Wie Hochspannungstrennschalter angeordnet sind und funktionieren

Hochspannungsgeräte: Wie Trennschalter angeordnet sind und funktionieren In elektrischen Hochspannungsgeräten werden verschiedene Schaltgeräte verwendet. Eine ihrer Gruppen heißt „Disconnectors“.

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Mit diesen Strukturen wird eine Unterbrechung im Stromkreis erzeugt, die nicht nur die Spannungsversorgung unterbricht, sondern auch optisch sichtbar sein muss.

Tatsache ist, dass sich im Laufe der langen Geschichte der Nutzung von Elektrizität Traditionen für deren sichere Nutzung entwickelt haben. Stromunterbrechungen durch Lasttrennschalter mit ausgefeilten technischen Vorrichtungen bleiben der Beobachtung verborgen. Bei Unfällen bleibt die Spannung im für die Stilllegung vorgesehenen Bereich erhalten. Dies ist sehr gefährlich und eine direkte Voraussetzung für einen Stromschlag oder eine Beschädigung elektrischer Geräte.

Aus diesen Gründen werden im Hochspannungskreis in Reihe mit den Schaltern und in der Regel nach diesen Trennschalter eingebaut, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Um diesen Prozess zu verstehen, stellen wir einen Teil des Stromkreises vor, wenn Strom von der Quelle des Umspannwerks Nr. 1 über eine in 5 Arbeitsabschnitte unterteilte Stromleitung zu den Umspannwerken Nr. 2 und Nr. 3 übertragen wird.

Nehmen wir an, dass im Abschnitt Nr. 3 (rot markiert) technische Arbeiten durchgeführt werden müssen, die aufgrund der Sicherheitsbedingungen eine Entspannung erfordern.

Dazu müssen Sie die Netzschalter ausschalten:

• Umspannwerk Nr. 1;

• verbrauchende Umspannwerke Nr. 2 und Nr. 3, die auf der Niederspannungsseite in Betrieb sind und aufgrund des Rücktransformationseffekts Strom für die Leitung, einschließlich Abschnitt Nr. 3, erzeugen.

Bei einer Fehlfunktion eines der Schalter oder einem Fehler oder deren spontanem unbefugtem Einschalten tritt am Arbeitsabschnitt Nr. 3 Spannung auf, was inakzeptabel ist.

Deshalb wird nach jedem Schalter im Stromkreis ein Trennschalter eingebaut, der zusätzlich eine sichere und sichtbare Unterbrechung des Stromkreises herstellt.

Das obige Bild ist ein einfaches einzeiliges Design. In der Praxis verwenden Hochspannungsleitungen jedoch mindestens drei Phasen. Ein genaueres Diagramm für unseren Fall der Vorbereitung der Baustelle Nr. 3 für die Wartung sieht wie folgt aus.

Darauf ist jede Phase „A“, „B“, „C“ der Stromleitung in einer eigenen Farbe dargestellt: Gelb, Grün und Rot. In allen Umspannwerken erfolgt die Abschaltung zunächst über einen eigenen Schalter und dann über den Trennschalter. Erst dann ist jede Phase der Stromleitung für Standort Nr. 3 geerdet.

In dieser Abbildung wird das Thema Erdung nicht vollständig dargestellt, sondern nur, um die Notwendigkeit seiner Umsetzung zu verdeutlichen.

Die Position des Trennschalters im Stromkreis bestimmt seinen im Vergleich zum Leistungsschalter vereinfachten Aufbau. Dies liegt daran, dass der Schalter den durch ihn fließenden Strom im Normalbetrieb und bei Notkurzschlussströmen großer Größenordnung, die zu einem unvorhergesehenen Zeitpunkt irgendwo im durch den Schalter geschützten Abschnitt des Stromkreises auftreten können, zuverlässig unterbrechen muss.

Diese Prozesse sind sehr komplex und stehen im Zusammenhang mit der Ionisierung der Umgebung und der Entstehung eines starken Lichtbogens, der die Kontakte verbrennen kann. Um diesem Phänomen vorzubeugen, werden verschiedene technische Lösungen eingesetzt, die auf der Verwendung von Trägern mit isolierenden Eigenschaften basieren. Sie füllen den Arbeitsbereich des Leistungsschalters dort aus, wo der Stromkreis unterbrochen wird.

Die zweite Richtung des Umgangs mit dem Lichtbogen besteht darin, die maximale Geschwindigkeit des Auslösemechanismus sicherzustellen. Seine Betriebszeit ist vergleichbar mit einer Explosion und erfolgt in etwa zwei Schwingungsperioden der Harmonischen des Sinusstroms.

