Гашение электрической дуги в масле

Этот способ гашения нашел широкое применение в выключателях перемен­ного тока на высокое напряжение.

Контакты выключателя погружаются в масло. Возникающая при разрыве дуга приводит к очень интенсивному испарению окружающего ее масла с диссоциацией его паров. Вокруг дуги образуется газовая оболочка (рис 6-17) — газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70—80% газов пузыря) и паров масла. При этом водород, обладающий наивысшими среди всех газов дугогасящими свой­ствами, наиболее тесно соприкасается со стволом дуги. Выделяемые с громадной скоростью газы проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают пере­мешивание холодного и горячего газа в пузыре, создают интенсивное охлаждение и деионизацию дугового промежутка, особенно в момент прохождения тока через свой естественный нуль.

Быстрое (взрывное) разложение масла приводит к повышению давления внутри пузыря, что также способствует гашению дуги. В обычных конструкциях масляных выключателей давление в газовом пузыре повышается до 0,5-1 МПа, а в выклю­чателях с дугогасительными камерами — еще больше.

Следует отметить, что сам процесс разложения масла с образованием газо­паровой смеси связан с отбором от дуги большого количества энергии (30—35 %), что также благоприятно влияет на ее гашение.

Процесс гашения в масле происходит тем интенсивнее, чем ближе соприка­сается дуга с маслом и чем быстрее движется масло по отношению к дуге. При простом разрыве дуги в масле дуга окружена пузырем, заполненным парами масла и газа, находящимися в относительно спо­койном состоянии.

Рисунок 25 - Электрическая дуга в сфере газового пузыря в масле при простом однократном разрыве

1-неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт;5- стенка бака 4-масло; А -ствол дуги: Б—водороданая оболочка В - зона распада; Г - зона газа; Д—зона пара; Е-зона испа­рения

Воздействие самого масла на дугу относительно мало. Воздействие масла на дугу существенно увеличивается, если дуговой раз­рыв ограничить каким-либо замкнутым изоляцион­ным устройством, так называемым дугогасительным устройством (камерой). В дугогасительных камерах создается более тесное соприкосновение масла с дугой, а также интенсивное обдувание дуги потоками газов, паров масла и самим маслом, в результат чего значительно возрастает продольный градиент напряжения, ускоряется про­цесс деионизации, сокращается время горения дуги, уменьшается ход контактов по сравнению с простым разрывом в масле.

В случае когда дуга горит в газовом пузыре, объем которого не ограничи­вается стенками, средняя температура газопаровой смеси находится в пределах 800- 1000 К, а в случае горения дуги в узком, ограниченном объеме при боль­ших токах средняя температура газопаровой смеси достигает 2000—2500 К, т.е. отвод энергии от дуги здесь значительно больший.

Дугогасительные устройства современных масляных выключателей по принципу действия могут быть разделены на три основные группы:

1. Дугогасительные устройства с автодутьем, в которых дутье газопаровой смеси и масла в зону гашения дуги создается за счет энергии, выделяющейся в самой дуге.

2. Дугогасительные устройства с принудительным (импульсным) масляным дутьем, в которых масло в зону гашения дуги (к месту разрыва) подается с помощью специальных нагнетающих гидравлических механизмов за счет по­стороннего источника энергии.

3. Дугогасительные устройства с магнитным гашением дуги в масле, в которых ствол дуги под влиянием поперечного магнитного поля перемещается в узкие, заполненные маслом каналы и щели, образованные стенками из изоляционного материала.

Наибольшее распространение находят дугогасительные устройства первой группы, так как обеспечивают большую эффективность гашения при сравнитель­но несложных конструкциях.

Принципиальные схемы работы простейших дугогасительных камер с авто­дутьем приведены на рис. 6-18. Газовый пузырь, образующийся вокруг дуги при размыкании контактов, приводит к существенному повышению давления в ограниченном объеме камеры (положение 1). Масло и продукты его разложения, стремясь выйти через отверстия в камере, создают интенсивное обдувание дуги потоками газопаровой смеси и масла вдоль дуги (продольное дутье -рис. 6-18,а) при выходе подвижной контакт-детали из камеры (положение //) или поперек дуги (поперечное дутье— рис. 6-18,6) при наличии выхлопного отверстия, расположенного против места разрыва (положение //). После гашения дуги камера наполняется маслом (положение ///). Современные масляные выключатели снабжены более сложными камерами, в которых используются указанные принципы в различных комбинациях с одним, двумя и большим числом разрывов.

Рисунок 26 - Схемы процесса гашения электрической дуги в камерах с автодутьем а — камера продольного дутья; б- камера поперечной) дутья

1-масло; 2 - неподвижный контакт; 3 -клапан; 4 — дуга 5-гаэовый пузырь; 6 - камера; 7- подвижный контакт

Дата добавления: 2013-12-12