ГАЗОВИ ПРЕКЪСВАЧИ

1.Въздушни прекъсвачи

 

Във въздушните прекъсвачи сгъстеният и съхраняван в специални резервоари въздух служи за отваряне на контактната система и гасене на появилата се дъга. Охлаждането на дъговия стълб с интензивно надлъжно продухване от поток на сгъстен въздух е много ефективен начин за гасене на дъгата в прекъсвачите за високо напрежение. На фиг.12 е показан общия вид на въздушен прекъсвач ВВБ-220-12 с номинално напрежение 220 kV с две дъгогасителни камери.

 

1.Дъгогасителна камера 1;

2.Дъгогасителна камера 2;

3.Опорен изолатор;

4.Шина;

5.Кондензатор;

6.Въздухопровод от стъклопластика;

7.Шкаф за управление;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На фиг.14 е показана самата дъгогасителна камера на въздушния прекъсвач.

  1. Главни контакти;
  2. Помощни контакти;
  3. Резервоар;
  4. Управляващо устройство;  



     Основните системи на въздушните прекъсвачи са; система за получаване и съхраняване на въздух с високо налягане; контактна и дъгогасителна система; система за управление на включването и изключването, състояща се от пневматични и електромагнитни клапани, въздухопроводи и др.
    Въздухът използван за продухването и задвижването на прекъсвача се нуждае от пречистване, тъй като съдържа прах, запушващ  дюзите, и влага, която при кондензиране предизвиква корозия на металните части на прекъсвача. Въздействието на тези фактори оказва  неблагоприятно влияние върху работата на прекъсвача, тъй като се намалява електрическата якост на изолационните повърхнини и пробивното напрежение. Компресорната уредба засмуква въздух от атмосферата през специални маслени филтри, които го пречистват от прах. За намаляване на влагата въздухът се компресира до налягане р, по-голямо от номиналното рn, и той се загрява. След охлаждане на въздуха до началната температура, кондензираната вода се отделя и отстранява. Въздухът се разширява до номиналното налягане рn ,при което относителната влажност на въздуха намалява в зависимост от отношението р / рn .За понижаване на съдържанието на влага се използват абсорбенти – силикагел ( фиг.15 )  и алумогел ( фиг. 16).

 


    Те задържат молекулите на водата в порите си без да влизат в химическа реакция, което позволява лесно регенерирането им чрез загряване. Пречистеният въздух е с налягане рn, което е от порядъка на (2 ÷ 4) МРа. След отваряне на контактите възникналата дъга се гаси в дъгогасителни камери от изолационна материя или метал. Въздухът изтича от специална дюза със скорост, достигаща скоростта на звука, и обдухва дъгата напречно (в камери с напречно продухване) или надлъжно (в камери с надлъжно продухване) на нейната ос.Създават се условия за активна дейонизация на дъгата: охлаждане, изнасяне на йонизирани частици от активната зона, турбулентно движение, разкъсване на плазмения шнур и др. Бързото възстановяване на електрическата якост след преминаване на тока през нулата води до гасене на дъгата след 1 - 3 полупериода.

     

    1.2Дъгогасителна камера на въздушен прекъсвач.

    На фиг.17-а е показана дъгогасителна камера с напречно продухване на дъгата. Фиг. 17 ( б, в, г, е ) е представена дъгогасителна камера с надлъжно продухване на дъговият стълб.

 

 

1.Неподвижни контакти;

2.Изолационни прегради;

3.Електрическа дъга;

4.Подвижни контакти;

5.Корпус на камерата;

6.Метална дюза;

7.Изолационна дюза;

  



    Показаната на фиг.17-а  камера с  напречно продухване има много добри
    дъгогасителни възможности, поради това, че дъгата се атакува от въздух по цялата си дължина и същевременно се разтегля между изолационните прегради 2. Въпреки това тази камера почти не се използва, освен в някои конструкции за средно напрежение  и за много голям ток, тъй като е с повишен разход на въздух и големи габарити.
    Камерите с надлъжно едностранно или двустранно продухване на дъгата
    (фиг.17 - б,в, г, д, е) се използват в целия диапазон от високи напрежения, номинални токове и мощности на изключване. В много от конструкциите дъгата се продухва след отваряне на кухите контактни тела, при което краищата на дъгата  се пренасят върху вътрешните повърхнини на кухите контактни тела. Износването на контактните тела намалява, запазва се чистотата на работните повърхности и преходното контактно съпротивление. Дъгогасителната възможност на камерата зависи от налягането и скоростта на движение на въздуха, както и от конструкцията на дюзата. Скоростта на изтичане на въздуха от дюзата при дъга с
    голям ток може да се ограничи от силното му загряване и разширяване, при което се появява противоналягане (термодинамичен ефект) и "запушване" на дюзата. Този вреден ефект се преодолява чрез повишаване на налягането и рационална конструкция на дюзата. За намаляване на силата на звука произведен при изтичане на въздух от прекъсвача в атмосферата се използват шумозаглушители.


 Комутационната възможност ( изключваната мощност ) на дъгогасителното устройство зависи от разстоянието Н между контактите на прекъсвача в момента на гасене на дъгата.Максималната комутационна възможност Smax съответства на оптимално разстояние Но, което зависи от налягането на въздуха. Графично тази
    зависимост е показана на фиг.18. При разстояние по-малко от оптималното е ограничен достъпът на въздух до дъгата, което влошава условията за гасене и намалява комутационната възможност. При разстояние по- голямо от оптималното токът на изключване се намалява вследствие на неориентираната посока и скорост на изтичане на въздуха, задържането и загряването му в зоната на дъгата. Оптималното разстояние Но между контактите е от порядъка на 20 ÷ 40 mm, на което при атмосферно налягане съответства пробивно напрежение с ефективна стойност 30 ÷ 80 kV. Оптималното разстояние Но за гасене на дъгата е недостатъчно за да издържи номиналното, изпитателното или възстановяващото се напрежение на прекъсвача при атмосферно налягане.
    Разтвор между контактите на прекъсвача в отворено положение, равен на оптималното разстояние за гасене на дъгата, се допуска само до номинално напрежение 12 kV. При по-високи номинални напрежения противоречието между изискването за големината на разтвора на контактите за обезпечаване на максимална комутационна възможност и за достатъчна електрическа якост при атмосферното налягане се преодолява със следните принципни решения:

 

  1. Последователно свързване на прекъсвача и контактната система на отделител. След угасване на дъгата при продължаващото въздушно продухване на междината се отваря контактната система на отделителя и тя осигурява необходимото изолационно разстояние. Прекратява се подаването на въздух в дъгогасителната камера на прекъсвача, чиято контактна система се затваря от пружина. В изключено положение необходимото изолационно разстояние се осигурява от контактния разтвор на отделителя. Тази схема на работа на прекъсвача се нарича схема с импулсно действие. Включването на прекъсвача обикновено става със затваряне на отделителя. Ако неговата контактна система не може да издържи тока на к.с, включването на прекъсвача става чрез предварителното му изключване ( отваряне на контактите ), включване на отделителя и включване на прекъсвача;

 

  1.  Оптималното разстояние Но за гасене на дъгата се изминава от подвижния контакт с възможно голяма скорост. След изгасване на дъгата и изчакване малко време, през което от резервоара постъпва въздух под налягане, подвижният контакт се придвижва на допълнително разстояние, след което се прекратява подаването на въздух в камерата. Общият разтвор на контактната система е достатъчен да обезпечи необходимото изолационно разстояние при атмосферно налягане. Включването на прекъсвача е директно;
  1.  След изгасване на дъгата при оптимално разстояние Но камерата остава под действие на високото работно налягане на въздуха. При рационална конструкция разстоянието Но е достатъчно за осигуряване на необходимото изолационно разстояние при високото налягане на въздуха. Включването на прекъсвача е директно.

 

    В зависимост от това дали камерата на прекъсвача се напълва с въздух само при гасене на дъгата или е постоянно напълнена с въздух под налягане, тя бива въздухонапълнена или с възможност за напълване. Една дьгогасителна камера се използва за прекъсвачи с номинално напрежение 72,5 - 123 kV. При по-високи номинални напрежения се използват няколко последователно свързани камери ( този метод се използва и при създаването на вакуумни прекъсвачи за високо напрежение ). Броят им зависи от номиналното напрежение, комутационната възможност на камерата и от производителя, и варира напр. от 2 до 12 на полюс.


