Опыт выбора коммутационных аппаратов

Для любого производителя электротехники выбор комплектующих – ответственный шаг, от которого во многом зависит репутация компании, а не только судьба её нового продукта. Нечасто промышленные предприятия готовы поделиться с партнерами и конкурентами технологией и результатами маркетингово-«разыскных» мероприятий, хотя такая информация могла бы быть интересной и даже полезной для многих...

Сегодня, как и несколько лет назад, когда наша компания выбирала выключатель нагрузки и разъединитель для своей новой ячейки, основными аппаратами, производимыми в России, остаются разъединитель РВ и выключатель нагрузки ВН. Кардинально не изменились за прошедшее время ни конструкции зарубежных аппаратов, ни общая ситуация в этом сегменте российского рынка. Поэтому наша работа по выбору аппаратов сохраняет актуальность, и мы надеемся, что она заинтересует специалистов, сталкивающихся с подобными проблемами.

Выбор коммутационных аппаратов главной цепи стал ключевым моментом при разработке концепции ячейки КСО с принципиально новой конструкцией, которая должна была отличаться от традиционных ячеек КСО серий 200 и 300 меньшими габаритами, безопасностью, надежностью и низкими эксплуатационными издержками.

В качестве силового аппарата был выбран российский вакуумный выключатель с минимальными массогабаритными характеристиками, который можно устанавливать как фронтально, так и поперечно относительно корпуса ячейки КСО. Задача по выбору выключателей нагрузки и разъединителей оказалась более трудной, так как в России в тот момент выпускались аппараты одного типа: разъединитель рубящего типа серии РВ и выключатели нагрузки серии ВН. На зарубежном рынке присутствовали различные модификации двухпозиционных аппаратов, а также трехпозиционные аппараты с воздушной и элегазовой изоляцией. Для выбора типа аппарата, соответствующего идеологии новой ячейки, был проведен сравнительный анализ коммутационных аппаратов, которые были разбиты на три группы:

1. двухпозиционные коммутационные аппараты российского производства (РВ, ВН); 
2. двухпозиционные коммутационные аппараты зарубежного производства (компаний VEI, COET и Alstom); 
3. трехпозиционные коммутационные аппараты зарубежного производства (компаний Sarel, EFASEC и Schneider Electric).

Для каждой группы оценивались следующие характеристики:

• возможность установки аппарата фронтально/поперечно относительно корпуса ячейки КСО; 
• электрические параметры (номинальный ток, ток термической и динамической стойкости и т.д.); 
• наличие блок-контактов состояния коммутационного аппарата и привода; 
• тип привода, возможность дистанционного управления; 
• тип опорной изоляции; 
• принцип дугогашения (для ВН); 
• принцип реализации блокировок между положениями «включено» и «заземлено»; 
• периодичность и объем обслуживания.

Первая группа аппаратов

Двухпозиционные коммутационные аппараты российского производства типа РВ, ВН имеют устаревшую конструкцию, разработанную ещё в 50-х годах, и рассчитаны на фронтальную установку в ячейках КСО серии 200, 300 или открыто.

Номинальный ток аппаратов – 400, 630 А (до 1000 А для разъединителей), ток термической стойкости – от 10 до 20 кА. Применяется фарфоровая опорная изоляция и контактная система рубящего типа. В двухпозиционной конструкции заземлитель присоединения выполнен в виде отдельного устройства, механически сблокированного с приводом.

Опыт эксплуатации таких аппаратов показывает, что блокировка разъединителя с заземлителем ненадежна. Это неоднократно становилось причиной аварийных ситуаций, а также травм оперативного персонала. Контакты разъединителя требуют ревизии контактных поверхностей и регулировки контактного нажатия в течение всего срока эксплуатации.

Постоянная регулировка и смазка необходима и механизму привода разъединителя (заземлителя), имеющему длинные тяги. Конструкцией привода не предусмотрена установка устройств оперативной блокировки, как ключевой, так и электромагнитной, что затрудняет выполнение новых требований ПУЭ и снижает безопасность оперативных переключений.

Также из-за конструкции привода отсутствует возможность установки блок-контактов положения коммутационных аппаратов. Скорость движения контактов зависит от скорости перемещения рукоятки привода оператором. При этом скорость коммутации незначительна и в случае ошибочного заземления вводной линии под напряжением возникает электрическая дуга.

Выключатели нагрузки оснащаются пружинным приводом, передающим момент на подвижные контакты также через систему тяг, требующую периодической регулировки. Дугогасительная система ВН построена на использовании газогенерирующих вставок из органического стекла с необходимостью периодической замены и контроля состояния.

Вывод

Данная группа коммутационных аппаратов была признана неперспективной. Для использования этих аппаратов в новой ячейке КСО с учетом поставленных задач по качеству изделия требовалась значительная доработка элементов привода и контактной системы, а двухпозиционный принцип работы не исключал возможность одновременного включения и заземления аппарата при неисправности блокировки.

Вторая группа аппаратов

Аппараты данной группы рассчитаны на поперечную установку в корпусе ячейки КСО. Они выполнены на более высоком качественном уровне по сравнению с аппаратами первой группы.

Номинальный ток аппаратов – 400, 630 А (до 1250 А для разъединителей), ток термической стойкости – от 12,5 до 25 кА.

Опорная изоляция изготовлена из полимеров, контактная система имеет более надежную конструкцию и качественные материалы (применяются медные сплавы, различные напыления). Привод выполнен с пружинным механизмом, существует возможность установки механической ключевой блокировки с реализацией требуемых алгоритмов переключения и блок-контактов положения главных контактов. Заземлитель присоединения представляет собой отдельный аппарат, механически сблокированный с приводом. Дугогасительная система выключателей нагрузки построена на использовании автокомпрессионного способа гашения электрической дуги.

Вывод

Рассматриваемая группа существенно превосходит по качеству коммутационные аппараты 1-й группы, однако двухпозиционный принцип работы также не исключает возможность одновременного включения и заземления аппарата при неисправности блокировки.

Третья группа аппаратов

Трехпозиционные аппараты конструктивно рассчитаны на установку поперечно относительно корпуса ячейки КСО, что позволяет существенно сократить габаритные размеры ячейки по фронту.

Номинальный ток – 400, 630 А (до 1250 А для разъединителей), ток термической стойкости – от 16 до 25 кА.

В аппаратах применяется полимерная опорная изоляция, ламельные контакты с напылением серебра, не требующие обслуживания в течение всего срока эксплуатации.
В конструкции используется быстродействующий пружинный привод, передающий момент непосредственно на вал подвижной группы контактов без системы тяг. Пружинный привод вынесен на лицевую панель ячейки, что позволяет осуществлять его проверку или замену без снятия напряжения с главных цепей.

Кинематическая схема аппарата реализует функции двух аппаратов в одном (выключателя/разъединителя и заземлителя) с использованием одной группы подвижных контактов. Аппарат одновременно может находиться только в одном из трех положений: «включено», «выключено» или «заземлено», что естественным образом исключает вероятность заземления отходящей линии, находящейся под напряжением.

Вывод

Качественный уровень исполнения этих аппаратов, так же как и аппаратов 2-й группы, достаточно высок, а трехпозиционный принцип работы дает преимущества, повышающие безопасность его эксплуатации, удобство обслуживания и надежность работы устройства.
Так, специалисты нашей компании оценили имеющееся на рынке коммутационное оборудование и сочли наиболее предпочтительными трехпозиционные аппараты, как полностью соответствующие конструктивным особенностям ячейки КСО.