5.5 Электромагнитные выключатели

Электромагнитные выключатели (ЭМВ), в которых дуга горит в воздухе при атмосферном давлении и гасится магнитным дутьем. Дуга при помощи магнитного дутья быстро удлиняется настолько, что напряжение на ней становиться выше напряжения сети и она быстро гаснет. Магнитное дутье создается электромагнитом, катушка которого включается последовательно в контур дуги. В камере гашения дуга растягивается и охлаждается.

Большие размеры камеры гашения в этих выключателях ограничивают их применение на высоких напряжениях (выше 15 кВ). В нашей стране ЭМВ выпускаются на номинальные напряжения 6 – 10 кВ, номинальный ток до 3600 А и ток отключения до 40 кА, номинальная мощность отключения 200 и 400 МВА. Эти выключатели используются главным образом в установках собственных нужд электрических станций и для коммутации косинусных конденсаторных батарей.

Большое значение для надежной работы ЭМВ имеет материал стенок камеры гашения. Он должен обладать большой теплоемкостью и жаростойкостью. В настоящее время для этой цели используют жаростойкую керамику.

Рис. 5.9. Выключатель электромагнитный ВЭ-10-40: а) общий вид: 1 — основание; 2 — электромагнит; 3 — медный рог; 4 — подвижные контакты; 5 — полюс выключателя; 6 — проходной изолятор; 7 — неподвижные контакты; 8 — дугогасительная камера; 9 — штепсельный разъем; 10 — изоляционная тяга; 11 — рычаги связи с валом выключателя 12; 13 — привод; б) дугогасительная камера: 1 — дугогасительные контакты; 2 — элект­ромагнит; 3, 5 — медные рога; 4 — гасительная камера; 6 — обмотка второго электромагнита; А, Б, В, Г, Д — положение дуги в процессе гашения

На рис. 5.9, а показан выключатель ВЭ-10-40, установленный на тележке и предназначенный для ячейки КРУ. На сварном основании 1, установленном на катках, крепятся привод 13, три полюса 5, состоящих из двух изоляционных стоек, на которых крепятся два проходных эпоксидных изолятора 6 с розеточными контактами. На верхнем изоляторе монтированы неподвижные контакты 7, на нижнем – подвижные контакты 4, связанные изоляционной тягой 10 с валом выключателя 12. Последний соединен с приводом 13 с помощью рычагов 11 и тяг. Дугогасительные камеры 8 крепятся на неподвижном контакте и специальных стойках. Каждый полюс изолирован кожухом. Передняя часть кожуха обшита металлическим листом, надежно заземленным вместе с рамой выдвижного элемента КРУ. Цепи вторичной коммутации заключены

в металлический шланги заканчиваются штепсельным разъемом 9.

При отключении выключателя размыкаются главные контак­ты, а затем дугогасительные 1 (рис. 5.9, б). Возникшая дуга А действием электродинамических сил токоведущего контура и воз­душных потоков выдувается вверх в дутогасительную камеру (по­ложение дуги Б), при этом в цепь между медным рогом 3 и кон­тактом включается обмотка электромагнита 2. Созданное попе­речное магнитное поле перемещает дугу в положение В — между левым 3 и правым 5 медными рогами. Включенная вторая обмот­ка 6 усиливает магнитное поле, дуга втягивается внутрь гаситель­ной камеры 4 с керамическими пластинами, растягивается, по­падает в узкую щель и гаснет при очередном переходе тока через нуль. При отключении малых токов (до 1000 А) напряженность магнитного поля невелика и не может обеспечить быстрое втяги­вание дуги в камеру. Гашение дуги в этом случае обеспечивается дутьевым устройством 2 с трубкой поддува 3, через которую по­дается поток воздуха на дугу (см. рис. 5.9, б).

Выключатели серии ВЭ-10 на различные токи отключения от­личаются размерами дугогасительных камер. При номинальных токах 1600 А и выше рабочие контакты имеют серебряные напай­ки. Выводные контакты у выключателей до 2500 А розеточного типа, у выключателей на 3600 А — пальцевые, без проходных изоляторов.

Приводы выключателей ВЭ-10 — пружинные, выключателей ВЭЭ-6 — электромагнитные.

ЭМВ принадлежит к числу быстродействующих: дуга гасится в нем за 10-20 мсек. Быстро возрастающее в процессе отключения сопротивление дуги играет роль токоограничивающего сопротивления, вводимого последовательно в отключаемую цепь. Поэтому ток КЗ к моменту обрыва дуги уменьшается, уменьшается и фазовый сдвиг между напряжением системы и током цепи, т.е. снижается коэффициент превышения амплитуды. Все это делает работу ЭМВ независимой от собственной частоты сети.

За рубежом (ФРГ, Франция, Щвейцария, США, Япония) производят выключатели для напряжений до 24 кВ и номинальных мощностей отключения до 500 - 1000 МВА.

Преимущества электромагнитных выключателей: полная взрыво- и пожаробезопасность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для работы в условиях частых включений и отключений, относительно высокая отключающая способность (20-40 кА).

Недостатки электромагнитных выключателей: сложность конструкции дугогасительной камеры с системой магнитного дутья, ограниченный верхний предел номинального напряжения (15-20 кВ), ограниченная пригодность для наружной установки.