Как работает 3-позиционный кольцевой основной блок? 

Если честно, когда слышишь ?3-позиционный кольцевой основной блок?, первое, что приходит в голову — это какая-то сложная абстракция для учебника. На деле же, это часто встречающаяся в РУСН и сетях распределения штука, суть которой многие упрощают до ?разъединитель с заземлением?, но это именно основной блок, узел, от которого зависит очень многое. Главное заблуждение — считать его просто механическим коммутатором. Его работа — это всегда вопрос безопасности, изоляции и четкой последовательности действий.

Что скрывается за названием и базовый принцип

?3-позиционный? — это не просто три положения рукоятки. Это три четко фиксированных, взаимоисключающих состояния системы: ?Включено? (цепь замкнута на шину или линию), ?Отключено? (полный разрыв) и ?Заземлено? (заземление отключенной части). ?Кольцевой? — тут уже интереснее. Речь часто идет о конструкции токоведущих частей или о схеме подключения в кольцевой сети, где такой блок обеспечивает гибкость. Но в классическом понимании для распределительных устройств — это, скорее, указание на тип основной изолированной сборки, ?main bus?, если угодно.

Принцип работы строится на механической блокировке. Невозможно, физически, перевести нож из положения ?Включено? в ?Заземлено?, минуя ?Отключено?. Это святое. Видел в старых щитах самодельные доработки ?для ускорения работ? — страшное дело. Современные блоки, например, некоторые линейки от Lugao Power Co., Ltd (их ассортимент можно посмотреть на https://www.lugaopower.ru), имеют встроенную, очень жесткую механическую и часто электромеханическую блокировку. Это не просто ?удобно?, это обязательное требование.

Работает это так: оператор получает задание. Допустим, отключить и заземлить фидер для ремонта. Сначала дистанционным или ручным приводом разрывается цепь вакуумным или элегазовым выключателем — это первый и главный этап отключения тока. Только после проверки отсутствия напряжения (и это не формальность!) можно работать с 3-позиционным блоком. Рычаг или штурвал переводится из ?Вкл? в ?Откл?. Происходит видимый разрыв. Затем, и только после повторной проверки и установки переносных заземлений (по наряду), рычаг можно перевести в положение ?Заземлено?. Звучит просто, но каждая операция — это ритуал.

Конструктивные нюансы, которые видны только в работе

Если смотреть не на схему, а на ?железо?, то ключевое — это контакты и изоляция. Контактная группа на включение должна держать номинальный и, что важно, сквозной ток КЗ определенное время. А контакты заземления — это отдельная история. Они часто менее мощные, рассчитаны на ток замыкания на землю, но их состояние критично. Окисление, подгар — и в момент аварии заземляющая цепь может не сработать как надо, со всеми последствиями.

Изоляция. Блок монтируется в ячейке, часто в окружении других фаз. Здесь важна не только воздушная изоляция, но и качество литой изоляции (epoxy resin), если мы говорим о компактных комплектных устройствах. Видел случаи, когда микротрещина в отливке при повышенной влажности вела к поверхностному перекрытию в положении ?Отключено?. Приборы показывают отсутствие напряжения, а на самом деле есть утечка и потенциал. Поэтому визуальный осмотр изоляторов — обязательный пункт.

Привод. Ручной привод с храповым механизмом — классика. Но все чаще ставят моторные, для АСУ ТП. И вот здесь тонкость: мотор должен иметь точные концевые выключатели и сигнализацию положения. Нередко проблема не в самом блоке, а в этих концевых или в сцепной муфте привода. Блок стоит в положении ?Вкл?, а на щите горит ?Откл?. Или наоборот. Опаснейшая ситуация. Поэтому всегда, всегда — контроль по месту, по механическому указателю на самом аппарате, а не по лампочке.

Типичные сценарии применения и ошибки

Классика — кольцевая схема питания. 3-позиционный кольцевой основной блок стоит в точках перемычки между двумя лучами. В нормальном режиме один блок включен, второй отключен — кольцо разомкнуто. При аварии на одном луче можно быстро отключить его выключателем, перевести свой блок в ?Откл?, а соседний — из ?Откл? в ?Вкл?, восстановив питание. Заземление здесь нужно для безопасного обслуживания именно своего отключенного участка. Ошибка — начать манипуляции с блоком, не отключив предварительно выключатели с обеих сторон. Это гарантированное короткое замыкание.

