Домашний выключатель на 220в можно отключить простым движением руки. Но чтобы отключить напряжение величиной 110 000 Вольт, под нагрузкой, потребуется выключатель высотой в 5 метров. В этой статье мы вкратце разберем, как работают такие выключатели.
Путь электричества от розетки, до Атомной станции очень велик. Напряжение преобразуется на подстанциях несколько раз подряд. Вот примерный путь. От 0.4 кВ, 10кВ, 35кВ, 110кВ до 750кВ. Чем больше напряжение, тем меньше потери электроэнергии, поэтому эту цепочку не избежать, и на каждый класс напряжения нужно установить свой выключатель.
Чуть теории
В отключающих аппаратах необходимо не только разомкнуть контакты, но и погасить возникшую между ними дугу. Дуга- электрический разряд в газе, по форме существования вещества считается плазмой. Дуга происходит при пробое воздушного промежутка. Горение сопровождается большим количеством выделяемой энергии и увеличением температуры на 10000 градусов , поэтому дуга очень опасна для электрооборудования.
Из уроков физики, мы знаем что переменный ток постоянно колеблется, наиболее безопасное разведение контакта- это прохождение тока через 0, в этот момент дуга как бы гасится самопроизвольно. Длительность безтоковой паузы невелика, от десятков до нескольких сотен микросекунд. Если разомкнуть контакты системой привода в безтоковую паузу, и развести их с достаточной скоростью на такое расстояние чтобы не произошел пробой, то цепь будет отключена очень быстро. Если дуга гасится теми или иными способами, то напряжение между контактами должно восстановиться до напряжения питающей сети. Однако если в цепи имеются индуктивные, активные и емкостные сопротивления, возникает переходный процесс, появляются перенапряжения. Для гашения дуги на подстанциях применяют Высоковольтные выключатели. Выключатель- это коммутационный аппарат предназначенный для включения и отключения тока. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ (короткое замыкание) и включение на существующее КЗ. Пример тока КЗ – замыкание провода на землю, или замыкание на провод другой фазы.
Устройство, принцип действия
Первыми выключателями в цепях высокого напряжения были масляные баковые выключатели. Контактная система располагалась в баке, залитом изоляционным маслом. Которое служило для гашения дуги и изоляции токоведущих частей друг от друга, и от бака выключателя. Система привода приводилась в действие электромагнитом при включении, при отключении механизм выводится из равновесия, и под действием пружин выключатель отключается. При отключении выключателя 6 000 Вольт возникает дуга между контактами, которая разлагает и испаряет масло, образуя газомасляный пузырь, который и способствует охлаждению и тушению дуги. Но для выключателей 110 000 вольт такой способ гашения не достаточен, поэтому были разработаны дугогасительные камеры, сквозь который проходит подвижный контакт. Устройство камеры имеет каналы для прохождения газа и масла. При отключении выключателя возникает дуга между контактами, образуется газомасляный пузырь, который направляется по газомаслянный каналам камеры и буквально срезает дугу в момент прохождения тока через 0. Контакты расходятся, выключатель отключен.
Достоинства масляных выключателей.
- Простота конструкции
- Высокая отключающая способность
Недостаток
- Большие объёмы масла, Так например в 1 полюсе (фазе) находится 3 тонны масла, 3 фазы -9 тонн
- Пожароопасность
- Габариты
- Постоянный контроль за состоянием и уровнем масла
Указанные недостатки масляных выключателей привели к тому, что на вновь сооружаемых объектах они не применяются, а на действующих заменяются более современными элегазовыми (работающий в газовой среде).