Реферат: Дугогасительные устройства элегазовых выключателей
<span Arial",«sans-serif»">Санкт-ПетербургскийГосударственный Технический Университет
<span Arial",«sans-serif»">Электромеханическийфакультет
<span Arial",«sans-serif»">Кафедра Электроэнергетика,техника высоких напряжений
<img src="/cache/referats/20260/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
РефератТема: Дугогасительныеустройства элегазовых выключателей
<span Arial",«sans-serif»">Выполнили студенты группы №3021/1
<span Arial",«sans-serif»">Карпов П.Н.
<span Arial",«sans-serif»">Беляков В.А.
Санкт-Петербург
2005 г<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt">
Содержание
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt">
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt">
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt">
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Введение...............................................................................3
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">1. Дугогасительные устройства ссистемой продольного дутья..................................................................................6
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt"><span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">2. Автокомпрессионные ДУ...................................................10
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">3. ДУ с электромагнитным дутьем.........................................16
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Вывод………………………………………………………………………25
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Список использованной литературы……………………………….26
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt">Введение
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Одним из быстроразвивающихся направлений создания новых выключателейпеременного тока высокого и сверхвысокого напряжения, отличающихся меньшимигабаритами и отвечающих требованиям современной энергетики по коммутационнойспособности и надёжности, являютсявыключатели с дугогасящей средой, более эффективной по сравнению со сжатымвоздухом и маслом. Использование элегаза для этих целей обусловлено его высокимиизоляционными и дугогасящими свойствами.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Чистый газообразный элегазсовершенно безвреден, химически не активен, поэтому в обычных эксплуатационныхусловиях он не действует ни на какие материалы, применяемые в аппаратостроении,обладает повышенной теплоотводящей способностью и является очень хорошей дугогасительнойсредой, позволяющей производить отключение очень больших токов при большихскоростях восстановления напряжения. В однородном поле электрическая прочностьэлегаза в 2,3-2,5 раза выше прочности воздуха.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Низкие температуры сжижения исублимации дают возможность при обычных условиях эксплуатировать элегазовыеаппараты без специального подогрева. Элегаз не горит и не поддерживает горения,следовательно, элегазовые аппараты являются взрыво- и пожаробезопасными.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Стоимость элегаза существеннозависит от объёма его производства. При большом его потреблении стоимостьединицы объёма элегаза, имеющего такую плотность, при которой достигаетсяравная с маслом электрическая прочность, незначительно будет отличаться отстоимости единицы объёма масла. Но при правильной эксплуатации элегаз нестареет и не требует поэтому такого тщательного ухода за собой, как масло.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Элегаз представляет собойсоединение, имеющее химическую формулу
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">SF<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">6<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">. При нормальных условиях этобесцветный, не имеющий запаха газ, плотность которого 6,52 кг/м3 принормальном атмосферном давлении и температуре 0°<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">C<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">. Он приблизительно в пять разтяжелее воздуха. Молекулярная масса элегаза 146,06. В нём содержится 21,95%серы и 78,05% фтора.<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Одним из необходимых условийвозможности использования того или иного соединения в электрических аппаратахявляется его химическая инертность. Оно не должно вступать в реакцию ни с какимматериалом, применяемым в электроаппаратостроении. Чистый элегаз при обычныхусловиях удовлетворяет этому требованию, несмотря на то, что в состав егомолекулы входит фтор, являющийся одним из наиболее активных химическихэлементов. По химической инертности чистый элегаз при нормальных условияхсравним с азотом или даже инертными газами. Строение молекулы и еёэнергетическое состояние определяют высокую стабильность элегаза.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Отметим такжеэлектроотрицательные свойства элегаза, способствующие активному захватусвободных электронов и повышению эффективности гашения дуги.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Молекула элегаза содержит шестьатомов фтора, расположенных в вершинах правильного октаэдра, и атом серы,который находится в центре молекулы на равных расстояниях от атомов фтора. Притаком геометрическом расположении атомов в молекуле обеспечивается максимальноеперекрытие электронного облака серы и фтора и понижается общая энергиямолекулы. В случае недеформированных электронных оболочек атомов фтора радиусмолекулы элегаза равен 3,07.10-10 м. Радиус атома серылишь на 20% больше радиуса атома фтора. При этом соотношении радиусов атомыфтора плотно облегают центральный атом серы, обеспечивая идеальную его защитуот внешних воздействий. В возбуждённом состоянии атом серы может образовыватьшесть ковалентных связей. При атмосферном давлении элегаз, как и углекислыйгаз, может находиться только в газообразном состоянии. При
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">p<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">аб<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"> = 105 Патемпература перехода из твёрдого состояния в газообразное (температуравозгонки) равна — 63,8°<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">C<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">. При давлении свыше раб= 2,28.105 Па элегаз в зависимости от температуры можетнаходиться во всех трёх агрегатных состояниях. При этом давлении температуратройной точки равна -50,8°<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">C<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">.<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"><span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">В дугогасительных устройствах (ДУ) элегазовых выключателей применяютсяразличные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения,номинального тока отключения и условия восстановления напряжения.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA;mso-bidi-font-weight:bold"><span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt">1. Дугогасительные устройства с системой продольного дутья