Другой сценарий — отвод от магистрали. Здесь блок работает как точка разделения. Включен — питание идет на потребителя. Отключен — потребитель обесточен для плановых работ. Заземлен — для ремонта на линии потребителя. Частая ошибка монтажников: неправильная фазировка при первом включении. Блок-то работает, но фазы перепутаны. Для двигателей — смерть. Поэтому после установки любого блока, даже от проверенного поставщика вроде Lugao Power, который декларирует соответствие МЭК и ГОСТ, нужно проводить полный комплекс пусконаладочных измерений.

Был у меня случай на подстанции 10 кВ. После реконструкции поставили новые ячейки с такими блоками. Все проверено, схемы согласованы. При первом же плановом отключении для ревизии оператор перевел блок в ?Заземлено?, а на сигнализации продолжало гореть ?Включено?. Паника. Оказалось, проектировщик, экономя на кабеле, завел сигнализацию от вспомогательного контакта выключателя, а не от самого блока. Блок был в исправности, но система отображения врала. Пришлось перекладывать целые жгуты. Мелочь? Нет, вопрос доверия к аппаратуре.

Взаимодействие с другой аппаратурой и системы блокировок

Основной блок никогда не работает сам по себе. Его судьба связана с выключателем нагрузки или силовым выключателем. Самая важная связь — электрическая блокировка. Её логика: привод заземления (положение ?Заземлено?) блокируется, пока включен силовой выключатель. И наоборот, выключатель не может быть включен, если блок стоит в ?Заземлено?. Это реализуется через блок-контакты и промежуточные реле. В старых схемах эти цепи просты, в новых — часть логики может быть зашита в микропроцессорный терминал защиты.

Часто упускают из виду блокировку с дверью шкафа или кабины КРУ. Дверь, за которой находятся токоведущие части под напряжением, должна быть заблокирована, если блок в положении ?Вкл?. А если блок в ?Заземлено?, то дверь, наоборот, можно открыть. Это механическая блокировка через тяги и рычаги. Со временем они разбалтываются, люфт увеличивается, и блокировка срабатывает неточно. Это must-have для ежегодного техобслуживания.

Еще один момент — учет. Если на отходящей линии стоит трансформатор тока, то при положении блока ?Заземлено? ток через ТТ не идет. Но если заземление где-то дальше по схеме, то ТТ может ?видеть? ток однофазного КЗ. Это важно для настройки защит. Нужно четко понимать, что именно заземляет ваш конкретный блок: всю ячейку до следующего разъединителя или только участок после каких-то элементов.

Выбор, монтаж и главное — обслуживание

Выбирая блок, смотришь не только на номинальный ток (630А, 1250А) и напряжение (10, 35 кВ). Смотришь на ток термической стойкости и электродинамической стойкости. Для заземляющих ножей — на кратковременный ток КЗ. Потом на климатическое исполнение, тип изоляции, способ монтажа (шинный, кабельный). Производители вроде Lugao Power предлагают готовые решения, интегрированные в ячейки, что часто надежнее кустарной сборки из компонентов разных марок.

Монтаж — это чистота. Любая стружка, пыль, влага внутри — враг изоляции. Моменты затяжки силовых болтов должны контролироваться динамометрическим ключом. Перетянешь — сорвешь резьбу в литой изоляции, недотянешь — нагрев и пожар. После монтажа обязательны: измерение сопротивления изоляции (мегаомметром на 2500В), проверка работы блокировок, проверка легкости хода привода.

Обслуживание — это история на годы. Раз в полгода-год: визуальный осмотр на предмет коррозии, трещин, подгаров. Проверка силы контактного нажатия. Смазка трущихся частей специальной токопроводящей (для контактов!) или обычной морозостойкой (для механизма) смазкой. Самое главное — проверка четкости фиксации в трех положениях. Любой ?провал?, нечеткость — повод для разборки и ревизии. Этот аппарат — не просто переключатель, это физический барьер между жизнью и смертью, между надежной сетью и аварией. Относиться к нему нужно соответственно.