|
| |
|
Слаботочка Книги ствления кратковременного трехфазного КЗ на шинах силового трансформатора. При этом существенно упрощается схема запирания тиристоров и повышается надежность защиты. В то же время искусственное КЗ через дугу ИДК неопасно для силового трансформатора и параллельно работающих агрегатов из-за кратковременности его воздействия. Благодаря работе только в режиме больших импульсных токов и специальной конструкции токопроводов из состава трехфаз-.иого ИДК может быть исключена магнитная система. Ввиду существенного снижения скорости дуги (до 15-30 м/с) длина плоскопараллельного участка электродов в трехфазных ИДК может быть уменьшена вдвое [3 3]. 3.4. Вакуумные и взрывные выключатели Вакуумные выключатели. Стремление к защите контактов от воздействий окружающей среды и к получению бездуговой коммутации привело к созданию вакуумных выключателей [3.4]. Появление вакуумных выключателей относится к концу 60-х годов, когда были отработаны промышленная технология получения высокого вакуума и способы его сохранения в течение длительного периода. Размещение контактов в вакууме обеспечивает малые потери энергии в контактах, равномерный износ контактных поверхностей, малое время отключения контактов, высокую крутизну нарастания электрической прочности межконтактного зазора после коммутации. Горение дуги происходит в парах металла электродов. Время переноса заряженных частиц весьма мало (0,1-0,7 мкс), что делает возможным гашение дуги за 1 мкс. Электрическая прочность вакуума превышает 40-10 В/мм. Минимальный отключаемый ток (ток среза), зависящий от материала кон-Тактов, составляет 0,5 А при выполнении их из висмута и 50 А - из вольфрама. Первостепенное значение имеет вакуумная технология. Которая должна обеспечить сохранение вакуума не менее 1,3-1,5 Па в течение 10-20 лет. При разработке как вакуумных, так и обычных автоматических выключателей важной проблемой является оптимальный выбор материала и формы контактов. Фирмой AEG (ФРГ) еще в 1930 г. запатентован сплав хром - медь, близкий к материалу, используемому в настоящее время. С целью снижения парообразования к меди как к материалу, имеющему высокую электропроводность, добавляется хром как материал с высокой температурой плав- ления [3.5]. Хром имеет меньшую температуру кипения, чем вольфрам, высокую термоэлектронную эмиссию и высокие геттерные свойства (поглощение газов, освобождающихся из материала контактов). Для равномерности распределения дуги по поверхности контактов в вакуумных выключателях используются системы магнитного дутья с продольным или поперечным полем. Системы с продольным магнитным полем отличаются большей площадью рассеивания энергии, меньшим напряжением на дуге и его большей стабильностью при изменении тока, простотой управления дугой при больших коммутируемых токах. Системы с поперечным магнитным полем характеризуются простотой конструкции и меньшей стоимостью. Интересные конструктивные решения найдены фирмой «Хитачи» (Япония), разработавшей многополюсный контакт с продольным магнитным полем [3.6]. Главный контакт имеет вид диска с пазами. Вспомогательный контакт выполняет одновременно функции катушки магнитного дутья и имеет форму кольца с двумя взаимно перпендикулярными стержнями. Подобная конструкция обеспечивает практически равномерное распределение большого числа быстро перемещающихся к периферии контакта электрических дуг. Как правило, вакуумные выключатели являются аппаратами переменного тока. Предприняты попытки создания вакуумных выключателей постоянного тока. Принципиально эта задача решается с помощью использования контура принудительной коммутации. В контур может входить конденсаторная батарея, предварительно заряженная до заданного напряжения, и мощный ключ, например тиратрон, тиристор или ИДК, через который конденсаторная батарея разряжается. С помощью этого контура обеспечивается принудительная коммутация-при прохождении тока через нулевое значение, как это делается при запирании тиристоров. Индуктивность контура коммутации должна, быть минимальной, что позволяет снизить необходимое значение емкости, хотя и приводит к повышению частоты тока. Так же как при принудительной коммутации тиристоров, при принудительной коммутации вакуумного выключателя постоянного тока на восстанавливающееся напряжение накладываются искусственно созданные высокочастотные колебания. Проводимость вакуумной дугогасительной камеры сохраняется в течение 10-30 мс после отключения (нуля тока). В связи с этим требуется выбор определенных значений емкости конденсаторной батареи и индуктивности контура коммутации для обеспечения соответствующей паузы тока. Из-за сложного вспомогательного оборудования вакуумные выключатели постоянного тока с принудительной коммутацией пока не получили распространения. Взрывные коммутаторы. Впервые практические разработки по использованию энергии взрывчатого вещества в дуговых защитных ацпаратах появились в 50-60-х годах в ФРГ и Японии. При этом достигаются высокое быстродействие, исключение из конструкции сложной системы привода, сравнительно небольшие габаритные размеры и ряд других преимуществ. В настоящее время известны два основных принципа построения взрывных коммутаторов.   а) 6) Рис. 3.9. Принцип действия взрывного коммутатора Первый из них используется в аппаратах разработки Томского НИИ высоких напряжений. Этот принцип [3,7, 3.9] заключается в разрушении взрывом участка токоввода и в интенсивном воздействии на дугу давлением до 10 ,Па, создаваемым продуктами взрыва, движущимися со скоростью до 10 м/с. При этом обеспечивается быстрый рост напряжения на дуге (до 100 В/мкс) и, следовательно, весьма эффективное токоограничение. Полное время отключения тока взрывным коммутатором составляет 1-3 мс. Взрывной коммутатор (рис. 3.9,а) содержит электроды /, укрепленные в проходных изоляторах 2, корпус 3, выполненный из изоляционного материала, и заряд взрывчатого вещества 4, находящегося в трансформаторном масле 5, которое используется в качестве дугогасящего наполнителя. Электроды соединены токопроводящей вставкой 6. Внутренний объем взрывного коммутатора разделен на две неравные части перегородкой 7. Меньшая часть заполнена воздухом 8, большая часть - трансформаторным маслом. Перегородка, токопроводящая вставка, заряд взрывчатого вещества и трансформаторное масло подлежат замене после каждого срабатывания. Процесс отключения электрической цепи начинается с •Момента подачи сигнала (например, от датчика тока) на 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [28] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |