В контактной сети железных дорог и в системах электроснабжения городского рельсового транспорта разъединитель — относительно простое по конструкции, но абсолютно необходимое коммутационное устройство. У многих читателей, впервые сталкивающихся с проектированием и эксплуатацией тягового электроснабжения, возникают похожие вопросы: каково же основное назначение разъединителя? какую функцию он выполняет? чем он отличается от выключателя и автоматического выключателя? почему в цепи уже есть выключатель, способный отключить ток короткого замыкания, но приходится дополнительно устанавливать разъединитель? В настоящей статье систематизированы ответы на эти часто задаваемые вопросы — назначение и особенности работы разъединителя, отличия разъединителя от выключателя и от автоматического выключателя — с учётом продуктовой практики ООО «Хэнань Чуанвэй» (Henan Chuangwit Railway Equipment Co., Ltd.) в области тягового электроснабжения железных дорог 27.5 kV и электроснабжения постоянного тока городского рельсового транспорта.
Основное назначение разъединителя: создание видимого разрыва
Основное назначение разъединителя можно сформулировать одной фразой: при отсутствии тока или при малом токе создать в цепи наглядный, видимый и надёжный электрический разрыв, полностью отделив ремонтируемое оборудование или линию от частей, находящихся под напряжением. Подробно это раскрывается в четырёх положениях.
- Создание видимого разрыва:после отключения разъединителя расстояние между подвижным и неподвижным контактами хорошо видно; изоляционный промежуток разрыва рассчитан на номинальное напряжение и надёжно выдерживает рабочее напряжение и перенапряжения. Эксплуатационный персонал может непосредственно убедиться в том, что цепь отключена, — это та «видимая» безопасность, которую выключатель обеспечить не может.
- Отделение источника питания:электрическое отделение шин, фидеров, трансформаторов, измерительных трансформаторов и другого оборудования, создающее условия для последующих мер безопасности — проверки отсутствия напряжения и установки заземления; это первый рубеж работ с отключением.
- Совмещение с заземлением при ремонте:разъединитель с заземляющими ножами при отключении одновременно заземляет сторону линии, предотвращая ошибочную подачу напряжения и поражение персонала наведённым напряжением, что особенно важно при ремонте контактной сети в технологическое окно.
- Переключения:при изменении режима работы разъединитель служит для ввода или вывода секций питания и изменения схемы соединений цепи; это базовый аппарат для переключений на подстанциях и в контактной сети.
Особенности работы разъединителя: как правило, без коммутации под нагрузкой
Чтобы понять отличие разъединителя от выключателя, ключевое значение имеет разница в способности гасить дугу. У разъединителя нет специального дугогасительного устройства либо эта способность очень слаба, поэтому он, как правило, не применяется для включения и отключения тока нагрузки и тем более не допускается для отключения тока короткого замыкания.
Согласно общепринятым в отрасли правилам эксплуатации, при снятии напряжения сначала отключают выключатель, а затем отключают разъединитель; при подаче напряжения сначала включают разъединитель, а затем выключатель. Если принудительно отключить разъединитель, когда выключатель ещё не отключён, между контактами возникнет дуга, которая не погаснет самостоятельно, что может привести к дуговому короткому замыканию, повреждению оборудования и даже травмированию людей. Именно поэтому между разъединителем и выключателем обычно предусматривается операционная блокировка, исключающая ошибочные действия. Следует отметить, что в пределах, допускаемых правилами, разъединителем можно коммутировать цепи малого тока — трансформаторы напряжения, ограничители перенапряжений и т. п.; конкретные условия должны определяться документацией изделия и местными правилами эксплуатации.
Отличие разъединителя от выключателя: один отвечает за изоляцию, другой — за отключение
Разъединитель и выключатель часто устанавливаются в одной цепи, но их функциональное назначение совершенно различно; сравнить их можно по четырём признакам.
- Разное основное назначение:выключатель способен включать и отключать ток нагрузки в нормальных условиях, а при аварии — отключать ток короткого замыкания; он является ядром защиты и управления цепи. Разъединитель коммутирует только при отсутствии тока или при очень малом токе и решает задачу изоляции, а не отключения.
- Существенное различие конструкции:выключатель оснащён полноценной дугогасительной системой, контакты закрыты внутри дугогасительного устройства, и разрыв, как правило, не виден; у разъединителя дугогасительного устройства нет или его способность гасить дугу очень мала, а после отключения разрыв открыт и хорошо виден.
- Разные требования к управлению:выключатель выдерживает коммутацию нагрузки и отключение при аварии, его действие инициируется системой защиты и управления; разъединителем можно оперировать только после подтверждённого отключения выключателя, а требуемая последовательность обеспечивается блокировкой.
- Взаимодополняющее сочетание:типовая схема цепи такова: выключатель отключает ток, разъединитель создаёт разрыв; они дополняют друг друга и вместе образуют полноценную цепь, пригодную для ремонта.
