Эффективность дугогасительных устройств и ресурс масляных выключателей в значительной мере обусловливаются физико-химическими процессами, происходящими в зоне дугогашения. Образующиеся под действием дуговых разрядов продукты разложения масла (в особенности углерод), ионизированный газ, пары материала контактов снижают отключающую способность дугогасительных устройств. Свободные частицы углерода снижают электрическую прочность промежутка, ухудшают процесс включения на короткое замыкание из-за преждевременного пробоя межконтактного промежутка. При взаимодействии продуктов разложения масла и изоляционных элементов дугогасительных устройствах с материалом контактов поверхность последних приобретает рыхлую структуру, что приводит к их быстрому разрушению. Так, на медных контактах образуется рыхлый слой карбида меди. Теплопроводность и дугостойкость этого слоя значительно ниже, чем у меди. Это затрудняет теплоотвод из зоны оснований дуги на контактах и снижает их ресурс. Кроме того, оседание продуктов разложения масла на контактах увеличивает их переходное сопротивление.
Исследования показывают, что длительность горения дуги с увеличением числа отключений возрастает уже после 10-15 отключений (рис. 1, кривая Г). Это обусловлено весьма интенсивным увеличением продуктов разложения (рис. 1, кривая 2), что увеличивает длительность горения дуги и приводит к весьма резкому снижению сопротивления внутренней изоляции уже после одного-трех отключений, а после восьми-десяти отключений оно снижалось до 50 — 30 МОм (рис. 1). После слива и очистки масла сопротивление изоляции восстанавливалось до первоначального значения, превышающего 10000 МОм.
Следует иметь в виду, что накопление продуктов разложения приводит к увеличению вязкости масла (рис. 2), что может отрицательно повлиять на работу выключателя при низких температурах окружающего воздуха. Количество продуктов разложения зависит прежде всего от числа отключений и энергии дуги. В среднем на единицу энергии дуги этот показатель составляет 0,045 — 0,06 г/кДж.
Рис 1. Зависимость времени горения дуги от содержания осадка в масле т и сопротивления внутренней изоляции Rm маломасляного выключателя на 35 кВ от количества отключений тока 5 кА
Так, после 10 отключений тока 5 кА выключателем с контактами из композиции 70 W-Cu в дугогасительных устройствах с объемом масла 3-10-3 см3 содержится 38 г углерода (в виде осадка), 2 г вольфрама и 0,8 г меди.
Для определения ресурса (допустимого числа отключений заданного тока) могут быть использованы эмпирические зависимости. В подавляющем большинстве маломасляных выключателей используется контактная система, состоящая из неподвижного контакта розеточного типа и подвижного контактного стержня, рабочие части которых облицованы накладками из дугостойких композиций. Ресурс контактов такого включателя в диапазоне отключаемых токов 10 — 30 кА может быть вычислен из эмпирической зависимости
где тк — масса разрушаемого под действием дуговых разрядов контактного материала, г; /откл — ток отключения, кА; гд — длительность горения дуги, с; кэ и а постоянные коэффициенты, определяемые материалом контактов и условиями работы выключателя (для меди кэ = 2,15, а = 1,58, для медно-вольфрамовой композиции кэ = 0,274, а = 1,8).
Рис 2. Зависимость относительной вязкости масла от содержания осадка
Ориентировочно ресурс контактов маломасляных выключателей при токах 1 — 20 кА может быть определен из рис. 3.
Рис 3. Зависимость допустимого числа отключений маломасляного выключателя на 35 кВ с контактами из меди (1) и композиции 70 W-Cu (2) от тока
