Дуга возникшая в вакууме гаснет при первом прохождении тока через нуль, пару металла оседают на стенках дугогасительной камеры в течение микросекунд, как следствие в вакуумных выключателях диэлектрическая прочность восстанавливается очень быстро. На рисунке показаны внутренние компоненты типичной вакуумной дугогасительной камеры.
Вакуумные выключатели нашли широкое применение в электрических сетях от 6 до 35 кВ.
Особенности формы дуги в вакууме при высоких напряжениях затрудняет ее гашение при переходе через нуль. Другая проблема связана с нелинейной зависимостью напряжения пробоя от междуполюсного расстояния. Как одно из решений - несколько соединенных последовательно разрывов.
Другим аспектом, который необходимо принять во внимание, является оплавление и эрозия контактов, чем выше напряжение, тем выше их эрозия и оплавление. Материал рабочей поверхности контактов вакуумного выключателя - существенный фактор в этом вопросе. В результате исследований различных типов комбинаций материалов для вакуумных электродов, были выделены Cu, Cu-Bi и Cu-Cr, бескислородный медный сплав хрома, но Cu-Cr, кажется, лучший до сих пор (рис. 3). В этом сплаве, хром распределен в меди в виде мелких зерен. Этот материал сочетает в себе хорошие дугогасительные характеристики с небольшим риском приваривания контактов.
В данной главе представлены предсерийные модели вакуумных высоковольтных выключателей, или дугогасительных камер, разработанных различными компаниями и исследовательскими центрами.
В 1979 году в Японии был представлен к выпуску высоковольтный выключатель напряжением 168 кВ/31,5кА, как показано на рисунке 4. Представленный выключатель работал с двойным разрывом цепи, и даже при высоком пробивном напряжении, он был слишком дорогостоящим и громоздким.
В 2002 году в Японии был разработан еще один вакуумный высоковольтный выключатель компанией AE Power System Corporation, которая внесла улучшения во внешний вид предыдущего выключателя (Рисунок 5). Номинальное напряжение данного выключателя составляет 145кВ, с 40кА током короткого замыкания и номинальным током в 2кА. Использованный с этой целью прерыватель представлен в виде отдельного вакуумного прерывателя с одинарным разрывом (Рисунок 6), где используются медь-хромные защитные электроды осевой напряженности магнитного поля. Деятельность компании привела к достижениям в вопросе магнетического осевого распределения напряженности электрического поля на структуру электродов, снижения эрозии электродов и анализа температурных значений, а простая конструкция и низкие цены стали более привлекательными.
В 1989 году, группа исследователей из Китая представила на рассмотрение вакуумный высоковольтный выключатель с двойным разрывом цепи напряжением 126кВ/3 l,5кА/l,25кА. Этот высоковольтный выключатель был создан при использовании двух вакуумных прерывателей напряжением 72.5кВ, объединенных в серию с двойным разрывом цепи. Зазор между разомкнутыми контактами составлял 40мм в длину для каждого прерывателя, был применен тип осевого напряжения электрического поля и наружная элегазовая изоляция. Выключатель был всего лишь 2650мм в высоту (Рисунок 7).
В 2003 году был создан вакуумный высоковольтный выключатель с одинарным разрывом цепи напряжением 126кВ/40кА/2кА (Рисунок 8 и 9). Прерыватель был диаметром в 100мм, а необходимый зазор между разомкнутыми контактами составлял 60мм. Зазор был больше, чем в предыдущих моделях, но, на самом деле, понадобился всего лишь один разрыв. Были использованы электроды осевого напряжения магнитного поля.
И, наконец, в 2006 году была создана первая предсерийная модель вакуумного высоковольтного выключателя напряжением 252кВ/40кА A (Рисунок 14). Этот выключатель является прототипом выключателя с ординарным разрывом цепи с электродами осевого напряжения магнитного диаметром 140мм, с зазором длиной 80мм.
Никто пока не комментировал эту страницу.