Разъединитель — это механическое коммутационное устройство, основная задача которого заключается в обеспечении заданной изоляции в разомкнутом положении. Подвижные контакты отходят от своих сопряженных контактов и удерживаются на расстоянии, предусмотренном конструкцией устройства, благодаря чему определенная часть установки может быть отключена от источника питания, питающего ее. Это не то же самое, что прерывание тока. Прерывание цепи под напряжением и сопровождающая его дуга — это задача устройства, рассчитанного на выполнение именно этой функции. Разъединитель также является проводником: в замкнутом состоянии его контакты образуют часть пути прохождения тока, проводят номинальный ток и выдерживают заданные нагрузки при коротком замыкании. Проведение тока в замкнутом состоянии и разъединение в разомкнутом — это две функции одного механического узла, и ни одна из них не является показателем прерывающей способности.
В отсеке распределительного устройства важно понять, как контакты проводят ток, как их размыкающая конфигурация обеспечивает изоляцию и на каком участке цепи эта изоляция должна быть реализована.
Представьте себе отсек распределительного устройства в помещении: шина, автоматический выключатель, трансформаторы тока и кабельный разъём — все они в режиме нормальной эксплуатации образуют единую электрически непрерывную цепь. Теперь предположим, что на участке кабеля требуются ремонтные работы или необходимо на время отключить фидер, при этом шина остаётся под напряжением. Кто-то должен создать границу — место, где установка намеренно разделяется на часть, остающуюся под напряжением, и часть, которая рассматривается как изолированная.
Разъединитель — это устройство, заданное открытое положение которого создает эту границу. Его назначение носит позитивный и конструктивный характер: он позволяет отключить отсек, участок шинопровода или фидер на соответствующей границе питания, с тем чтобы отключенная часть больше не была подключена по данному пути. Таким образом, изоляция представляет собой установленное состояние, а не кратковременное событие. Открытое положение должно быть установлено и затем удерживаться, поэтому механизм, геометрия контактов и индикация положения имеют такое же значение, как и само размыкание контактов.
Именно в этот момент “отключение тока” и “изолирование” с точки зрения диспетчерской начинают выглядеть схожими, хотя на самом деле это не так. Автоматический выключатель выполняет возложенную на него функцию прерывания тока; его обычное открытое положение само по себе не обеспечивает функцию изоляции всего отсека. Эти две функции дополняют друг друга, и полноценная установка обычно включает в себя обе.
Закрытое состояние имеет своё собственное значение. Закрытый разъединитель — это не просто пассивный элемент, а звено, через которое протекает нормальный ток, с номинальным током для данного режима работы и заданными значениями термической и динамической выдержки при короткозамыкании. Эти поля описывают токопроводимость и выдержку закрытого узла.
Самый наглядный способ понять принцип работы разъединителя — проследить путь металла от одной клеммы до другой, а затем понаблюдать, что происходит с этим путем при срабатывании устройства.
Рассмотрим конструкцию «лопастного» типа. Каждый стержень имеет концевые участки на обоих концах, а между ними — токопроводимый путь, включающий подвижную лопасть и неподвижный контакт, с которым она соприкасается. Когда разъединитель замкнут, лезвие и сопряженный контакт прижимаются друг к другу, и путь становится непрерывным: ток поступает на входной клемме, проходит через границу раздела контактов, движется вдоль лезвия через его шарнирное соединение и выходит на выходной клемме. Контактная поверхность — это место соприкосновения двух металлических тел, и именно эта часть пути должна сохранять свою форму под действием тепловых и электромагнитных сил.
Когда устройство открывается, нож вращается вокруг своей оси и отходит от неподвижного контакта. Непрерывный путь превращается в два отдельных проводящих элемента, между которыми находится воздух и изоляция. Это разделение — не просто изменение положения, которое случайно видно снаружи; это и есть электрическая функция. Зазор должен обеспечивать изоляцию и расстояние разъединения, заданные для данной конструкции, поэтому открытое положение разъединителя указывается точно, а не приблизительно. Открытый нож, который сместился, но не достиг заданного положения, не обеспечивает требуемой изоляции.
