книги / Электрические аппараты. Общий курс

тами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При про­ хождении тока через нуль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

воздух поступает к дуге перпендикулярно, а затем ме­ няет направление движения на 90° и выходит через соп­ ло и внутренние полости контактов 1 и 2 в атмосферу.

рый подводится к соплу. В зоне горения дуги создается противодавление. В результате скорость потока воздуха уменьшается, а при определенном значении тока она мо­ жет стать равной нулю. Происходит закупорка сопла. По мере уменьшения тока начинает нарастать скорость воздуха. Исследования [Л .7-2] показали, что в рацио­ нально сконструированном сопле даже при максимуме тока скорость истечения воздуха не должна падать ниже 10 м/с.

Эффект закупорки в основном зависит от трех фак­ торов: давления сжатого воздуха р0, сечения сопла

F ~ n d 2IA и мощности дуги. С ростом давления р0 и сече­ ния сопла эффект закупорки уменьшается, а отключае­ мый ток увеличивается. Однако при большом сечении сопла возрастает расход воздуха и объем баков выклю­ чателя.

Большое влияние на отключаемый ток оказывает расстояние между контактами. Обозначим его через /. С ростом /, с одной стороны, растет длина (энергия) ду­ ги, с другой — возрастает

ния длительности горения дуги. У многих выключателей после гашения дуги сжатый воздух в камеру не подает­ ся. Расстояние /опт как правило, недостаточно для того, чтобы выдержать напряжение на контактах при атмос­ ферном давлении. Поэтому необходимо создавать допол­ нительный промежуток, который был бы в состоянии выдержать напряжение, приложенное к полюсу. Эту

рис. 19-15 и 19-16. После гашения дуги в камере, когда ток короткого замыкания в цепи не проходит, отключа­ ется нож 2 отделителя (рис. 19-15). Контакты его расхо­ дятся на расстояние, достаточное, чтобы выдержать на­ пряжение, приложенное к выключателю. После этого подача сжатого воздуха в камеру прекращается и кон­ такты смыкаются под действием пружины 5. Включение выключателя производится отделителем. Для того чтобы сократить длительность горения дуги, возникающей при включении, скорость ножа должна быть высокой, что вызывает удары в механизме при остановке ножа в кон­ це хода.

Ё выключателях для открытой установки отделитель является наиболее ненадежным элементом, особенно при обледенении контактов отделителя в зимнее время.

Эта компоновка применяется в выключателях для внутренней установки с напряжением не выше 20 кВ.

Для выключателей наружной установки применяют­

термодинамического торможения. При этом уменьшается скорость нарастания электрической прочности проме­ жутка.В связи с этим в камерах продольного дутья вели­ чина отключаемого тока примерно обратно пропорцио­ нальна скорости восстановления напряжения [Л. 19-6].

Для облегчения гашения дуги скорость восстановле­ ния напряжения можно снижать с помощью шунтирую­ щего резистора. Выключатель должен иметь два разры­ ва. Первый разрыв отключает полный ток короткого за ­ мыкания при низкой скорости восстановления напряже­ ния, второй отключает ток, ограниченный сопротивлением

воляет создать воздушный выключатель, который может работать при высокой скорости восстановления напря­ жения. Этот метод широко применяется при напряже­ ниях до 20 кВ.

При напряжении ПО кВ и выше двухступенчатое га­ шение дуги приводит к громоздкому решению, так как изоляция каждого разрыва должна быть выбрана соот­ ветственно классу напряжения. На это же напряжение должен рассчитываться шунтирующий резистор. В этом случае для облегчения гашения дуги уменьшают ско­ рость восстановления напряжения на промежутке путем применения последовательно соединенных разрывов. При этом на каждом разрыве восстанавливается напряжение,

ния на каждом разрыве.

Для выравнивания распределения напряжения по разрывам применяют активные и емкостные делители (§ 4-7). Расчет их дан в [Л. 4-10].

Описанная выше конструкция камеры продольного дутья нашла широкое применение благодаря своим пре­

имуществам: малому износу контактов, выносу паров металла электродов из дугового пространства, долговеч­ ности камеры. Выключатель с такими камерами легко

щаяся после перемещения подвижного контакта 3 от неподвижного контакта 2, подвергается воздействию поперечного потока воздуха, который прижимает дугу к дугогасительным перегородкам /, выполненным из фибры.

По мере перемещения подвижного контакта 3 в ра­ боту поочередно будет вводиться одна, две щели и т. д. Поперечный поток производит эффективное охлаждение и деионизацию дугового промежутка. Этому способству­ ет также выделение газов фибровыми перегородками, которые охлаждают и деионизируют прилегающие участ­ ки дуги.

