Выключатели-разъединители внутренние

Выключатели-разъединители внутренние: конструкция, классификация и применение

Выключатель-разъединитель (ВР) внутренней установки – это коммутационный аппарат ручного управления, предназначенный для оперативных включений и отключений электрических цепей под нагрузкой, а также для создания видимого разрыва, гарантирующего безопасность проведения работ на отключенном участке. Данный аппарат сочетает функции выключателя нагрузки и разъединителя, что делает его ключевым элементом в схемах распределения электроэнергии напряжением до 1000 В. Он применяется в качестве вводного и секционного аппарата в распределительных устройствах (РУ), главных распределительных щитах (ГРЩ), вводно-распределительных устройствах (ВРУ), а также для управления мощными электроприемниками.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция выключателя-разъединителя базируется на трех основных узлах: контактной системе, дугогасительной камере и механизме управления. Корпус аппарата, выполненный из термостойкой негорючей пластмассы (например, полиамида, усиленного стекловолокном), обеспечивает высокую механическую прочность и степень защиты, как правило, IP20 или IP40. Внутри корпуса на изоляционной раме смонтированы неподвижные контакты (губки) и подвижные контакты (ножи), изготовленные из электролитической меди с серебряным или серебросодержащим наплавлением на рабочих поверхностях для снижения переходного сопротивления и повышения стойкости к дуговому износу.

Принцип действия основан на повороте вала с закрепленными на нем подвижными контактами посредством рукоятки управления, которая может быть установлена непосредственно на аппарате или вынесена на дверь шкафа. Переключение происходит в следующей последовательности: при повороте рукоятки сначала замыкаются/размыкаются силовые контакты, а затем, на последней стадии хода, происходит коммутация вспомогательных контактов, используемых в цепях сигнализации и управления. Это обеспечивает правильную логику работы схемы. Для гашения электрической дуги, возникающей при отключении нагрузки, используется дугогасительная камера с деионными решетками (демпферами), изготовленными из стальных оцинкованных пластин. Дуга, затягиваясь в решетку, дробится на короткие участки, интенсивно охлаждается и гаснет при первом же переходе тока через ноль.

Классификация и технические характеристики

Выключатели-разъединители классифицируются по ряду ключевых параметров, определяющих область их применения.

Классификация по числу полюсов:

• 1P (однополюсные): Для коммутации одной фазы.
• 2P (двухполюсные): Для коммутации фазы и нейтрали в однофазных сетях.
• 3P (трехполюсные): Наиболее распространенный тип для коммутации трех фаз в трехфазных сетях без разрыва нейтрали.
• 4P (четырехполюсные): Для коммутации трех фаз и нейтрального проводника (N). Применяются в системах с глухозаземленной нейтралью (TN-S, TN-C-S), где требуется возможность полного отключения всех токоведущих частей.

Классификация по номинальному току:

Ряд номинальных токов стандартизирован: 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3200 А. Выбор осуществляется с учетом длительно допустимого тока защищаемой линии и характеристик защитных аппаратов (автоматических выключателей).

Классификация по отключающей способности:

Это максимальный ток (действующее значение), который аппарат способен надежно отключить при заданном коэффициенте мощности цепи (обычно cos φ = 0.65-0.7). Указывается в амперах при номинальном напряжении. Значение отключающей способности (I_cu для категории применения AC-23A) должно быть не меньше ожидаемого тока нагрузки.

Классификация по категориям применения (в соответствии с ГОСТ Р 50030.3 или IEC 60947-3):

• AC-20A, AC-20B: Без токаовой нагрузки. Фактически, только функция разъединителя.
• AC-21A, AC-21B: Для коммутации активных и слабоиндуктивных нагрузок.
• AC-22A, AC-22B: Для коммутации смешанных активных и индуктивных нагрузок, включая умеренные двигательные токи.
• AC-23A, AC-23B: Для коммутации сильноиндуктивных нагрузок, двигателей, трансформаторов, электромагнитов. Наиболее тяжелый режим. Большинство современных ВР рассчитаны именно на эту категорию.

