Jak jsou uspořádány a fungují odpojovače vysokého napětí

Vysokonapěťová zařízení: Jak jsou uspořádány a fungují odpojovače Mezi vysokonapěťovými elektrickými zařízeními se používají různá spínací zařízení. Jedna z jejich skupin se nazývá „Odpojovače“.

Jmenování

Tyto struktury slouží k vytvoření přerušení elektrického obvodu, které nejen vypne přívod napětí, ale musí být i vizuálně viditelné.

Faktem je, že během dlouhé historie využívání elektřiny se vyvinuly tradice pro její bezpečné používání. Přerušení napájení prostřednictvím výkonových jističů se sofistikovanými technickými zařízeními jsou skryta před pozorováním. V případě havárií zůstává napětí v oblasti určené k vyřazení z provozu. To je velmi nebezpečné a je to přímý předpoklad úrazu elektrickým proudem nebo poškození elektrického zařízení.

Z těchto důvodů jsou odpojovače instalovány do vysokonapěťového obvodu v sérii s vypínači a zpravidla za nimi, aby byla zajištěna bezpečnost provozu.

Pro pochopení tohoto procesu si uvedeme část elektrického obvodu, kdy je elektřina ze zdroje trafostanice č. 1 přenášena elektrickým vedením rozděleným na 5 pracovních sekcí do rozvoden č. 2 a č. 3.

Předpokládejme, že v úseku č. 3 (vyznačeno červeně) je nutné provést technické práce vyžadující podle bezpečnostních podmínek odlehčení.

Chcete-li to provést, budete muset vypnout vypínače:

• elektrická rozvodna č. 1;

• odběrné rozvodny č. 2 a č. 3, které jsou v provozu na straně nižšího napětí a budou vyrábět elektřinu do vedení včetně úseku č. 3 vlivem zpětného transformačního efektu.

V případě poruchy některého ze spínačů nebo chyby nebo jejich samovolného neoprávněného zapnutí se na pracovním úseku č. 3 objeví napětí a to je nepřípustné.

Proto je za každým vypínačem v elektrickém obvodu instalován odpojovač, který navíc vytváří bezpečné a viditelné přerušení obvodu.

Výše uvedený obrázek je jednoduchý jednořádkový design. V praxi však vedení vysokého napětí používají minimálně tři fáze. Přesnější schéma pro náš případ přípravy staveniště č. 3 pro údržbu bude následující.

Na něm je každá fáze «A», «B», «C» elektrického vedení zobrazena svou vlastní barvou: žlutá, zelená a červená. U všech rozvoden je odpojena nejprve vlastním vypínačem a poté odpojovačem. Teprve poté je každá fáze elektrického vedení pro stanoviště č. 3 uzemněna.

Na tomto obrázku není problematika uzemnění znázorněna úplně, ale pouze pro demonstraci potřeby jeho realizace.

Umístění odpojovače v obvodu určuje jeho zjednodušenou konstrukci oproti jističi. Je to dáno tím, že vypínač musí spolehlivě přerušit elektřinu, která jím prochází, při běžném provozu a nouzových zkratových proudech obrovských velikostí, které mohou nastat v nepředvídaném okamžiku kdekoli v úseku obvodu chráněném vypínačem.

Tyto procesy jsou velmi složité, souvisí s ionizací prostředí a vznikem silného elektrického oblouku, který může spálit kontakty. K zamezení tohoto jevu se používají různá technická řešení, založená na použití nosičů s izolačními vlastnostmi. Vyplňují pracovní oblast jističe, kde je obvod přerušen.

Druhým směrem zacházení s obloukem je zajištění maximální rychlosti spoušťového mechanismu. Jeho provozní doba je srovnatelná s explozí a nastává přibližně ve dvou periodách oscilace harmonické sinusového proudu.

Stejný čas vyžadují moderní ochrany s automatickými prostředky detekce poruchy v obvodu a odesláním povelu pohonu vypínače.

Doba nouzového vypnutí prostřednictvím ochrany a automatizace je tedy asi 0,04 sec.

Pro odpojovače nejsou potřeba tak složitá zařízení. Jsou navrženy tak, aby se daly beze spěchu vypnout rukou obsluhy nebo elektromotory. Vzhledem k tomu, že odpojovače jsou instalovány za spínači, fungují pouze po odpojení napětí, kdy nemůže dojít k jiskření.

Umístění odpojovače a jističe je vidět na fragmentu provozního schématu výpravčího.

Takto vypadá obrázek umístění této rozvodny, přenášený družicí.

Pohled na stejnou plochu ze země ze strany vodící podpory.

Odpojovače proto vytvářejí v elektrickém obvodu viditelné přerušení pro jeho bezpečnou údržbu poté, co vypínač vypne napětí... To je jejich hlavní účel.

Konstrukce odpojovače

Zařízení vysokonapěťového odpojovače je poměrně složité, ale zároveň je mnohem jednodušší než zařízení výkonového spínače stejného napětí. Podívejme se na příklady jejich implementace pro zařízení 330 kV.

Jedinými proudy, kterými takové odpojovače vypínají, jsou možné kapacitní výboje z indukovaných napětí. Výkonové kontakty odpojovačů jsou určeny k přerušení jejich napájení. V provozním stavu jimi prochází maximální zátěžový proud.

Rozvaděče pohonu jsou navrženy pro ovládání každé fáze odpojovače jednotlivě nebo v kombinaci.