Процесс роста электрической прочности в камерах поперечного дутья идет значительно быстрее, чем в ка­ мерах продольного дутья.

Эго позволяет создать выключатель на большой ток отключения (100 кА), работающий при высокой ско­ рости восстановления напряжения без шунтирующего сопротивления.

Обычно камеры поперечного дутья применяются для мощных г е н е р а т о р н ы х в ы к л ю ч а т е л е й . Однако они имеют недостатки, ограничивающие область их применения: большие размеры, наличие вблизи дуги ор­

верхности управляющих клапанов и ухудшают их гер­ метичность.

Влага, содержащаяся в воздухе, при понижении температуры может конденсироваться на стенках изоля­ торов и воздухопроводов. При этом ухудшается изоля­ ция выключателя и возможно перекрытие по смоченной

поверхности. Скапливаясь в трубах при понижении температуры, влага превращается в снег и забивает трубопроводы.

Очистка от пыли и грязи производится специальным фильтром, который устанавливается на всасывающем патрубке компрессора.

Для осушения воздуха его подвергают сжатию до повышенного давления, охлаждению и расширению до рабочего давления выключателя. Окончательная сушка производится с помощью адсорбентов [Л. 19-7].

ма выключателя с отделителем в воздухе и шунтирующим резисто­ ром на напряжение 10 кВ представлена на рис. 19-15. Внешняя цепь присоединяется к выводам 1. Во включенном положении ток от верхнего вывода проходит к неподвижному контакту 5 и подвиж­ ному контакту 6. Далее по телу подвижного контакта 4 ток через токосъемные контакты 3 подается к неподвижному контакту 13 от­ делителя. После этого ток через нож отделителя 2 проходит к ниж­

нему выводу.

Шунтирующий резистор 9 одним своим концом подключен к подвижному контакту, другим — к электроду 8.

При отключении специальный клапан подает сжатый воздух в сборник 11. Из сборника через полый фарфоровый изолятор воздух проходит в камеру. Одновременно воздух подается к поршню 12 привода отделителя.

Сжатый воздух действует на поршень 14 подвижного контакта и перемещает его вниз; при этом сжимается включающая пружина 15. После расхождения контактов 5 и 6 между ними возникает ду­ га, которая выдувается вверх через отверстие неподвижного контак­ та. В данном случае используется кам ера с односторон н и м п р о д о л ьн ы м дутьем .

В какой-то момент дуга, имеющая форму петли, коснется кон­ такта 8 и часть ее, горящая между подвижным контактом 6 и эле­ ктродом 8, оказывается шунтированной резистором.

После прохода тока через нуль дуга гаснет и на выключателе восстанавливается напряжение. Это напряжение пробивает проме­ жуток между электродами 7 и 8. При этом резистор 9 шунтирует главный промежуток 6 и 8 и напряжение на нем восстанавливается по апериодическому закону. Благодаря низкой скорости восстанов­ ления напряжения дуга между контактами 6 и 8 гаснет и через дуговой промежуток между электродами 7 и 8 течет ток шунта. На этот же промежуток воздействует поток сжатого воздуха. Так как ток ограничен шунтом и угол сдвига фаз между током и э. д. с. системы близок к нулю, то дуга гасится окончательно при первом же нуле тока.

Глушитель 10 уменьшает звуковой эффект, понижает темпера­ туру выбрасываемых газов, препятствует выбросу пламени из вык­ лючателя.

Одновременно с процессом гашения нарастает давление под поршнем привода отделителя. После гашения дуги в камере при­

камер продольного дутья, включенных последовательно. Воздухона­ полненный отделитель состоит из шести дугогасительных элемен­ тов 7, шунтированных конденсаторами 8.

Процесс отключения протекает следующим образом: вначале от­ крывается клапан 6, камеры 4 разводят контакты и отключают ток короткого замыкания. Затем открывается клапан 9, расходятся кон­ такты камер отделителя 7 и разрывается ток шунтов. Во все время

~5450

6440

Рис. 19-16. Выключатель с воздухонаполненным отделителем.

отключенного состояния выключателя отделитель находится под давлением 2 МПа. Эта конструкция более надежна, чем с открытым отделителем, так как отделитель защищен от действия окружающей среды. Крупным недостатком выключателя является длительное на­ хождение фарфора под давлением в отключенном положении выклю­ чателя. Опыт эксплуатации показал, что эта конструкция не обла­ дает достаточной надежностью.

В современных конструкциях выключателей на напряжение ПО кВ и выше проявляется тенденция отказа от отделителей и пе­ рехода на газонаполненные камеры [Л. 19-8].

