Что такое выключатель нагрузки?
Если сказать коротко – это мини рубильник. Многие, наверное, хоть раз в жизни видели металлический ящик с ручкой, выходящей из его бока. Когда ручку поднимают – подаётся питание в сеть, когда опускают – происходит отключение. А если приходилось заглянуть внутрь, можно было увидеть большие медные ножи, так называются подвижные контакты, и губки – неподвижные контакты, в которые ножи входят. Отличительной чертой такого устройства является то, что можно визуально наблюдать разъединение электрической цепи.
Модульный выключатель нагрузки, конечно же, имеет другую форму и конструкцию, да и размерами намного меньше, но работает по такому же принципу. Поэтому он, как разъединитель и высоковольтные выключатели относится к коммутационным аппаратам.
По названию, порой, тяжело определить, что это за прибор, так как каждый производитель в разных странах использует своё наименование. Поэтому лучше узнавать у продавца. Иногда можно увидеть в названии буквы ВН, помогающие определиться с устройством, например, выключатель нагрузки ВН-32 3Р 40А IP20.
Аббревиатура ВН означает выключатель нагрузки, 3P указывает на количество полюсов, в этом случае их 3. Затем идёт номинальный, рабочий ток, именно это значение является рабочим для выключателя нагрузки. Например, выключатель нагрузки ВН-32 выпускается на следующие номиналы по току: 20; 25; 32; 40; 63 и 100 А.
Последним показан класс защиты (цифры IP-20). Это показатель степени защищённости человека при использовании этого прибора. Для обычного пользователя он не важен, поскольку магазины продают допустимые для общего пользования электроаппараты.
Разновидности высоковольтных выключателей нагрузки
Автогазовые:
BHA-10/630. Такой тип выключателя обеспечивает коммутацию электрических трехфазных цепей на напряжение в 6000 и 10000 В, частота которых равна 50 Гц, находящихся под нагрузкой. Предусматривается автоматическое заземление выключенных линий специальными заземляющими ножами. Эти модели устройств устанавливают в основном на трансформаторных подстанциях, в устройствах распределительных и в боксах обслуживания. Тип дугогасителя – автогазовый, привод может быть как ручного управления, так и электрического. Рассчитаны агрегаты на двадцатипятилетний срок работы с промежуточными капитальными ремонтами через каждые две тысячи операций.
- ВНБ-10/630. Выключатель нагрузки 10 кв повышенной скорости отключения используют в нагруженных цепях с силой тока до 630A. У него нейтральный провод заземлен либо изолирован. Узлы применения – это одностороннего обслуживания камеры стационарные, подстанции трансформаторных устройств, шкафы распределителей комплектных, также ими проводят замену старых модификаций выключателей. Система гашения дуги при помощи выделения газа.
- BHP-10/630. Работает по аналогии с выключателем BHA-10/630, но привод имеет только ручное исполнение. Может быть укомплектован заземляющими контактами и дополнительными предохранителями.
Вакуумные:
- ВБСК-10-20/1000. Выключатели нагрузок, рассчитанные на напряжение до 12000 В, которые способны коммутировать цепи электрические (трехфазные с нейтралью изолированной) в режимах нормальной работы и в аварийных ситуациях. Устройства применяют во всех вышеперечисленных системах, а также когда проводят замену выключателей маломасляных. Выключатели этого типа имеют малые габариты, поэтому удобны для монтажа в разных типах распредкоробок.
- BBTEL. Универсальный разъединительный прибор, система гашения дуги которого основана на затухании ее в глубоком вакууме. Фиксирует контакты дугогашения при замыкании электромагнитный механизм. Отличаются эти системы большим ресурсом и высокой износостойкостью. Они малогабаритны и не требуют ремонта.
- BBT-10-20. Вакуумный тип выключателя с моторно-пружинным приводом, который предназначен для тех же целей, что и ВБСК-10-20/1000, но этот выключатель нагрузки 10 кв выдерживает только.