Pokud se pozorně podíváte na výše uvedené obrázky, uvidíte, že spínací kontakty spínače a odpojovače jsou umístěny ve značné výšce. Je to z bezpečnostních důvodů pro zbytek zařízení a servisní personál.

Ve venkovním rozvaděči 110 kV je bezpečná výška odpojovače menší.

Je tedy lepší je udržovat, snadněji a levněji se instalují. To však vyžaduje zvláštní pozornost obsluhujícího personálu pod uvedeným odpojovačem. V praxi se vyskytly případy, kdy se pracovníkům ve vlhkém počasí zvedly vlasy, čímž se zkrátila bezpečná vzdálenost k elektrickému zařízení a upadli pod napětí 110 kV.

To opět potvrzuje, že bezpečnostní opatření musí být nejen dobře známá, ale také bezvadně prováděna.

Umístění odpojovačů venkovního vedení 10 kV na sloupech v blízkosti vnitřního rozvaděče s vypínači rozvodny je znázorněno na fotografii.

Následující obrázek ukazuje ovládání odpojovače 10 kV pomocí ručního pohonu. V blízkosti je napájecí transformátor.

Odpojovače pro venkovní vedení 6 kV mají stejné zařízení jako pro vedení 10 kV.

Všechny fotografie ukazují, že každý odpojovač se skládá z následujících konstrukčních prvků:

• silový rám umístěný v bezpečné výšce;

• podpěrné izolátory pevně namontované na rámu na koncích mezery vytvořené pro každou fázi;

• kontaktní systém, který zajišťuje spolehlivý průchod jmenovitého proudu vedení a odpojuje přívod napětí v otevřeném stavu do úseku určeného k obsluze;

• systémy řízení pohybu nože.

U odpojovačů používaných pro obvody s napětím 110 kV a vyšším je kontaktní systém tvořen dvěma pohyblivými polovičními noži, které jsou ohnuty v opačných směrech. V jiných provedeních se častěji používá pohyblivý nůž, který se vkládá do pevného kontaktu.

Odpojovače jsou klasifikovány podle:

• počet pólů;

• povaha instalace (vnitřní nebo venkovní);

• druh pohybu nože pro vytvoření přetržení řetězu (rotační, řezací nebo kývavý);

• způsoby ovládání: ručně ovládacím izolačním tyčovým nebo pákovým systémem, nebo automaticky elektromotory (lze použít hydrauliku i pneumatiku) s ovládacím systémem.

Veškeré operace s odpojovači v pracovním schématu jsou klasifikovány jako nebezpečné práce, provádí je pouze vyškolený a proškolený personál pomocí speciálně navržených formulářů pod přímou kontrolou dispečera.

Blokovací odpojovače

Charakteristickým rysem vysokonapěťových odpojovačů je, že spolu s nimi na stejné platformě jsou často na obou stranách vytvořené mezery umístěny uzemňovací nože. Manipulace s nimi je vhodná pro obsluhující personál, který provádí spínání silových obvodů.

Při zapínání je důležité správně dodržet pořadí připojení / odstranění uzemnění a zapnutí / vypnutí odpojovače. Jistič nesmí být zapnut, pokud je na obou stranách odpojovače instalováno uzemnění. To způsobí zkrat.

Také nemůžete vynutit uzemnění, když je odpojovač zapnutý a na obvod je přivedeno napětí, což také způsobí zkrat.

Aby se předešlo chybným situacím při spínání, používá se technické blokování činnosti servisního personálu pomocí stacionárních uzemňovačů, odpojovačů a spínačů. Může být:

• čistě mechanické;

• elektrický (založený na použití elektromagnetického zámku);

• kombinovaný.

Konstrukce zámků se liší. Jejich složitost a spolehlivost se zvyšuje s rostoucím napětím použitém v primární smyčce.

Pro ovládání elektrických typů blokování jsou na otočných hřídelích kontaktních lopatek namontovány další kontakty používané v sekundárních obvodech. Tyto se nazývají blokové kontakty KSA. Zcela opakují polohu odpojovače, zároveň se zavírají nebo otevírají.Pro rozšíření možností ovládacích obvodů, ochran a automatizace spínačů a linek jsou tyto blokové kontakty navrženy s normálně otevřenou i sepnutou polohou.

Podobný blok kontaktů je osazen také na pohonech stacionárních uzemňovacích nožů a odpínačů zátěže.

Řídicí obvody elektromagnetického blokování jsou založeny na principu vytváření sériových a paralelních obvodů elektrických obvodů z kontaktů opakovačů polohy hlavního zařízení: spínače, odpojovače, uzemňovací nože.

Když servisní personál změní polohu jednoho z těchto spínacích zařízení, sepnou se odpovídajícím způsobem jejich sekundární kontakty, sestavené v určitém logickém schématu. Pokud jsou porušeny bezpečnostní požadavky, pak elektromagnetické blokování zakazuje další akce s energetickým zařízením.

V tomto případě je nutné pochopit správnost provedených akcí a hledat chybu.

Blokovací obvody pro odpojovače rozvoden jsou napájeny z vyhrazených zdrojů stejnosměrného napětí.

Povinné požadavky na odpojovače:

• poskytnutí viditelné mezery;

• konstrukční odolnost vůči dynamickým a tepelným účinkům;

• spolehlivost izolace za všech povětrnostních podmínek;

• přehlednost práce v případě zhoršení pracovních podmínek při dešti, sněžení, ledových útvarech;

• jednoduchost designu, snadné použití a údržba.

Podrobněji o provozních vlastnostech odpojovačů viz tento článek.