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:1.0pt">Интенсивноегазодинамическое воздействие аксиального потока элегаза на ствол электрическойдуги является наиболее эффективным способом гашения дуги. Поэтому оноиспользуется в большинстве конструкций ДУ современных элегазовых выключателейпеременного тока высокого напряжения. Гашение дуги в ДУ происходит в дутьевыхсоплах в потоке элегаза высокого давления (0,5—0,6 МПа), куда ствол дугипопадает после размыкания контактов. Основными конструктивными параметрамисистем продольного элегазового дутья (рис. 1) являются: площадь сечения
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US">Sc<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt"> или диаметр <span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US">dc<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt"> горловины сопла, относительное расположениеконтактов, определяемое расстоянием <span Arial",«sans-serif»;color:black; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US">z<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt">0<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: 1.0pt">, размеры элементов входной части сопла (<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US">z<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt">1<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: 1.0pt">, <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language: EN-US">z<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:1.0pt">3<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt">), а также геометрическая форма и размерыдиффузоров (<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language: EN-US">z<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:1.0pt">2<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt">, α—полуугол расширения), площадьсечения <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language: EN-US">SBC<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: 1.0pt"> <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:1.0pt">или диаметр <span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US">dBC<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt"> горловины вспомогательного сопла.<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt">Оптимальные условия для гашения дуги в такихсистемах во многом определяются геометрическими параметрами дутьевых систем иособенно входной части, которые должны удовлетворять следующим основнымтребованиям:
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt">-форма потенциального поля течения во входнойчасти должна способствовать коаксиальной стабилизации ствола дуги потоком;
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:1.0pt">-в межконтактном промежутке должна быть образованаоптимальная форма электрического поля, обеспечивающая наибольшую электрическуюпрочность промежутка.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold"><img src="/cache/referats/20260/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt">Рис. 1 Системы продольного элегазового дутья
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">Для оценки эффективности дутьевых систем элегазовых выключателейвоспользуемся выражением удельной мощности отводимой потоком и отнесенной кплощади сечения горловины сопла и к давлению в горловине сопла.
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">Давление элегаза рс в горловине сопла связано сдавлением рк в дугогасительной камере, которое обычно задано,следующим соотношением:
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">рс=α
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">p<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">рк<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt"><span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">Коэффициент
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">α<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">p<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt"> <span Arial",«sans-serif»;color:black; letter-spacing:-.25pt">зависит от режима работы дутьевого сопла.<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">Из уравнения:
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">S
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">с<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">=<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">E<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">эф<span Bookman Old Style",«serif»; mso-bidi-font-family:«Courier New»;color:black;letter-spacing:-.25pt; mso-ansi-language:EN-US">l<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">эф<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">I<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">/(<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt;mso-ansi-language:EN-US">P<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">уд<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">p<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">с<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">)<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">можноприближенно определить площадь сечения
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">S<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">С<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt"> и диаметр <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt;mso-ansi-language:EN-US">dc<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt"> <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">горловины сопла при заданных значениях <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">I<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">, <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt;mso-ansi-language:EN-US">E<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">эф<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">, рк,<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">P<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">уд<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">.<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt"><img src="/cache/referats/20260/image006.gif" align=«left» hspace=«672» vspace=«4» v:shapes="_x0000_s1030"><span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">В дугогасительных устройствах снесимметричным дутьем (рис. 1 г, е) оптимальные условия для гашения дугивыполняются более полно по сравнению с системами одностороннего дутья (рис. 1 а,д). На рис. 2 представлены опытные зависимости предельного минимальногодавления ргаш в камере, необходимого для успешного
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">Рис. 2 Зависимость предельного давлениягашения от расстояния между контактами
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">1-одностороннее дутье; 2-несимметричноедутье
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">гашения дуги при отключении тока
<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">I<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">т<span Arial",«sans-serif»;color:black; letter-spacing:-.25pt">= <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">= 3 кАи скорости восстановления напряжения 1 кВ/мкс, от конструктивных параметровсистемы одностороннего и несимметричного дутья в элегазе. Оптимальныеотносительные расстояния <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt;mso-ansi-language:EN-US">z<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">0<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">/<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">dc<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt"> <span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">для этих систем примерно одинаковы:<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US"><span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">(
<span Arial",«sans-serif»;color:black; letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">z<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">0<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">/<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language: EN-US">dc<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">)одн≈(<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">z<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">0<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">/<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language: EN-US">dc<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">)нес=0,7÷0,75<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">Крометого, найдено, что для системы несимметричного дутья оптимальное отношениеплощадей сечений
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt; mso-ansi-language:EN-US">SBC<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">/<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language: EN-US">Sc<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">≈0,20—0,25.<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">Такимже образом были получены оптимальные относительные расстояния для системдвухстороннего дутья (рис. 1 в, ж)
<span Arial",«sans-serif»;color:black; letter-spacing:-.25pt">(
<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt;mso-ansi-language:EN-US">z<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">0<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt">/<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt;mso-ansi-language:EN-US">d<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">1<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing: -.25pt">)дв<span Arial",«sans-serif»;color:black;letter-spacing:-.25pt"> ≈0,35─0,45.<span Arial",«sans-serif»; color:black;letter-spacing:-.25pt">При выборе оптимальных параметров диффузоровдутьевых систем элегазовых ДУ, которые обычно работают при относительнонебольшом (по сравнению с ДУ воздушных выключателей) избыточном давлении,принимают удлиненную форму сопла с углом расширения 2α=10÷12°.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"><span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt">2. Автокомпрессионные ДУ
<img src="/cache/referats/20260/image008.jpg" v:shapes="_x0000_s1033"><span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Другойспособ применяется в автокомпрессионных выключателях, в которых бак заполненэлегазом при давлении 0,3-0,4 МПа. При этом обеспечивается высокаяэлектрическая прочность газа и возможность работы без подогрева при температуредо -40
°<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">C<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">.<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">В таких выключателях перепаддавления, необходимый для гашения дуги, создаётся специальным компрессионнымустройством, механически связанным с подвижным контактом аппарата. В процессегашения получается перепад
D<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US; mso-bidi-font-weight:bold">p<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">=0,6¸<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">0,8 МПа.При этом обеспечиваются условия для получения критической скорости истечения иэффективного гашения дуги.<div v:shape="_x0000_s1036">
<span Arial",«sans-serif»">Рис. 3 Автокомпрессионный
<span Arial",«sans-serif»">элегазовый выключатель
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">Рассмотрим типичную конструкцию автокомпрессионныхЭВ (рис. 3). Аппарат находится в отключенном положении, и контакты 5 и 3разомкнуты. К неподвижному контакту 3 ток подводится через фланец2, а к подвижному контакту 5 —через фланец 9. В верхней крышке 1монтируется камера с адсорбентом. При включении ЭВ срабатывает пневмопривод 13(укрепленный на основании 11),шток 12 которого соединен через изоляционную тягу 10 и стальнойстержень 8 с подвижным контактом 5.Последний жестко связан с фторопластовым соплом 4 и<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">подвижнымцилиндром 6. Вся подвижная система ЭВ (элементы 5, 6, 8, 10, 12) движетсявверх относительно неподвижного поршня 7,и полость К дугогасительной системы ЭВ увеличивается.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">При отключении ЭВ шток 12 приводного силового механизма тянетподвижную систему выключателя вниз и в полости К создается повышенное давлениеэлегаза по сравнению, с давлением в камере ЭВ. Такая автокомпрессия элегазаобеспечивает истечение газовой среды через сопло 4, интенсивноеохлаждение электрической дуги, возникающей между контактами 3 и 5 при отключении.Указатель, положения 14 дает возможность визуального контроля исходногоположения контактной системы ЭВ. В некоторых конструкциях автокомпрессионныхЭВ используются пружинные, гидравлические силовые приводные механизмы, а организацияистечения элегаза через сопла в дугогасительной камере происходит но принципудвухстороннего несимметричного дутья.
