Дугогасительные устройства

При интенсивном охлаждении маслом и воздействии водорода, обладающего высокими дугогасящими свойствами, дуга гасится. ' **"~'~~ ^

При перегорании плавкой вставки и образовании внутри трубки электрической дуги фибра разлагается. Продукты разложения фибры (около 40% — водород) обладают высокими дугогасящими свойствами. Дуга в закрытом патроне быстро деионизируется, ее сопротивление увеличивается, и ток короткого замыкания не успевает достигнуть установившегося значения. Такие предохранители являются токоограничивающими. В предохранителях ПР замена заводской плавкой вставки из цинка медной проволокой не допускается, так как температура внутри трубки может быть близкой к температуре плавления меди (около 1083°С), что может привести к порче фибровой трубки.

Вольт-секундная характеристика РТ зависит от длин внешнего и внутреннего промежутков разрядника и имеет вид, характерный для промежутков с резконеоднородным полем ( 16-1, б, кривая 3). Величина внешнего искрового промежутка выбирается по условиям защиты изоляции и может регулироваться в определенных пределах. Величина внутреннего искрового промежутка устанавливается в соответствии с дугогасящими свойствами разрядника и регулированию не подлежит.

0,598 кДж/(кг'°С). Высокая охлаждающая способность элегаза имеет большое значение для высоковольтных кабелей, трансформаторов и других устройств. Применение, элегаза в высоковольтных выключателях определяется его высокими дугогасящими свойствами, обусловленными-особенностями диссоциации при высоких температурах.

Из рассмотрения процессов ионизации и деионизации следует, что основным фактором, обеспечивающим горение дуги, является ее высокая температура — термическая ионизация. Отсюда следует, что всемерное интенсивное охлаждение ствола дуги является преобладающим способом ее гашения. Газы с большей теплопроводностью и теплоемкостью обладают лучшей охлаждающей способностью, а следовательно, и лучшими дугогасящими свойствами. Например, кислород, углекислый газ, водяной пар и водород имеют по отношению к воздуху теплопроводность (среднюю в пределах 0 — 6000 К) соответственно 1,8; 2,5; 5 и 17 и дугогасящие свойства соответственно 1,8; 2,6; 3,8 и 7.

Контакты выключателя погружаются в масло. Возникающая при разрыве дуга приводит к очень интенсивному испарению окружающего ее масла с диссоциацией его паров. Вокруг дуги образуется газовая оболочка ( 6-17) — газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70-80% газов пузыря) и паров масла. При этом водород, обладающий наивысшими среди всех газов дугогасящими свойствами, наиболее тесно соприкасается со стволом дуги. Выделяемые с громадной скоростью газы проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемешивание холодного и горячего газа в пузыре, создают интенсивное охлаждение и деонизацию дугового промежутка, особенно в момент прохождения тока через свой естественный нуль.

Известно, что вакуум обладает высокими изоляционными и дугогасящими свойствами ( 6-23). Достижения в области получения высокого вакуума 1,33 (10~4...1(Г6) Па в современных выключателях, а главное, сохранение его в процессе их работы обеспечили внедрение и расширение применения этого способа гашения в выключателях на напряжения свыше 1000 В.

Основные способы гашения дуги в аппаратах выше 1 кВ. Гашение дуги в масле. Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкании дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла ( 4.14, г). 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 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, ко-роткозамыкателях и другой аппаратуре высокого напряжения.

Элегаз SF6 обладает высокими дугогасящими свойствами, которые используются в различных аппаратах высокого напряжения. В § 4.5, г рассмотрена конструкция отделителей и короткозамыкателей с элегазом. Выключатели нагрузки элегазовые во многом напоминают конструкцию отделителей. Однако для успешного отключения тока в них предусматриваются устройства для вращения дуги в элегазе ( 4.78). В подвижный и неподвижный контакты встроены постоянные магниты из феррита, которые создают магнитные поля, направленные встречно. При размыкании контактов образуется дуга, ток которой взаимодействует с радиальным магнитным полем, в результате чего создается сила F, перемещающая дугу по кольцевым электродам. Вращение дуги в элегазе способствует быстрому гашению. Чем больше отключаемый ток, тем больше скорость перемещения дуги, это защищает контакты от обгорания. Контактная система описанной конструкции помещается внутри фарфорового корпуса, заполненного элегазом и герметически закрытого. Давление внутри камеры 0,3 МПа. Подпитка при возможных утечках происходит из баллона со сжатым элегазом.

