Коммутационное оборудование

Под коммутационным оборудованием понимается любое оборудование, предназначенное для совершения переключений (коммутаций) в энергосистеме: выключатели, разъединители, заземляющие ножи и прочее. Разные виды коммутаицонного оборудования отличаются уровнем коммутируемого тока, а также своим назначением.
К коммутационному оборудованию в ЦДЭС относятся выключатели, разъединители, заземляющие ножи, короткие замыкания и другое прочие модели.

Работа математической модели любого коммутационного оборудования связана с изменением значения его активного сопротивления при отключенном ($R_{откл}$) и включенном ($R_{вкл}$) состояниях.

Поскольку зачение сопротивления изменяется непосредственно в момент подачи коммутационной команды, в модели энергосистемы, эквивалентное сопротивление которой несет активно-индуктивный характер, могут сложиться условия некорректной коммутации: мгновенное значение тока, проходящего через коммутационное оборудование, имеет ненулевое значение. В таком случае коммутация (изменение сопротивления коммутационного оборудования) будет сопровождаться броском напряжения в соответствии с законами некорректных коммутаций в переходных процессах

Выключатель и разъединитель

Высоковольтный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Разъединитель — контактный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет в отключенном положении изоляционный промежуток.

Схемы замещения однофазного выключателя и разъединителя аналогичны друг другу и представляют собой дискретно регулируемое активное сопротивление. Изменение состояния выключателя с отключенного на включенное приводит к изменению активного сопротивления от максимального сопротивления $R_{откл} = 1 \ МОм$, иммитирующего разрыв, до минимального значения $R_{вкл}$, иммтирующего включенное состояния.

Схема замещения
однофазного выключателя

В схеме замещения кроме непосредственно коммутируемого сопротивления $R_{выкл}$ по обоим сторонам от выключателя присутствуют добавочные сопротивления $R_{з}$, подтягивающие контакты выключателя к земле. Данный механизм необходим в случае последовательного соединения нескольких выключателей, например, вокруг шины подстанции.
Без этих добавочных сопротивлений напряжение на отключенной шине будет определяться через отношение сопротивленийотключенных ветвей. В пределе это половина фазного напряжения. При наличии добавочных сопротивлений напряжение на отключенной шине равно нулю.

Трехфазная модель выключателя содержит три модели однофазных выключателей. Предусмотрена возможность управления всеми тремя фазами выключателя по общему сигналу. Для пофазной коммутации рекомендуется использовать однофазные выключатели. Схема замещения трехфазного элемента представляет собой простую совокупность однофазных

Заземляющий нож

Заземляющий нож — контактный коммутационный аппарат, предазначенный для заземления электроустановок, что позволяет убрать остаточное напряжение с электроустановки и производить ремонтные работы.

Логика работы модели заземляющего ножа аналогична выключателю и разъединителю. Схема замещения заземляющего ножа показана на рисунке ниже.

Схема замещения
заземляющего ножа

Короткое замыкание

Элемент короткого замыкания позволяет моделировать электрическое повреждение электроустановки. Но по принципу действия короткое замыкание также можно отнести к коммутационному аппарату, поскольку в рабочем состоянии электроустаноки сопротивление между различными ее частями велико. При наличии повреждения это сопротивление становится минимальным и в большей степени определяется переходным сопротивлением в месте короткого замыкания. Таким образом, элемент короткого замыкания также работает по принципу изменения сопротивления.

Схема замещения элемента короткого замыкания представляет всобой многолучевую звезду, как показано на рисунке ниже.

Схема замещения
короткого замыкания

При отключенном коротком замыкании все сопротивления на схеме замещения имеют максимальное сопротивления $R_{откл}$. При включении короткого замыкания сопротивления меняют свои значения в зависимости от вида короткого замыкания и параметров самого элемента.

Так сопротивления $R_{зам}$ напрямую определяются параметром "Сопротивление замыкания". Получается, если этот параметр будет соответствовать $1\ Ом$, то при двухфазном коротком замыкании $К^{(2)}$ эквивалентное сопротивление между поврежденными фазами будет составлять $2\ Ом$.

Сопротивление $R_{н}$ задается параметром "Сопротивление замыкания нейтрали" независимо от других. Значит, при однофазном коротком замыкании $К^{(1)}$ с сопротивлениями $R_{н} = 1\ Ом$ и $R_{зам} = 2\ Ом$ эквивалентное сопротивелие поврежденной фазы относительно земли будет составлять $R_{н} + R_{зам} = 3\ Ом$.