Способы гашения дуги переменного тока в высоковольтных выключателях

В отключающих аппаратах необходимо не только разомкнуть контакты, но и погасить возникшую между ними дугу.

В цепях переменного тока ток в дуге каждый полупериод проходит через ноль, в эти моменты дуга гаснет самопроизвольно, но в следующий полупериод она может возникнуть снова. Ток в дуге становится близким к нулю несколько раньше естественного перехода через ноль. Длительность бестоковой паузы невелика, но если разомкнуть контакты в это время и развести их с достаточной скоростью на такое расстояние, чтобы не произошел электрический пробой, то цепь будет отключена очень быстро.

Основные способы гашения дуги в аппаратах выше 1кВ:

1) Гашение дуги в масле. Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкании дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70 — 80%); быстрое разложение масла приводит к повышению давления в пузыре, что способствует ее лучшему охлаждению и деионизации. Водород обладает высокими дугогасящими свойствами; соприкасаясь непосредственно со стволом дуги, он способствует ее деионизации. Внутри газового пузыря происходит непрерывное движение газа и паров масла. Гашение дуги в масле широко применяется в выключателях.

2) Газовоздушное дутье. Охлаждение дуги улучшается, если создать направленное движение газов — дутье. Дутье вдоль или поперек дуги способствует проникновению газовых частиц в ее ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги. Газ создается при разложении масла дугой (масляные выключатели) или твердых газогенерирующих материалов (автогазовое дутье). Более эффективно дутье холодным неионизированным воздухом, поступающим из специальных баллонов со сжатым воздухом (воздушные выключатели).

3) Многократный разрыв цепи тока. Отключение большого тока при высоких напряжениях затруднительно. Это объясняется тем, что при больших значениях подводимой энергии и восстанавливающегося напряжения деионизация дугового промежутка усложняется. Поэтому в выключателях высокого напряжения применяют многократный разрыв дуги в каждой фазе. Такие выключатели имеют несколько гасительных устройств, рассчитанных на часть номинального напряжения. Число разрывов на фазу зависит от типа выключателя и его напряжения. В выключателях 500-750 кВ может быть 12 разрывов и более. Чтобы облегчить гашение дуги, восстанавливающееся напряжение должно равномерно распределяться между разрывами. Для выравнивания напряжения параллельно главным контактам выключателя включают емкости или активные сопротивления. Значения емкостей и активных шунтирующих сопротивлений подбирают так, чтобы напряжение на разрывах распределялось равномерно. Шунтирующие сопротивления уменьшают скорость нарастания восстанавливающегося напряжения, что облегчает гашение дуги.

4) Гашение дуги в вакууме. Высокоразреженный газ обладает электрической прочностью, в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении. Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после первого прохождения тока в дуге через нуль прочность промежутка восстанавливается и дуга не загорается вновь. Эти свойства вакуума используются в некоторых типах выключателей.

5) Гашение дуги в газах высокого давления. Воздух при давлении 2 МПа и более также обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет создавать достаточно компактные устройства для гашения дуги в атмосфере сжатого воздуха. Еще более эффективно применение высокопрочных газов, например шестифтористой серы SF₆ (элегаза). Элегаз обладает не только большей электрической прочностью, чем воздух и водород, но и лучшими дугогасящими свойствами даже при атмосферном давлении. Элегаз применяется в выключателях, отделителях, короткозамыкателях и другой аппаратуре высокого напряжения.

Очень часто в высоковольтных выключателях для гашения дуги используют несколько способов одновременно, что усложняет конструкцию дугогасительной камеры, но позволяет надежно гасить дугу при различных режимах работы выключателя.

 

 

Вопрос 47

Выключатели ВН (высокого напряжения). Классификация, основные параметры, требования, предъявляемые к выключателям

 

Выключатель – коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масляные малообъемные), воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. К отдельной группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима.

По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для комплектных распредустройств.

Номинальные параметры выключателей согласно ГОСТ 687-78

- номинальное напряжение выключателя - (соответствующее ему наибольшее рабочее напряжение выключателя - );

- номинальный ток выключателя - ;

- номинальный ток отключения выключателя - ;

- номинальное давление сжатого газа (воздуха) газового выключателя и (или) пневматического или пневмогидравлического привода - ;

- номинальное напряжение включающих и отключающих устройств выключателя (привода) и элементов вспомогательных цепей (управления, блокировки и сигнализации) - .

Основные технические характеристики выключателей:

- номинальный ток отключения – наибольший ток КЗ, который выключатель способен отключить при рабочем напряжении

- цикл операций – выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданным интервалом между ними

- стойкость при сквозных токах, характеризующаяся токами термической стойкости и электродинамической стойкости , - наибольший пик (амплитудное значение); эти токи выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих дальнейшей работе

- номинальный ток включения – ток КЗ, который выключатель способен включить без приваривания контактов и других повреждений, при номинальном напряжении и заданном цикле

- собственное время отключения – интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения дугогасительных контактов; время отключения – - интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах; время включения - интервал времени от подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

Требования, предъявляемые к выключателям:

1) Надежность в работе и безопасность для окружающих

2) Возможно малое время отключения

3) По возможности малые габариты и масса

4) Простота монтажа и обслуживания

5) Бесшумность работы

6) Сравнительно невысокая стоимость

Вопрос 48

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: