Принципы гашения дуги.

Повышение Напряжения дуги путем ее растягивания.

Уменьшение температуры дуги.

Диффузия охлаждающей среды в зону горения дуги (как следствие – повышение сопротивления канала).

ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Общие положения

Широкое применение воздушных выключателей обусловлено их способностью удовлетворять любому предъявляемому к ним требованию, в отношении как технических параметров, так и эксплуатационных характеристик. В немалой мере этому способствует то обстоятельство, что конструктивно воздушные выключатели оказались хорошо приспособлены для различных условий работы современных распредустройств высокого напряжения, от сравнительно небольших выключателей для КРУ до мощных воздушных выключателей с металлическими гасительными камерами под высоким потенциалом. Их довольно легко приспособить как для внутренней, так и для наружной установки.

Однако, несмотря на свои высокие технические характеристики, удовлетворявшие самым жестким требованиям энергосистем, эти выключатели оставляют желать лучшего в экономическом отношении, так как одновременно с совершенствованием воздушных выключателей все больше выдвигаемых технических требований удовлетворяется другими типами выключателей. Поэтому ничего удивительного нет в том, что когда иные типы выключателей оказывались экономически более эффективными, чем существовавшие в то время воздушные выключатели, последние постепенно начали терять ту лидирующую роль, которую они до того играли.

В настоящее время наибольшее развитие получил другой тип газового выключателя — элегазовый, способный по техническим данным догнать воздушные выключатели на самые высокие параметры.

Главная задача при разработке новых, более совершенных воздушных выключателей заключается не столько в использовании их относительно хорошо изученных технических возможностей, а в создании таких выключателей, которые, с одной стороны, удовлетворяли бы постоянно растущим техническим требованиям, а с другой — были бы экономически целесообразны, с тем, чтобы суммарные расходы на их приобретение и обслуживание были равны или даже ниже, чем таковые у конкурирующих типов выключателей. Поэтому при оценке достоинств той или иной конструкции воздушного выключателя следует учитывать не только их электрические или механические характеристики, обусловленные свойствами сжатого воздуха, но и в комплексе все характерные их показатели, связанные с разработкой, изготовлением, монтажом, а также текущими эксплуатационными расходами на их обслуживание в энергосистемах.

Согласно вышеизложенному можно сформулировать следующие основные преимущества, получаемые при использовании сжатого воздуха в выключателях:

1. Исключается загрязнение окружающей среды и опасность для здоровья обслуживающего персонала; снижаются эксплуатационные расходы, связанные с заполнением выключателя дугогасящей средой и заменой ее. Это в какой-то мере оправдывает применение в конструкции выключателя технических решений, несколько более дорогих в производстве и в эксплуатации.

2. При работе выключателя не возникает столь сильных динамических нагрузок на элементы конструкции, как у выключателей с жидкой дугогасящей средой.

3. Высокая скорость движения воздушного потока и распространения волн позволяет запасать дугогасящую среду вдали от зоны гашения дуги, а в момент коммутации довольно легко подводить ее в эту зону. Воздушные выключатели легко могут быть выполнены быстродействующими. Низкая вязкость сжатого воздуха обеспечивает активное его взаимодействие с дугой отключения, при котором он непрерывно следует за расширением и сжатием ее столба, что обеспечивает малое время горения дуги и уменьшает эрозию контактов.

4. Сжатый воздух сохраняет свои свойства в довольно широком диапазоне температур окружающей среды и рабочего давления, что уменьшает дополнительные эксплуатационные расходы, связанные с поддержанием дугогасящей среды в жестко регламентированных пределах.

5. Возможность использовать сжатый воздух как источник энергии, необходимой в схемах контроля и управления выключателем.

6. Пожаробезопасность воздушных выключателей — свойство, способствующее снижению эксплуатационных затрат.

7. Относительная химическая инертность сжатого воздуха и, как следствие этого, легкая совместимость его с существующими недорогими конструкционными материалами; простота эксплуатационного обслуживания.

8. Возможность изменять отключающую способность и изолирующие свойства воздушных выключателей посредством изменения давления сжатого воздуха.

9. Способность коммутации токов КЗ с большим процентом апериодической составляющей вплоть до коммутации цепей постоянного тока.

10. Достижимость высоких параметров воздушных выключателей по напряжению при небольшом числе дугогасительных модулей.

11.

С другой стороны, оценивая проблему в экономическом отношении, можно отметить следующие основные недостатки, присущие воздушным выключателям:

1. Относительно высокая стоимость компрессорного хозяйства, а также системы очистки и осушки сжатого воздуха. В первую очередь это сказывается на относительно небольших подстанциях либо в распредустройствах, где по условиям работы выключатели должны быть оснащены автономными установками вспомогательного оборудования.

2. Высокая стоимость глушителей, необходимых на воздушных выключателях, когда создаваемый ими при оперировании шум оказывается выше допустимого.

3. Относительно высокая чувствительность воздушного выключателя к жесткости режима отключения (по скоростям нарастания восстанавливающегося напряжения), вследствие чего для частичного демпфирования переходного процесса приходится прибегать к помощи шунтирующих резисторов, позволяющих улучшить коммутационные характеристики дугогасительной системы выключателя.

4. Отключающая способность дугогасящей среды при заданном давлении сжатого воздуха не зависит от отключаемого тока, из-за чего при отключении малых токов может произойти преждевременный обрыв тока ранее его естественного перехода через нуль; для ограничения опасных перенапряжений, возникающих в момент среза тока, воздушные выключатели в большинстве случаев приходится оборудовать специально подобранными резисторами.

5. Относительно высокая стоимость резервуаров и других элементов, находящихся под высоким давлением сжатого воздуха.

Анализ достоинств и недостатков воздушных выключателей показывает, что эти выключатели нашли применение главным образом в энергосистемах на повышенные классы напряжения, где необходимы малое время отключения и ограниченный уровень коммутационных перенапряжений. В этой области на сегодняшний день они заменяются выключателями с элегазовой изоляцией.

Кроме того, воздушные выключатели могут применяться в сетях с относительно невысоким напряжением, но с большим номинальным током и током короткого замыкания.