Выключатели высокого напряжения. Принципы работы воздушных выключателей. Конструкции воздушных выключателей.

Воздушные выключатели

Воздушные выключатели относятся к группе газовых выключателей. Для гашения дуги в них используется сжатый воздух, обеспечивающий продольное или поперечное дутье на ствол дуги. При этом дуга интенсивно охлаждается и уменьшается ее сечение. Одновременно при этом из межконтактного промежутка выносятся заряженные частицы. Ионизированная среда заменяется свежим деионизированным воздухом, обладающим высокой электрической прочностью.

Гашение дуги осуществляется в дугогасительной камере, важным элементом которой является сопло, сжатый воздух из которого выбрасывается с большой скоростью, и в межконтактном промежутке поддерживается необходимое давление.

В выключателях до 35 кВ изоляционный промежуток создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние, и контакты остаются разомкнутыми за счет давления сжатого воздуха.

Рисунок 5. 2 – Конструкция дугогасительной камеры воздушного выключателя

В дугогасительную камеру подается сжатый воздух через отверстия в перегородке 5. Поток воздуха поднимает поршень 2, на котором укреплен подвижный контакт 3. Происходит размыкание подвижногоконтакта 3 с неподвижным контактом 4. При этом сжимается пружина 1. После прекращения подачи воздуха поршень опускается под давлением пружины и происходит включение. Все время включенного положения выключателя камера должна находиться под давлением воздуха. Существует конструкция выключателей с дополнительным отделителем.

После отключения и погасания дуги в дугогасительной камере сжатый воздух подается в привод отделителя и создается второй разрыв. После этого прекращается подача воздуха в дугогасительную камеру, контакты в ней замыкаются, а изоляционный промежуток обеспечивается отделителем.

Отделитель может быть установлен, открыто (рис. 5.3) или в воздухонаполненной камере (рис. 5.4 а).

Чем больше напряжение и отключаемая мощность, тем больше разрывов необходимо иметь, как в дугогасительной камере, так и в отделителе.

Баковые воздушные выключатели (рис. 5.4 б) не имеют отделителей. Они имеют два последовательных разрыва цепи в баке сжатого воздуха. При отключении открываются дутьевые клапаны, сжатый воздух с большой скоростью вырывается в атмосферу и создает дутье, гасящее дугу.

На напряжение выше 750 кВ разработаны выключатели в подвесном исполнении (рис 5.4 в), состоящие из нескольких последовательных модулей (баков).

Воздушные выключатели взрыво и пожаробезопасны, имеют высокое быстродействие, высокую отключающую способность, надежно отключают емкостные токи. Недостатками воздушных выключателей являются: необходимость сооружения компрессорной установки, сложность конструкции; высокая стоимость, трудность установки встроенных трансформаторов тока.

Выключатели высокого напряжения. Воздухонаполненные выключатели

Элегазовые выключатели

Относятся к группе газовых выключателей. В них используется элегаз (шестифтористая сера SF₆), который относится к электроотрицательным газам (фреон, элегаз), обладающим свойством захватывать электроны и присоединять их к своим нейтральным частицам. Отрицательные ионы, образующиеся при этом, легко рекомбинируют с положительными ионами. При этом быстро снижается проводимость межконтактного промежутка и повышается скорость нарастания электрической прочности. При равном эффекте для гашения дуги требуется меньший объем элегаза и меньшее давление, чем в воздушных выключателях. Элегаз негорюч, не токсичен, не имеет запаха, инертен к другим веществам.

Элегазовые выключатели имеют недостатки:

- элегаз способен разлагать влагосодержащие изоляционные материалы, поэтому в элегазовых выключателях применяют стойкие изоляционные материалы (тефлон);

- элегаз имеет высокую температуру сжижения, поэтому необходим подогрев уже при 6⁰ С;

- под влиянием дуги элегаз разлагается на ядовитые составляющие, которые устраняются при помещении в дугогасительную камеру небольшого количества активированного алюминия.

В элегазовых выключателях применяются дугогасительные устройства:

- с гашением дуги в открытом объеме. Эффективность такого способа гашения дуги невысока, поэтому применяется редко;

- с перемещением дуги в элегазе под действием магнитного поля (электромагнитное гашение). Такой способ гашения дуги применяют в выключателях 6-10 кВ. Для перемещения дуги могут использоваться полые контакты (рис. 5.5), внутри которых помещены постоянные кольцевые магниты, которые заставляют дугу вращаться по поверхности контактов с большой скоростью;

- с продольным дутьем элегаза, которое создается при перетоке элегаза из резервуара с высоким давлением в резервуар с низким давлением;

- с автопневматическим дутьем. Дутье создается контактами особой конструкции (рис 5.5).

Рисунок 5.6 – Конструкция контактов элегазового выключателя с автопневматическим дутьем

1-неподвижный контакт

2-подвижный контакт

При отключении подвижный контакт (2) идет вправо вместе с соплом (3), которое соединено с контактом (2) посредствам перегородки с отверстиями 4. Поршень (5) при этом остается на месте. Элегаз в объеме между (4) и (5) сжимается и через отверстия в перегородке подается на дугу вдоль нее. Все устройство размещено в резервуаре с элегазом. При таком способе гашения дуги не требуется создавать высокое давление элегаза в резервуаре и не требуется подогрев. Автопневматическое дутье применяется в выключателях напряжением до 220 кВ.