Отличие выключателя нагрузки от разъединителя

Для людей, профессионально не связанных с электротехникой, знакомство с коммутирующими устройствами часто начинается с рубильника. Рубильник - это металлический шкаф с рукояткой, на котором написано "Осторожно! Электрическое напряжение". Более точное название рубильника - выключатель-разъединитель, так как он выполняет две функции - отключает линию (выключатель) и создает видимый разрыв (разъединитель).

Между тем, среди устройств среднего напряжения от 6 до 35 кВ мы обнаружим как выключатели, так и разъединители. Чем же отличается выключатель от разъединителя, и почему это разные устройства? Можно ли их, как при низком напряжении, объединить в одном выключателе-разъединителе?

Если вас заинтересовало космическое устройство, изображенное на этой картинке, то это вакуумный выключатель воздушных линий

Зачем нужен разъединитель

Разъединитель - это коммутирующее устройство, единственное назначение которого - создание видимого разрыва электрической цепи при проведении ремонтных или регламентных работ.

Своим появлением разъединители обязаны нормативным документам "Правила устройства электроустановок" (ПУЭ) и "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей" (ПТЭ). Эти регламенты предписывают при проведении любых работ на электрооборудовании, кроме отключения линии, создать видимый разрыв цепи и обеспечить заземление участка, на котором производятся работы.

Разъединитель РВР-10 на 5000 А

Создание видимого разрыва вызвано тем, что при отключении линии не всегда есть возможность убедиться в полном отсутствии напряжения в цепи.

Например, при отключении напряжения с помощью вакуумных, масляных или элегазовых выключателей нельзя быть уверенным, что цепь действительно полностью разомкнута, так как контакты таких выключателей находятся в баке с дугогасящей средой (масло, элегаз, вакуум), что исключает визуальную проверку их состояния.

Кроме создания видимого разрыва цепи, требуется также заземлить участок линии, на котором проводятся работы. Для этого можно использовать специальное устройство - заземлитель. Однако, чаще всего эту функцию возлагают на разъединитель, снабжая его заземляющими контактами (ножами), которые синхронно с размыканием главных контактов разъединителя заземляют линию, на которой установлен разъединитель.

Количество и расположение заземляющих ножей может быть разным. Заземляющие ножи могут располагаться (а) со стороны входящей линии, (б) со стороны отходящей линии, (в) с двух сторон от разъединителя.

Учитывая, что разъединитель может отключать только обесточенную линию, заземление линии не может привести к опасным последствиям.

Назначение выключателя нагрузки

Автогазовый выключатель нагрузки

В отличие от разъединителя, выключатель нагрузки предназначен для отключения линии, находящейся под напряжением.

При размыкании или замыкании контактов, находящихся под напряжением, возникает дуговой разряд, который может оплавить контакты выключателя нагрузки и тем самым вывести его из строя. Поэтому нужно предотвратить появление дугового разряда или ослабить его.

Чтобы погасить или ослабить дуговой разряд, воздушную среду между контактами выключателя нагрузки заменяют на более безопасную среду. В этом и проявляется основное отличие выключателя нагрузки от разъединителя - контакты выключателя нагрузки находятся в инертной среде, препятствующей развитию электрической дуги.

В настоящее время существует несколько вариантов защиты выключателей от электрической дуги:

• Автогазовая среда - это самое остроумное решение. Контакты выключателя находятся внутри полимерного кожуха, который при возникновении дугового разряда начинает выделять газы, препятствующие развитию дуги. Этот класс коммутирующих устройств называется автогазовые выключатели нагрузки. Автогазовые выключатели - самые доступные по цене, но они могут работать только при небольших токах, как правило, до 630 А.
• Масляная среда - это самое старое решение. Контакты выключателя в этом случае помещаются в бак с минеральным маслом, которое препятствует образованию дуги. Масляные выключатели начали применяться в России с 1925 года, однако в настоящее время они постепенно выходят из употребления, уступая место вакуумным выключателям. 
• Элегазовая среда - использование в качестве внутренней среды выключателя гексафторида серы SF₆. Гексафторид серы (элегаз) бесцветен, не токсичен и не горюч. Свое название он получил благодаря высоким электроизолирующим и дугогасящим свойствам, а также высокому напряжению пробоя. Однако из-за высоких затрат на утилизацию, недостаточной компактности элегазовых устройств, а также из-за образующихся в процессе их работы токсичных соединений производители начали отказываться от элегазовых выключателей в пользу вакуумных выключателей.
• Вакуум - это идеальная среда, которая исключает образование дугового разряда. Контакты в этом случае находятся внутри вакуумной камеры. Представителями этого класса устройств является не только широко распространенные вакуумные выключатели, но и выключатели нагрузки ВНВР, которые очень похожи на автогазовые выключатели, но отличаются от них наличием вакуумных камер вместо полимерных догогасительных камер.

Таким образом, основное отличие выключателя нагрузки от разъединителя - это способность отключать линию под напряжением путем подавления дугового разряда инертной средой между контактами выключателя.

Какие нагрузки испытывают выключатель нагрузки и разъединитель

Конструкция коммутирующего устройства обусловлена теми нагрузками, которое оно испытывает. Это может быть высокое напряжение, большой ток (в том числе, ток короткого замыкания), дуговой разряд. Все это влияет на конструкцию коммутирующего устройства

Например, разъединитель размыкает заранее обесточенную линию, поэтому отсутствует электрическое напряжение. Однако в замкнутом состоянии разъединитель может пропускать большие токи. Например, при номинальном напряжении 10 кВ ток через разъединитель может достигать 8000 А.

В то же время выключатель нагрузки может отключать линию под напряжением, и его контакты могут противостоять действию дугового разряда. Поэтому выключатели нагрузки рассчитаны на небольшие токи, как правило, до 630 А.

Ошибочные действия персонала при работе с разъединителям могут приводить к аварийным ситуациям, выходу из строя оборудования и поражению людей электрическим током. Например:

• Отключение или включение разъединителя при включенной линии, приедет к дуговому разряду между контактами разъединителя и к выходу разъединителя из строя.
• Включение разъединителя при включенной линии может привести к поражению людей электрическим током.
• Включение заземляющих ножей выключателя нагрузки или разъединителя при включенной линии приведет к короткому замыканию и выходу из строя оборудования, находящегося на линии.

Чтобы не возникали аварийные ситуации, применяют механические и электромеханические блокировки ножей разъединителей и выключателей нагрузки.

Например, заземлить линию возможно только в том случае, если главные ножи разъединителя находятся в разомкнутом состоянии. Применяются также электромеханические блокировки, когда электромагнитный замок препятствует отключению разъединителя, если линия находится под напряжением.