Остальные элементы узла служат для обеспечения возможности и повторяемости этого процесса. Изолирующие опоры фиксируют проводящие детали и удерживают их на расстоянии от металлической рамы, благодаря чему проводники остаются в правильном положении и электрически изолированы от несущей рамы. Рама выравнивает полюса, несет узел и обеспечивает интерфейс для крепления к шкафу. Вал и тяговый механизм передают рабочую силу от рукоятки или механизма на контакты, благодаря чему несколько полюсов перемещаются синхронно в ответ на одно входное движение.
Эти детали работают в комплексе. Рама обеспечивает выравнивание опор; вал координирует движение контактов по полюсам; а изолирующие опоры удерживают проводники в заданных положениях и отделяют их от рамы. Результирующая геометрия определяет как проводящее соединение в замкнутом состоянии, так и изолирующее расстояние в разомкнутом.
На виде изделия GN19 легко различить лопасть, изолирующие опоры, общую раму, вал и внешний рабочий интерфейс. Ориентируясь на эти видимые детали, можно соотнести движение контактов со всей сборкой.
Причина, по которой разъединитель устанавливается в паре с автоматическим выключателем, а не заменяет его, заключается в образовании дуги.
Когда контакты размыкаются при прохождении тока, дуга может продолжать проводить ток через зазор. Энергия, поступающая из источника питания и накопленная в цепи, может поддерживать эту дугу после прекращения контакта между металлическими частями. Устройство, предназначенное для прерывания этого тока, должно обладать соответствующими характеристиками подавления дуги, перемещения контактов и восстановления диэлектрических свойств для выполнения своих функций прерывания. Автоматический выключатель справляется с возложенными на него нормальными и аварийными токами; выключатель нагрузки справляется с возложенными на него задачами по переключению нагрузки. Эти задачи различаются, так как Объяснение принципа действия вакуумного выключателя и Статья о выключателе под нагрузкой объяснить.
Изоляция касается открытого положения и его изолирующего отделения. В случае, когда автоматический выключатель и разъединитель представляют собой отдельные устройства, автоматический выключатель выполняет функцию прерывания тока, а разъединитель обеспечивает заданное изолирующее положение. Комбинированный выключатель-разъединитель может объединять обе функции в одном устройстве, поэтому для выполнения этих различных задач не требуется единой универсальной схемы или последовательности действий.
Раскрытый выключатель обеспечивает изоляцию между разъединёнными контактами, однако обычное раскрытие выключателя не приводит автоматически к обеспечению функции изоляции всего ячейки. Эта функция может обеспечиваться отдельным изолирующим устройством или узлом, специально предназначенным для её выполнения. Аналогичным образом, номинальные значения токопроводимости и короткозамыкающей способности разъединителя не определяют его способность к размыканию; они описывают функции устройства в замкнутом состоянии.
Руководства по эксплуатации GN19 и GN30 по-своему подводят к одному и тому же выводу. В описании области применения этих устройств говорится о замыкании и размыкании при наличии напряжения, но отсутствии нагрузки; это определение сферы применения данных устройств, а не утверждение об их прерывающей способности. Кроме того, в руководствах номинальный ток выделен отдельно от областей тепловой и динамической устойчивости, а режимы нагрузки и выдерживаемой нагрузки указаны в отдельных столбцах — именно такое разграничение теряется, когда кто-то сводит технические характеристики к единому “номинальному значению”.”
Некоторые разъединители также выполняют специально заданные функции переключения при малых токах, переключения шин или зарядки шин. Эти Публичное описание IEC 62271-102 определяет такие категории. Эти устройства имеют собственные условия эксплуатации и номинальные параметры; они не являются общим разрешением на прерывание тока нагрузки или аварийного тока и не относятся к моделям серии GN только на основании названия серии.
Комбинированные устройства демонстрируют, как эти функции можно объединить. Согласно документации, выключатель-разъединитель обеспечивает функцию изоляции наряду с заданными областями коммутации, а выдвижной узел может обеспечивать как прерывание цепи, так и разъединение на основе соединения с помощью одного и того же модуля. Наличие таких комбинированных изделий является основанием для того, чтобы читать полное обозначение, а не переносить возможности от одного устройства к другому, которое лишь выполняет ту же функцию.
Две конструкции для внутреннего использования демонстрируют, как один и тот же набор функций реализуется в различных механических схемах, и почему схема имеет значение для корпуса.
