Дугогасительное устройство

Гашение электрической дуги, которая при разрыве цепи тока напряжением свыше 1000В (особенно т. к. з.) получается очень мощной, происходит в специальной среде или в специальных дугогасительных устройствах. На карьерных подстанциях применяют в основном масляные и вакуумные выключатели.

Так как при возрастании координаты х индуктивность L, а следовательно, электромагнитная энергия системы увеличиваются, то сила, действующая на дугу, направлена вверх. При сделанных допущениях сила, действующая на проводник, не зависит от положения проводника в пазу. В дугогасительных устройствах дуга, перемещаясь вверх, пересекает пластины решетки и останавливается в точке G. Координата этой точки определяется тем, что в ней сила, действующая на дугу, равна нулю, а электромагнитная энергия системы максимальна: P=dAM/dx—(l/2)id заменив дугу проводником, то значение силы, действующей на дугу, может быть достаточно точно рассчитано с учетом магнитного сопротивления стали по следующей формуле:

Движение дуги в дугогасительных камерах связано с воздействием на эти процессы также ряда других факторов. В дугогаси-тельной решетке, например, дугу втягивают на стальные пластины электромагнитные силы. При подходе дуги к металлическим пластинам в них наводятся вихревые токи, противодействующие ее вхождению на пластины. Движение дуги в дугогасительных устройствах сопряжено с повышенным давлением в них, которое препятствует вхождению дуги в узкощелевые камеры и на пластины дугогасительной решетки.

Определенная доля энергии на контакты поступает из ствола дуги. Однако роль этой части энергии в эрозионном разрушении контактов проявляется при значительной длительности дугового разряда (секунды и более), что характерно для плазмотронов (генераторов низкотемпературной плазмы). В дугогасительных устройствах коммутационных аппаратов длительность горения дуги, как правило, составляет 0,01—0,03 с, и эрозия контактов обусловлена преимущественно энергией, поступающей из приэлектродных областей.

В дугогасительных устройствах переменного тока эффективность элегаза как дугогасящей среды проявляется в ходе процесса распада остаточного ствола дуги в околонулевой области тока.

В дугогасительных устройствах, где длина дуги незначительна и сопротивление ствола дуги практически не влияет на процесс гашения, условия гашения определяются из взаимосвязи процессов после перехода тока через нуль. Возможен также случай, когда надо считаться как с влиянием активного сопротивления, так и с условиями гашения при переходе тока через нуль.

Дуга переменного тока в условиях активной деионизации. В дугогасительных устройствах выключателей длина ствола дуги мала и падение напряжения на стволе дуги, особенно при высоком напряжении, чрезвычайно мало по отношению к напряжению сети. При интенсивном охлаждении газовой или жидкой средой диаметр ствола дуги резко уменьшается, и его изменение следует почти синхронно с изменением тока. Во время подхода тока к нулю дуговой ствол приобретает весьма малые размеры и благодаря этому быстро разрушается после достижения током нулевого значения. Дуговой промежуток снижает свою проводимость и приобретает заметную электрическую прочность. Этому также способствует процесс перехода тока через нуль (сплошная линия на 5-10). Немного раньше момента естественного перехода через нуль ток дуги падает почти до нуля, а затем после перехода через нуль скачком снова достигает естественного значения, образующаяся «бестоковая пауза» г/=0 (или время ожидания пробоя гпр) способствует интенсификации деионизационных процессов и возрастанию сопротивления промежутка. Повторное зажигание дуги в следующий полупериод связано с пробоем межконтактного промежутка.

В современных аппаратах гашение дуги при отключении цепи осуществляется в дугогасительных устройствах, задача которых погасить дугу в малом объеме (желательно замкнутом), за малое время, при малом износе частей аппаратов, при заданных перенапряжениях, при малых звуковом и световом эффектах.

Дуга в ребристой щели. В дугогасительных устройствах, помимо щелей с плоскопараллельными стенками, применяют щели с ребрами, выступами, уши-рениями (см. 6-5, в, г, д).

В дугогасительных устройствах с широкими продольными щелями дуга и ее пламя занимают чрезвычайно большой объем за пределами камер ( 6-15, а, б, в). В объеме, занятом пламенем, не могут находиться другие аппараты или токо-ведущие части. Это вызывает увеличение размеров комплектных устройств (главным образом закрытых) в 2 — 2,5 раза по отношению к тем, какие требуют геометрические размеры аппаратов и монтажные схемы их соединений.

Дугогасительная решетка позволяет сильно сократить размеры дуги и гасить ее в ограниченном объеме при малом световом и звуковом эффектах. Это обеспечило ей широкое применение в дугогасительных устройствах контакторов и автоматических выключателей.

