Вакуум в качестве среды гашения дуги

Вакуумные коммутационные аппараты для распределительных устройств напряжением 6-35 кВ становятся всё более популярными. Они предпочтительнее воздушных, масляных и элегазовых устройств благодаря своим преимуществам. Вакуумные выключатели надежны, эффективны и безопасны, легко обслуживаются и предназначены для множества циклов включения-отключения.

Что такое вакуумный выключатель с управляемой коммутацией

Создание вакуумного выключателя с управляемой коммутацией в заданной фазе сетевого напряжения успешно решает проблему предотвращения опасных бросков тока и перенапряжений, увеличения ресурса оборудования. В рабочих режимах управляемое включение выключателя на реактивную нагрузку позволит существенно уменьшить броски тока, а при управляемом отключении снизить вероятность повторных пробоев и, как следствие, возникновения перенапряжений. Например, оптимальным моментом для включения конденсаторной батареи является момент, когда напряжение на разрыве выключателя проходит через нуль. Чем дальше момент включения от нулевого значения напряжения на разрыве, тем выше броски тока.

Управляемое включение токов короткого замыкания также дает возможность сократить время горения дуги до минимальных значений. При отключении минимальное время горения дуги определяется из условия, что за это время контакты должны разойтись на расстояние, достаточное для успешного гашения дуги при переходе тока через нуль. Поэтому управляемое отключение токов короткого замыкания является средством, обеспечивающим уменьшение электрической эрозии частей дугогасительного устройства и повышение ресурса выключателя.

Для вакуумного выключателя, кроме указанных преимуществ, при управляемой коммутации можно ожидать и увеличение отключающей способности. Управляемая коммутация номинальных токов позволит также улучшить характеристики выключателя – повысить его ресурс (что особенно важно, если выключатель работает в режиме частых коммутаций), предотвратить виртуальный срез тока и др. При управляемой коммутации сокращаются коммутационные перенапряжения, и становится возможным увеличение номинального напряжения выключателя.

Вакуумные выключатели – конструктивные особенности

Размеры вакуумных выключателей определяются промежутками между контактами, необходимыми для гашения электрической дуги и предотвращения её возникновения. Вакуум обладает наибольшей электрической прочностью среди всех используемых сред, что делает выключатели компактными и удобными для установки в распределительных устройствах.

1. Малые изоляционные промежутки также имеют свои преимущества. Они обеспечивают высокую скорость работы, сокращая время горения электрической дуги, её длину и рассеиваемую энергию.
2. Сравнительно с другими технологиями, такими как элегазовые или масляные, вакуумные выключатели имеют меньшую эрозию контактов при отключении, что увеличивает их срок службы и снижает эксплуатационные издержки.
3. Вакуумные выключатели не требуют преодоления сопротивления среды при отключении, так как гашение происходит в вакууме. Благодаря малым изоляционным промежуткам и небольшой массе контактов, мощность привода вакуумных выключателей минимальна по сравнению с другими технологиями. Это позволяет использовать стандартные пружинные системы, упрощая работу и обслуживание и обеспечивая надежность всей системы электроснабжения.
4. При отключении вакуумных выключателей происходит испарение частиц материала между контактами, что способствует гашению электрической дуги. Большая часть этих частиц оседает на поверхности контактов, а лишь небольшая часть распыляется в камере. Специальная форма поверхности контактов позволяет равномерно распределить тепловую нагрузку и увеличить ресурс всей системы.
5. Вакуумные коммутационные аппараты – современные и перспективные альтернативы другим технологиям. Они обеспечивают длительный срок службы, высокую эффективность, безопасность и компактность распределительных устройств на напряжения до 35 кВ.

Вакуумный выключатель достоинства и недостатки

Вакуум может использоваться в качестве среды гашения дуги в различных электрических системах. Гашение дуги происходит путем удаления или снижения концентрации ионов и электронов в окружающей среде, что приводит к потуханию дугового разряда.

Использование вакуума в качестве среды гашения дуги имеет ряд преимуществ:

1. Вакуум не содержит газовых молекул, которые могут поддерживать дуговой разряд. Это позволяет достичь быстрого и эффективного гашения дуги
2. Вакуумная среда предотвращает образование остаточной ионизации, что позволяет быстро восстанавливать изоляцию и возвращать систему в нормальное состояние после гашения дуги.
3. Применение вакуума в качестве среды гашения дуги широко используется в высоковольтных выключателях, контакторах, разъединителях и других устройствах, где требуется надежное гашение дуги при высоких напряжениях и токах.

Однако следует отметить, что использование вакуума также имеет свои ограничения. Например, вакуумные выключатели требуют более сложной конструкции и обслуживания по сравнению с выключателями, работающими в других средах гашения дуги, таких как воздух или сырой газ.