В руководстве по эксплуатации GN19-12 описан разъединитель лопастного типа с плоской и сквозной конструкцией, обозначенный как GN19-12C, причем расположение элементов со стороны сквозной конструкции выделено в описании модели. В сквозной конструкции токопроводящий путь проходит через изолирующий барьер или стеновую панель, что изменяет расположение клемм и опор по отношению к шкафу, но не меняет основную функцию устройства.
В руководстве по эксплуатации GN30-12 описан разъединитель с вращающимися лопастями: контактные лопасти вращаются для соединения и разъединения, а три фазы имеют общую раму с двумя плоскостями изоляторов и контактных групп — верхней и нижней — на которых расположены зоны соединения. Конструкция явно демонстрирует двухплоскостную опору и расположение контактов, что представляет собой иной способ организации клемм, изоляторов и приводных интерфейсов по сравнению с панелью с плоскомонтированными лопастями.
Заманчиво охарактеризовать их как “линейные” и “ротационные”, однако такое противопоставление неверно. Лезвия GN19 также перемещаются вокруг оси при размыкании контактов, поэтому разница заключается не в том, что одни движутся по прямой, а другие — вращаются. Настоящие различия заключаются в расположении клемм, схеме размещения опор, количестве плоскостей контактных групп и внешнем виде рабочего интерфейса со стороны шкафа — все эти факторы определяют, подходит ли устройство для конкретного отсека, и ни один из них не является критерием для ранжирования.
Именно эти различия являются причиной того, что общие обозначения не гарантируют совместимости. Общий класс напряжения или общий префикс не означают, что две схемы взаимозаменяемы; конкретный шкаф должен учитывать расположение клемм, конструкцию опоры и интерфейс привода. GN30-12D служит наглядной иллюстрацией того же принципа: это вариант модели GN30-12 с добавленными заземляющими пластинами, поэтому добавленная функция заземления относится именно к этой конкретной версии, а не является универсальной для всего семейства GN30.
GN27-40.5 — ещё одна конструкция разъединителя для установки в помещении. В руководстве по эксплуатации описан трехфазный разъединитель для установки в помещении, предназначенный для включения и переключения линий под напряжением без нагрузки, с ручным механизмом, предлагаемым в качестве опции; в нем различаются формы установки: на плоской опоре, сквозностенная с подвижными затычками и сквозностенная с фиксированными контактами, причем суффикс «D» обозначает версию с дополнительной заземляющей затычкой. При этих формах монтажа клеммы и интерфейсы управления располагаются внутри шкафа по-разному.
В реальном проекте целесообразно задавать не вопрос “где в целом следует разместить разъединитель”, а “какой участок нуждается в границе и какой элемент сборки её формирует”.”
Рассмотрим проект внутреннего распределительного устройства для распределительной подстанции. Требование заключается в создании фидерного отсека, кабельный участок которого можно было бы отсоединить от шинопровода при том, чтобы шинопровод продолжал работать, при этом для отсоединенного участка должно быть предусмотрено специальное соединение с заземлением. Этому требованию могут соответствовать несколько вариантов схемного расположения.
Один из вариантов — стационарный отсек. В этом случае между шиной и автоматическим выключателем устанавливается трехпозиционный выключатель-разъединитель, обеспечивающий требуемое изолирующее расстояние со стороны шины, а с другой стороны выключателя, в зоне трансформатора тока и кабельного раздела, монтируется заземляющее устройство. Выключатель обеспечивает прерывание цепи; разъединяющий элемент — соединение и разъединение; заземляющее устройство обслуживает указанный участок. Такая схема расположения описана для стационарной выключательной камеры в руководстве ABB Uniswitch и представляет собой один из реальных примеров распределения функций — а не схему подключения, которой должны следовать все стационарные камеры.
Второй вариант — выдвижной узел. В данном случае заданное положение съемного модуля приводит к разъединению его первичных соединений. В руководстве по эксплуатации Uniswitch описано, что выдвижная часть обеспечивает разъединение в положении «тестирование/отключение» за счет разъединения основных токовых соединений, в то время как управляющая проводка, необходимая для тестирования, может оставаться подключенной. Это важное отличие: изоляция обеспечивается положением соединения узла, а не обычным размыканием выключателя. Размыкание выключателя в положении «подключено» не приводит к разъединению этих основных соединений; разъединение обеспечивается перемещением выдвижного модуля в его заданное положение «тестирования/отключения».
Полный модуль, описанный в данном руководстве, включает в себя автоматический выключатель, изолированные контактные рычаги и контактную систему, управляющий разъем, а также выдвижной узел — именно поэтому условием разъединения является положение этого узла, а не состояние размыкателя.
Анализ этих двух вариантов позволяет выявить общий принцип. Элемент изоляции должен располагаться там, где требуется граница, и именно он должен фактически создавать эту границу: это может быть выключатель-разъединитель в главном цепи стационарного отсека или указанное положение соединения выдвижного модуля. Само по себе размыкание выключателя не приводит к перемещению отдельного изолирующего элемента или первичных соединений модуля в их назначенные изолирующие положения. Заземление — это третья, отдельная функция — соединение назначенной части изолированного участка с землей — и это не изолирующий зазор и не размыкание главной цепи. Оно может обеспечиваться отдельным заземляющим выключателем или встраиваться в комбинированную версию, такую как GN30-12D или форма GN27 с суффиксом «D», но изоляция и заземление остаются разными задачами цепи, даже если одна конструкция объединяет обе функции. Статья о заземляющем выключателе охватывает эту функцию как самостоятельную.
Индикация положения устройства, состояние напряжения в цепи и заданное заземление — это разные вещи. Индикация положения показывает, где находится механизм, а не то, как работает цепь, и сама по себе она не отражает состояние всей рабочей зоны.
Выбор разъединителя становится проще, если сначала четко определить задачу изоляции. Необходимо выяснить, какой участок требует разграничения, где в него поступает питание и создается ли граница за счет зазора между контактами в основном цепном пути, за счет места подключения выдвижного модуля или за счет их комбинации. От ответа на эти вопросы зависит, какой изолирующий элемент следует установить в отсеке и где именно.
После определения функции остальное сводится к подбору устройства и установки. Далее следует учитывать текущие нагрузки: номинальный ток в цепи, а также указанные значения термической и динамической стойкости с указанием соответствующих условий. Эти параметры должны быть привязаны к конкретному устройству и конфигурации, а не объединяться в предполагаемую способность прерывания тока; пояснение к рейтингам описывается, что означает каждое поле. Затем перечисляются механические интерфейсы — конечные положения, количество и расположение опорных плоскостей, форма крепления (плоская, сквозная, сквозная с подвижной лопастью, сквозная с фиксированным контактом), а также интерфейс привода, который должен обеспечивать шкаф.
Что касается самих композиций для интерьера, то Страница, посвящённая семейству разъединительных и заземляющих выключателей содержит список типовых маршрутов, с отдельными страницами для GN19-12, GN30-12 и GN27-40.5. Руководства и чертежи, относящиеся к этим продуктам, собраны в Библиотека загрузок. Когда вопрос выходит за рамки одного устройства и затрагивает весь отсек — то есть то, как между компонентами распределяются прерывание, изоляция и заземление, — то Обзор коммутационных устройств и руководство по выбору устройств продолжай с этого места.
Нет. Заданное положение разъединителя в открытом состоянии обеспечивает предусмотренную изоляцию на определенной границе цепи. Само по себе это положение не отражает состояние напряжения в отключенном участке и не определяет состояние всей рабочей зоны. Пути подачи питания на объекте, расположение устройств и предусмотренная схема заземления являются отдельными составляющими этой оценки.
При обычном размыкании выключателя размыкаются контакты прерывателя. В соответствующем выдвижном узле перемещение модуля в заданное положение для испытаний или отключения приводит к разъединению его основных токовых соединений. Изоляция обеспечивается за счёт этого задокументированного положения соединений всего узла, в то время как управляющая проводка, необходимая для испытаний, может оставаться подключённой. Выключатель может находиться в расмыкаемом состоянии в любом из положений соединений, поэтому одно лишь наличие индикации расмыкания не подтверждает разъединение узла.
Да. Некоторые типовые разъединители имеют специально заданные функции: отключение малых токов, переключение шин или зарядка шин. Каждая из этих функций привязана к указанным условиям работы цепи и номинальным параметрам; само по себе название разъединителя не определяет его назначение. Указания в прилагаемых руководствах по GN, касающиеся работы при наличии напряжения и без нагрузки, не должны трактоваться как общее разрешение на прерывание тока нагрузки или тока короткого замыкания.