Классификация по типу присоединения:

• Переднее/заднее присоединение: Определяет сторону подвода кабелей.
• Способ присоединения: Винтовые зажимы (для шин или наконечников кабеля), шинные выводы под болт или комбинированные варианты.

Ключевые технические параметры (на примере серии ВР32)

Основные параметры выключателей-разъединителей

Параметр	Значение для номинального тока 100А	Значение для номинального тока 400А	Значение для номинального тока 1000А
Номинальное рабочее напряжение Ue, В	690 В переменного тока
Номинальный рабочий ток Ie, А	100	400	1000
Номинальная отключающая способность при 415В AC-23A, кА	10	25	50
Стойкость к токам КЗ (1 с), кА	20	50	80
Механическая износостойкость, циклов В-О	~10000	~8000	~5000
Электрическая износостойкость при Ie, циклов	~1500	~1000	~500
Степень защиты (со стороны клемм)	IP20 (стандартно), IP40 (с крышкой)

Комплектация и дополнительные устройства

Современные ВР редко используются в базовом исполнении. Для расширения функциональности и обеспечения безопасности применяется широкий ряд аксессуаров.

• Блокировочные устройства: Замки с ключами (до 3-х и более) для фиксации аппарата в положении «ВКЛ» или «ОТКЛ», предотвращающие несанкционированное или ошибочное переключение.
• Сигнализация положения контактов: Вспомогательные контакты (нормально разомкнутые и нормально замкнутые), механически связанные с валом аппарата. Используются для индикации состояния на панели управления, блокировок и в цепях АВР.
• Дистанционный привод: Электромоторный или электромагнитный привод, позволяющий осуществлять коммутацию дистанционно или автоматически по сигналу от системы управления.
• Рукоятки дистанционного управления: Позволяют установить аппарат внутри шкафа, а управление осуществлять снаружи, через дверь. Обеспечивают степень защиты оболочки шкафа.
• Переносные устройства заземления: Специальные съемные рукоятки и заземляющие ножи, которые могут быть установлены на аппарат для создания видимого заземления отключенного участка сети.
• Дверные механизмы блокировки: Механически предотвращают открытие дверцы шкафа при включенном положении ВР и, наоборот, не позволяют включить аппарат при открытой дверце.

Выбор и монтаж выключателя-разъединителя

Выбор ВР осуществляется на основе анализа параметров электрической сети и условий эксплуатации.

1. Определение номинального напряжения: U_e аппарата должно быть не ниже номинального напряжения сети.
2. Расчет номинального тока: I_e выбирается по длительно допустимому току защищаемой линии с учетом коэффициента запаса (обычно 1.1-1.15). Для цепей с двигательной нагрузкой необходимо учитывать пусковые токи.
3. Проверка отключающей способности: Номинальная отключающая способность I_cu должна превышать максимальный возможный ток нагрузки в цепи.
4. Проверка стойкости к токам короткого замыкания: Аппарат должен выдерживать термическое (I²t) и электродинамическое воздействие ожидаемого тока КЗ в течение времени, пока его не отключит защитный аппарат (автоматический выключатель, установленный после ВР).
5. Определение числа полюсов: В зависимости от схемы сети (3- или 4-проводная, система заземления).
6. Выбор категории применения: Для большинства силовых цепей – AC-23A.
7. Учет условий окружающей среды: Температура, влажность, высота над уровнем моря (корректирующие коэффициенты).

Монтаж должен производиться на вертикальную плоскость в строго вертикальном положении, как правило, это указано производителем. Несоблюдение этого требования может привести к нарушению работы механизма свободного расцепления и увеличению времени гашения дуги. Подключение шин или кабелей должно выполняться с соблюдением моментов затяжки, указанных в технической документации, чтобы избежать перекоса контактов и локального перегрева. Необходимо обеспечить свободный доступ для охлаждения аппарата и визуального контроля положения контактов.