Гашение дуги в масле ( 7-36). Дугогасительное устройство с разрывом дуги в масле основано на погружении контактов аппарата в стальной бак, наполненный минеральным маслом. При возникновении дуги в случае разрыва контактов под нагрузкой ее гашение происходит интенсивнее, чем в воздухе, прежде всего потому, что составные части масла содержат около 70—75% водорода (70% водорода, 20% ацетилена, 5% метана и 5% твердых частиц — сажи и др.). Кроме того, дуга энергично охлаждается маслом вследствие высокой теплоемкости последнего.

емкостные 7-46 (с. 190) индукционные и трансформаторные 7-43 (с. 189) резисторные 7-42 (с. 188) тензодатчик 7-44 (с. 189) Дугогасительное устройство контактора постоянного тока 4-39 . - (с, ПО) Измерительные приборы:

ба дуги улучшатся. Повернув призму кверху, можно получить условия, облегчающие вхождение дуги в дугогасительное устройство, если его расположить вверху ( 10.8,в).

из резервуара высокого давления в камеру дугогасительного устройства / по газо- и токоподводящим трубкам 2 через пористые электроды 3 ( 3.4). При этом происходит интенсивное охлаждение прежде всего оснований дуги, благодаря чему повышается эффективность ее гашения. Такое дугогасительное устройство позволяет резко снизить расход газа и дуговую эрозию электродов. В качестве материала пористых контактов могут применяться обычные конструкционные металлы (сталь, чугун, бронза и др.), что особенно важно с точки зрения экономии дефицитных контактных материалов (серебра, вольфрама и т. п.).

При расчете дугогасительных устройств постоянного тока следует учитывать, что дугогасительное устройство должно быть способно принять и рассеять (отвести) выделяемую в дуге энергию, которая может быть весьма большой, в частности при отключении цепей обмоток возбуждения.

В связи с применением закрытых дугогасительыых устройств возникает вопрос о допустимой частоте отключений аппаратов, в частности контакторов, с этими устройствами. Закрытое дугогасительное устройство должно рассеивать с внешней поверхности всю энергию, выделяющуюся в дуге, а также энергию потерь в контактах. Мощность потерь в камере определяется соотношением

Расстояния между пластинами решетки желательно делать весьма малыми. Чем большее число пластин удается поместить на единицу длины, тем компактнее получается дугогасительное устройство. Расстояние между пластинами ограничивается возможностью возникновения между ними металлического перешейка и их сплавлением. Стальные пластины ближе чем на 2 мм располагать нельзя. Второе ограничение связано с условиями вхождения дуги в решетку. Чем гуще решетка, тем труднее дуге проникать в нее.

токоподвод; 5 — фарфоровая рубашка; 6 — подвижный контакт; 7 — дугогасительное устройство; Н —

Выключатели серии ВВБ. Общий вид и функциональная схема дугогаситель-ного устройства без отделителя приведены на 9-10. В металлическом резервуаре (камере) 6, заполненном воздухом под высоким давлением (1,6 — 2,4 МПа), размещается дугогасительное устройство с двумя разрывами (контакты — подвижные S, неподвижные 9) одностороннего дутья (сопло 4). Резервуар находится под высоким потенциалом. Напряжение подводится через выводы /Зс эпоксидной изоляцией 14, защищенные снаружи фарфоровыми рубашками 12. Основные разрывы (контакты 8 и 9) шунтированы линейными резисторами 10, что облегчает гашение дуги на них. Оставшийся ток отключается вспомогательными дугогасительными разрывами (контакты — неподвижный 15, подвижный, полый, он же сопло 17 — закрыты кожухом 1). Камеры могут выполняться и без вспомогательных контактов, а следовательно, и без шунтирующих резисторов. Полное гашение осуществляется на основных разрывах. Конденсаторы (делительные) 11 служат для выравнивания напряжения по разрывам в отключенном положении выключателя.

Приведенное дугогасительное устройство принято как модуль на 110—150 кВ для выключателей до 750 кВ без отделителей. Каждый выключатель состоит из трех полюсов, не имеющих между собой механической связи, и одного (35, 110, 220 кВ) или четырех (330, 500 и 750 кВ) распределительных шкафов. Отсутствие механической связи между полюсами позволяет выполнять трехфазное или пополюс-ное отключение.

Эти выключатели являются дальнейшим шагом в развитии конструктивных принципов, заложенных в серии ВВБ. Отличительными их особенностями являются повышенное рабочее давление воздуха и усовершенствованное дугогасительное устройство с несимметричным дутьем, что позволило повысить напряжение модуля (220 и 330 кВ — два модуля, 500 и 750 кВ — четыре модуля, 1150 кВ — шесть модулей). Выключатели снабжены новой быстродействующей системой управления.