7.3. Система для гашения дуги в воздушных выключателях 500 кВ и 15,75 кВ

Она применяется в приводах управления выключателями и при гашении дуги во время размыкания подвижных контактов выключа­теля, который отключает рабочие токи и токи короткого замыкания.

1. Свойства сжатого воздуха, его преимущества и недостатки

а) преимущества сжатого воздуха:

• исключается загрязнение окружающей среды;

• при работе выключателя не возникает сильных динамических нагрузок на элементы конструкции;

• высокая скорость воздушного потока, что позволяет сделать воздушные выключатели быстродействующими;

• низкая вязкость сжатого воздуха обеспечивает активное взаимодействие с дугой отключения и как следствие малое время горения дуги и уменьшает эрозию контактов;

• сжатый воздух сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур окружающего воздуха;

• сжатый воздух можно использовать как источник энергии в схемах контроля и управления выключателя;

• сжатый воздух не горюч;

• химическая инертность сжатого воздуха, что позволяет использовать более дешевые материалы для выключателя;

• возможность изменять отключающую способность и изолирующие свойства выключателя посредством изменения давления сжатого воздуха;

• возможность достижения высоких параметров выключателя при небольшом числе дугогасительных камер;

б) недостатки сжатого воздуха;

• высокая стоимость компрессорного хозяйствам также системы очистки и осушки;

• относительно высокая чувствительность выключателя к жесткости режима отключения (по скорости нарастания восстанавливающегося напряжения) вследствие чего для демфирования переходного процесса приходится прибегать к помощи демфирующих резисторов, которые улучшают коммутационные характеристики ВВ;

• отключающая способность воздушной среды не зависит от отключаемого тока при заданном давлении из-за чего при отключении малых токов может произойти преждевременный обрыв тока с возникновением опасных перенапряжений, что требует установки специально подобранных резисторов;

в) свойства сжатого воздуха.

Известно, что при сжатии воздуха происходит его насыщение водяными парами, которое сопровождается их частичной конденса­цией, вследствие чего электрические характеристики становятся пло­хими. Поэтому в процессе приготовления сжатого воздуха эта смесь воздуха и водяных паров должна быть соответствующим образом об­работана с целью уменьшения вредных примесей либо химическим путем (адсорбция, абсорбцией) либо осушением до такой степени, чтобы в процессе эксплуатации не произошло конденсирование влаги на внутренних поверхностях изолирующих деталей. Низкое содержа­ние влаги в сжатом воздухе предотвращает коррозию вызываемую электролитическими реакциями между различными металлами, кото­рые применяются при изготовлении контактов ВВ; физико-химические свойства сжатого воздуха следует применять к 2-м режимам работы ВВ: статическому, когда выключатель находится во включенном или отключенном положении, и динамическом, когда потоки сжатого воз­духа с большой скоростью перемещаются в электрически нагружен­ных зонах.

Статическое положение ВВ: главное назначение сжатого воз­духа - это создание изолирующей среды, обеспечивающей необходи­мую электрическую прочность между элементами ВВ, находящимися под разными потенциалами. Электрическая прочность промежутков в сжатом воздухе определяется электрическими свойствами сжатого воздуха в неподвижном состоянии. Давление сжатого воздуха в совре­менных ВВ обычно превышает 10 атм. (ВВ на СШГЭС работают под давлением 40 атм.), поэтому электрическая прочность его неоднородна ввиду конструктивных особенностей выключателя и эта неоднород­ность учитывается при конструировании схем ВВ, кроме того умень­шение электрической прочности происходит под влиянием трудно поддающихся учету факторов, к которым относятся в первую очередь шероховатость поверхностей электродов, макро и микронеровности, загрязненность поверхностей контактов и самого сжатого воздуха.

Динамическое положение ВВ: в момент коммутации выключа­теля поток воздуха в сопловой системе движется с довольно высокими скоростями которые превышают скорости звука и при этом наблюда­ются изменения свойств сжатого воздуха и в первую очередь его плот­ности, что сказывается на его электрических характеристиках воздуш­ных промежутков между контактами.

Сжатый воздух при размыкании контактов вынужден истекать из зоны высокого давления в зону низкого давления. В этой зоне воз­дух истекает со звуковой скоростью, а при дальнейшем расширении и ускорении в выхлопном канале скорость воздуха может достигать и сверхзвуковых скоростей, приобретая вид ударной волны.

В практических конструкциях ВВ условия истечения воздуха определяется открытием клапана управления и разведением на необ­ходимое расстояние дугогасительных электродов или контактных сис­тем. Оперирование при отключении состоит из двух стадий: открытия, в процессе которого форма промежутков и условия истечения воздуха меняются по мере перемещения контактных систем и полного откры­тия, когда контактные системы находятся в полностью отключенном положении и устанавливается стабильное истечение воздушного по­тока. При интенсивном истечении воздуха электрическая прочность определяется совокупностью воздействий изменяющейся плотности сжатого воздуха и межэлектродных расстояний, а также конфигура­цией электрических полей. В полностью отключенном положении электрическая плотность тоже не будет оставаться постоянной, а будет снижаться по мере истечения сжатого воздуха в атмосферу и умень­шения его плотности дугогасящем устройстве ВВ.

Конечно же, описанные процессы упрощены для понимания ут­верждения важности подготовки сжатого воздуха для воздушных вы­ключателей высокого напряжения и понимания сложности техниче­ских задач, решаемых при эксплуатации воздушного хозяйства ГЭС и его потребителей.