В связи с увеличением мощностей электроэнергетических установок возникает необходимость в создании аппаратов с повышенной коммутационной способностью на отключаемые токи в сотни килоампер.
Одним из путей решения этой проблемы является разработка коммутирующих устройств, использующих энергию взрыва специальных веществ (или газовых смесей), под действием которой поток дугогасящей жидкости (масло или специальные эмульсии) и продукты взрыва воздействуют на дугу, обеспечивая эффективное дугогашение. Этот способ дугогашения может быть положен в основу разработки быстродействующих (синхронизированных) коммутирующих устройств на токи до 200 кА. В отличие от традиционных устройств, используемых для синхронизированного размыкания контактов (индукционно-динамических и др.), взрывные дугогасительные устройства позволяют непосредственно аккумулировать огромную энергию в малом объеме с точностью до 10-6 с. Это достигается применением электроимпульсного инициирования, возбуждающего энергию взрыва вещества, не чувствительного к внешним воздействиям (удару, трению и т.п.), что обеспечивает необходимую безопасность в работе.
Рис 1. Конструктивные схемы взрывных коммутирующих устройств с жидкими дугогасящими средами
Синхронизированное взрывное коммутирующее устройство (рис. 1) состоит из корпуса 1, двух токоподводящих электродов 2, разрушаемой токоведущей вставки 3, заряда взрывчатого вещества 4, наполнителя (трансформаторное масло) 5, хрупкой разрушаемой перегородки б. Непосредственно перед переходом тока через нулевое значение (за 100 — 150 мкс) от схемы синхронизации подается инициирующий импульс, и образующиеся при взрыве ударная волна и продукты взрыва через наполнитель (масло) воздействуют на дугу, возникающую при разрушении вставки 3. При этом в дугогасительных устройствах создается локальное давление до 108 Па, что способствует быстрому нарастанию электрической прочности межконтактного промежутка. Время от подачи импульса на взрыв до образования дуги составляет 60 мкс и зависит в основном от энергии взрыва (дозы взрывчатого вещества). Используя известные приемы повышения отключающей способности (увеличения числа разрывов, величины межконтактного промежутка), а также учитывая энергию взрыва, можно существенно повысить коммутационную способность взрывных дугогасительных устройств.
При массе заряда взрывчатого вещества 3 — 5 г и межконтактном промежутке 45 мм отключающая способность масляного взрывного дугогасительного устройства составляет около 190 кА при напряжении 20 кВ.
Применение синхронизированных взрывных коммутаторов позволяет значительно уменьшить энергию, выделяемую при горении дуги в процессе отключения. Кроме того, отпадает необходимость в приводе, поскольку контакты в процессе дугогашения остаются неподвижными.
Перспективность использования жидкого элегаза в качестве дугогасящей среды обусловливается его высокой электрической прочностью (до 100 МВ/м), что позволяет создать весьма компактное дугогасительное устройство. Кроме того, вязкость и поверхностное натяжение жидкого элегаза меньше, чем у масла. В наибольшей степени дугогасящие свойства жидкого элегаза проявляются при создании интенсивного потока между электродами. При этом расстояние между контактами может составлять всего 35 мм при отключении тока 60 кА и напряжении 30 кВ.
Рис 2. Конструктивная схема дугогасительного устройства с жидким элегазом
Дугогасящее устройство с жидким элегазом представляет собой (рис. 2) камеру 1 с встроенными вводами 2, соединенными с неподвижными ламельными контактами 4. Подвижный Z-oбразный контакт 5 с дугостойкими накладками закреплен на валу 6. На этом же валу установлены лопасти 7 из изоляционного материала. дугогасительное устройство заполнено на 90 % жидким элегазом (над ним находится элегаз в газообразном состоянии 3).
Размыкание контактов осуществляется поворотом вала 6 вокруг оси. Возникающая при этом дуга гасится в потоке жидкого элегаза, создаваемого лопастями 7 в ламельных контактах 4, имеющих форму сопел. Продукты разложения элегаза, образующиеся при дуговых разрядах, могут быть поглощены специальными поглотителями.