10.5.Элегазовые выключатели

Физико-химические свойства элегаза. Шестифтористая сера SF6 - элегаз, относится к «электроотрицательным» газам, получившим такое название из-за способности их молекул захватывать свободные электроны, превращаясь в тяжелые и малоподвижные отрицательно заряженные ионы. Элегаз при нормальной температуре (20°С) и давлении 0,1 МПа представляет собой газ без цвета и запаха. Плотность его почти в 5 раз выше плотности воздуха. Элегаз обладает низкой теплоёмкостью в канале столба дуги и повышенной теплопроводностью горячих газов, окружающих столб дуги (2000 К). Это характеризует элегаз как среду, обладающую высокими теплопроводящими свойствами. Под влиянием электрической дуги или коронного разряда происходит разложение элегаза с образованием химически активных соединений. Однако степень разложения элегаза под воздействием электрической дуги в дугогасительной камере низка из-за того, что большое количество разложившегося газа немедленно восстанавливается в элегазе.
Дугогасительные устройства. В элегазовых выключателях гашение дуги происходит так же, как и в воздушных выключателях при интенсивном охлаждении дуги потоком газа. Дугогасительная способность элегаза в 4 - 4,5 раза выше, чем воздуха при сопоставимых условиях. Это преимущество объясняется различиями телофизических свойств элегаза и воздуха. Канал столба дуги в элегазе обладает меньшим теплосодержанием по сравнению с воздухом и высокой способностью элегаза захватывать свободные электроны.
В результате количество носителей тока - свободных электронов - в столбе дуги вследствие этого уменьшается, баланс их может стать отрицательным и дуга гаснет. Явление захвата электронов особенно благоприятно сказывается после перехода тока через нуль, вследствие чего элегазовые выключатели малочувствительны к частоте восстанавливающегося напряжения.
В элегазовых дугогасительных устройствах в отличие от воздушных при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объём камеры, заполненный элегазом при небольшом избыточном давлении.
Интенсивное газодинамическое воздействие потока элегаза на столб электрической дуги является наиболее эффективным способом гашения дуги. Поэтому оно используется в большинстве современных конструкций элегазо-вых выключателей. Гашение дуги происходит в соплах потоком элегаза высокого давления (0,5—0,6 МПа) как при одностороннем, так и при двустороннем несимметричном газовом дутье.
Фирма Merlin Gerin выпускает элегазовый выключатель Fluarc FB4 на напряжение U_ном = (7,2—36) кВ, номинальный ток отключения I_о.ном = 25 кА, номинальный ток I_ном = (630—1250) А. Давление внутри корпуса 1,5 МПа, время гашения дуги 15 мс, полное время отключения 60—80 мс, срок службы — 20 лет.
На рис. 10.6 представлены полюс автокомпрессионного выключателя и положение механизма, соответствующее различным этапам отключения.
Положение а соответствует нормальному включённому состоянию. Ток протекает по главным контактам 1, 2, дугогасительные контакты 3, 4 замкнуты. Ввиду того что они изготовлены из дугостойкой металлокерамики (CuW), токоведущий контур обладает большим сопротивлением. Поэтому через дугогасящие контакты, как правило, проходит ток не более 15—20 % I_ном.
Положение б соответствует началу процесса отключения. Подвижный поршень 5 совместно с подвижным главным контактом 1 и соплом 6 перемещается под воздействием приводных рычагов 7, 8. Этим создаётся избыточное давление в полости над поршнем по сравнению с давлением под поршнем. Ток из главных контактов 1, 2 перебрасывается в дугогасительную цепь контактов 3, 4.
При дальнейшем перемещении поршня (положение в) происходит размыкание контактов 3, 4 с одновременным возникновением дутья через внут-ренние полости контактов 3, 4 — двустороннее симметричное дутье. При этом выделяющаяся энергия дуги разогревает элегаз, что приводит к повышению перепада давления и усилению интенсивности истечения газовой струи.
После гашения дуги при дальнейшем перемещении поршня (положение г) продолжается вентиляция межконтактного промежутка, обеспечивающая необходимую электрическую прочность.

На рис.10.7 показан разрез отечественного выключателя на номинальное напряжение 110 кВ и номинальный ток отключения 40 кА серии элегазовых баковых выключателей ВГБ.