Устройства разъединители:
- РВЗ-10/630 разработаны для коммутационных целей при работе с высоким напряжением, но отсутствием нагрузочных токов. При помощи их можно проводить переподключение и изменение схем, осуществляются ремонтные работы в безопасном режиме (обесточенные линии). Имеют конструкцию привода рычажного принципа действия.
- РЛНД — выполняют те же функции, но допустимы для установки вне помещения.
Читать далее: Коллектор для отопления: принцип работы, правила установки и подключения. Что такое распределитель тепла: преимущества, особенности работы и монтаж
Устройство и принцип работы автоматического выключателя.
На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.
- 1 — корпус;
- 2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
- 4 — неподвижный контакт;
- 5 — подвижный контакт;
- 6 — дугогасительная камера;
- 7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
- 8 — механизм взвода и расцепления
- 9 — катушка электромагнитного расцепителя;
- 10 — рычаг управления;
- 11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
- 12 — регулировочный винт;
Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.
Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:
Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку с находящимся в ее центре сердечником который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.
При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:
При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.
Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции электропроводки и выходу ее из строя.
Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину. Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.
При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт. В простой схеме это выглядит так:
Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.
Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.
Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)
При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.
Основные положения о переключениях
Запрещается проведение каких-либо работ по переключениям, фазировке, ОМП, испытаниям и т.д. в тех РП и ТП, где имеются отключенные кабельные (воздушные) линии, на которых в данное время ведутся работы (кроме раскопок).
Запрещается включать под напряжение оборудование или линии, на которых после производства каких-либо работ обнаружены дефекты, которые не исключают возможности повреждений оборудования или травм персонала без предварительных электроиспытаний перед подачей рабочего напряжения.
Сложные переключения, а также переключения с неисправной блокировкой выполняются по бланкам переключений (б/п).
Допускается выполнять без б/п:
При переключениях без б/п все операции записываются в оперативный журнал ОВБ (оперативный журнал распоряжений диспетчера).
Все переключения по б/п или без них выполняются только по распоряжению (разрешению) диспетчера с последующим уведомлением диспетчера о выполнении.
При исчезновении напряжения или при появлении однофазных замыканий на землю во время производства переключений дальнейшее проведение операции должно быть прекращено.
Не разрешается проводить плановые переключения:
Производить переключения в открытых или наружных электроустановках во время осадков и при измороcи не допускается.
При отключении MB от защиты его повторное включение запрещается до выяснения причины отключения.
После отключения MB необходимо проверить его отключенное состояние (по положению траверз, штоков, механическим указателям), и только после этого приступать к операциям с разъединителями.
Проведение операций с выключателями нагрузки (ВН)
ВН разрешается включать и отключать ток нагрузки или уравнительный ток:
Выключателями нагрузки с перевернутыми пружинами (автоматически работающими на включение) разрешается:
Выключатель нагрузки и автомат в чем разница
Некоторые пользователи электроэнергии, покидая помещение, обесточивают его, щелкая рычажками вводных автоматов на электрическом щитке. Согласитесь, это позволяет чувствовать себя намного увереннее, например, покидая рабочее место в конце дня, таким образом, отключают нагрузку, иногда это даже выделено отдельным пунктом в должностной инструкции. Однако стоит ли это делать, рассмотрим ниже. Ответ на поставленный вопрос однозначен – конечно, нет! Обесточивание электрической цепи обычным автоматическим выключателем, возможно, но оно не предусмотрено:
- назначением самого автомата, который срабатывает при перегрузках или от токов КЗ;
- ограниченным ресурсом (количеством циклов срабатывания).
Зачастую цепь отключают при работе электрических приборов и дуга, возникающая в момент разрыва контактов, способствует их подгоранию. Нагрузку отключают с помощью специального коммутационного устройства – выключателя нагрузки (ВН), аналога древнего рубильника, который так и называют «мини-рубильником».
Устройство выключателя нагрузки, особенности выбора и подключения
Выключатель нагрузки представляет собой обыкновенный модульный выключатель, выполненный в корпусе аналогичном автоматическому выключателю и производящий коммутацию электрических линий вручную. Внутри корпуса предназначенного для установки на DIN-рейку расположена мощная контактная группа с одинарным или двойным разрывом цепи. Контактные группы в модульных выключателях рассчитаны на коммутацию номинальных токов от 16 до 125 А (9 ступеней). Ресурс контактов модульных выключателей нагрузки значительно превышает аналогичный показатель автомата и составляет не менее 10 тыс. циклов.
По количеству коммутируемых линий выключатели нагрузки выпускаются 1, 2, 3 и 4-х полюсными. Это позволяет их использовать в любых схемах электрической сети с номинальным напряжением 230/400 В:
- однофазной;
- трехфазной;
- с разрывом нулевого провода;
- без разрыва нуля.
В зависимости от производителя, корпуса выключателей нагрузки могут быть глухими, а могут быть оснащены прозрачным окошком, позволяющим визуально определять положение контактных групп. Кроме того они оснащены блокировкой, которая предотвращает возможность его случайного включения.
Выбор выключателя нагрузки производится согласно номиналу вводного автомата, лучшим вариантом будет, если номинальный ток ВН будет на 1 – 2 ступени выше номинала автоматического выключателя. К примеру, при 40-ка амперном автомате лучше использовать выключатель номиналом 63А.
Поскольку в выключателях нагрузки токовая защита не предусмотрена использовать их следует только последовательно с автоматикой защитного отключения, в цепи входных или дифференциальных автоматов. Допускается установка ВН перед счетчиком электроэнергии.
Отличия ВН от автомата
Теперь мы видим разницу между выключателями нагрузки и вводным автоматом. Наверно проще говорить о сходствах, поскольку их объединяет всего лишь внешний вид. Но и здесь имеются отличия:
- мини-рубильник имеет более мощный рычаг;
- на корпусе приведена аббревиатура «ВН» с указанием номинального тока;
- нанесена схема включения.
Кроме того в сравнении с автоматом коммутатор нагрузки имеет:
- более мощные контактные группы, рассчитанные на высокие нагрузки, превышающие ограничения автоматикой;
- повышенную износоустойчивость;
- менее подвержены разрушительному воздействию дуги.
Применение этого устройства позволит корректно отключать нагрузку и продлит жизнь автоматике.
Испытания электрооборудования сети и проведение электроизмерительных работ выполняются с целью проверки параметров сети на соответствие проектным величинам и требованиям установленных норм.
Часто можно услышать, что одни, SH серии — Российской сборки, другие S оригинальные, Немецкой или Французской. На самом деле обе серии оригинальные, если приобретены у официальных поставщиков, отличия этих двух серий в другом.
Как производится расчёт вводных автоматов
Вводный автомат подбирается согласно суммированию токов. Простыми словами, сначала нужно высчитать мощность всех потребителей электричества в доме, а уж затем определить, какого номинала ставить автомат на вводе.
Чтобы правильно рассчитать мощность вводных автоматов, следует учитывать:
- Номинальный ток, сечение электропроводки и подключаемую нагрузку. Если вводные автоматы не будут соответствовать данным параметрам, то это приведёт к их срабатыванию вследствие перегрузки.
- Максимальный ток короткого замыкания. Есть такой параметр у автоматических выключателей, как максимальный ток КЗ. Это тот допустимый предел тока, который возникнет в электропроводке. Следовательно, автомат должен быть рассчитан на то, чтобы отключить подачу электроэнергии вовремя, не дав проводам сгореть или подплавиться.
- Мощность. Здесь важна общая нагрузка на автоматический выключатель. Если после расчётов оказалось так, что мощность всех электроприборов в доме составляет порядка 8 кВт, то понадобится вводный автомат не менее чем на 10 кВт.
- Схему питания. Любой вводный автомат выбирается согласно количеству фаз. Для однофазной электросети используют однополюсные и двухполюсные автоматы, для трехфазной электросети, трёхполюсные и четырёхполюсные вводные автоматы.
- Тип заземления.
Рассмотрим более подробно на сайте elektriksam.ru, как выбрать вводный автомат на весь дом или квартиру.
Отличия от автоматического выключателя
Автоматический выключатель нагрузки – это прибор электрический коммутационного назначения. Он предназначен для проведения номинальных токов к нагрузке и размыкает цепь в автоматическом режиме, если возникают токи короткого замыкания либо токи, превышающие значение номинальных. Также некоторые устройства способны срабатывать при нежелательном понижении питающего напряжения, когда мощность изменяет направление. Не следует использовать автоматы в качестве тумблеров, их механизм не приспособлен для этого, могут подгорать внутренние контакты.
По числу полюсных контактов: одно-, двух- и трехполюсные.
С функцией токоограничения и без нее.
Ручного привода либо от электромагнитов.
С возможностью устанавливать задержку по времени в режиме к. з. и без этой функции.
Автоматический дифференциальный выключатель
В домашних условиях часто используются другие устройства – автоматические дифференциальные выключатели. Их устанавливают на различные бытовые приборы для защиты от скачков напряжения. Они могут обесточить помещение при необходимости, защитить токоприемники и проводку от агрессивного воздействия высоких токов.
Автоматические выключатели не подходят для частых отключений и выключений. Это может привести к быстрому износу модуля и выгоранию рабочего ресурса, после чего устройство придется менять. Для таких целей рекомендуется использовать модульные выключатели нагрузки. Коммутаторы ввода обеспечивают высокую безопасность распределительных щитов, бесперебойную подачу электричества, удобство размыкания цепи. Оптимальным вариантом является использование переключателя нагрузки и автомата одновременно. Тогда повышается безопасность электросети.
Главным отличием от автомата является невозможность работы в автоматическом режиме. Для переключения требуется внешнее вмешательство – ручное или дистанционное. Автомат срабатывает при достижении предельного тока. Также приборы могут отличаться по маркировке и внешнему виду.
Как устроен механизм выключателя
Устройство выключателя нагрузки состоит из рамы и вала. На раме закреплены шесть изоляторов опорных. Из этих изоляторов к раме, в нижней ее части, закреплены три, на которых расположены ножи-контакты. Оставшиеся контакты установлены на раме вверху. На них контакты главного назначения и дугогасительные. Чтобы осуществить движение к ножам-контактам, рычаги вала соединены с тягами из электроизоляционного материала.
В конечных точках вала имеется по паре пружин отключения. Они ускоряют процесс разъединения выключателя в момент высвобождения системы, где привод свободно расцепляется. В этих же местах установлены буферные резиновые прокладки, предотвращающие механические удары во время отключения.
В камерах дугогашения происходит процесс разъединения специальных контактов дугогасительных. Материал исполнения контактов – фенопласт с вкладышами на основе полиамида стеклонаполненного. Форма вкладышей и самих камер дугообразна. Такое конструктивное решение позволяет плавно заходить в них контактам дугогашения.
В процессе включения цепи в первую очередь происходит соединение дугогасительных контактов, далее замыкаются главные контакты с ножами. Когда нагрузку отключают, весь процесс происходит в обратной последовательности.
Положение контактов дугогашения при отключенной нагрузке характеризуется наличием видимой воздушной прослойки между ними и камерой, по принципу разъединителя обычного. В момент отключения появляется электрическая дуга, и все это сопровождается сильным излучением тепла, нагревающего полиамид стеклонаполненный. Последний образует газовыделение, гасящее дугу.
Вы хотите изменить параметры вводного выключателя (если его выбивает)
Одна из причин — у вас постоянно выбивает вводной автомат одновременно с внутренним, в распределительном щитке. Причем раньше этого не было. Почему так происходит? На домашнем щитке есть выключатели с аналогичным значением по максимальной силе тока. Например, у вас в подъезде стоял керамический предохранитель на 25 А (дома старой постройки). После ремонта его заменили на современный автомат 20 А. И распределительные выключатели в квартире имеют такой же номинал. Казалось бы, проще заменить автомат на входе, и все встанет на свои места. Однако это чревато штрафом от энергоснабжающей компании.
