Как возникает дуга и как она гасится?
При отключении в сети, содержащей индуктивность (это трансформаторы, двигатели, сама сеть и т. д. ) ток прекращается не сразу (закон коммутации, ТОЭ). В месте разрыва для поддержания тока возникает перенапряжение в несколько раз превышающее напряжение сети. Чем больше скорость разрыва тем перенапряжение выше. Высоким напряжением пробивается воздушный промежуток. Вот причина дуги. Для устранения дуги есть множество способов, таких как удлинение длины дуги в дугогасительных камерах, электромагнитное растягивание дуги. В сетях высокого напряжения применяются в камерах контактов специальные изоляционные материалы: масло, элегаз или создание вакуума.
В отключающих аппаратах необходимо не только разомкнуть контакты, но и погасить возникшую между ними дугу. Функция выключателя заключается не только в том, чтобы погасить дугу, а скорее в том,
чтобы исключить возможность еѐ нового зажигания путѐм эффективной деионизации промежутка различными искусственными средствами. При этом
используется свойство газа – быстро, в течение нескольких микросекунд,
превращаться из проводника в диэлектрик, способный противостоять восстанавливающемуся напряжению сети. В отключающих аппаратах напряжением до 1 кВ широко используются следующие способы гашения дуги:
– удлинение дуги при быстром расхождении контактов;
– деление длинной дуги на ряд коротких дуг.
В электрических аппаратах напряжением свыше 1 кВ применяются следующие способы гашения электрической дуги.
1. Гашение дуги с помощью электромагнитного дутья (удлинение дуги
при быстром расхождении контактов, деление длинной дуги на ряд коротких
дуг).
2. Гашение дуги в масле. Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкании контактов дуга приводит к
интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется
10
газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70…80 %). Быстрое
разложение масла приводит к повышению давления в пузыре, что способствует еѐ лучшему охлаждению и деионизации. Водород обладает высокими
дугогасящими свойствами, соприкасаясь непосредственно со стволом дуги,
он способствует еѐ деионизации.
3. Газовоздушное дутьѐ. Охлаждение дуги улучшается, если создать
направленное движение газов дутьѐм. Дутьѐ вдоль или поперѐк способствует
проникновению газовых частиц в еѐ ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги.
В выключателях высокого напряжения применяют многократный разрыв дуги в каждой фазе. В выключателях 500…700 кВ может быть до
12 разрывов и более.
Чтобы облегчить гашение дуги, восстанавливающееся напряжение должно
равномерно распределяться между разрывами. При отключении однофазного короткого замыкания восстанавливающееся
напряжение распределяется между фазами следующим образом, следовательно, гасительные
устройства будут работать в неодинаковых условиях. Для выравнивания
напряжения параллельно главным контактам выключателя (ГК) включают
ѐмкости или активные сопротивления.
4. Гашение дуги в вакууме. Высокоразреженный газ обладает электрической плотностью в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении.
Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после прохождения тока
через нуль прочность промежутка восстанавливается, и дуга не загорается
вновь.
5. Гашение дуги в газах высокого давления. Воздух при давлении 20 атм
(2 МПа) и более обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет создать компактные устройства для гашения дуги в атмосфере сжатого
воздуха. Ещѐ более эффектно применение высокопрочных газов,
шестифтористой серы SF6
(элегаза). Элегаз обладает не только большей
электрической прочностью, но и лучшими дугогасящими свойствами даже
при атмосферном давлении. Элегаз применяется в выключателях, отделителях, короткозамыкателях.
Электрическая дуга
http://rza.org.ua/elteh/read/50--Elektricheskaya-duga_50.html
Варианты гашения дуги в высоковольтных выключателях
http://forca.ru/stati/podstancii/varianty-gasheniya-dugi-v-vysokovoltnyh-vyklyuchatelyah.html
Электрические контакты
http://leg.co.ua/info/podstancii/elektricheskie-kontakty.html
Дуга возникает между контактами с высоким потенциалом при этом ионизируя воздух и образовывая проводящий электричество канал. Для гашения дуги в пускателях и автоматах применяют специальные устройства не дающие дуге идти коротким путем.
При размыкании электрической цепи возникает электрический разряд в виде электрической дуги. Для
появления электрической дуги достаточно, чтобы напряжение на контактах
было выше 10 В при токе в цепи порядка 0,1А и более. При значительных
напряжениях и токах температура внутри дуги может достигать 10...15 тыс.
°С, в результате чего плавятся контакты и токоведущие части.
При
напряжениях 110 кВ и выше длина дуги может достигать нескольких метров.
Поэтому электрическая дуга, особенно в мощных силовых цепях, на
напряжение выше 1 кВ представляет собой большую опасность, хотя
серьезные последствия могут быть и в установках на напряжение ниже 1 кВ.
Вследствие этого электрическую дугу необходимо максимально ограничить и
быстро погасить в цепях на напряжение как выше, так и ниже 1 кВ.