Воздушные выключатели
Лекция 24: «Воздушные выключатели».
В воздушных выключателях дутьё в дуговом промежутке создаётся от внешнего источника энергии и не зависит от отключаемого тока. После нуля тока восстанавливающееся напряжение оказывается приложенном к короткому промежутку, заполненному горячим ионизированным газом. Скорость восстановления электрической прочности промежутка определяется охлаждением газа и удалением его из промежутка потоком свежего воздуха. Это требует времени и поэтому процесс восстановления электрической прочности промежутка запаздывает.
Принцип гашения дуги сжатым воздухом заключается в том, что межконтактный промежуток обдувается чистым сжатым воздухом, лишенным заряженных частиц. При этом дуга и ее опорные поверхности интенсивно охлаждаются, а ее сечение уменьшается. Одновременно этот же поток воздуха выносит из межконтактного промежутка продукты горения дуги, представляющие собой хорошо проводящую среду. Место этих продуктов теперь занимает свежий неионизированный воздух, способный выдержать напряжение, восстанавливающееся на контактах выключателя. Задача дугогасительной камеры заключается в быстром и полном замещении ионизированной среды свежим, обладающим высокой электрической прочностью воздухом. Для гашения электрической дуги используются камеры продольного дутья (от 3-750 кВ) и поперечного дутья, которые из-за громоздкости конструкции и больших габаритов применяются в выключателях 6-20 кВ.
Важным элементом дугогасительной камеры является сопло, сжатый воздух из которого в процессе отключения выбрасывается в дуговой промежуток со скоростью звука. Сопла могут быть неподвижными и подвижными. Благоприятнейший для гашения дуги раствор контактов составляет 35-40мм. Этого расстояния недостаточно, чтобы выдержать при атмосферном давлении приложенное к выключателю напряжение. Необходимое изоляционное расстояние создается последовательно включенным с дугогасительными контактами отделителем. После размыкания отделителя подача сжатого воздуха в камеру прекращается и главные контакты смыкаются под действием пружины. Последующее включение выключателя производится контактом отделителя.
Характерные свойства воздушных выключателей проявляются при отключении асимметричного тока КЗ. Асимметрия тока b (относительное содержание апериодической составляющей в токе КЗ) определяется как отношение апериодической составляющей к амплитуде апериодической составляющей тока КЗ к моменту t размыкания контактов выключателя.
Асимметрия отключаемого тока зависит от постоянной времени цепи Та=Х/(wR), а также от t - времени размыкания контактов выключателя с учётом времени срабатывания релейной защиты. Чем больше постоянная времени и чем быстрее размыкаются контакты выключателя, тем больше асимметрия отключаемого тока.