Сторінка 1 з 2
Широке застосування повітряних вимикачів в енергосистемах обумовлюється їх високими технічними характеристиками. Конструктивно повітряні вимикачі виявилися добре пристосованими для різних умов роботи сучасних розподільних пристроїв високої напруги при внутрішньої і зовнішньої установки. Недостатньо висока електрична міцність повітря (Епр = 20 кВ / см) не дозволяє отримувати модулі з напругою 350-500 кВ, що і призводить останнім часом до інтенсивного розвитку вимикачів з використанням іншої дугогасящей середовища - елегазу. В даний час повітряні вимикачі перевершують всі інші за своїми параметрами.
За призначенням повітряні вимикачі поділяються на такі групи:
мережеві вимикачі на напругу 6 кВ і вище, що застосовуються в електричних мережах і призначені для пропуску та комутації струму в нормальних умовах роботи ланцюга і в умовах КЗ;
генераторні вимикачі на напругу 6-27 кВ, призначені для пропуску та комутації струмів в нормальних умовах, а також в пускових режимах і при КЗ;
вимикачі для електротермічних установок з напругою 6-220 кВ, призначені для роботи як в нормальних, так і в аварійних режимах;
вимикачі спеціального призначення.
По виду установки повітряні вимикачі можна розділити на наступні групи:
опорні (основна ізоляція відносно землі опорного типу); підвісні (підвішуються до портальних конструкцій на ВРП); викатні (мають пристосування для викочування з РУ); вбудовуються в комплектні роз'єднувальні пристрої. До переваг повітряних вимикачів можна віднести наступні показники:
високу здатність, що відключає; пожежна безпека; високу швидкодію; здатність комутації струмів КЗ з великим відсотком аперіодичної складової (аж до комутації ланцюгів постійного струму).
Недоліками повітряних вимикачів є: наявність дорогого постійно діючого компресорного устаткування; висока чутливість до швидкості відновлюється напруги при неудаленном КЗ; можливість "зрізу" струму при відключенні малих індуктивних струмів (відключення ненавантажених силових трансформаторів).
Принцип дії повітряних вимикачів та дугогасильні пристрої
Стиснене повітря є ефективною середовищем, що забезпечує надійне гасіння електричної дуги. Це досягається інтенсивним впливом з максимально можливими швидкостями потоку повітря на дугового канал. У дугогасильних пристроях повітряних вимикачів гасіння електричної дуги відбувається в дуттєвих каналах (соплах), які конструктивно в сукупності з крайовою частиною контактів дугогасітеля утворюють Дуттьовий систему. Стовп дуги, що утворилася на розмикаються, під дією повітряного потоку розтягується і швидко переміщається в сопла, де відбувається її гасіння.
Залежно від форми і взаємного розташування контактів і сопел гасіння дуги в таких пристроях може відбуватися при: односторонньому дуття - через металеве сопло (рис. 1, а); односторонньому дуття через ізоляційне сопло (рис. 1, б); двосторонньому симетричному дуття через соплообразние порожнисті контакти (рис. 1, в);
двосторонньому несиметричному дуття через соплообразние порожнисті контакти (рис. 1, г).
Найкращі показники отримані в вимикачах з дугогасильними системами, що використовують двостороннє асиметричне дуття.
У механізмі гасіння електричної дуги тісно переплітаються як електричні процеси в стовпі дуги, так і газотермодінаміческіе процеси закінчення газового струменя. Газодинамічні процеси встановлює два відмінних один від одного закону закінчення повітря, обумовлені різницею між абсолютним тиском середовища Р, з якої відбувається витікання, і протитиском середовища Р ", в яку відбувається витікання. При невеликій різниці тисків швидкість витікання повітря залежить від протитиску. Якщо різниця тисків досить велика, то швидкість витікання газового струменя є тільки функцією параметрів випливає повітря і не залежить від протитиску навколишнього середовища.
Мал. 1. Схеми поздовжнього повітряного дуття
Ставлення тиску повітря до протіводавленію, що визначає перехід від одного закону закінчення до іншого, називається критичним і визначається співвідношенням
Мал. 3. Залежності питомої теплоємності (а) і теплопровідності (б) від температури: 1 - елегаз; 2 - повітря
Мал. 4. Співвідношення між відновлюються напругою (2) і відновлюється міцністю (1) при різних удалениях від місця КЗ
Руйнування залишкового стовпа дуги може відбуватися як термодинамічно, так і механічно: в початковій стадії наростання електричної міцності після переходу струму через нуль відбувається зниження температури залишкового стовпа дуги. Надалі потік газу, спрямований уздовж стовпа дуги за рахунок інтенсивних турбулентних процесів, може викликати механічне пошкодження каналу і забезпечити подальше збільшення міцності в результаті впровадження в міжелектродному простір прошарку холодного газу. Цей прошарок зростає з часом і збільшує міцність. Особливість наростання електричної міцності повітряних вимикачів зі збільшенням струму відключення викликає великі труднощі при відключенні повітряними вимикачами струмів невидалених КЗ (на відстанях 2-5 км). При цих умовах створюється важкий режим роботи вимикача, так як досягається поєднання високої швидкості відновлення напруги з великою потужністю КЗ. На рис. 3 показано співвідношення між відновлюються напругою / і відновлюється міцністю 2 в міру віддалення місця КЗ на лінії за вимикачем. Як видно з малюнка, при видаленні КЗ від вимикача частота коливань напруги, що відновлюється падає, а перший пік його зростає. Відновлюється міцність збільшується все швидше через зменшення струму КЗ, ограничиваемого все зростаючим опором ділянки лінії до точки КЗ. У цьому труднощі відключення невидаленого КЗ повітряним і елегазовим вимикачами.