<div v:shape="_x0000_s1040">
<span Arial",«sans-serif»">Рис. 4 Дугогасительное устройство элегазового выключателя
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Схема ДУдвухстороннего дутья показана на рис. 4. <img src="/cache/referats/20260/image010.gif" hspace=«672» vspace=«4» v:shapes="_x0000_i1027"><span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"><span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">На этом рисунке верхняяполовина ДУ изображена во включенном положении, а нижняя — в отключенном.Внутри герметичной изоляционной камеры 1, заполненной элегазом, соосноустановлены два соплообразных неподвижных контакта 2 и 4 инеподвижный дутьевой поршень 5. Цепьтока при включенном положении выключателя образована скользящим неподвижнымконтактным мостиком 3, жестко связанным с подвижным дутьевым цилиндром 6.При отключении тока тяга 7 перемещаетдутьевой цилиндр и контактный мостик вправо, в рабочем объеме цилиндраповышается давление. Дуга, возникающая между контактным мостиком и левымсоплом, потоком сжатого элегаза затягивается внутрь сопел. Двухстороннеепродольное дутье интенсивно воздействует на ствол дуги, которая гаснет в одиниз переходов тока через нуль. В конце хода цилиндра на отключение между сопламиостается свободный изоляционный промежуток обеспечивающий необходимуюэлектрическую прочность. Отработанный элегаз сбрасывается под оболочку изоляционнойкамеры.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">На рис. 5 представлена другаясхема дугогасителыюй камеры ЭВ.
<img src="/cache/referats/20260/image012.gif" hspace=«672» vspace=«4» v:shapes="_x0000_i1028">
<div v:shape="_x0000_s1043">
<span Arial",«sans-serif»">Рис. 5 Дугогасительное устройство элегазового выключателя с изоляционным соплом
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"><span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">Аппарат находится в отключенномположении. Главные контакты 5, 7 идугогасительные контакты 2, 4 находятся в разомкнутом состоянии. Вполостях К, В, Б давление элегаза постоянно: р=рВ=рБ=
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">const<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">. Изоляционная покрышка 6 отделяетполости ЭВ от внешнего пространства. При подаче команды на включение внешнийпривод (на рис. 5 не показан) обеспечивает перемещение справа налево подвижнойсистемы ЭВ: подвижного дутьевого цилиндра 8, подвижного главного 7 и дугогасительного 2 контактов,которые жестко связаны через тягу с силовым приводным механизмом. В началезамыкаются дугогасительные контакты 2, 4, а затем — главные контакты 5, 7. Вся подвижная система движется относительнонеподвижного поршня 1 и неподвижныхконтактов 5 и 4.<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">В положении «включено» токпроходит по главным контактам, а давление в полостях р=рВ=рБ=
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">const<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">. При подаче команды наотключение внешний привод обеспечивает перемещение подвижной системы ЭВ сбольшой скоростью слева направо. Сначала размыкаются главные контакты 5, 7,а затем дугогасительные 4, 2. Уменьшение объема камеры К (поршень 1 неподвижен) вызывает повышение давления элегаза в этой полости: р>рВКак следует из рис. 5, дугогасительные контакты размыкаются с задержкой находу. После размыкания контактов 2, 4 начинается истечение элегаза черезсопло подвижного контакта 2 и изоляционное сопло 3, где ипроисходит гашение дуги под действием двухстороннего продольного дутья.Дополнительное дутье через канал небольшого диаметра (по сравнению с диаметромосновного сопла) в неподвижном дугогасительном контакте 4 может способствоватьотключению малых токов на начальной стадии отключения, а также создаватьблагоприятные условия для распада остаточного ствола дуги вблизи оконечностидугогасительного контакта 4. После окончания перемещения подвижнойсистемы истечение элегаза затухает и давление в полостях ДУ становится равнымисходному.<img src="/cache/referats/20260/image014.gif" v:shapes="_x0000_s1047"><span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">В ДУ автокомпрессионных ЭВнеобходимое для гашения дуги давление достигается после определенного ходапоршневой системы. Поэтому при создании выключателей этого типавозникают трудности с обеспечением времени отключения менее 0,04 с. Одним изспособом сокращения времени отключения является уменьшение длины ходаподвижной системы до момента размыкания контактов. Для того чтобы давлениеэлегаза к моменту размыкания контактов (этап предварительного сжатия элегаза)сохранялось на необходимом уровне, поршень на этой части хода ускоренноперемещается навстречу движущемуся цилиндру (см. рис. 4). На этапе гашения дуги(после размыкания контактов) поршень остается неподвижным, а дутьевой цилиндрпродолжает перемещаться вплоть до своего конечного положения. Взаимныеперемещения цилиндра и поршня обеспечиваются кинематической схемой приводавыключателя. Сокращение времени отключения выключателя может быть достигнутотакже за счет уменьшения длительности горения дуги. Так например, вавтокомпрессионном ДУ (на рис. 6) перепад давления в дутьевой системе создаетсяне только в результате сжатия элегаза, но и в результате разрежения в областивыхлопа через подвижный дугогасительный контакт — сопло 1.
