Электрическая дуга переменного тока и ее гашение - Восстановление напряжения на контактах выключателя при отключении

ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА КОНТАКТАХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Восстановление напряжения. Перед погасанием дуги напряжение между контактами выключателя А и В (рис. 11) равно напряжению гашения дуги, которое, как уже указывалось, во много раз меньше номинального напряжения Вк. При переходе тока через нуль дуга гаснет и сопротивление дугового промежутка быстро увеличивается (общий ток, проходящий в цепи во время восстановления напряжения между контактами А и Б, разветвляется на токи). После перехода тока через нуль на промежутке А—Б стремится восстановиться напряжение, обусловленное конфигурацией и параметрами цепи (R, С) и постоянными выключателя (сопротивлением его шунтирующих резисторов, остаточной проводимостью ствола дуги и емкостями).
Это напряжение называется действительным переходным восстанавливающимся (или просто восстанавливающимся) напряжением. Процесс изменения этого напряжения во времени называется восстановлением напряжения на контактах Вк. Действительное переходное восстанавливающееся напряжение является суммой напряжения промышленной частоты в момент перехода тока через нуль и колебаний напряжения, возникающих в цепи при разряде емкости С.
После прохождения тока через нуль на дуговом промежутке А— Б стремится восстановиться напряжение промышленной частоты (действующее значение напряжения промышленной частоты в момент перехода тока через нуль), называемое возвращающимся напряжением. Оно не может мгновенно установиться, так как этому препятствует индуктивность и емкость цепи. Изменение возвращающегося напряжения ивз от нуля до максимума происходит за четверть периода частоты 50 Гц, т. е. за 0,005 с или за 5000 мкс. Колебания напряжения, обусловленные параметрами цепи (R, L и С), достигают своей наибольшей амплитуды за несколько десятков микросекунд. Это позволяет считать ивя неизменным в продолжение всего переходного процесса восстановления напряжения, равным его значению в момент- прохождения тока через нуль, а именно
(2-4)
где φ — фазовый сдвиг между током и напряжением,Um р. ф — действующее значение наибольшего рабочего фазного напряжения, кВ; — коэффициент, характеризующий условия гашения первым отключающим полюсом.
При чисто реактивном сопротивлении цепи угол φ близок к 90° и, следовательно, ит определяется амплитудой наибольшего рабочего напряжения (фазного или линейного). При значительном активном сопротивлении в цепи φ < 90°. Поэтому цвз меньше амплитуды наибольшего рабочего напряжения цепи.
Коэффициент Кн.г представляет собой отношение возвращающегося напряжения полюса, первым гасящего дугу при отключении трехфазного к. з., к амплитуде фазного наибольшего рабочего напряжения. Он зависит от рода к. з. (однофазное, двухфазное, трехфазное), состояния нейтрали системы (заземлена или нет), места к. з., возможности двойных к. з. и работы Вк в условиях противофазы напряжений в системе.
В трехфазных системах Кп.г зависит от вида к. з. При трехфазном к. з. дуга не гаснет одновременно во всех полюсах из-за сдвига токов по фазе на 120°. Вначале дуга гаснет в одном из полюсов, после чего отключается двухфазное к. з. (в системах с изолированной нейтралью) или два однофазных к. з. (в системах с заземленной нейтралью).
Самое большое возвращающееся напряжение прикладывается к полюсу Вк, который первым начинает гасить дугу. Для Вк до 35 кВ включительно Кп. г = 1,5, а на 110 кВ и выше Кп. г = 1,3.