Die gleiche Zeit wird für moderne Schutzvorrichtungen benötigt, die automatisch einen Fehler im Stromkreis erkennen und einen Befehl an den Leistungsschalterantrieb senden.

Daher beträgt die Notabschaltzeit durch Schutz und Automatisierung etwa 0,04 Sekunden.

Für Trennschalter sind solch komplexe Geräte nicht erforderlich. Sie sind so konzipiert, dass sie ohne Eile von der Hand des Bedieners oder über Elektromotoren ausgeschaltet werden können. Da die Trennschalter nach den Schaltern installiert sind, funktionieren sie erst nach Wegnahme der Spannung, wenn kein Lichtbogen entstehen kann.

Die Position des Trennschalters und des Leistungsschalters ist auf einem Ausschnitt des Betriebsdiagramms des Dispatchers zu sehen.

So sieht das vom Satelliten übertragene Bild vom Standort dieser Umspannstation aus.

Blick auf denselben Bereich vom Boden aus von der Seite der führenden Stütze aus.

Daher erzeugen Trennschalter eine sichtbare Unterbrechung im Stromkreis für dessen sichere Aufrechterhaltung, nachdem der Schalter die Spannung abgeschaltet hat... Dies ist ihr Hauptzweck.

Trennschalterdesign

Die Vorrichtung eines Hochspannungs-Trennschalters ist recht komplex, gleichzeitig aber viel einfacher als die eines Leistungsschalters gleicher Spannung. Schauen wir uns Beispiele für ihre Implementierung für 330-kV-Geräte an.

Die einzigen Ströme, die solche Trennschalter auslösen, sind mögliche kapazitive Entladungen durch induzierte Spannungen. Die Leistungskontakte der Trennschalter dienen dazu, deren Stromversorgung zu unterbrechen. Im Betriebszustand fließt der maximale Laststrom durch sie.

Die Antriebssteuerschränke sind so konzipiert, dass sie jede Phase des Trennschalters einzeln oder in Kombination steuern können.

Wenn Sie sich die obigen Bilder genau ansehen, werden Sie feststellen, dass sich die Schaltkontakte des Schalters und des Trennschalters in beträchtlicher Höhe befinden. Dies geschieht aus Sicherheitsgründen für die übrige Ausrüstung und das Servicepersonal.

Bei 110-kV-Freiluftschaltanlagen ist die sichere Höhe des Trennschalters geringer.

Daher ist es besser, sie zu warten, einfacher und kostengünstiger zu installieren. Dies erfordert jedoch besondere Aufmerksamkeit des Bedienpersonals unter dem in Betrieb genommenen Trennschalter. In der Praxis gab es Fälle, in denen Arbeiter bei nassem Wetter ihre Haare sträubten, den Sicherheitsabstand zu elektrischen Geräten verringerten und unter eine Spannung von 110 kV fielen.

Dies bestätigt einmal mehr, dass Sicherheitsmaßnahmen nicht nur bekannt sein, sondern auch einwandfrei umgesetzt werden müssen.

Auf dem Foto ist die Position der 10-kV-Freileitungstrennschalter an Masten in der Nähe der Innenschaltanlage mit Umspannwerk-Leistungsschaltern dargestellt.

Das folgende Bild zeigt die Bedienung des 10-kV-Leitungstrennschalters mittels Handantrieb. Der Leistungstransformator ist in der Nähe.

Trennschalter für 6-kV-Freileitungen haben die gleiche Vorrichtung wie für 10-kV-Leitungen.

Alle Fotos zeigen, dass jeder Trennschalter aus folgenden Strukturelementen besteht:

• Kraftrahmen in sicherer Höhe platziert;

• Stützisolatoren, die an den Enden des für jede Phase gebildeten Spalts fest am Rahmen montiert sind;

• ein Kontaktsystem, das einen zuverlässigen Durchgang des Nennstroms der Leitung gewährleistet und im geöffneten Zustand die Spannungsversorgung zum für den Betrieb vorgesehenen Abschnitt unterbricht;

• Messerbewegungssteuerungssysteme.

Bei Trennschaltern für Stromkreise mit einer Spannung von 110 kV und mehr besteht das Kontaktsystem aus zwei beweglichen Halbmessern, die in entgegengesetzte Richtungen gebogen sind. Bei anderen Ausführungen wird häufiger ein bewegliches Messer verwendet, das in einen festen Kontakt eingeführt wird.