Придется переделывать домашний щиток, и устанавливать групповые автоматы с меньшим значением.
Назначение и применение ВН
Стоимость силовых выключателей с приводами довольно велика. С учётом необходимых для управления выключателем трансформаторов тока и устройств релейной защиты стоимость современного распределительного устройства получается очень высокой. Если длительный ток установки невелик (400…600 А при напряжении 10 кВ), вместо выключателя с релейной защитой целесообразно использовать выключатель нагрузки и предохранители. Выключатель нагрузки представляет собой трёхполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1000 В, рассчитанный на отключение рабочего тока (порядка номинального продолжительного) и снабжённый приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки предназначены для включения отдельных участков электрической цепи высокого напряжения при токах нагрузки до нескольких сотен ампер и при отсутствии тока, для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания. В этом последнем случае к раме выключателей последовательно присоединяются предохранители типа ПК или ПКТ напряжением 6-10 кВ. Выключатели нагрузки без предохранителей применяются в маломощных сетях, например сельских, в виде самостоятельного коммутационного аппарата. Выключатели нагрузки допускают коммутацию батарей конденсаторов мощностью до 400 кВА. Основные технические характеристики выключателя нагрузки на 6-10 кВ: Номинальное напряжение, кВ 6.10 Номинальный ток, А 400; 200 Предельный сквозной ток, кА: амплитудное значение 30 действующее значение 17,3 Десятисекундный ток термической стойкости, кА 6 Габаритные размеры, мм: длина 930 высота 400 ширина 608 Масса, кг 36 Тип привода ПР-17; ПРА-17 Выключатель нагрузки имеет ДУ небольшой мощности для отключения номинальных токов. В случае КЗ используется высоковольтный предохранитель. В выключателях нагрузки для гашения дуги применяются камеры с автогазовым, электромагнитным, элегазовым дутьевым и вакуумными элементами. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные контакты, затем главные, при отключении — наоборот. В отключённом положении подвижный дугогасительный контакт образует видимый воздушный зазор с дугогасительной камерой. Выключатели нагрузки могут снабжаться стационарными заземляющими ножами с блокировкой от неправильного включения. Выключатели нагрузки получили широкое распространение в распределительных сетях 6-10 кВ для включения и отключения линий, трансформаторов в нормальном режиме работы, а также в схемах автоматического включения резерва. При операциях, проводимых оперативным персоналом вручную, значение тока, проходящего через аппарат, не должно превышать номинального тока аппарата. В соответствии с этим перед плановым отключением выключателя нагрузки необходимо проверять значение тока в отключаемой цепи. При отсутствии в цепи измерительного прибора максимально возможное значение тока в коммутируемой цепи должно определяться заранее и указываться в местной инструкции. При устранении аварийных ситуаций выключатели нагрузки используются для выделения (отключения) повреждённого участка сети. Операции выполняются действием автоматических устройств в периоды времени, когда с электроустановки снято напряжение, т.е. в так называемые «бестоковые» паузы (качество отделителя). В эксплуатации находятся выключатели нагрузки серий ВНР — с ручным приводом и ВПН — с пружинным приводом, а также выключатели нагрузки прежних серий ВН и их модификации: с заземляющими ножами (стационарными заземлителями), с предохранителями, соединяемыми последовательно с выключателем нагрузки, для отключения тока КЗ и т. д. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения токов КЗ. Но в схемах с АВР допускается автоматическое включение выключателей нагрузки серий ВНП с подачей напряжения на электроустановку от резервного источника питания. Не рекомендуется применение выключателей нагрузки с ручным и полуавтоматическим приводами для подачи напряжения на линии, трансформаторы и шины, отключившиеся действием релейной защиты без осмотра, оборудования и устранения повреждения.
