Выключатели напряжением 6-10 кВ являются наиболее ответственными аппаратами распределительных устройств. Они служат для включения и отключения под нагрузкой электрических цепей в нормальных режимах работы и для автоматического отключения при КЗ. Отключение и включение токов КЗ является наиболее тяжелым режимом.
Для успешной работы выключатели должны обладать достаточной отключающей способностью и возможно меньшим временем действия. По степени быстродействия выключатели разделяют на сверхбыстродействующие с временем отключения до 0,06 с, быстродействующие — от 0,06 до 0,08 с, ускоренного действия — от 0,08 до 0,12 с и небыстродействующие — от 0,12 до 0,25 с.
В зависимости от среды, в которой расходятся контакты и гасится дуга, выключатели бывают масляные, со специальными жидкостями, воздушные пневматические, воздушные электромагнитные, автогазовые (с газом, генерируемым твердым веществом под действием температуры дуги), элегазовые, вакуумные, со специальными газами.
В зависимости от количества масла масляные выключатели делятся на две группы: с большим объемом масла (ВМ, ВМБ, МКП и др.) и с малым объемом (ВМГ, ВМП и др.). В многообъемных выключателях масло выполняет двойную функцию: гасит дугу и изолирует токоведущие части друг от друга и от заземленного бака. Масло в малообъемных выключателях служит только для гашения дуги.
Указанные группы характеризуются различными принципами гашения дуги. У многообъемных выключателей возникающая при расхождении контактов дуга действием высокой температуры разлагает масло, образуя газовый пузырь (до 70 % водорода) с областью большого давления. Дуга при этом охлаждается (водород обладает большой теплопроводностью) и при дальнейшем увеличении расстояния между контактами гаснет.
В малообъемных выключателях электрическая дуга гасится потоком газомасляной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры дуги. Этот поток получает определенное направление в специальном дугогасящем устройстве — дугогасительной камере.
На рис. 2 показано гашение дуги при отключении малообъемного выключателя с дугогасительной камерой поперечно-продольного дутья. Дугогасительная камера 1 состоит из пакета изоляционных пластин, стянутых изоляционными шпильками.
Пластины имеют вырезы и центральное отверстие для прохода подвижного контактного стержня. В нижней части камеры один над другим расположены поперечные Дутьевые каналы (щели) 2, в верхней — масляные карманы 3. Поперечные каналы имеют раздельные выходы, направленные вверх в надкамерное пространство.
Рис. 2. Гашение дуги в выключателе
При отключении выключателя подвижный контактный стержень выходит из неподвижного розеточного контакта. При этом между ними возникает электрическая дуга. Под действием высокой температуры дуги масло разлагается, образуя газовый пузырь, состоящий из паров масла и газообразных продуктов его разложения. Образующимся газам нет выхода, пока подвижный контактный стержень занимает центральное отверстие дугогасительной камеры. При этом в нижней части цилиндра выключателя резко повышается давление.
При дальнейшем движении подвижного контакта последовательно открываются поперечные дутьевые каналы дугогасительной камеры и пары масла и газов, разрывая и охлаждая дугу, устремляются вверх в надкамерное пространство — возникает поперечное дутье. Большие и средние токи гасятся в поперечных каналах.
При отключении малых токов интенсивного разложения масла не происходит и давление в нижней части цилиндра может оказаться недостаточным для создания мощного дутья в поперечных каналах и гашения дуги. В этом случае дуга затягивается в центральное отверстие дугогасительной камеры и под ее действием масло, находящееся в верхней части камеры — в карманах, также переходит в газообразное состояние. За счет этого при выходе подвижного контакта из дугогасительной камеры образуется дополнительное продольное дутье и дуга гаснет.
Этот принцип работы дугогасительного устройства хорошо себя зарекомендовал в эксплуатации. Гашению дуги способствуют также газы, образующиеся при соприкосновении дуги с изоляционными пластинами дугогасительной камеры, и прохождение переменного тока каждые полпериода через нулевое значение. Чем быстрее и дальше подвижный контактный стержень отойдет от неподвижного, тем меньше вероятность пробоя изоляционного промежутка между ними и поддержания горения дуги.
Многообъемные выключатели просты по конструкции, в одном баке располагаются все три фазы. Однако благодаря большому количеству масла указанные выключатели взрыво- и пожароопасны и, кроме того, являются небыстродействующими и отключающая способность их невелика.
