacją prądu ziemnozwarciowego pojemnościowego, przed wyłączeniem prądu magnesującego transformatora, w części neutralnej, do której podłączony jest dławik gaszący, należy najpierw wyłączyć dławik gaszący, aby unikać przepięć, które mogą być spowodowane równoczesnym otwarciem styków trzech faz.

Bezpieczeństwo osobiste personelu wykonującego czynności odłącznikowe Przy wykonywaniu jakichkolwiek czynności na odłącznikach znajdujących się pod napięciem, osoba wykonująca tę czynność (i kierująca jej działaniami – w przypadku przełączania dwuosobowego) musi najpierw wybrać takie miejsce na urządzenie urządzenieaby uniknąć obrażeń spowodowanych ewentualnym zniszczeniem i spadnięciem izolatorów aparatu wraz z przymocowanymi do nich elementami przewodzącymi, a także zabezpieczyć się przed bezpośrednim działaniem łuku elektrycznego w przypadku jego wystąpienia.

Nie zaleca się patrzenia na styki urządzenia podczas pracy. Jednak po zakończeniu operacji załączenia lub wyłączenia sprawdzenie położenia łopatek głównych odłączników oraz łopatek uziemników stałych jest obowiązkowe, ponieważ w praktyce zdarzały się przypadki nierozłączenia łopat głównych, zadziałania łopatek uziemników stałych na poszczególnych fazach, wypadających noży poza szczęki stykowe, ściągaczy z napędów itp. W takim przypadku każdą fazę odłączników należy sprawdzić osobno, niezależnie od faktycznego położenia łopatek innych faz i obecności połączeń mechanicznych między nimi.