Масляные выключатели появились чуть больше века назад и на протяжении долгих лет оставались в цепях высокого напряжения единственным выключающим аппаратом. Самые первые выключатели представляли собою бак, который имел прямоугольную, овальную или круглую форму. В крышке бака проходили изоляторы, на нижних концах которых были закреплены неподвижные контакты.
Два однополюсных неподвижных контакта перемыкал один подвижный контакт и соединялся посредством изоляционной тяги с приводным механизмом. В бак наливалось трансформаторное масло, и контактная система оказывалась полностью в нем погруженной. Между крышкой бака и поверхностью масла была воздушная прослойка при атмосферном давлении (воздушная подушка).
Если масляный выключатель отключался, то его подвижный контакт отходил от неподвижных контактов, то возникало две дуги включенные последовательно. Дуга создает высокую температуру, и окружающее масло испаряется, в результате получается газовый пузырь вокруг дуги. Весь этот процесс происходит очень быстро и бурно, давление в пузыре тоже быстро растет, достигая большого значения, из-за того что масса масла обладает большой инерцией.
По ходу движения подвижного контакта, размеры газового пузыря и длина дуг увеличивается. При определенной длине дуги в момент перехода тока через нуль дуга гаснет. Водород, значительное количество которого есть в газовом пузыре, влияет на дугогасящую способность трансформаторного масла. Способ такого гашения дуги в масле называется простым разрывом под маслом. Масло в рассмотренном масляном выключателе служит, и дугогасящей средой, и изоляцией между контактами одного полюса, которые разомкнуты (и если все полюса в одном баке, то и контактами соседних полюсов).
Бак масляного выключателя устанавливают на изолятор, чтобы заземлить его или изолировать от земли. Масло тоже является изоляцией между частями, заземленными и находящимися под напряжением, если бак масляного выключателя заземлен. Выключатели такого типа получили название многообъемных масляных выключателей или баковых (масляные выключатели с большим объемом масла). В изолированном баке масляного выключателя, масло является дугогасящей средой, либо одновременно изоляцией между разомкнутыми контактами и дугогасящей средой. Такие выключатели называют масляными выключателями с небольшим объемом масла (малообъемные или маломасляные).
Масло в масляном выключателе выполняет важную роль, являясь основным классификационным признаком. Баковые выключатели бывают однобаковые и трехбаковые. Малообъемные масляные выключатели одноразрывными и многоразрывными. При номинальном напряжении масляные выключатели работают в энергосистемах удовлетворительно, но с повышением напряжения до 110 кВ, и также с увеличение токов отключения, масляный выключатель показывает ненадежную работу. Для улучшения работы масляных выключателей, было решено применить многократные разрывы, чтобы образовалось большее количество дуг, данный способ не дал существенного эффекта, и поэтому было решено использовать специальные дугогасительные устройства, или гасительные камеры.
Такая камера представляет собой корпус из металла или пластмассы, которая имеет высокую механическую прочность. В верхней части корпуса закреплен неподвижный контакт, а в нижней отверстие для подвижного контакта. Когда контакты размыкаются, между ними образуется газовый пузырь и возникает дуга. Так как объем у гасительной камеры небольшой, поэтому давление в газовом пузыре больше, чем при простом разрыве в масле. Когда подвижный контакт выходит из дугогасительного устройства, за ним вырывается поток паров и газов, этот момент и будет самым благоприятным для гашения дуги. Однако прохождения тока через ноль может не совпасть с этим моментом, и тогда уменьшается эффективность гашения дуги.
В следующем типе дугогасительного устройства с продольным дутьем, в корпусе делится на две части разделительной перегородкой. В центре находится промежуточный контакт, он может передвигаться на небольшое расстояние. В этом случае при включенном положении подвижный и неподвижный контакты соприкасаются с промежуточным. При отключении начинают двигаться подвижный и промежуточный контакты.
В образовавшемся промежутке между промежуточным и неподвижным контактом образуется дуга, которая называется генерирующей. После прохождения небольшого расстояния промежуточным контактом, между ним и подвижным образуется вторая дуга, которая называется гасимой. Под давлением от генерирующей дуги масло выходит в бак масляного выключателя, где оно находится под атмосферным давлением. В таком случае гашение дуги происходит при прохождении тока через ноль, потому что газомасляная смесь более эффективно воздействует внутри дугогасительного устройства.
ДУ с масляным дутьем существенно повысили надежность работы масляного выключателя, сделав токи отключения и номинальные напряжения больше. Хотя при больших токах отключения давление в ДУ значительное, поэтому и происходит успешное гашение дуги, но при малых токах отключения эффективность гашения дуги снижается. Для того чтобы выровнять давление при различных токах отключения были предложены улучшения.
Создание в ДУ воздушной подушки в верхней части корпуса, в виде закрытого пространства. Введение подушки из пружинно-поршневого механизма.
Изменение длины генерирующей дуги, с помощью пружинно-поршневого механизма, который реагирует на давление в ДУ. Создание более интенсивного масляного дутья, независящего от тока.
Эволюция технических параметров бакового масляного выключателя на 220 кВ
Масляные выключатели совершенствовались не только по пути улучшения работы ДУ, также производились улучшения элементов выключателя и изоляционных конструкций.
Вследствие своей простоты масляные выключатели получили широкое распространение, но у них есть недостаток – это наличие масла, которое является горючим материалом, поэтому нужно следить за уровнем масла и за электрическими характеристиками. Современные малообъемные масляные выключатели практически пожаробезопасны.
Комментарий проверяется
Текст комментария будет виден после проверки администратором.