Высоковольтные выключатели: устройство и принцип действия
Высоковольтные выключатели переменного тока и как они работают
Автоматические высоковольтные выключатели — это коммутационные устройства, которые могут размыкать или замыкать цепь за малую долю секунды. Это достигается за счёт разъёмных контактов. Замыкание и размыкание цепи позволяет установить или прервать циркуляцию тока по цепи в обычных или специальных условиях работы, например, при коротком замыкании.
Высоковольтные выключатели: принцип действия
Процесс прерывания тока в высоковольтном выключателе начинается, когда подвижные контакты начинают разъединяться. Как следствие, площадь контакта уменьшается, а плотность тока становится больше, пока энергия не приведёт к испарению металла и возникновению дуги. Несмотря на физическое разделение переключающих контактов, возникшая дуга позволяет току продолжать течь. Прерывание циркулирующего тока будет достигнуто, когда прерывающая среда превратит плазму несущей дуги в изолирующую среду.
В начале дуговых явлений основным источником заряженных частиц является пар электрода. Однако по мере увеличения контактного разделения степень ионизации столба дуги также зависит от характеристик окружающей среды, за исключением вакуумных высоковольтных выключателей.
Высоковольтные выключатели: основные разновидности
В зависимости от среды и метода, используемого для прерывания тока, автоматические выключатели могут быть сгруппированы в следующие типы:
- Масляные высоковольтные выключатели.
- Вакуумные автоматические выключатели.
- Воздушно-магнитные автоматические выключатели.
- Воздушные взрывные автоматические выключатели.
- Серногексафлоридные (SF6) автоматические выключатели.
Масляные автоматические выключатели были первым типом устройств такого типа в сети, благодаря своей способности прерывать большие токи. Процесс прерывания основан на образовании пузырьков водорода и ацетилена, так как масло разлагается в результате дуги, возникающей между коммутационными контактами. Недостатки использования масла в качестве гасящей среды в автоматических выключателях, такие как воспламеняемость и высокая стоимость обслуживания, заставили искать другие среды гашения.
Были разработаны воздушно-струйные и магнитно-воздушные автоматические выключатели, но они не прижились на рынке из-за некоторых недостатков, таких как громоздкость и массивность. В середине века, считаясь новым поколением силовых выключателей, появились SF6 и вакуумные силовые выключатели. SF6 силовые выключатели начали быстро заменять масляные и воздушные силовые выключатели для высоковольтных приложений, так как большинство свойств SF6 превосходят другие прерывающие среды, такие как высокая диэлектрическая прочность или более высокая теплопроводность. Напротив, вакуумные СВ начали распространяться на уровне среднего напряжения до номинальных напряжений около 36 кВ.
Несмотря на то, что многие СВ первого поколения, с маслом или воздухом в качестве закалочной среды, все еще работают, SF6 СВ, несомненно, является наиболее распространённым СВ, используемым в настоящее время для высоковольтных приложений во всём мире.