Короткое замыкание в высоковольтном элегазовом выключателе

Элегазовый выключатель – это коммутационный аппарат, гашение электрической дуги в котором происходит в элегазе (шестифтористая сера). Использование элегаза в качестве дугогасительной среды сегодня является наиболее рентабельным направлением.

Основные достоинства элегазовых коммутационных аппаратов объясняются уникальными химико-физическими свойствами данного газа. Вообще, это инертный газ, у которого плотность в 5 раз превышает аналогичный показатель воздуха и электрическая прочность в 2-3 раза больше прочности воздуха. Его молекулы характеризуются способностью захватывать электроны, образуя малоподвижные ионы, характеризующиеся медленным перемещением в электрическом поле, из-за чего его еще называют электроотрицательным газом. Захват электронов формирует неустойчивую дугу, которая быстро гаснет.

Под воздействием направленного дутья поглощение электронов происходит еще более быстро. Для сравнения при атмосферном давлении гашение дуги в элегазе происходит в 100 раз эффективнее, чем в воздухе при аналогичных условиях.

Элегазовые выключатели разрабатывают и выпускают с автопневматическими дугогасительными устройствами, которые при отключении направляют струю газа в зону дуги. Но поскольку он довольно дорогостоящий, выхлоп в атмосферу элегаза нерентабелен. Поэтому эти выключатели изготавливают в виде замкнутой системы при невысоком избыточном давлении.

Конструктивно элегазовый выключатель включает подвижный и неподвижный контакты, размещенных в дугогасительной камере, наполненной шестифтористой серой. Эта камера соединяется с газгольдером. При включении выключателя его контакты открываются, и элегаз под давлением наполняет дугогасительную камеру. Неподвижный контакт выполнен в виде полой цилиндрической трубки, на окончании которой установлен контакт с дугогасительным устройством. При этом подвижный контакт представляет собой также полую цилиндрическую трубку, имеющий сбоку прямоугольные прорези. По этим прорезям и поступает элегаз, которые пропускается через электрическую дугу.

Однако, при сильном КЗ внутри самого выключателя, возможны серьездные повреждения. При этом сгорает дорогостоящее оборудование, ремонт которого возможен только в заводских условиях. Примеры таких повреждений представлены на фотографиях ниже.

Обгоревшие контакты заземлителя

Подвижная часть разъединителя

Обгоревщий и покрытый фосфатами контакт заземлителя

Остатки продуктов горения во внутреней камере выключателя.

Принцип действия

Во включенном положении контакты выключателя находятся под давлением 2,8кг/кв.см. При изменении состояния выключателя с включенного на выключенное, подвижный контакт отсоединяется от неподвижного и в этом месте горит дуга. Перемещение подвижного контакта синхронизировано по времени с механизмом открытия клапана, впускающего элегаз в камеру под давлением 14кг/кв. см. Таким образом, газовая среда между контактами быстро увеличивает диэлектрическую прочность, что и является следствием гашения дуги. Затем клапан закрывается с помощью набора пружин.

Достоинства элегазовых выключателей перед масляными и воздушными:

– малое время гашения электрической дуги, что достигается благодаря замечательным дугогасительным свойствам элегаза;

– высокая скорость отключения;

– бесшумная эксплуатация, благодаря закрытой системе;

– отсутствие риска возгорания, потому что элегаз абсолютно не горюч;

– способность использоваться во взрывоопасных помещениях, так как они полностью изолированы от атмосферного воздуха.

К недостаткам относят:

– высокую стоимость из-за значительной стоимости оборудования;

– экологическую опасность – образование фосгена при распаде элегаза – боевого отравляющего вещества;

– необходимость наличия дополнительного оборудования для восстановления элегазовой среды.