§ 34. Автогазовые выключатели
Рис. 34-1. Автогазовый выключатель типа ВГ-10М:
1 — подвеска; 2 — направляющее устройство; 3 — скользящие токосъемные контакты; 4 — подвижный контакт; 5 — дугогасительная камера; 6 — газоотвод; 7 — отключающая пружина; 8 — буферная пружина; 9 — резиновый буфер; 10 — гетинаксовый рычаг; 11 — комплект сдвоенного опорного изолятора; 12 — корпус; 13 — пластинчатый буфер; 14 — нижний контактный зажим; 15 — рама; 16 — отключающий электромагнит; 17 — вал; 18 — пружинный отключающий механизм; 19 — включающий электромагнит
Автогазовые выключатели выпускаются нашей промышленностью типа ВГ-10М (выключатель газовый модернизированный). Общий вид такого выключателя изображен на рис. 34-1.
Подвижный контакт 4 выключателя в виде медной шинки перемещается в продольных пазах стальных стержней. В верхней части направляющих стержней имеется латунная колодка со скользящими контактами. Через эти контакты и шинку подводится ток к подвижному контакту. Подвижный контакт перемещается посредством изоляционного приводного рычага 10. Неподвижный контакт расположен внутри дугогасительного устройства 5, оборудованного газоотводом 6. Все эти устройства монтируются на опорных фарфоровых изоляторах, которые укрепляются на стальной раме. Дугогасительная камера автогазового выключателя (рис. 34-2) состоит из неподвижного контакта 8 с защитным кольцом 9, резьбовой шпильки 4, газогенерирующих пластин 1 с заслонками 6 и пружинами 7, буферного пространства 2 и газоотвода с глушительной камерой 5.
Рис. 34-2. Дугогасительная камера автогазового выключателя
После размыкания ножа подвижного контакта с точечным контактом 8 между защитным кольцом 9 и концом подвижного контакта образуется электрическая дуга (см. рис. 34-2). Из газогенерирующих пластин 1 выделяется при этом газ, который через клапан 3 заполняет буферное пространство 2. При дальнейшем опускании подвижного контакта освобождаются каналы поперечного дутья и из буферного пространства газы устремляются поперек дуги в гасительную камеру, где, проходя через крупные медные стружки, теряют скорость.
§ 35. Электромагнитные выключатели
По разработкам ордена В. И. Ленина Всесоюзного электротехнического института отечественной промышленностью освоен и выпускается электромагнитный воздушный выключатель на напряжения 10 кВ.
Рис. 35-1. Схема устройства электромагнитного выключателя типа ВЭМ-10: а — схема гашения электрической дуги; б — цилиндр и сопло для выдувания дуги в гасительную камеру; 1 и 2 — подвижный и неподвижный силовые контакты; 3 — дугогасительная катушка; 4 — дугогасительная камера; 5, 7 — дугогасительные контакты; 6 — сопло воздушного дутья
Рис. 35-2. Схема устройства дугогасительной камеры выключателя ВЭМ-10
Схема работы такого выключателя изображена на рис. 35-1. При отключении выключателя подвижный контакт 1 перемещается вправо и электрическая дуга переходит на дугогасительный контакт 5. С этого момента включается дугогасительная катушка 3 и на дугу воздействует магнитный поток, который затягивает дугу в камеру 4. Дугогасительная камера состоит из изоляционных огнестойких перегородок, которые в нижней части имеют вырезы (рис. 35-2).
В сечении I длина дуги будет равна ширине камеры (lI=L). В сечении II длина дуги благодаря лабиринту несколько увеличивается (lII>L), наконец в сечении III длина дуги приближается к 1,5 м (lIII>L)· Благодаря такому устройству камеры осуществляется так называемое реостатное гашение дуги. Сущность этого метода заключается в том, что по мере горения дуги в ее цепи увеличивается активное сопротивление. Перед погасанием дуги в цепи превалирует активное сопротивление, что облегчает ее гашение (см. § 29) и уменьшает перенапряжения. Время горения дуги в выключателе ВЭМ-10 составляет 0,07—0,09 сек. С быстродействующим приводом время может быть сокращено до 0,05—0,06 сек. Мощность отключения — 250—300 Мва.
Для гашения малых токов, когда магнитное дутье слабое, выключатель имеет дополнительное воздушное дутье.
Рис. 36-1. Вакуумная дугогасительная камера КДВ-5 разработки ВЭИ:
1, 5 — стальные фланцы; 2, 6 — стальные экраны; 3 — стеклянный цилиндрический баллон; 4 — откачной штенгель; 7, 10 — медные электроды (вводы); 8 и 9 — неподвижный и подвижный контакты; 11 — сильфон
Оно осуществляется при помощи цилиндра (см. рис. 35-1,б), поршень которого кинематически связан с подвижным контактом выключателя.
§ 36. Перспективные разработки выключателей
Описанные выше типы выключателей имеют следующие присущие им недостатки:
- общее время отключения короткого замыкания сравнительно велико и не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к современным тяговым подстанциям с кремниевыми выпрямителями;
- ограниченное число отключений без последующего осмотра;
- большие габариты.
Отмеченные недостатки могут быть устранены в конструкции вакуумных выключателей. Вакуумная дугогасительная камера КДВ-5 разработки ВЭИ изображена на рис. 36-1.
Ход подвижного контакта в этом выключателе соответствует 4 мм. Камера КДВ-5 надежно отключает ток 1000 а не менее 10 раз при напряжении 10 кВ. Ток 600 а камера отключает 500 раз, а число отключений при токе 200 а достигает 30 000.
Гашение дуги в вакуумных выключателях основано на том, что напряжение пробоя контактного промежутка в вакууме во много раз больше, чем в другой среде. Например, при расстоянии 4 мм напряжение пробоя в атмосфере —15 кВ, а в вакууме с давлением газов 10-5 мм. рт. ст. — 170 кВ.
Механизм возникновения горения и гашения дуги в вакууме еще недостаточно изучен, но можно надеяться, что необходимые для современных тяговых подстанций вакуумные выключатели будут разработаны и выпущены.