Обслуживание и диагностика

Техническое обслуживание ВР проводится в соответствии с графиком ППР (планово-предупредительных работ) и включает в себя:

• Внешний осмотр на отсутствие механических повреждений, трещин в корпусе, следов перегрева или копоти.
• Проверку легкости и четкости хода механизма управления во всех положениях.
• Очистку от пыли и загрязнений (сжатым воздухом или мягкой щеткой).
• Контроль состояния контактных поверхностей. При значительном оплавлении, эрозии или окислении (более 50% площади наплавления) контакты подлежат замене.
• Проверку затяжки силовых и вспомогательных соединений динамометрическим ключом.
• Проверку срабатывания вспомогательных контактов и блокировок.
• Измерение сопротивления изоляции мегомметром на 1000 В (значение должно быть не менее 1 МОм).

Диагностика теплового состояния в эксплуатации рекомендуется с помощью тепловизоров или пирометров в рамках термографического обследования электрооборудования. Нагрев контактных соединений не должен превышать допустимых значений по ПУЭ (например, +70°C для изолированных проводов при температуре окружающей среды +25°C).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие выключателя-разъединителя (ВР) от автоматического выключателя (АВ)?

Автоматический выключатель – это защитный аппарат, предназначенный для автоматического отключения цепи при перегрузках и коротких замыканиях. Выключатель-разъединитель – это аппарат ручного управления, не имеющий встроенных расцепителей. Он предназначен для оперативных коммутаций под нагрузкой и создания видимого разрыва. ВР не заменяет АВ, а работает с ним в паре: АВ обеспечивает защиту, ВР – видимый разрыв и возможность безопасного обслуживания.

Можно ли использовать ВР для отключения токов короткого замыкания?

Нет, категорически запрещено. Выключатель-разъединитель не рассчитан на отключение токов КЗ. Его отключающая способность относится только к токам нагрузки. Отключение тока КЗ должно производиться автоматическим выключателем или предохранителем, установленными последовательно с ВР.

Как правильно выбрать между 3- и 4-полюсным исполнением?

Выбор определяется системой заземления электроустановки. В системах TN-S и TN-C-S, где нейтральный проводник (N) является отдельным от защитного (PE), необходимо использовать 4-полюсный ВР для возможности полного отключения всех токоведущих проводников, включая нейтраль. В системе TN-C (PEN-проводник) и для управления трехфазными двигателями без нейтрали, как правило, достаточно 3-полюсного аппарата. Требования конкретного проекта всегда являются приоритетными.

Что означает категория применения AC-23A?

Это категория, указывающая, что аппарат предназначен для коммутации сильноиндуктивных нагрузок с высокими пусковыми токами (например, асинхронные двигатели, трансформаторы). Буква «A» означает, что аппарат рассчитан на редкие коммутационные операции (не более нескольких в час). Если аппарат используется для частых коммутаций (например, более 30 в час), следует выбирать категорию AC-23B, которая предполагает более высокую электрическую износостойкость.

Требуется ли обслуживание контактов ВР?

Да, требуется периодический осмотр и обслуживание. Контакты не следует смазывать. При наличии незначительного нагара или окисления допускается аккуратная зачистка контактных поверхностей мелкозернистой стеклянной шкуркой или специальным алмазным надфилем без снятия серебряного напыления. При значительном износе (более 50% слоя наплавления) контактная система подлежит замене в сборе.

Можно ли установить ВР горизонтально?

Нет, как правило, производители строго регламентируют вертикальный монтаж аппарата. Горизонтальная установка может привести к неправильной работе механизма, ухудшению условий гашения дуги, самопроизвольному отключению или включению под действием силы тяжести подвижных частей, что недопустимо с точки зрения безопасности.

Как осуществляется блокировка ВР и зачем она нужна?

Блокировка, чаще всего механическая с помощью замков (на 2-3 ключа), необходима для обеспечения безопасности персонала при проведении ремонтных работ. Замки фиксируют аппарат в положении «ОТКЛ», предотвращая ошибочное включение. Также существуют блокировки между несколькими аппаратами (вводным и секционным) для исключения недопустимых режимов работы схемы.