Основные свойства элегазовых выключателей
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
осителей 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 перехода тока через нуль, что приводит к появлению перенапряжений, для ограничения которых воздушные выключатели снабжаются шунтирующими сопротивлениями.
В элегазовых дугогасительных устройствах (ДУ), в отличие от воздушных, при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненный элегазом при небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различают следующие ДУ:
-с системой продольного дутья, в которую предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (ДУ с двумя ступенями давления);
-автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым посредством встроенного компрессионного устройства (ДУ с одной ступенью давления);
-с электромагнитным дутьем, в котором гашение дуги обеспечивается в результате ее перемещения с высокой скоростью в неподвижном элегазе по кольцевым электродам под воздействием радиального магнитного поля, создаваемого отключаемым током (ДУ с электромагнитным дутьем);
-с системой продольного дутья, в котором повышение давления в элегазе происходит при разогреве дугой, вращающейся в специальной камере под воздействием магнитного поля.
Продольное дутье создается при переходе элегаза из резервуара с высоким давлением (1,5-2,0 МПа) в камеру, где поддерживается низкое давление (0,2-0,3 МПа). После гашения дуги отработанный элегаз проходит осушение и очистку и перекачивается компрессором в резервуар высокого давления. Вся система циркуляции элегаза является замкнутой.
Система двух давлений создает определенные сложности при изготовлении и эксплуатации выключателей. Во-первых, при давлении 1,5 МПа газообразное состояние элегаза может быть только при температуре не ниже 6С. Следовательно, в таком выключателе необходимо предусмотреть подогреватели, поддерживающие постоянную температуру в резервуаре высокого давления. Во-вторых, необходимо иметь автономную компрессорную установку и устройства для очистки и осушения отработанного элегаза.
Интенсивное газодинамическое воздействие потока элегаза на столб электрической дуги является наиболее эффективным способом гашения дуги. Поэтому оно используется в большинстве современных конструкций ДУ элегазовых выключателей. Схема дугогасительного устройства представлена на рисунке 4. Гашение дуги происходит в соплах потоком элегаза высокого давления (0,5-0,6 МПа) как при одностороннем (рисунок 4а), так и при двустороннем несимметричном (рисунок 4б) газовом дутье.
Рисунок 4- Схема продольного элегазового дутья
Основными параметрами системы продольного дутья являются: площадь сечения Sc или диаметр dc горловины сопла, относительное расположение контактов, определяемое расстоянием z0, геометрические размеры формы диффузоров и конфузоров дутьевой системы. Оптимальные условия гашения дуги в таких системах во многом определяются, как и в воздушных выключателях, геометрическими параметрами дутьевых систем и особенно входной части (конфузора).
Другой способ гашения дуги в элегазе более прост и в исполнении и в эксплуатации. В нем используется дугогасительное устройство с автопневматическим дутьем, схема которого представлена на рисунке 5.
Рисунок 5- Автопневматическое дутьевое устройство элегазового выключателя
При отключении между неподвижным контактом 1 и подвижным контактом 2 возникает дуга. Вместе с контактом 2 движутся сопло 3 из фторопласта (дугостойкий изоляционный материал), перегородка 4 и цилиндр 5. Поршень 6 неподвижен. Элегаз сжимается, и его поток, проходя через сопло 3, продольно обдувает дугу и гасит ее. Дугогасительное устройство расположено в баке с элегазом при давлении 0,20-0,28 МПа. Небольшое давление делает ненужной установку для подогрева газа.
Дугогасительная камера такой конструкции обладает высокой отключающей способностью: номинальный ток отключения при одном разрыве на номинальном напряжении 220 кВ равен 40 кА при высокой начальной скорости восстановления напряжения (больше 3 кв/мкс). На основе унифицированных конструкции дугогасительных конструкций дугогасительных камер этого типа создана модульная серия элегазовых выключателей на напряжения до 750 кВ и мощности отключения до 50 ГВА.
Фирма Merlin Gerin разработала элегазовый выключатель Fluarc FB4 на напряжение Uном = (7,2-36) кВ, номинальный ток отключения Iо.ном = 25 кА, номинальный ток Iном = (630-1250) А. Давление внутри корпуса 1,5 МПа, время гашения дуги 15 мс, полное время отключения 60-80 мс, срок службы - 20 лет.
На рисунке 6 представлены полюс автокомпрессионного выключателя и положение механизма, соответствующее различным этапам отключения. Положение а соответствует нормал