Trennschalter werden klassifiziert nach:

• die Anzahl der Pole;

• die Art der Installation (innen oder außen);

• die Art der Bewegung des Messers, um den Kettenbruch zu erzeugen (drehend, schneidend oder schaukelnd);

• Steuerungsmethoden: manuell mit einem Betätigungsstangen- oder Hebelsystem oder automatisch durch Elektromotoren (Hydraulik und sogar Pneumatik können verwendet werden) mit einem Steuerungssystem.

Alle Arbeiten mit Trennschaltern im Arbeitsplan gelten als gefährliche Arbeiten und werden nur von geschultem und geschultem Personal unter Verwendung speziell entwickelter Formulare unter der direkten Kontrolle des Dispatchers durchgeführt.

Verriegelungstrennschalter

Ein Merkmal von Hochspannungs-Trennschaltern ist, dass zusammen mit ihnen auf derselben Plattform häufig Erdungsmesser auf beiden Seiten des erzeugten Spalts angeordnet sind. Sie sind für das Bedienpersonal, das Schaltvorgänge in Stromkreisen durchführt, bequem zu manipulieren.

Beim Einschalten ist es wichtig, die Reihenfolge des Anlegens/Aufhebens der Erdung und des Ein-/Ausschaltens des Trennschalters richtig einzuhalten. Der Leistungsschalter darf nicht eingeschaltet sein, solange die Erdung auf beiden Seiten des Trennschalters installiert ist. Dies führt zu einem Kurzschluss.

Sie können auch keine Erdung erzwingen, wenn der Trennschalter eingeschaltet ist und Spannung an den Stromkreis angelegt wird, was ebenfalls zu einem Kurzschluss führt.

Um Fehlsituationen beim Schalten vorzubeugen, werden bei stationären Erdern, Trennschaltern und Schaltern technische Blockierungen der Aktionen des Servicepersonals eingesetzt. Sie kann sein:

• rein mechanisch;

• elektrisch (basierend auf der Verwendung eines elektromagnetischen Schlosses);

• kombiniert.

Die Schlossausführungen sind unterschiedlich. Ihre Komplexität und Zuverlässigkeit nehmen mit zunehmender Spannung im Primärkreis zu.

Zur Steuerung elektrischer Verriegelungen werden auf den rotierenden Wellen der Kontaktfahnen zusätzliche Kontakte für Sekundärkreise montiert. Diese werden Blockkontakte KSA genannt. Sie wiederholen die Position des Trennschalters vollständig und schließen oder öffnen gleichzeitig.Um die Möglichkeiten von Steuerkreisen, Schutzmaßnahmen und der Automatisierung von Schaltern und Leitungen zu erweitern, sind diese Blockkontakte sowohl mit normalerweise geöffneter als auch geschlossener Position ausgelegt.

Ein ähnlicher Kontaktblock ist auch an den Antrieben von stationären Erdungsmessern und Lasttrennschaltern angebracht.

Elektromagnetische Blockiersteuerkreise basieren auf dem Prinzip der Erstellung von Reihen- und Parallelschaltungen von Stromkreisen aus den Kontakten der Verstärker der Position der Hauptausrüstung: Schalter, Trennschalter, Erdungsmesser.

Wenn die Position eines dieser Schaltgeräte durch das Servicepersonal geändert wird, werden deren nach einem bestimmten Logikschema aufgebauten Sekundärkontakte entsprechend geschaltet. Bei Verstößen gegen die Sicherheitsanforderungen verbietet die elektromagnetische Blockierung weitere Handlungen mit Kraftgeräten.

In diesem Fall ist es notwendig, die Richtigkeit der durchgeführten Aktionen zu verstehen und nach dem gemachten Fehler zu suchen.

Verriegelungskreise für Trennschalter in Umspannwerken werden von speziellen Gleichspannungsquellen gespeist.

Zwingende Anforderungen an Trennschalter:

• Bereitstellung einer sichtbaren Lücke;

• struktureller Widerstand gegen dynamische und thermische Einwirkungen;

• Zuverlässigkeit der Isolierung bei allen Wetterbedingungen;

• Klarheit der Arbeit bei Verschlechterung der Arbeitsbedingungen bei Regen, Schneefall, Eisbildung;

• Einfachheit des Designs, einfache Bedienung und Wartung.

Weitere Einzelheiten zu den Betriebseigenschaften von Trennschaltern finden Sie unter Dieser Artikel.