Технологии отключения в сетях среднего напряжения - Отключение в воздухе Технологии отключения в сетях среднего напряжения

Страница 3 из 9

Первыми начали применяться устройства, использующие метод отключения в воздухе при атмосферном давлении (электромагнитные выключатели). Воздух при атмосферном давлении, несмотря на относительно низкую электрическую прочность и большую постоянную времени деионизации (10 мкс), может использоваться как среда отключения при значениях напряжения порядка до 20 кВ. При этом во избежание теплового пробоя необходимо обеспечить достаточную мощность охлаждения и большое напряжение дуги после прохождения тока через нуль.

Механизм отключения в воздухе

Принцип заключается в сохранении дуги в течение довольно короткого промежутка времени, пока ток имеет большую силу, чтобы ограничить рассеиваемую энергию, а затем в удлинении дуги только перед прохождением тока через нуль.

Этот принцип привел к созданию для каждого полюса устройства дугогасительной камеры. Речь идет об объеме вблизи промежутка между контактами, разделенном огнеупорными перегородками (пластины, обладающие высокой способностью накапливать тепловую энергию) (см. рис. 23), между которыми дуга растягивается. На практике, при уменьшении силы тока электрическая дуга под действием электромагнитных сил затягивается между перегородками. Дуга растягивается и охлаждается при контакте с огнеупорным материалом, пока напряжение дуги не станет больше напряжения сети, и, вследствие чего, сопротивление дуги резко возрастает. При этом мощность, подаваемая на дугу от сети, по- прежнему остается меньше мощности охлаждения - происходит успешное отключение.

Растяжение электрической дуги для отключения в воздухе

Рис. 23 : Растяжение электрической дуги между огнеупорными керамическими перегородками дугогасительной камеры выключателя для отключения в воздухе (выключатель типа Solеnarc, продукция Merlin Gerin)

Из-за продолжительной постоянной времени деионизации при использовании этого метода рассеиваемая энергия дуги остается большой. При этом, риск возникновения перенапряжения при отключении почти нулевой (см. рис. 24).

Сравнительные характеристики идеального устройства и устройства отключения в воздухе

Рис. 24: Сравнительные характеристики идеального устройства и устройства отключения в воздухе

Основные характеристики устройства отключения в воздухе

Размер дугогасительной камеры определяется, главным образом, в зависимости от мощности короткого замыкания сети (в МВА).

В устройствах типа Sotenarc очень большая длина дуги (несколько метров при 24 кВ) достигается в приемлемом объеме благодаря созданию дуги в форме соленоида. С учетом требуемой скорости размыкания контактов, составляющей несколько метров в секунду, энергия управления равна нескольким сотням джоулей.

Области применения устройств отключения в воздухе

Этот тип устройств нашел широкое применение во многих областях, однако по-прежнему существует ограничение на его использование на напряжение свыше 24 кВ. Для более высоких напряжений отключение производится в среде сжатого воздуха, чтобы увеличить электрическую прочность и скорость охлаждения и деионизации. При этом гашение дуги производится дутьем под высоким давлением (20 - 40 бар). Эта технология была использована для быстродействующих выключателей или при повышенном напряжении (до 800 кВ). В сетях низкого напряжения (НН) технология отключения в воздухе при атмосферном давлении нашла универсальное применение в силу простоты, стойкости, отсутствия перенапряжений и ограничивающего действия. В сетях среднего напряжения (СН) предпочтительно использовать другие методы, так как отключение в воздухе имеет ряд недостатков:

габариты оборудования (выбор устройств большего размера для обеспечения растяжения дуги);

влияние металлических перегородок ячейки и влажности воздуха на отключающую способность устройств;

затраты на оборудование и создаваемый оборудованием шум.

В настоящее время выключатели, используемые для отключения в воздухе в сетях среднего напряжения, практически, не производятся.