Гашение дуги высоким давлением

При неизменной температуре степень ионизации газа падает с ростом давления, при этом возрастает теплопроводность газа. При прочих равных условиях это приводит к усиленному охлаждению дуги. Гашение дуги при помощи высокого давления, создаваемого самой же дугой в плотно закрытых камерах, широко используется в плавких предохранителях и ряде других аппаратов.

Гашение дуги в масле

Если контакты выключателя помещены в масло, то возникающая при их размыкании дуга приводит к интенсивному испарению масла. В результате вокруг дуги образуется газовый пузырь (оболочка), состоящий в основном из водорода (70...80 %), а также паров масла. Выделяемые газы с большой скоростью проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемешивание холодного и горячего газа в пузыре, обеспечивают интенсивное охлаждение и соответственно деионизацию дугового промежутка. Кроме того, деионизирующую способность газов повышает создаваемое при быстром разложении масла давление внутри пузыря.

Интенсивность процесса гашения дуги в масле тем выше, чем ближе соприкасается дуга с маслом и быстрее движется масло по отношению к дуге. Учитывая это, дуговой разрыв ограничивают замкнутым изоляционным устройством — дугогасительной камерой. В этих камерах создается более тесное соприкосновение масла с дугой, а при помощи изоляционных пластин и выхлопных отверстий образуются рабочие каналы, по которым происходит движение масла и газов, обеспечивая интенсивное обдувание (дутье) дуги.

Дугогасительные камеры по принципу действия разделяют на три основные группы: с автодутьем, когда высокие давление и скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии, с принудительным масляным дутьем при помощи специальных нагнетающих гидравлических механизмов, с магнитным гашением в масле, когда дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие щели.

Наиболее эффективны и просты дугогасительные камеры с автодутьем. В зависимости от расположения каналов и выхлопных отверстий различают камеры, в которых обеспечивается интенсивное обдувание потоками газопаровой смеси и масла вдоль дуги (продольное дутье) или поперек дуги (поперечное дутье). Рассмотренные способы гашения дуги широко используются в выключателях на напряжение выше 1 кВ.

Другие способы гашения дуги в аппаратах на напряжение выше 1 кВ

Кроме указанных выше способов гашения дуги, используют также: сжатый воздух, потоком которого вдоль или поперек обдувается дуга, обеспечивая ее интенсивное охлаждение (вместо воздуха применяются и другие газы, часто получаемые из твердых газогенерирующих материалов — фибры, винипласта и т. п. — за счет их разложения самой горящей дугой), элегаз (шестифтористая сера), обладающий более высокой электрической прочностью, чем воздух и водород, в результате чего дуга, горящая в этом газе, даже при атмосферном давлении достаточно быстро гасится, высокоразреженный газ (вакуум), при размыкании контактов в котором дуга не загорается вновь (гаснет) после первого прохождения тока через нуль.

17---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

В контактном аппарате отключение электрической цепи (размыкание контактов) физически представляет собой процесс перехода межконтактного промежутка аппарата из состояния проводника электрического тока в состояние диэлектрика (изолятора).

Каждая электрическая цепь обладает определенной индуктивностью L и емкостью С. Переход из одного состояния в другое занимает определенное время, так как каждому установившемуся состоянию цепи соответствует определенный запас энергии электрических и магнитных полей

( , ). Эти энергии могут изменяться непрерывно. Отсюда вытекают следующие законы коммутации:

1. 
   в начальный момент коммутации ток в индуктивной цепи остается таким же, каким он был непосредственно перед коммутацией, а затем плавно изменяется.
2. 
   в начальный момент после коммутации напряжение емкостной цепи остается таким же, каким он был непосредственно перед коммутацией, а затем плавно изменяется.

Отключения цепей переменного тока, как правило, производится выключателями. Они являются одним из самых важных аппаратов, от которых зависит надежная работа распредустройства, а иногда и всей энергосистемы. Самая ответственная операция для выключателя – отключение больших токов короткого замыкания (“неуда ленные” к.з.). Выключатель также должен надежно отключать малые индуктивные токи, емкостные токи, а также токи х.х. протяженных электрических линий без возникновения опасных коммутационных перенапряжений.
Условия возникновения и характеристики дуги в выключателе.

При расхождении контактов выключателя высокого напряжения в процессе отключения цепи контактное нажатие между ними постепенно снижается и, следовательно, уменьшается фактическая площадь их соприкосновения. В результате увеличивается плотность тока на ней и ее температура. По мере дальнейшего движения контактов температура в точке их соприкосновения возрастает и к моменту фактического расхождения достигает температуры плавления металла контактов. Когда контакты разойдутся на расстояние, измеряемое микрометрами, между ними образуется мостик жидкого металла контактов. По мере расхождения контактов мостик вытягивается и его сечение уменьшается. В мостике есть участки с наименьшим сечением (седловины). Сечение седловины интенсивно разогревается и температура в нем достигает температуры кипения металла. По мере расхождения контактов дуга удлиняется.

Электрическая дуга (дуговой разряд) представляет собой разрядный ток через мост из раскаленных ионизированных газов между контактами, который характеризуется большой плотностью тока, высокой проводимостью, высокой температурой, относительно небольшим падением напряжения у катода. В дуге происходят одновременно как электрические, так и тепловые процессы. Это разряд протекает без внешнего ионизатора.

Электрическая дуга визуально представляет собой светящийся канал, заполненный плазмой. Плазма это газ, состоящий из электронов, положительных ионов и нейтральных молекул и атомов, равномерно перемешанных между собой, но неодинаково нагретых. Кинетическая энергия этих частиц разная. В плазме нет разницы между плотностями положительно и отрицательно заряженных частиц в условиях их непрерывного возникновения и исчезновения.

Дуга возникает при больших мощностях отключения. Требуются специальные устройства для ее гашения. При малых мощностях отключения между контактами возникает лишь искра. При малых токах отключения межконтактный промежуток мало насыщен парами металла и поэтому является слабо проводящим. В этом случае размыкание цепи завершается без осложнений после полного расхождения контактов.