А.2.12 Способы гашения дуги переменного тока в высоковольтных выключателях

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 17Следующая ⇒

При горении дуги в высоковольтном выключателе в ней одновременно протекают два противоположных процесса: ионизации и деионизации. Если скорость образования ионов вследствие термической и ударной ионизации равна скорости исчезновения ионов вследствие рекомбинации и диффузии, в дуге будет существовать баланс ионов, и она будет устойчивой. Следовательно, успешность отключения тока короткого замыкания и гашение дуги в выключателе зависят от скорости протекания двух процессов: восстановления электрической прочности дугового промежутка и восстановления напряжения на контактах выключателя. При этом чтобы дуговой промежуток не был повторно пробит восстанавливающимся напряжением, необходимо как можно быстрее устранить из него заряженные частицы, т.е. деионизировать его.

* Газовоздушное дутье

Поток газов, направленный вдоль или поперек дуги существенно снижает ее температуру. При дутье в ствол дуги попадают молекулы газа, возникает диффузия и охлаждение дуги. Генерация или подача газов в различных выключателях организована по-разному. В воздушных выключателях из специальных баллонов со сжатым воздухом поступает холодный воздух. В масляных выключателях газ возникает при разложении масла электрической дугой. При автогазовом дутье, чаще используемом в выключателях нагрузки, газ генерируется при разложении твердых материалов.

* Гашение электрической дуги в масле

В масляных выключателях контакты находятся в масле. Возникающая, при размыкании контактов электрическая дуга, разлагает масло, при этом сама дуга оказывается в газовом пузыре, состоящем из углеводородов, водорода и паров масла. Водород и высокое давление в пузыре способствуют деионизации дуги, и ее охлаждению. Кроме того движение газов, растягивание дуги в дугогасительной камере повышают дугогасящий эффект.

* Гашение дуги в вакууме

Хотя и воздух, при давлении выше 2 МПа, имеет достаточно высокую электрическую прочность, что дает возможность проектировать выключатели с гашением дуги в среде воздуха под давлением. Но, большее распространение в электроэнергетике получили элегазовые выключатели, в которых в качестве дугогасящей среды используется элегаз (SF6 - шестифтористая сера), который имеет более высокие, чем воздух, электрическую прочность и дугогасящие свойства. Элегазовые выключатели нашли широкое применение в современных электроустановках, практически всех классов напряжения.

* Магнитное дутье, как вариант гашение дуги

Магнитное дутье применяется в электромагнитных выключателях. Щелевая дугогасящая камера из жаропрочного материала – основной элемент электромагнитных выключателей. Магнитное дутье, как правило, создается с помощью электромагнита, который включается последовательно в контур дуги. За счет него электрическая дуга в выключателе растягивается, охлаждается и гаснет.

* Многократный разрыв цепи электрической цепи

Этот способ гашения дуги, как правило, применяется одновременно с вышеперечисленными, при коммутации высоких напряжений, когда отключение больших токов становится нетривиальной задачей. За счет многократного разрыва дуги с помощью нескольких дугогасящих устройств, достигается кратное снижение напряжения в каждом из них. Равномерное распределение напряжения на каждый разрыв достигается за счет активных сопротивлений или емкостей, включаемым параллельно основным контактам выключателя.

А.2.13 ВыключателиВН.Назначение,классификация,основныепараметры, требования, предъявляемые к выключателям.Выборвыключателей

Выключатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для ручного, дистанционного или автоматического отключения или включения электрической цепи высокого напряжения в различных режимах работы.

К выключателям предъявляются след. требования: 1) надежное отключение, включение любых токов нормального и аварийного режима, 2) быстродействие, 3) должны допускать возможность пофазного управления (для выключателей 110 кВ и выше), 4)взрыво- и пожаробезопасность, 5) должны длительно выдерживать номинальный ток номинальное напряжение, 6) удобство транспортировки и эксплуатации, 7) легкость осмотра контактов, 8) термическая и динамическая стойкость.

Параметры выключателей ВН:

1. Ном. ток отключения I_{отк.ном} – наибольшее действ. значение тока КЗ, которое способен отключить выключатель при мах. рабочем напряжении, при задан. условиях восстановления напряжения и заданном цикле операций.

2. Нормированное относительное содержание апериодического тока в токе отключения βном, которое определяется по кривой. β_ном=i_aτ.ном/(√2I_{отк.ном}). i_aτ.ном – ном. значение апериодической составляющей тока отключения. Нормированное значение βном, определяется для момента расхождения контактов τ=tз.min+t_СОБ.В.=0.01+ t_СОБ.В

3. Цикл операций – выполняемая выключателем последовательность операций с заданными интервалами между ними Для выключателей, предназначенных для работы с АПВ, должны быть обеспечены циклы:

0–t_бт–ВО–180 с–ВО; О –180 с–ВО–180–ВО. Выключатели без АПВ должны выдерживать цикл О –180 с–ВО–180–ВО, выключатели с Uном< 220 кВ должны также выполнять цикл: О–t_бт –ВО–20 с–ВО, где О – операция отключения; ВО – операция включения и немедленного отключения; 180 – промежуток времени в секундах; t_бт – минимальная бестоковая пауза при АПВ (время от погасания дуги до появления тока при последующем включении). Для выключателей с АПВ t_б должно быть в пределах 0,3–1,2 с; для выключателей с БАПВ 0,3 с.

4. Стойкость к сквозным токам КЗ, которая характеризуется термической стойкостью (т. е. токами термической стойкости Iт и tт – допустимым временем протекания тока Iт) и электродинамической стойкостью (т. е. предельным сквозным током: I_пр.с– действующее значение, i_пр.с – амплитудное значение). i_пр.с=√2∙К_уI_пр.с

5. Номинальный ток включения I_{ВКЛ.НОМ} – наибольший ток КЗ, который выключатель способен надежно включить. В каталогах дается действующее значение этого тока I_{ВКЛ.НОМ} и амплитудное значение i_{ВКЛ.НОМ}. Выключатели конструируются таким образом, что соблюдаются условия: I_{ВКЛ.НОМ} ≥ I_{ОТК.НОМ}; i_{ВКЛ.НОМ} ≥1.8∙√2∙i_{ОТК.НОМ.}

6. Собственное время отключения tс.в – интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента прекращения соприкосновения дугогасительных контактов. Время отключения t_отк.в– интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах. Время включения tвкл.в – интервал времени от момента подачи команды на включение до возникновения тока в цепи

7. Параметры восстанавливающего напряжения – скорость восстанавливающего напряжения, кВ/мкс.

Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система, расположенная в дугогасительном устройстве, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция, приводной механизм, конденсаторы.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные (баковые и маломасляные), воздушные– гашение дуги происходит сжатым воздухом (2–4 МПа), элегазовые, электромагнитные – используют магнитное дутье для гашения дуги, автогазовые – гашение дуги происходит за счет дутья газов, вакуумные, сверхбыстродействующие – гашение дуги происходит в момент самопогасания дуги.

Выбор выключателей производится по следующим параметрам:

– по напряжению электроустановки:

U_уст≤ U_ном;

– по длительному току:

I_раб.н≤I_ном, I_{раб.утяж}≤ I_ном;

– по номинальному току отключения:

I_{отк.ном} I_пτ,