в) Выключатели с камерами в баке со сжатым воздухом. Наиб лее совершенной является конструкция воздушного выключателя, у которого дугогасительная камера размещается непосредственно в баке со сжатым воздухом, находящимся под высоким потенциалом. На рис. 19-17, а показан полюс такого выключателя серии ВВБ на напряжение 110 кВ конструкции завода «Электроаппарат».

Бак со сжатым воздухом 3 располагается на опорном изоля­ торе 2, в котором проходят управляющие воздухопроводы, номи­ нальное давление 2,6 МПа. Шкаф управления 1 расположен в осно­ вании выключателя. Дугогасительное устройство, расположенное внутри бака, соединяется с внешней цепью через проходные изоля­ торы 4. Равномерное распределение напряжения между двумя раз­ рывами устройства обеспечивается с помощью конденсаторов 5. Электрическая схема коммутирующего устройства представлена на рис. 19-17,6, на этом рисунке позиция 6 — основные контакты, 7— вспомогательные, 8— шунтирующие резисторы. Шунтирующие ре­ зисторы 8 служат для снижения скорости восстановления напряже­

ния. Отключение тока шунтов производится контактами 7 после то­ го, как погаснет дуга в основном разрыве 6.

Разрез дугогасительного устройства представлен на рис. 19-18. Неподвижный контакт 2 укреплен на конце токоведущего стержня изолятора 3. Подвижный контакт 4 укреплен на траверсе 5, кото­ рая в свою очередь связана с приводным штоком 6. Выступ 7 на

штоке 6 служит для фиксирования механизма камеры во включен­ ном положении (с помощью защелок 8).

Во включенном положении нижняя часть фланца 1 закрыта клапаном, который разобщает полость бака с атмосферой. При от­ ключении подается воздух в привод, который толкает шток 6 вверх и одновременно открывается клапан, закрывающий фланец 1. Дуга, загорающаяся между контактами 2 и 4Употоком воздуха сдувается на точки а и б, где она подвергается интенсивному продольному

дутью.

После отключения клапан закрывается и бак разобщается с ат­ мосферой.

В рассмотренной конструкции под высоким давлением находится только стальной бак. Это дает возможность повышать давление до 3,5—4 МПа, что позволяет увеличивать отключаемый ток.

На базе элемента, изображенного на рис. 19-18, создана серия выключателей на напряжение до 750 кВ. Мощность выключателя достигает 45 000 МВ-А. По сравнению с существующими эта конст­ рукция позволяет уменьшить массу и габариты на 20—30% и сокра­ тить расход воздуха на отключение в 3 раза. Подробные сведения о выключателе ВВБ приведены в [Л.19-8]. Эксплуатационный опыт показал, что выключатели серии ВВБ на напряжение 110—750 кВ обладают достаточно высокой надежностью. Недостатком этой серии выключателей является большая масса и громоздкость конструкции при напряжениях 500—750 кВ.

г) Серия ВНВ. ВЭИ совместно с заводом Уралэлектротяжмаш разработали новую серию воздушных выключателей ВНВ на на­ пряжение 220—750 кВ и мощностью отключения до 82 000 МВ-А.

ключателя (/ — бак со сжатым воздухом; 2 — опорный изолятор; 3— основной дугогасительный разрыв; 4 — конденсатор для вырав­ нивания напряжения по разрывам; 5 — шунтирующий резистор с ду­ гогасящим устройством для отключения тока резистора). Выклю­ чатель на 500 кВ имеет два модуля, включенных последовательно, на 750 кВ — три модуля. Опорная изоляция усиливается соответст­ венно классу напряжения.

Выключатель имеет следующие конструктивные особенности:

1.Дугогасительные устройства расположены внутри прочных стеклоэпоксидных труб, являющихся баком сжатого воздуха вык­ лючателя. Для защиты от воздействий атмосферы трубы размеща­ ются в фарфоровой рубашке.

2.Номинальное давление увеличено до 4,0 МПа. Это наряду с

другими мероприятиями позволило увеличить ток отключения до 63 кА при напряжении на разрыве 125 кВ.

3. Дугогасительное устройство модуля имеет два разрыва. Контакты каждого разрыва имеют двухступенчатое движение.

Вначале перемещается главный подвижный контакт и образующаяся дуга воздушным потоком перебрасывается на дугогасительный по­ лый подвижный контакт, находящийся на оптимальном расстоя­ нии от полого неподвижного контакта. Дуга подвергается интенсив­ ному двустороннему продольному дутью. После гашения дуги дуго­ гасительный контакт отходит на расстояние, необходимое с точки зрения испытательного напряжения. В крайнем положении этот кон­ такт воздействует на выхлопной клапан (закрывает его). Камера гер­