21.3.2 Вакуумні вимикачі

В них контакти розходяться в камерах, що представляють собою повністю запаяні скляні посудини із вакуумом 10^-4 Па. При напругах 100 кВ рухомі контакти мають хід ~ декількох мм.

Для запобігання від перекриття по поверхні в середині посудини застосовують спеціальні екрани. Перекриття може з’явитись внаслідок осідання частинок випарованого металу контактів при багаторазовій роботі.

Розміщення у вакуумі контактів виключає окислення, дозволяє застосовувати менші контактні натискання.

Позитивні сторони вимикачів даного типу:

1. швидкодія;

2. малі потужності керування;

3. великий термін служби, широкий діапазон робочих температур;

4. перспективний при вимиканні струмів високої частоти, при напругах 100 кВ;

Недоліки:

1. складність конструкцій на >100 кВ;

2. великі затрати на організацію виробництва.

При малосерійному випуску вакуумні вимикачі на ~ 5 – 15% дорожчі за маломасляні, але дешевші електромагнітних.

Економія експлуатаційних затрат обумовлює їх широке застосування, наприклад, в Японії 50% всіх вимикачів – вакуумні.

22. Реактори, конструкція і основні параметри.

22.1 Реактори. Відносний опір генератора та реактора

Реактори – це електричні апарати у вигляді котушки із незмінною індуктивністю для обмеження струмів короткого замикання та підтримки напруги на шинах при аварійному режимі. Це захищає коло від руйнуючої дії електродинамічних сил. Реактор має виключно високу надійність.

Розглянемо схему рис. 22.1.

Генератор G живить збірні шини 1, від яких відходять лінії 2 до споживача.

Візьмемо два випадки:

а) за вимикачем QF₁, де немає реактора, відбулось коротке замикання;

б) за вимикачем QF₂, в колі якого стоїть реактор L, відбулось коротке замикання.

Індуктивний опір реактора – х_р. х_р обмежує струм короткого замикання.

При трифазному короткому замиканні струм короткого замикання в колі, де стоїть QF₁, визначається в основному індуктивним опором генератора:

(22.1)

Для характеристики процесів, що відбуваються при короткому замиканні вводиться поняття відносного індуктивного опору генератора. Він виражається в процентах і рівний:

(22.2)

Якщо в колі стоїть реактор, то можна із формул (22.1) і (22.2) встановити зв’язок між величиною відносного опору і

(22.3)

В даному випадку (випадок (а)) на збірних шинах при короткому замиканні напруга буде рівною нулю і на всіх лініях, що відходять зникне напруга.

Формула (22.3) дуже зручна для оцінки величини струму короткого замикання, коли його значення визначається тільки опором одного елемента схеми. Для цього береться номінальний струм елемента установки множиться на 100 і ділиться на його опір в %.

Вимикач QF₁ повинен бути вибраний по струму короткого замикання . Струм короткого замикання в лінії із реактором визначається за формулою:

(22.4)

При цьому а при умові

Індуктивність реактора залежить від його розмірів, діаметру витків і співвідношення між діаметром і висотою реактора.

Відносний індуктивний опір реактора визначається за формулою:

(22.5)

Опір x_р>>x_г. В режимі короткого замикання >> (тому що x_р>>x_г), і напруга на шинах відносно землі мало відрізняється від номінальної фазової .

Вибір апаратури лінії здійснюється по струму при наявності реактора короткого замикання, що набагато менший чим струм короткого замикання без реактора. Це значно облегшує і здешевлює розподільний пристрій.

Розглянемо рис. 22.2.

При номінальному режимі опір реактора – опору навантаження, тому спад напруги на реакторі є незначним. Струм навантаження відстає від напруги навантаження на кут , оскільки навантаження є індуктивно-активним.

Напруга на шинах при наявності реактора буде рівна сумі напруги навантаження і спаду напруги на реакторі.

Номінальний струм реактора вибирається рівний номінальному струму лінії. Поскільки один генератор обслуговує декілька десятків споживачів, то номінальний (довготривалий) струм лінії набагато менше струму генератора.

I_ном.р<<I_ном.г.

Величина ΔU – різниця між напругою на шині і напруги на навантаженні називається втратою напруги. При номінальному режимі, коли в колі йде номінальний струм.

(22.6)

Із (22.6) випливає, що при чисто індуктивному навантаженні (sin=1) втрати є рівними спаду напруг на реакторі, і що взагалі вони залежать від cos тобто співвідношення активного і реактивного опору кола. Це зрозуміло із еквівалентної схеми кола рис. 22.2 і векторної діаграми, що відповідає цій схемі, які представлені на рис. 22.3. – кут між струмом і напругою. Якщо х_р%>3%, то найбільший струм, що проходить через реактор визначається формулою:

Звичайно х_р%<10%. Якщо х_р% <3%, то при розрахунку опору треба брати до уваги опір генератора, тобто джерела живлення.