Конструктивные схемы воздушных выключателей

Современный воздушный выключатель является сложным пневматическим аппаратом автоматического действия, в котором все основные операции (гашение дуги, создание изоляционного промежутка между контактами выключателя в отключенном положении) осуществляются сжатым воздухом. В связи с этим принципиальная схема воздушного выключателя в значительной мере определяется способом подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство. В воздушном выключателе в процессе отключения должно быть обеспечено быстрое нарастание давления в дугогасительном устройстве и подача достаточного количества сжатого воздуха к месту гашения дуги в течение заданного промежутка времени. На рис. 1 в упрощенном виде представлены наиболее характерные конструктивные схемы воздушных выключателей.

Рис. 1. Принципиальные схемы воздушных выключателей

В первой схеме (рис. 1, а) сжатый воздух находится в заземленном резервуаре 1, который одновременно является основанием выключателя. На основании установлен изоляционный воздухопровод 3, по которому сжатый воздух подается к дугогасительному устройству 4, расположенному в изоляционной покрышке. Дутьевой клапан 2 укреплен на резервуаре в нижней части воздухопровода, длина которого зависит от номинального напряжения. В выключателях на относительно невысокие классы напряжений один резервуар может обеспечивать сжатым воздухом все три полюса выключателя. С ростом номинального напряжения расстояние между дугогасительным устройством, находящимся под высоким потенциалом, и заземленным резервуаром сжатого воздуха увеличивается. Это приводит к уменьшению быстродействия выключателя. Падение давления воздуха в канале опорной колонки 3 отрицательно сказывается на гашении дуги. Отсюда вытекает нецелесообразность применения таких выключателей на сверхвысокие напряжения.

При расположении дутьевого клапана в верхней части воздухопровода дугогасительного устройства заполняется воздухом быстрее, но давление воздуха в этом случае ниже, что может привести к снижению отключающей способности выключателя. В выключателях на рис. 1, б резервуар 1 со сжатым воздухом находится под высоким потенциалом вблизи дугогасительного устройства 4. После открытия дутьевого клапана 2 сжатый воздух сразу же поступает в дугогасительное устройство, что повышает быстродействие выключателей. При близком расположении резервуара к дугогасительному устройству повышается давление сжатого воздуха в процессе отключения, что улучшает условия гашения дуги. Кроме того, в таких выключателях исключается необходимость в длинных изоляционных воздухопроводах, рассчитанных на высокое давление сжатого воздуха. Однако при реализации конструкции таких выключателей возникают большие трудности, вызванные существенным возрастанием массы и габаритов частей, находящихся под высоким напряжением.

В выключателях третьей группы (рис. 1, в) дугогасительное устройство 4 находится непосредственно в металлическом резервуаре 1 со сжатым воздухом. В этом случае для ввода высокого напряжения в дугогасительную камеру необходимы специальные изоляторы 6, работающие в очень тяжелых условиях: сильнонеоднородное электрическое поле, высокое давление газовой среды. Дугогасительные устройства таких выключателей постоянно заполнены сжатым воздухом, и обдув дуги начинается с момента открытия дутьевого клапана 2, расположенного в выхлопной части камеры. При использовании дугогасительных устройств с двухсторонним дутьем может возникнуть необходимость в дополнительных дутьевых клапанах 5. Заметим, что в выключателях первой и второй групп сжатый воздух поступает в дугогасительных устройствах только в процессе отключения (во время гашения дуги), а дутьевой клапан, как правило, расположен на входе в дугогасительных устройствах. В выключателях третьей группы давление и условия истечения сжатого воздуха наиболее благоприятны для гашения дуги. В одном резервуаре обычно устанавливаются два дугогасительных разрыва. Такие выключатели выпускаются на все классы напряжения от 110 кВ и выше, включая наивысший в настоящее время класс напряжения 1150 кВ.

В выключателях четвертой группы (рис. 1, г) изоляционная дугогасительная камера / выполняется из высокопрочного стеклопластика. В этих выключателях давление и условия истечения сжатого воздуха также благоприятны для гашения дуги, как и в выключателях третьей группы. Вместе с тем применение изоляционной дугогасительной камеры позволяет отказаться от изоляционных вводов, являющихся самым ненадежным элементом в конструкции выключателей, а также уменьшить массу и габариты частей, находящихся под высоким напряжением. По своим технико-экономическим показателям выключатели с изоляционными дутогасительными камерами из стеклопластика наиболее совершенны и перспективны.