Обзор конструкций элегазовых выключателей

В элегазовых выключателях гашение дуги происходит так же, как и в воздушных выключателях при интенсивном охлаждении дуги потоком газа. Дугогасительная способность элегаза в 4 - 4,5 раза выше, чем воздуха при сопоставимых условиях. Это преимущество объясняется различиями теплофизических свойств элегаза и воздуха. Канал столба дуги в элегазе должен обладать меньшим теплосодержанием по сравнению с воздухом, что обуславливает и меньшее значение тепловой постоянной времени – около 1 мкс (около 100 мкс в воздухе) при подходе тока к нулю. Малое значение постоянной времени объясняют высокой способностью элегаза захватывать свободные электроны. В результате количество носителей тока – свободных электронов – в столбе дуги вследствие этого уменьшается, баланс их может стать отрицательным и дуга гаснет. Явление захвата электронов особенно благоприятно сказывается после перехода тока через нуль, вследствие чего элегазовые выключатели мало чувствительны к частоте восстанавливающегося напряжения. Как показали исследования, в элегазе практически до естественного перехода тока через нуль не происходит разрушения канала столба дуги, обладающего высокой проводимостью. Это исключает возможность появления перенапряжений при отключении ненагруженных трансформаторов и линий электропередач. В противоположность этому в воздушных выключателях интенсивными турбулентными процессами столб дуги может разрушаться раньше естественного нуля тока, что приводит к появлению перенапряжений, для ограничения которых воздушные выключатели снабжаются шунтирующими сопротивлениями [5].

Элегазовые выключатели делятся на баковые и колонковые.

Преимущества баковых выключателей со встроенными трансформаторами тока перед комплектами «колонковый выключатель плюс отдельно стоящий трансформатор тока»:

- повышенная сейсмостойкость

- меньшая площадь отчуждаемой территории подстанции

- меньший объем требуемых фундаментных работ при строительстве подстанций

повышенная безопасность персонала подстанции (дугогасительное устройство расположено внутри заземленного резервуара)

- возможность применения подогрева элегаза

-высокая степень унификации с выключателями КРУЭ (ДУ, резервуары, опорные конструкции)

Колонковые выключатели используют меньший объем элегаза, имеют меньшую стоимость. Также большим преимуществом является их модульное построение.

Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами, пригодность для наружной и внутренней установки. Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость газа.

Наиболее повреждаемым элементом элегазовых выключателей является привод (41,9 % дефектов), дефект которого был допущен при изготовлении на заводе-изготовителе.

В элегазовых выключателях применяются различные способы гашения дуги в зави­симости от номинального напряжения, номинального тока отклю­чения и жесткости сети. В элегазовых дугогасительных устройствах в отличие от воздушных дугогасительных устройств при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различаются следующие виды дугогасительных устройств:

1) компрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым по­средством компрессионного устройства (элегазовые выключатели с одной ступенью давления);

2) ДУ с магнитным дутьем, в которых гашение дуги в дугогасительных устройствах обеспечивается вращением сё по кольцевым контактам под действием поперечного маг­нитного ноля, создаваемого отключаемым током (элегазовые выключатели с элек­тромагнитным дутьем);

3) с дугогасительным устройством продольного дутья, в которую предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (элегазовые выключатели с двумя ступенями давления);

4) автокомпрессионные ДУ продольного дутья, использующие энергию дуги, в которых повышение давления эле­газа происходит за счет разогрева газовой среды дугой отключения в специальной камере (элегазовые выключатели с автогенерирующим дутьем).

Интенсивное газодинамическое воздействие аксиального потока элегаза на столб электрической дуги является наиболее эффективным способом гашения дуги. Поэтому оно используется в большинстве современных конструкций ДУ элегазовых выключателей. Гашение дуги происходит в соплах в потоке элегаза высокого давления (0,5,-0,6 МПа) как при одностороннем так и при двустороннем несимметричном газовом дутье.