18. Электрическая дуга и способы её гашение.

Электрическая дугу (вольтова дуга), электрический разряд в газе в виде яркосветящегося плазменного шнура. Впервые наблюдалась В.В. Петровым в 1802г. Применяется для плавки и сварки металлов, для освещения у других целей. Электрическая дуга возникающая при разрыве цепей высокого напряжения, - вредное явление.

При размыкании контактов в цепи высокого напряжения возникает электрический разряд в виде электрической дуги. В цепи ~ тока, ток в Эл. дуге каждые пол. периода проходит через ноль в эти моменты дуга гаснет самопроизвольно , но в следующий полпериод она может возникнуть вновь. Если разомкнуть контакты в бестоковую паузу и развести их с достаточной скоростью на такое расстояние , что бы не произошёл эл.пробой, то цепь будет отключена очень быстро. Вовремя бестоковой паузы интенсивность ионизации сильно падает, т.к. не происходит термоионизации.

Основные способы гашения дуги.

1.Гашение дуги в масле. Дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70-80%), быстрое разложение масла приводит к повышеню давления в пузыре, что способствует его лучшему охлаждению и деионизации.

2. Газовоздушное дутьё. Охлаждение дуги улучшается , если создать направленное движение газов – дутьё. Дутьё вдоль или поперёк дуги способствует проникновению газовых частиц в её ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги. Газ создаётся при разложении масла дугой или твёрдых газогенерирующих материалов(автогазовое дутьё). Более эффективно дутьё холодным не ионизированным воздухом . поступающим из специальных баллонов со сжатым воздухом (воздушные выключатели)

3. Многократный разрыв цеп тока. Чтобы облегчить гашение дуги, восстанавливающиеся напряжение должно равномерно распределятся между разрывами, для чего параллельно главным контактам, выключателя включается ёмкости

или активное сопротивление.

4. Гашение дуги в вакууме. высоко разряженный газ обладает большой эл. прочностью, чем при атмосферном давлении. Если контакты размыкаются в вакууме , то сразу после первого прохождения тока через 0 прочность промежутка восстанавливается и дуга не загорается вновь. Воздух при давлении >= 2 МПа обладает высокой электрической прочностью. Так же применяется высокопрочный газ: ЭЛЕГАЗ (SF₆).

20 Разъединители, отделители, короткозамыкатели: виды, условия выбора, преимущества и недостатки.

Разъединитель – коммутационный аппарат, который предназначается для отключения и включения электрической цепи без тока нагрузки, который предназначается для создания видимого «разрыва». Допускается включаться ток нагрузки не более 15 А с напряжением 10кВ и с трехфазным исполнением разъединителя.

Разрешается включать и отключать токи шин до 70 А любого класса напряжения.

Разъединителя различают:

По количеству полюсов

- однополюсной

- двухполюсной

По типу установки

- в помещении

- на открытом воздухе

По конструкции

- разъединители рубящего типа

- подвесные

- поворотного типа

Разъединители внутренней установки.

Применяются на напряжении 6 – 10 кВ, делятся на разъединители трехфазного и однородного исполнения.

Тип: РВО; ВО Применяется в ячейках КСО – 286 (285) I_доп ≤ 1000 А

Разъединители наружной установки.

Применяются при напряжении 10 – 1150 кВ на подстанции с двумя системами шин допускается делать однофазные. Преимущества: меньше габариты, легкие для ремонта.

РШНД – разъединитель шинный наружный два заземляющих ножа

РЛНД - разъединитель линейный наружный два заземляющих ножа

РДЗ – применяется на 35 – 750 кВ

Отделители и короткозамыкатели.

Применяются для операций на трансформаторах от 35 до 220 кВ.

Отделители и короткозамыкатели нельзя применять для отдельно строящихся подстанций.

«+» - схема экономичная, дешевая

«-» - абсолютно ненадежная работа, в случае отказа отделитель выходит из строя трансформатора.

t_вкл = 0,1 – 0,25с

t_отд = 0,3 – 0,4с

Отделители и короткозамыкатели можно применять для объектов 3 категории.

Условие выбора отделителей и разъединителей:

1. По напряжение установки U_уст ≥ U_ном

2. I_ном ≥ I_раб; I_ном ≥ I_max

3. По конструкции; типу установки

4. По электродинамической стойкости. i_у ≤ i_дин

5. По термической стойкости. B_к ≤ I²_дин·t_тер

Разъединитель – электрический аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения при отсутствии в них тока. При ремонтных работах разъединителем осуществляется надежный видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратом, выведенным в ремонт.

Контактная система разъединителей не имеет дугогасительных устройств, поэтому при отключении больших токов возникает устойчивая дуга, которая может привести к аварии в распределительном устройстве. Таким образом, необходимо обесточить цепь с помощью выключателя, прежде чем производить операции с разъединителем.

Для упрощения схем согласно ПУЭ и ПТЭ допускается использовать разъединитель для отключения небольших токов: зарядных токов линий, токов замыкания на землю, токов намагничивания трансформаторов.

Для внутренних установок на напряжение до 35 кВ включительно применяются разъединители рубящего типа, с движением ножа в вертикальной плоскости [3]. Контактная система разъединителя должна надежно пропускать длительное время номинальный ток, поэтому для уменьшения переходного сопротивления в разъемном контакте двухполосный медный нож прижимается к неподвижному контакту пружинами. При прохождении токов КЗ электродинамические усилия стремятся отключить нож. Для создания дополнительного давления в контакте в этом режиме применен магнитный замок, состоящий из двух больших пластин, которые, намагничиваясь при прохождении больших токов по ножу разъединителя, притягиваются друг к другу. Механизм привода разъединителя препятствует самопроизвольному отключению разъединителя от действия электродинамических усилий.

Для управления разъединителями широко применяется ручной привод, состоящий из системы рычагов, которые передают движение от рукоятки привода к валу разъединителя. Для дистанционного управления возможно применение электродвигательного привода.

В открытых распределительных устройствах при напряжениях от 35 до 750 кВ применяются разъединители с двумя колонками изоляторов и движением ножа в горизонтальной или вертикальной плоскости [3]. Опорные изоляторы могут вращаться вокруг своей оси в подшипниках, при этом ножи вращаются в горизонтальной плоскости, размыкая или замыкая пальцевый контакт, укрепленный в конце одного из ножей.

Для защиты от попадания влаги контакты закрыты кожухом. Также применяются разъединители пантографического и подвесного типов.

Отделитель – электрический аппарат, предназначенный для автоматического включения или отключения обесточенных цепей. По существу, это разъединитель с дистанционным приводом. Собственное время отключения отделителей различных типов 0,4–0,7 с.

Короткозамыкатель предназначен для создания искусственного короткого замыкания в сети. В сетях 35 кВ – двухфазного замыкания на землю, в сетях 110–220 кВ – однофазного замыкания на землю. Импульсы для работы приводов этих аппаратов подаются релейной защитой и автоматикой.

Короткозамыкатели используются на подстанциях без выключателей (на стороне высшего напряжения) с целью увеличения тока КЗ в линии при повреждении трансформатора, а также для заземления нейтралей силовых трансформаторов. Собственное время включения короткозамыкателей различных типов лежит в пределах 0,15–0,4 с.

Разъединители, отделители, выключатели нагрузки выбираются:

по номинальному напряжению − Uуст ≤ Uном;

по номинальному длительному току − Iраб.утж ≤ Iном;

по конструкции, роду установки

по электродинамической стойкости − iу ≤ iпр.с; Iп.0 ≤ Iпр.с,

где iпр.с, Iпр.с – предельный сквозной ток короткого замыкания (амплитуда и действующее значение), определяемые по каталогу;

по термической стойкости − Вк ≤ Iтер·tтер,

где Вк – тепловой импульс по расчету;

Iтер – предельный ток термической стойкости;

tтер - длительность протекания предельного тока термической стойкости, определяются по каталогу.

Короткозамыкатель выбирается по тем же условиям, но выбор по номинальному току не требуется.

При выборе выключателей нагрузки следует добавить условие выбора по току отключения:

Iраб.утж ≤ Iотк,

где Iотк - номинальный ток отключения выключателя нагрузки.

Отключающая способность выключателя нагрузки рассчитана на отключение токов рабочего режима.