Способы гашения дуги в элегазовых выключателях

Существуют несколько способов гашения дуги в элегазовых выключателях. Они отличаются способами охлаждения дуги, характеристиками и имеют различные сферы применения.

Камеры термического дутья

Новые виды элегазовых дугогасительных камер, в которых были воплощены инновационные принципы дугогашения, разрабатывались более 30 последних лет с целью снижения эксплуатационной энергии элегазового выключателя. Одной из целей этого развития было дальнейшее повышение надёжности с помощью уменьшения динамических нагрузок на полюс. Начиная с 1980 года, разработки велись в направлении использования метода автодутья в элегазовых дугогасительных камерах.

Этим разработкам способствовало развитие цифрового моделирования, которое широко использовалось для оптимизации конфигурации дугогасительных камер и взаимосвязи механизма с полюсом.

Этот метод доказал свою высокую состоятельность и его начали широко применять в высоковольтных выключателях при напряжении до 500 кВ. Это позволило разработать новые серии выключателей, приводимых в действие низкоэнергетическими пружинными механизмами.

В основном, снижение эксплуатационной энергии было достигнуто за счёт уменьшения энергии, используемой для сжатия газа, а также увеличения применения энергии дуги для создания давления, необходимого для гашения той же самой дуги и прерывания тока. Отключение низких токов в пределах 30% от номинального тока короткого замыкания достигается компрессионным гашением.

Камеры автодутья

Очередной прогресс в технологии дутья произошел с вводом клапана между камерами расширения и сжатия. Во время гашения малых токов клапан открывается под воздействием избыточного давления образованного в камере сжатия. Гашение дуги производится так же, как и в автопневматических выключателях, благодаря сжатию газа с помощью поршня. В случае отключения высоких токов, энергия дуги вырабатывает излишнее давление в расширительной камере, которое ведет к закрытию клапана, таким образом, изолируя расширительную камеру от камеры сжатия. Необходимость излишнего давления для дугогашения обусловлена оптимальным использованием теплового эффекта и устранения эффекта засорения сопла каждый раз, когда поперечное сечение дуги значительно снижает выброс газа в сопло. Для того чтобы избежать чрезмерное потребления энергии сжатием газа, клапан установлен на поршень так, чтобы ограничить излишнее давление в камере сжатия до значений необходимых для отключения небольших токов короткого замыкания.

Эта технология, известная как «автодутье» используется с 1980г. для усовершенствования многих типов дугогасительных камер. Более глубокое понимание процесса гашения дуги, полученное благодаря цифровому моделированию и подтвержденное испытаниями на разрушение, способствует лучшей надежности выключателей, в которых используется автодутье. Кроме того, технология автодутья позволяет снизить энергию необходимую для коммутации, что ведет к увеличению срока службы выключателей.

Двойное движение контактов

Значимое снижение рабочей энергии также может быть получено за счет уменьшения кинетической энергии, потребляемой во время операции отключения. Одним из таких способов является перемещение двух дугогасительных контактов в противоположных направлениях, так, что скорость перемещения дуги будет вдвое меньше чем в традиционной схеме с одним подвижным контактом.

Тепловой и автодутьевой методы сделали возможным применение маломощных пружинных приводов для работы в высоковольтных выключателях. Они постепенно заменяли автопневматическую технику в 1980-ых годах; сначала в выключателях на 66 кВ, затем от 132 кВ до 750 кВ.

Сравнение одноподвижной и двуподвижной технологии

Двуподвижная технология позволяет снизить скорость отключения подвижных контактов в 2 раза. В принципе, кинетическая энергия могла бы быть снижена в 4 раза, если бы общая масса подвижных частей не была бы увеличена.

Однако, поскольку полная масса подвижных частей стала больше, практическое снижение кинетической энергии близко к 60%. Общая энергия отключения также включает в себя энергию сжатия, которая практически одинакова для обеих технологий. Таким образом, уменьшение общей энергии отключения для этой технологии составляет порядка 30%, хотя точное значение зависит от применения и привода выключателя. В зависимости от конкретного случая, дешевле может быть как одноподвижная, так и двуподвижная технология. Другие соображения, такие как рационализация диапазона высоковольтного выключателя, также могут повлиять на цену.

Дугогасительные камеры теплового дутья и отключением с помощью дуги

В этом принципе гашения электрической дуги, ее энергия используется, с одной стороны, для того, чтобы сформировать дутье тепловым расширением и с другой стороны, для ускорения подвижных контактов выключателя во время отключения больших токов. Избыточное давление, производимое энергией дуги, снижается с удалением от зоны дугогашения. Оно действует на вспомогательный поршень, соединенный с подвижной частью. Результирующая сила ускоряет подвижную часть, таким образом, увеличивая энергию доступную для отключения.

Благодаря этим принципам дугогашения возможно, во время отключения больших токов, увеличить энергию отключения, которая передается приводом на 30% . Также становится возможным поддержать скорость отключения независимо от тока. Это хорошо подходит для выключателей с большими токами отключения, такими как генераторные высоковольтные выключатели.

"