Из рассмотрения процессов ионизации и деионизации вытекает, что в зависимости от своих физических постоянных различные газы будут обладать различными дугогасящими свойствами. Газы с большей теплопроводностью и теплоемкостью обладают лучшей охлаждающей способностью, а следовательно, и лучшими дугогасящими свойствами. Так, кислород, углекислота, водяной пар и/ водород имеют по отношению к воздуху теплопроводность (среднюю в пределах 0 — 6000 К) соответственно 1,8; 2,5; 5 и 17 и дугогасящие свойства соответственно 1,8; 2,6; 3,8 и 7.

же разъединителями мощности). По устройству они сходны с рубящими разъединителями, но имеют дугогасительные устройства того или иного типа. Они применяются при напряжениях 6 и 10 кВ и рассчитаны на отключение токов, не превышающих удвоенное значение рабочего тока. Последовательно с ними для защиты установки от токов короткого замыкания включаются плавкие предохранители.

Ремонт койтакторов K'f. В контакторах ( 25) быстрее всего изнашиваются контакты, дугогасительные устройства, электромагнитные катушки и подвижная система.

же разъединителями мощности). По устройству они сходны с рубящими разъединителями, но имеют дугогасительные устройства того или иного типа. Они применяются при напряжениях 6 и 10 кВ и рассчитаны па отключение токов, не превышающих удвоенное значение рабочего тока. Последовательно с ними для защиты установки от токов короткого замыкания включаются плавкие предохранители.

7-4. Основные сведения по теории горения и гашения электрической дуги и дугогасительные устройства...... 219

И ДУГОГАСИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Принцип гашения электрической дуги основан на полной деионизации промежутка между контактами. Для ускоренного гашения дуги и облегчения работы контактной системы в электрических аппаратах применяются разного рода дугогасительные устройства. Одновременно дугогаситель-ные системы должны ограждать окружающее пространство от вредного воздействия дуги.

Дугогасительные устройства не рассен-нонизированных газов; он в течение относительно большого времени (миллисекунды) остается электропроводящим Наиболее интенсивное охлаждение за нулем тока протекает в околоэлектродных зонах благодаря отводу теплоты в металлические контакты. Около катода образуется зона небольшой протяженности (сотые доли сантиметра), которой свой-

Описанные дугогасительные устройства применяются в аппаратах низкого напряжения (;о 1140В). В аппаратах высокого напряжения используются более интенсивные способы воздействия на дуговой столб. К ни. t относится гашение дуги в минеральном (трансформаторном) масле ( 6.2,а). Дуга Д разлагает масло /И и образует г.попаровоп пузырь Г/7, в котором содержится около 70% водорода, обладающего высокой теплопроводностью (1 г масла выделяет 400 см3 газопаровой смеси). Возникающее бурное перемешивание смеси из масла, его паров и газов обусловливает гашение дуги. Это происходит в условиях повышенного давления газов. ITO также улучшает условие гашения дуги: уменьшение расстоянии между взаимодействующими частицами газа увеличивает его теплопроводность, снижает длину

32. Таев И. С. Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения. — М.: Энергия, 1973.

В учебнике изложены основы теории электрических аппаратов как единого электромеханического комплекса, включая токовсдущие элементы, контакты, изоляционные конструкции, дугогасительные устройства, приводные устройства и электромагнитные механизмы; дано математическое описание физических процессов, сопровождающих работу электрических аппаратов при эксплуатации. Учебник написан на основе многолетнего опыта преподавания курса «Электрические аппараты» и выполнения научных исследований по всем его разделам коллективом кафедры электрических аппаратов.

33. Таев И. С. Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения.—М.: Энергия, 1976.