    На фиг.19 показана принципната конструкция на един полюс на въздушен прекъсвач осем дъгогасителни камери. За добра работа на последователно свързани дъгогасителни камери е необходимо да бъдат изпълнени следните условия:
    а) равномерно разпределение на напрежението ( работно, изпитвателно, възстановяващо се ) между камерите. Постига се чрез паралелно включване към камерите на кондензатори или съпротивления ( фиг.12-5 ).Изключването на протичащия през тези елементи ток става от отделител или от допълнителен малък прекъсвач;
    б) еднакво            продухване на камерите с въздух, което се обезпечава от механичната им идентичност и еднаквите потоци въздух от резервоара към камерите;
    в) едновременно действие на контактите системи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.Основни конструктивни схеми на въздушни прекъсвачи.

 

    Въздушните прекъсвачи за високо напрежение имат по-специални конструктивни схеми. По-съществените от тях са представени на фиг.20
    Схеми а и б са от импулсен тип. Дъгогасителната камера се напълва с въздух от резервоара 1, който е на потенциала на земята. След угасване на дъгата при оптимално разстояние между контактите Но необходимото изолационно разстояние осигурява от отделителя с контакти 5 и 6, монтиран върху плътния опорен изолатор 7 (схема а ). В схема б отделителят е с намален разтвор на контактите, тъй като се намира в кух изолатор, пълен с въздух под налягане. Конструкцията е подходяща за външен монтаж, защото се избягва влиянието на околната среда ( влага, заледяване, замърсяване и др. ). В схема в дъгогасителните камери са въздухонапълнени ( с въздух при работното налягане на резервоара ). При отваряне на контактните системи въздухът и продуктите от горене на дъгата излизат в атмосферата. Схемата се характеризира с по-голямо бързодействие от предишните. В схема г освен основния резервоар 1 ( на потенциала на земята ) има спомагателен резервоар 3, чийто потенциал е равен на фазовото напрежение. Обемът на спомагателния резервоар е достатъчен за изпълнение от прекъсвача на няколко цикъла на АПВ. Той се захранва със сгъстен въздух от основния резервоар чрез тръба, монтирана в опорния изолатор, което го предпазва от механично натоварване. Дъгогасителната камера е въздухонапълнена и е в близост или е в допълнителния резервоар, с което се повишава бързодействието. При изключване на прекъсвача за кратко време с помощта на специални клапани се осигурява връзка на допълнителния резервоар с атмосферата и продухване на дъгата.

    1. Предимства и недостатъци.

    Предимства:универсалност, т.е. възможност за реализиране на конструкции за всички срещащи се в практиката напрежения, токове и мощности на изключване. Възможност за работа в многократни режими на бързодействащо АПВ. Изключват малки индуктивни и капацитивни токове без поява на пренапрежение. Лесно обслужване и поддържане. Екологичност на конструкциите и липса на замърсяващ продукт.


    Недостатъци : недостатъчна надеждност при експлоатация, висока цена за производство и монтаж, дължаща се на необходимостта от изпълнение на прецизни операции за изработка, технологична обработка, специални материали, добавяне на елементи като кондензатори и съпротивления и др. Необходимост от поддържане с компресорна уредба на сгъстен въздух за гасене на дъгата и за задвижване, силен шум при изтичане на сгъстения въздух в атмосферата. Големи габарити и монтажна площ в разпределителните устройства.
    Поради тези и други недостатъци, а така също и поради появата на по-съвършените елегазови прекъсвачи, производството от водещи фирми на въздушни прекъсвачи за преносни и разпределителни мрежи е прекратено.
    Производството и експлоатацията на въздушни прекъсвачи се запазва:
    а) при наличие на компресорни уредби за сгъстен въздух за други цели (напр.в електрическите локомотиви);
    б) при много ниски температури на околната среда (-50 - 60°С), при които елегазът се втечнява;