Виды и принципы работы выключателей.

Воздушные выключатели (ВВ) – выключатели, в которых замыкание и размыкание контактов, а также гашение электрической дуги производятся сжатым воздухом. Давление сжатого воздуха (от 4 до 60 aтм);

Воздушный выключатель конструктивно состоит из 3 основных элементов: резервуара с запасом сжатого воздуха; дугогасительного устройства; электропневматического привода.

ВВ можно разбить на две группы: генераторные выключатели серий ВВОА-15 и ВВГ-20. номинальное напряжение до 20 кВ, номинальный ток до 20 000 А, номинальный ток отключения до 160 кА. Вторая группа – выключатели, предназначенные на номинальное напряжение 35 кВ и выше.(серии ВВБ, ВВБК, ВНВ и т.д.)

Преимущества: время отключения доведено до 0,04 с; пожаробезопасность; нарастание номинального напряжения осуществляется последовательным соединением модулей; имеют большой коммутационный ресурс.

Недостатки: воздушные выключатели сложнее и дороже масляных;для надежной работы необходим чистый осушенный сжатый воздух;при отключении слышатся сильные хлопки типа взрыва.

Принцип действия. При КЗ реле защиты замыкает цепь электромагнита отключения; открывается соответствующий пусковой клапан, и сжатый воздух из ресивера по воздуховоду поступает в поршень дутьевого клапана. Поршень перемещается вверх вместе с кольцом и тарелкой, открывая выход воздуха из бачка наружу через отверстие. Между неподвижными контактами и стенками сопел зажигаются дуги, которые гасятся в потоке воздуха.

Вакуумные выключатели. Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного промежутка. При расхождении контактов площадь их соприкосновения быстро уменьшается, поэтому температура в точке соприкосновения за счет проходящего тока резко повышается, образуется мостик из расплавленного металла. За очень короткое время этот мостик нагревается и испаряется. В среде паров металла загорается дуга. Вследствие глубокого вакуума происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство. При переходе тока через нуль дуга гаснет. Примерно через 10 мкс между контактами восстанавливается электрическая прочность вакуума.

Преимущества: высокая электрическая прочность вакуума, быстрое восстановление электрической прочности; быстродействие и большой срок службы при большом числе отключений; малые габариты и удобство обслуживания.

Недостатки: дорогостоящее оборудование, небольшие номинальные токи и токи отключения.

Элегазовые выключатели.35, 110, 220, 500 и 750 кВ. Контактная система таких выключателей состоит из подвижного и неподвижного контактов с встроенными ферритовыми магнитами, помещенными внутри фарфорового герметически закрытого корпуса, заполненного элегазом давлением 0,30 МПа. Образовавшаяся дуга при разрыве контактов вращается за счет взаимодействия тока дуги с магнитным полем ферромагнитов. При этом происходит интенсивное гашение дуги.

Преимущества: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия и высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для наружной и внутренней установки. Недостатки: большая стоимость и необходимость дополнительных приборов для перекачки и очистки элегаза.

Масляный выключатель – выключатель переменного тока высокого напряжения, главные контакты которого помещаются в объёме минерального (трансформаторного) масла. Под действием высокой температуры дуги масло быстро испаряется и его пары частично разлагаются с выделением водорода, этилена, метана и др. В зоне дуги образуется газовый пузырь. Дуга гаснет как вследствие её удлинения при расхождении контактов, так и от интенсивного охлаждения газом и парами масла. Для более эффективного гашения дуги применяют дугогасительные камеры. В камере продольного дутья образующиеся пары и газы устремляются вверх вдоль дуги, охлаждая её. Кроме того, дуга соприкасается с холодным маслом, заполняющим кольцевые щели камеры, что также ускоряет её охлаждение. В камере поперечного дутья вследствие резкого повышения давления в газовом пузыре образуется поток масла и газов поперёк дуги, который ускоряет процесс её охлаждения. Достоинства: доступ к дугогасительным контактам, небольшое (в маломасляных кол-во масла). Недостатки: пожароопасность, относительно малая отключающая способность, невозможность быстродействующего АПВ.

Электромагнитный выключатель – выключатель, служащий для отключения высоковольтных цепей под нагрузкой в нормальных и вынужденных режимах работы; принципиально отличается от выключателей других систем тем, что гашение электрической дуги, осуществляется непосредственно в воздушной среде электромагнитным дутьём в дугогасительном устройстве. Дуга затягивается в камеру дугогасительного устройства мощным магнитным полем, создаваемым электромагнитами, в обмотках которых протекает отключаемый ток. Обмотки электромагнитов имеют такую полярность, при которой создаваемое магнитное поле затягивает дугу в дугогасительную камеру, где дуга растягивается и охлаждается, её сопротивление резко увеличивается и она гаснет. ВЭ переменного тока для повышения надёжности работы обычно предусматривается воздушный поддув, который ускоряет перемещение дуги в камеру. Применяют в сетях на напряжение 6, 10 кВ.

Выключатели нагрузки –электрический коммутационный аппарат высокого напряжения, предназначенный для оперативного включения и отключения электрических цепей в нормальном режиме, нагрузочных токов, ненагруженных ЛЭП и трансформаторов. Для защиты от токов КЗ электрических устройств, в которых применяются НВ, последовательно с ними включают плавкие предохранители высокого напряжения. В качестве дугогасительных устройств в включателях нагрузки могут быть применены дугогасительные камеры с масляным заполнением, камеры с твердым газогенерирующим материалом, дугогасительные решетки с металлическими или керамическими пластинами. Дугогасительные устройства этих выключателей рассчитаны только на гашение маломощной дуги, возникающей при отключении тока нагрузки, поэтому их нельзя использовать для отключения цепей при коротких замыканиях. Отключение выключателя происходит под действием пружин, которые заводятся при включении. Достоинства: малая цена, простота конструкции. Недостатки: нельзя использовать для отключения КЗ.