Из всего многообразия конструкций высоковольтных выключателей в КРУ, КТП, ячейках КСО и других аналогичных электроустановках в настоящее время применяются следующие типы выключателей 6... 10 кВ: малообъемные масляные (их часто называют также маломасляными), электромагнитные со щелевыми камерами, вакуумные и элегазовые.
Вакуумные и элегазовые выключатели получили преимущественное распространение в течение последних 5... 10 лет, в то время как маломасляные и электромагнитные со щелевыми камерами сейчас практически не выпускаются, хотя все еще находятся в эксплуатации.
Для более полной оценки преимуществ и недостатков высоковольтных выключателей для КРУ следует хотя бы кратко остановиться на вопросах, относящихся к горению и гашению дуги в высоковольтных выключателях.
Процесс горения и гашения дуги в высоковольтных выключателях.
При отключении цепи тока высоковольтным выключателем его контакты расходятся, однако при этом цепь тока не разрывается, поскольку между контактами выключателя возникает электрическая дуга в виде сильно ионизированного столба газа, который под влиянием высокой температуры становится проводящим. При сравнительно небольшой отключаемой мощности между контактами выключателя возникает не дуга, а лишь небольшая искра, которая практически не оставляет на них никаких следов, и после расхождения контактов на полную длину межконтактного промежутка цепь размыкается. В случае большой отключаемой мощности под действием возникающей дуги контакты обгорают, поэтому требуется применение специальных устройств для гашения дуги и размыкания цепи.
Таким образом, действие электрической дуги и электрической искры в высоковольтных выключателях различно. Так, при малых токах межконтактный промежуток незначительно насыщается парами металла, вследствие чего остается слабопроводящим; температура контактов оказывается недостаточной для их плавления и испарения металла, поэтому возникающий искровой разряд неустойчив и быстро затухает. При больших отключаемых токах картина прямо противоположна: температура контактов достаточна для расплавления их металла и насыщения парами металла межконтактного промежутка, что делает его проводящим и способным поддерживать дугу даже при низких напряжениях.
Процесс отключения цепи тока высоковольтным выключателем и гашение дуги состоят из следующих трех очень быстро, без пауз, последовательно сменяющих друг друга фаз:
- размыкание контактов и возникновение дуги;
- гашение дуги;
- восстановление электрической прочности дугового промежутка, препятствующее повторному зажиганию дуги. Гашение дуги в выключателях переменного тока существенно облегчается переходом тока через нуль. Фактически дуга в этих выключателях как бы играет роль естественного отключающего элемента, точно указывающего момент отключения и непосредственно выполняющего это отключение. Для того чтобы произошло отключение, достаточно лишь обеспечить быстрейшее восстановление электрической прочности дугового промежутка путем его деионизации и удаления из него заряженных частиц.