Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Высоковольтные выключатели напряжением 6–10 кВ предназначены для коммутации электрических цепей в нормальных и аварийных режимах, включая отключение токов короткого замыкания. Согласно ГОСТ Р 52565-2006 (с изменением N 1), по принципу дугогасящей среды выключатели подразделяются на вакуумные, газовые (элегазовые), масляные и электромагнитные (п. 4.1.2).
В современной практике для распределительных устройств 6–10 кВ применяются преимущественно вакуумные выключатели, занимающие более 70% рынка. Элегазовые используются для специальных условий. Маломасляные постепенно выводятся из эксплуатации и заменяются вакуумными при реконструкции.
Вакуумный выключатель — коммутационный аппарат, в котором гашение электрической дуги происходит в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) при давлении остаточных газов порядка 10−4–10−6 Па. При размыкании контактов в вакууме дуга гаснет в момент перехода тока через нулевое значение, после чего электрическая прочность межконтактного промежутка восстанавливается за единицы микросекунд.
В элегазовых выключателях дугогасящей средой является элегаз — шестифтористая сера (SF6), обладающая электрической прочностью в 2,5–3 раза выше, чем у воздуха при атмосферном давлении, и высокой теплоотводящей способностью. Для классов напряжения 6–10 кВ элегазовые выключатели применяются реже, чем вакуумные, но востребованы в специальных условиях.
В маломасляных (колонковых) выключателях дугогасящей средой является трансформаторное масло, заполняющее дугогасительную камеру. Масло одновременно выполняет функции изоляции и дугогашения. Серии ВМПЭ-10, ВК-10, ВМГ-10 широко применялись в распределительных устройствах 6–10 кВ.
* — при температурах ниже −40 °C требуется подогрев или применение газовых смесей SF6/N2. Данные приведены для типовых аппаратов; точные параметры определяются по технической документации конкретного выключателя.
Выбор выключателя 6–10 кВ производится в соответствии с требованиями ПУЭ (глава 1.4) и ГОСТ Р 52565-2006. Основные условия выбора:
Uном.в ≥ Uном.сети
Номинальное напряжение выключателя должно быть не менее номинального напряжения сети. Для сетей 6 кВ: Uном.в = 6 кВ (наибольшее рабочее 7,2 кВ). Для сетей 10 кВ: Uном.в = 10 кВ (наибольшее рабочее 12 кВ).
Iном.в ≥ Iраб.max
Номинальный ток выключателя должен быть не менее наибольшего рабочего тока присоединения с учётом перегрузочных режимов.
Iоткл.ном ≥ Iп,τ
Номинальный ток отключения выключателя должен быть не менее периодической составляющей тока КЗ в момент размыкания контактов.
Число допустимых коммутационных операций должно соответствовать расчётному числу коммутаций за срок службы аппарата. Для присоединений с частыми коммутациями (электропечи, конденсаторные батареи) предпочтительны вакуумные выключатели с ресурсом 20 000–50 000 циклов.
После предварительного выбора выключатель проверяется по следующим условиям (ПУЭ гл. 1.4):
iдин ≥ iуд
где iдин — амплитудное значение предельного сквозного тока (ток электродинамической стойкости), кА; iуд — ударный ток КЗ в точке установки, кА.
Iтерм² · tтерм ≥ Bк
где Iтерм — ток термической стойкости, кА; tтерм — допустимое время протекания тока термической стойкости, с; Bк — тепловой импульс тока КЗ, кА²·с.
Тепловой импульс определяется: Bк = Iп0² · (tоткл + Tа)
где Iп0 — начальное значение периодической составляющей тока КЗ, кА; tоткл — время отключения (от момента КЗ до полного погасания дуги), с; Tа — постоянная времени апериодической составляющей, с.
Помимо периодической составляющей, проверяется возможность отключения полного тока КЗ (с апериодической составляющей):
iа,τ ≤ iа,ном = √2 · Iоткл.ном · βн / 100
где βн — нормированное содержание апериодической составляющей в токе отключения, % (определяется по ГОСТ Р 52565).
Выбираем вакуумный выключатель с параметрами: Uном = 10 кВ, Iном = 630 А, Iоткл = 20 кА, iдин = 51 кА, Iтерм = 20 кА, tтерм = 3 с.
По напряжению: Uном.в = 10 кВ ≥ Uном.сети = 10 кВ — выполнено
По току: Iном.в = 630 А ≥ Iраб.max = 520 А — выполнено
По отключающей способности: Iоткл = 20 кА ≥ Iп0 = 18,5 кА — выполнено
По электродинамической стойкости: iдин = 51 кА ≥ iуд = 47,1 кА — выполнено
По термической стойкости:
Bк = 18,5² × (0,12 + 0,04) = 342,25 × 0,16 = 54,76 кА²·с
Iтерм² × tтерм = 20² × 3 = 1200 кА²·с
1200 ≥ 54,76 — выполнено с запасом
Вакуумные выключатели занимают доминирующее положение для классов напряжения 6–35 кВ благодаря высокому коммутационному ресурсу, компактности, пожаробезопасности и минимальным требованиям к обслуживанию. Элегазовые преобладают в классах 110 кВ и выше.
При отключении малых индуктивных токов (единицы–десятки ампер) возможен обрыв тока до естественного нуля (так называемый «срез тока»). Энергия, запасённая в индуктивности, преобразуется в перенапряжение на ёмкости обмотки. Для защиты применяются ОПН класса 10 кВ, устанавливаемые на выводах трансформатора.
Ресурс по отключению номинального тока отключения (токов КЗ) типичного вакуумного выключателя 10 кВ составляет 50–100 циклов ВО. При токах, меньших номинального тока отключения, ресурс возрастает нелинейно. После исчерпания ресурса ВДК подлежит замене, так как контактная система не обслуживается.
Для напряжений 6–10 кВ вакуумные выключатели имеют преимущество по большинству параметров. Элегазовые предпочтительны в случаях, когда критично отсутствие коммутационных перенапряжений (без установки ОПН), или для наружной установки. Для напряжений 110 кВ и выше элегазовые не имеют альтернативы.
Многие производители выпускают ретрофит-комплекты вакуумных выключателей для установки в ячейки КРУ вместо маломасляных (ВМПЭ-10, ВК-10 и др.) без изменения конструкции ячейки. Замена требует корректировки уставок релейной защиты, проверки вторичных цепей управления и, при необходимости, установки ОПН.
Основные нормативные документы: ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ» (учитывает положения IEC 62271-100); ПУЭ, глава 1.4 «Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания»; ГОСТ 687-78 (для проверки ранее установленных аппаратов). Международный стандарт — IEC 62271-100.
Согласно ГОСТ Р 52565-2006 (табл. 1), для выключателя с номинальным напряжением 10 кВ наибольшее рабочее напряжение составляет 12 кВ. Для 6 кВ — наибольшее рабочее 7,2 кВ. Эти значения определяют максимальное напряжение, при котором выключатель может длительно работать.
В вакуумных выключателях 6–10 кВ применяются электромагнитные (бистабильные) и пружинные приводы. Электромагнитный привод обеспечивает высокое быстродействие и используется в большинстве современных моделей. Пружинный привод применяется для аппаратов с повышенным номинальным током или для специальных условий эксплуатации.
Отказ от ответственности. Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационно-справочный характер. Приведённые технические параметры являются типовыми и могут отличаться для конкретных моделей выключателей. Для целей проектирования необходимо использовать техническую документацию конкретного выключателя и действующие нормативные документы. Автор и редакция не несут ответственности за последствия использования информации из данной статьи. Все проектные решения должны приниматься квалифицированными специалистами.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.