Отличие разъединителя от автоматического выключателя: совершенно разные классы напряжения и области применения
Автоматический выключатель по сути относится к низковольтным выключателям, и его часто путают с разъединителем, хотя взаимозаменяемости между ними практически нет.
- Разный класс напряжения:автоматические выключатели применяются в низковольтных распределительных цепях 380 V, 220 V; разъединители в контактной сети работают в высоковольтных и тяговых системах постоянного тока, например в системе тягового электроснабжения железных дорог 27.5 kV и в системе постоянного тока DC1500V городского рельсового транспорта.
- Разная коммутационная способность:автоматический выключатель допускает коммутацию под нагрузкой, имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания и при аварии срабатывает автоматически; разъединитель, как правило, не коммутирует под нагрузкой и не выполняет защитных функций.
- Разные области применения:автоматические выключатели чаще применяются в распределительных щитах зданий и в конечных цепях оборудования; разъединители устанавливаются на подстанциях, в секционировании контактной сети, в точках подключения фидеров к сети и служат для изоляции при ремонте и переключений.
Если сказать кратко: автоматический выключатель — это низковольтный защитный аппарат, способный отключаться автоматически, а разъединитель — высоковольтный аппарат с видимым разрывом; заменять один другим нельзя.
Применение в контактной сети железных дорог: тяговое электроснабжение 27.5 kV и DC1500V городского рельсового транспорта
В системе тягового электроснабжения электрифицированных железных дорог тяговая подстанция преобразует напряжение энергосистемы и подаёт его в тяговую сеть 27.5 kV; разъединители в большом количестве устанавливаются на стороне выводов тяговой подстанции, в секционировании контактной сети, в горловинах станций и в постах секционирования. Они служат для ввода и вывода секций питания контактной сети, а при ремонте в технологическое окно обеспечивают надёжную изоляцию и заземление. Наружный разъединитель с заземляющими ножами — одно из ключевых устройств, обеспечивающих безопасность персонала, работающего на контактной сети.
В городском рельсовом транспорте в цепях главных путей, депо и отстойных площадок системы тягового электроснабжения постоянного тока DC1500V также требуются разъединители постоянного тока для изоляции и переключений. Ток в цепи постоянного тока не переходит через ноль, поэтому условия отключения отличаются от цепей переменного тока, и конструкция разъединителей постоянного тока имеет специальные особенности, а параметры подбираются особым образом. Для обеих указанных областей ООО «Хэнань Чуанвэй» (Henan Chuangwit Railway Equipment Co., Ltd.) предлагает соответственно серию высоковольтных разъединителей и линейку разъединителей постоянного тока для городского рельсового транспорта, а также различные приводные механизмы, которые проектные и эксплуатационные организации подбирают по параметрам цепи.
Часто задаваемые вопросы
Каково назначение разъединителя? Можно ли им напрямую отключать нагрузку?
Назначение разъединителя — создавать видимый разрыв, отделять источник питания, обеспечивать заземление при ремонте и выполнение переключений. Он, как правило, не обладает способностью гасить дугу и не может напрямую отключать ток нагрузки; для отключения тока нагрузки и тока короткого замыкания следует применять выключатели и другие коммутационные аппараты.
Зачем нужен разъединитель, если есть выключатель?
Выключатель отключает ток нагрузки и ток короткого замыкания, но его разрыв закрыт внутри дугогасительного устройства, и по нему нельзя наглядно убедиться в наличии изоляции; разъединитель даёт хорошо видимый разрыв и обеспечивает заземление при ремонте. Их функции дополняют друг друга, и обойтись без одного из них нельзя.
Разъединитель и автоматический выключатель — это одно и то же?
Нет. Автоматический выключатель — низковольтный аппарат, имеющий защиту от перегрузки и короткого замыкания и способный отключаться под нагрузкой; разъединитель применяется преимущественно в высоковольтных системах и системах тягового постоянного тока и отвечает только за отделение источника питания. Класс напряжения, конструкция и функциональное назначение у них различны.
Почему при ремонте контактной сети особое внимание уделяют функции заземления разъединителя?
Ремонт контактной сети выполняется в основном в технологическое окно, и ремонтируемый участок должен быть надёжно заземлён. Разъединитель с заземляющими ножами при отключении заземляет сторону линии и в сочетании с проверкой отсутствия напряжения и установкой заземляющих устройств позволяет эффективно предотвратить ошибочную подачу напряжения и поражение наведённым напряжением.
В целом назначение разъединителя — изоляция, назначение выключателя — отключение, а автоматический выключатель представляет собой низковольтный защитный аппарат; функциональное назначение у всех трёх различно, и смешивать их нельзя. Если вы подбираете оборудование для проекта тягового электроснабжения железных дорог 27.5 kV, обратитесь к разделу «Высоковольтные разъединители»; для систем постоянного тока DC1500V городского рельсового транспорта — к странице «Разъединители постоянного тока для городского рельсового транспорта». Будем рады и прямому обращению в ООО «Хэнань Чуанвэй» (Henan Chuangwit Railway Equipment Co., Ltd.) за адресными рекомендациями по выбору.
