Способы повышения отключающей способности и повышения эффективности работы газовых выключателей.

При 330 кВ и выше элегаз не используется. При высокой температуре необходимо обеспечить хороший отвод тепла. Азот имеет большую теплопроводность, чем элегаз. Элегаз разлагается. В воздухе значительное содержание азота. Азот имеет максимум теплопроводности при более высокой температуре. Поэтому выключатели 330 кВ и выше в основном воздушные.

Для эффективности гашения дуги необходимо иметь оптимальное соотношение между скоростью гашения дуги и теплопроводящей средой. Воздушная среда имеет более низкую плотность, чем элегазовая, поэтому интенсивность отбора тепла и энергии при рабочей температуре свыше 5000 К будет эффективнее в среде азота. Максимальная теплопроводность в азотной среде при 7000 К. Скорость нарастания электропрочности в азоте (воздухе) меньше, чем в элегазе, поэтому при отключении неудаленных КЗ повторное зажигание дуги вследствие теплового пробоя в элегазовых выключателях происходит спустя меньший промежуток времени после перехода тока через ноль и при меньшем напряжении, чем в ВВ.

Если выключатель предназначен для частой работы при небольшом напряжении, то используют элегазовый выключатель. Если выключатель для высоких напряжений (330 кВ и более), то используют воздушный выключатель.

Вакуумные выключатели.

Разрывают цепь и гасят дугу. Гашение дуги происходит раньше прохождения тока через ноль. Дуга горит за счет термоэлектронной эмиссии. При уменьшении контактного нажатия происходит нагрев и плавление контактов, освобождаются электроны, за счет которых и происходит кратковременное горение дуги.

М еталлический экран необходим для того, чтобы пары металла контактов не оседали на стенках камеры. b = 3a, a = 1 см. Если гашение дуги происходит до перехода тока через ноль, то возникает перенапряжение — <<срез тока>>, энергия, запасенная в индуктивностях создает ЭДС с малым временем, в результате создается перенапряжение — <<срез напряжения>>. Необходимо устанавливать ограничители перенапряжения.

Использование медных контактов недопустимо. Контактный материал — молибден углерод — чтобы контакты не сваривались медь и серебро — для увеличения электропроводности. Эти составные части в виде порошка, потом они спекаются.

При переходе тока через ноль на электроде выделение энергии резко уменьшается, у дуга гаснет еще до того, как коммутируемый ток уменьшится до нуля. Скорость восстановления электропрочности межконтактного промежутка длиной в 10 мм составляет 15-20 кВ (мксек при j = 6-7 А/мм кв. Габариты вакуумных выключателей зависят от диаметра контактов. Размер контактов увеличивается до 200 мм кв. На 35 кВ при токе до 40 кА диаметр 20 мм. Руководствуются такими условиями: диаметр контактов зависит от расстояния до экрана. Межконтактное расстояние — 1/3 расстояния от контакта до экрана. Размер камеры должен быть большим.

В самом выключателе есть специальные газопоглотители, поглощающие газы, выделяющиеся за счет сильного нагревания материала контактов. Чем больше размер камеры, тем больше давление воздуха на саму камеру. Отвод тепла из контактной зоны. Чем больше размер контактов, тем больше значение коммутируемого тока. Температурное кипение всех компонентов должно быть 3500 К для того, чтобы повысить отключающую способность выключателей. Твердость по Брюннелю (НВ) не менее 1000 мПа. Материал должен содержать определенное количество электропроводящих электродов с низким сопротивлением — серебро, медь. Вольфрам и молибден обеспечивают механическую прочность. Углерод — вещество, обладающее определенной хрупкостью и предотвращающее свариваемость контактов.

Преимущества:

— быстродействие

— нечувствительность к скорости восстановления напряжения

— работа в любом положении

— износостойкость

— простота обслуживания (нет масляного хозяйства)

— широкий допустимый диапазон температур окружающей среды (-70С - 200С)

— стойкость к вибро- и ударным воздействиям

— бесшумность работы

— отсутствие выбросов в атмосферу

— малые габариты и масса (а значит и давление на фундамент)

Недостаток — сложный отвод тепла от контактов, т.к. композиционные материалы имеют низкую теплопроводность.

Основные технические характеристики:

Iоткл., кА Uраб., кВ контактов, мм кв.

40 35

40 220

60-120 6-35 140-200 General Electric. Toshiba.