<div v:shape="_x0000_s1050">
<span Arial",«sans-serif»">Рис. 6 ДУ с полостью разрежения
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"> В этом ДУ по сравнению с ранее рассмотреннойсистемой ДУ с неподвижным поршнем (см. рис. 5) имеется зона<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">разрежения 2, котораяобразуется при движении дополнительного поршня 3. Отработанный элегаз сначала попадает в зону разрежения, а затемпри открытии окон 4 для выхлопа — под оболочку изоляционной камеры.
<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">
<span Arial",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA;mso-bidi-font-weight:bold"><span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt">3. ДУ с электромагнитным дутьем
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Гашение мощной дуги в аппаратах высокого напряжения возможно лишь приинтенсивном теплоотводе, который в высоковольтных выключателях обеспечиваетсяинтенсивным дутьем.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Теплоотвод от дуги существенно возрастает при быстром её перемещениисилами магнитного поля в неподвижном газе. Электромагнитное дутьё в воздухешироко используется в аппаратах низкого напряжения. При замене воздуха элегазомэлектромагнитный способ гашения дуги оказалась возможным распространить и наобласть высоких напряжений.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Принципиальные схемы дугогасительных устройств с электромагнитнымгашением дуги в элегазе показаны на рисунке 7.
<img src="/cache/referats/20260/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
<div v:shape="_x0000_s1053">
<span Arial",«sans-serif»">Рис. 7 Принципиальные схемы устройств с электромагнитным гашением дуги в элегазе:
<span Arial",«sans-serif»"> <span Monotype Corsiva"; mso-bidi-font-family:Arial">а<span Monotype Corsiva";mso-bidi-font-family:Arial">─<span Arial",«sans-serif»">одна катушка, <span Monotype Corsiva";mso-bidi-font-family: Arial">б─<span Arial",«sans-serif»">две встречно включенные катушки<span Arial",«sans-serif»">1-путь тока при включенном положении аппарата, 2-путь тока в процессе отключения, 3-главные контакты,
<span Arial",«sans-serif»">4-дугогасительные контакты, 5-катушка
<span Monotype Corsiva"; mso-bidi-font-family:Arial"> <img src="/cache/referats/20260/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1030"><span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"> В них на каждую единицу длины дуги действуетсила
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">F<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">, возникающаяпри взаимодействии тока дуги с нормальной к её стволу составляющей напряжённостимагнитного поля. Под действием этой силы дуга перемещается по электродам соскоростью, зависящей от различных параметров, и в частности конструктивных.Магнитное поле создаётся самим отключаемым током при прохождении его по однойкатушке (рис. 7, а) или по двум встречно включенным катушкам (рис. 7, б). Вовключенном состоянии аппарата катушки шунтированы главными контактами, которыепри отключении размыкаются первыми.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Возникающая между подвижными и неподвижными контактами дуга начинаетдвигаться не сразу, а лишь после того, как сила
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">F<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"> достигнетнекоторого значения, ибо, чтобы сдвинуть дугу с места первоначального еёобразования, необходимо приложить вполнеопределённую силу <span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">F<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">мин<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">, которуюможно вычислить (в ньютонах) по формуле <span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight: bold">F<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">мин<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">=<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight: bold">I<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">.<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">H<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">10-6(где<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">I<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">-ток дуги,<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">H<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">-напряжённостьмагнитного поля катушки), исходя из следующих соображений.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Для гашения дуги с током до нескольких десятков
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight: bold">a<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">мпе<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">p<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">достаточно весьма незначительной скорости дуги, причем необязательно, чтобы ееопорные точки перемещались. Зная максимальное значение тока, который надежногаснет в элегазе при неподвижных опорных точках дуги, для различных конкретныхусловий экспериментально определяют значения напряженности магнитного поля <span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">H<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">мин<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">, прикоторых дуга, включая и ее опорные точки, приходит в движение.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Для каждого конкретного конструктивного исполнения дугогасительногоустройства существует свое значение тока, который надежно гаснет при указанныхусловиях. Например, в камере на 10 кВ при искусственно созданном резконеравномерном поле надежно гаснет дуга с током до 80 А.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Необходимо, чтобы уже при этом токе и более высоких его значениях дугадвигалась. Минимальное значение напряженности
