49. Влияние апериодической составляющей в отключаемом токе на процесс отключения
Быстродействующие
выкючатели размыкают свои контакты,
когда апериодическая составляющая тока
КЗ достаточно велика. Поэтому выключатели
должны быть способны отключать не только
симметричный периодический ток, но и
ассиметричный ток КЗ.
в
момент времени
выключателя
выключателя
Большие постоянные времени имеют генераторы, трансформаторы, токоограничивающие реакторы. Поэтому наибольшую ассиметрию ток КЗ имеет вблизи генератора и сборных шин. Коэффициент ассиметрии может достигать 80%. Менее быстродействующему выключателю может встретиться ассиметрия в 40-50 %. Для распределительных сетей ассиметрия 20%.
При наличии апериодического тока в токе отключения увеличивается действующее значение тока:
Промежутки времени между моментами когда ток достигает нуля становятся неодинаковыми. Они становятся попеременно больше или меньше полупериода. Уменьшается скорость изменения тока при его подходе к нулевому значению. Уменьшается восстанавливающееся напряжение на полюсах выключателя. Увеличение действительного значения полного тока и неординарного промежутка между моментами может привести к значительному увеличению выделяемой энергии, которая определяет ионизацию газа.
Уменьшение сокрости изменения тока уменьшает ионизацию промежутка к моменту погасания дуги, что облегчает процесс отключения контакта.
Уменьшение UВ также уменьшает процесс отключения. Таким образом появляется ряд новых факторов влияющих на процесс отключения, часть из которых утяжеляет этот процесс, а жругая облегчает. Итоговое действие апериодического тока зависит от свойств выключателя.
50. Основные способы гашения дуги в выключателях переменного тока
Г
ашение
дуги в масле. Если контакты отключающего
аппарата поместить в масло, то возникающая
при размыкании 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 повышению давления в пузыре, что
способствует ее лучшему охлаждению и
деионизации.
Газовоздушное дутье. Охлаждение дуги улучшается, если создать направленное движение газов – дутье. Дутье вдоль или поперек дуги (рисунок слева:левее продольное, а правее поперечное) способствует проникновению газовых частиц в ее ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги. Газ создается при разложении масла дугой (масляные выключатели) или твердых газогенерирующих материалов (автогазовое дутье). Более эффективно дутье холодным неионизированным воздухом, поступающим из специальных баллонов со сжатым воздухом (воздушные выключатели).
Гашение дуги в вакууме. Высокоразреженный газ (10-6-10-8 Н/см2) обладает электрической прочностью, в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении. Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после первого прохождения тока в дуге через нуль прочность промежутка восстанавливается и дуга не загорается вновь. Эти свойства вакуума используются в некоторых гипах выключателей.
Гашение дуги в газах высокого давления. Воздух при давлении 2 МПа и более также обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет создавать достаточно компактные устройства для гашения дуги в атмосфере сжатого воздуха. Еще более эффективно применение высокопрочных газов, например шестифтористой серы SF6 (элегаза). Элегаз обладает не только большей электрической прочностью, чем воздух и водород, но и лучшими дугогасящими свойствами даже при атмосферном давлении.
Движение дуги в магнитном поле. Электрическая дуга может рассматриваться как проводник с током. Если дуга находится в магнитном поле, то на нее действует сила, определяемая по правилу левой руки. Если создать магнитное поле, направленное перпендикулярно оси дуги, то она получит поступательное движение и будет затянута внутрь щели дугогасительной камеры. В радиальном магнитном поле дуга получит вращательное движение. Магнитное поле может быть создано постоянными магнитами, специальными катушками или самим контуром токоведущих частей. Быстрое вращение и перемещение дуги способствует ее охлаждению и деионизации.
Многократный разрыв цепи тока. Отключение большого тока при высоких напряжениях затруднительно. Это объясняется тем, что при больших значениях подводимой энергии и восстанавливающегося напряжения деионизация дугового промежутка усложняется. Поэтому в выключателях высокого напряжения применяют многократный разрыв дуги в каждой фазе. Такие выключатели имеют несколько гасительных устройств, рассчитанных на часть номинального напряжения. Число разрывов на фазу зависит от типа выключателя и его напряжения.