3.1.4. Масляные выключатели

В дугогасительных устройствах масляных выключателей гашение дуги осуществляется путем эффективного ее охлаждения в потоке газопаровой смеси, вырабатываемой дугой в результате разложения и испарения масла.

Можно выделить две основные группы масляных выключателей:

• Баковые (многообъемные) масляные выключатели, в которых масло используется для гашения и изоляции токоведущих частей от заземленного бака;

• Малообъемные (маломасляные) масляные выключатели, в которых масло используется только для гашения дуги и изоляции между разомкнутыми контактами одного полюса.

В составе газопаровой смеси, возникающей в результате разложения масла под действием дуги, входит до 70% водорода, обладающего по сравнению с воздухом в 8 раз более высокой теплопроводностью, но меньшей предельной электрической прочностью. Механизм охлаждения столба дуги при больших (больше 100 А) и малых значениях тока дуги различен. При больших токах охлаждение дуги происходит главным образом за счет принудительной конвекции в потоке газопаровой смеси при большом давлении. При небольших токах конвекция и давление газа в зоне гашения дуги снижаются, условия охлаждения дуги ухудшаются, и время гашения дуги затягивается.

Дугогасительные системы с автоматическим дутьем получили наиболее широкое применение. В зависимости от конструкции дугогасительных камер различают продольное дутье (рис. 3.1.3, а), когда поток газопаровой смеси направлен вдоль столба дуги, поперечное (рис. 3.1.3, б), когда поток направлен перпендикулярно или под некоторым углом к столбу дуги, встречное (рис. 3.1.3, в), когда поток направлен противоположно по отношению движения подвижного контакта с дугой. Часто используют комбинации этих способов.

Рис. 3.1.3. Принципы организации автодутья дугогасительных камер в масле

Гашение дуги может быть условно разбито на три этапа. Первый этап начинается после начала размыкания контактов. Дуга загорается в замкнутом небольшом пространстве, создавая за счет разложения масла значительные давления (до 10 МПа). Это так называемый «режим замкнутого пузыря». Второй этап начинается с момента начала истечения газопаровой смеси из области замкнутого объема через рабочие каналы, которые открываются при перемещении подвижного контакта за пределы предкамерного объема. Дуга затягивается в рабочие каналы и за счет интенсивного истечения газопаровой смеси завершается процессами распада столба дуги и восстановления электрической прочности межконтактного промежутка. В течение третьего этапа происходит удаление из камеры оставшихся после гашения дуги горячих газов, продуктов разложения масла и заполнение внутренней полости камеры свежим маслом, происходит подготовка камеры для последующего ее отключения.

Образующиеся под влиянием дуги продукты разложения масла понижают отключающую способность дугогасительных устройств, ограничивают коммутационный ресурс, снижают электрическую прочность изоляционного промежутка, влияют на состояние контактов, их структуру и переходное сопротивление. Все это требует постоянного контроля за состоянием качества масла, его уровнем в дугогасительных устройствах.