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">H<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">мин<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">, прикотором дуга с током 80 А придет в движение, равно 90 А/см. Этот параметрявляется исходной величиной при определении минимального числа витков катушки <span Monotype Corsiva"; mso-bidi-font-family:Latha;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US; mso-bidi-font-weight:bold">ω<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">мин<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"><span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Для схемы рис. 7, а напряженность магнитного поля на оси катушкиизвестна:
<img src="/cache/referats/20260/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1031">
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">где
<span Monotype Corsiva"; mso-bidi-font-family:«Lucida Sans Unicode»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language: EN-US">l<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">— длина катушки, <span Monotype Corsiva";mso-bidi-font-family:Arial; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold;mso-bidi-font-style:italic">х<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"> <span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">— расстояниеточки, для которой определяется напряженность <span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">H<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">, отсередины катушки, <span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">R<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold"> <span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">— радиус катушки.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">От числа витков катушки зависит напряженность магнитного поля и, следовательно,скорость движения дуги
<span Monotype Corsiva";mso-bidi-font-family:Arial; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US">v<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">д<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">, котораяявляется основным параметром, определяющим отключающую способностьдугогасительного устройства. Кроме числа витков, на скорость дуги влияетдавление газа и значение отключаемого тока. Поскольку скорость в течениеполупериода меняется, целесообразно говорить о максимальной скорости движения дуги<span Monotype Corsiva";mso-bidi-font-family:Arial;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language: EN-US">v<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">д.м.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold">.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Максимальное допустимое число витков катушки определяется из условия надежного гашениядуги, возникающей при размыкании главных контактов, шунтирующих катушку. Этоусловие соблюдается при индуктивности катушки
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">L<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt; mso-bidi-font-weight:bold"><10<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">─<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">4<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"> Гн.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Скорость дуги зависит не только от напряженности магнитного поля,создаваемого катушкой, но и от конструктивного исполнения контактов: разрезныеили неразрезные; в случае неразрезного контакта скорость дуги зависит отсоотношения между активным и индуктивным сопротивлением его контура.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Под действием переменного магнитного потока в неразрезных контактах,представляющих собой короткозамкнутые кольца, возникает ток. Создаваемый этимтоком магнитный поток накладывается на основное поле катушки, вследствие чегомаксимум результирующего магнитного потока не совпадает с амплитудным значениемотключаемого тока, а кривые скорости смещены по отношению к кривым тока. Из-запотерь в контактах амплитуда результирующего магнитного поля снижается посравнению с амплитудой основного поля катушки.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Для выключателей на 6—35 кВмеждуконтактный промежуток будет лежать в пределах 10—30 мм. В результате обработки экспериментальных данных длясредних значений указанного промежутка была получена следующая эмпирическаязависимость:
<img src="/cache/referats/20260/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">где
<span Monotype Corsiva";mso-bidi-font-family:Arial;letter-spacing:1.0pt; mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">k<span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">0<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">—коэффициент, зависящий от геометрических параметров катушки, р —давление газа в камере выключателя.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Следует отметить, что, хотя при увеличении давления скорость дуги иуменьшается, дугогасительная способность растет вследствие повышения электрическойпрочности междуконтактного промежутка.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Теоретические и экспериментальные исследования показали, что максимальноезначение индукции магнитного поля в момент перехода тока через нуль и,следовательно, максимум скорости при подходе тока к нулю получится тогда,когда индуктивное сопротивление кольцевого неразрезного контакта равно егоактивному сопротивлению, т. е.
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight: bold">ωL
<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold"> = <span Arial",«sans-serif»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:EN-US;mso-bidi-font-weight:bold">r<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight:bold">.<span Arial",«sans-serif»;letter-spacing:1.0pt;mso-bidi-font-weight: bold">Такой