Для отключения зарядного тока или тока повреждения производителями разработаны и совершенствуются устройства отключения, выключатели и контакторы, в которых, в частности, используется разная среда отключения: воздух, масло, вакуум и элегаз (SF6). В то время как отключение в воздухе или в масле используется все реже, технология отключения в вакууме или в элегазе находит все большее применение и является преобладающей для сетей среднего напряжения.
Успешное отключение обеспечивается при следующих условиях:
мощность, рассеиваемая в электрической дуге под воздействием эффекта Джоуля-Ленца, остается меньше мощности охлаждения устройства;
высокая скорость деионизации среды;
промежуток между контактами имеет достаточную электрическую прочность.
Таким образом, при разработке оборудования важно учитывать выбор среды отключения. Эта среда должна обладать следующими свойствами:
иметь большую удельную теплопроводность, в частности, в фазе гашения дуги, чтобы обеспечить отвод тепловой энергии от дуги;
как можно быстрее восстанавливать свои электроизоляционные свойства во избежание несвоевременного повторного пробоя (на рис. 19 показаны исключительные свойства элегаза в этой связи);
при высоких температурах обеспечивать хорошую электропроводность, чтобы уменьшить удельное сопротивление дуги, а, следовательно, рассеиваемую энергию;
р - давление
θ - постоянная времени деионизации
Рис. 19 : Зависимость постоянной времени деионизации от давления для различных газов
Рис. 20 : Изменение электрической прочности воздуха в зависимости от давления в слабо неоднородном поле (кривая Пашена)
Рис. 21 : Влияние расстояния между контактами на электрическую прочность
при низких температурах обеспечивать хорошую электрическую изоляцию, чтобы облегчить процесс восстановления напряжения.
Это качество диэлектрика измеряется электрической прочностью пространства между контактами, которая зависит от давления газа и расстояния между электродами. Зависимость напряжения пробоя от расстояния между электродами и давления представлена кривой Пашена (см. рис. 20 и 21), которая позволяет определить три зоны в зависимости от давления газа.
Зона высокого давления, называемая «атмосферным режимом», где электрическая прочность пропорциональна давлению газа и расстоянию между контактами.
Зона низкого давления, где электрическая прочность достигает истинного минимума в интервале от 200 до 600 В в зависимости от используемого газа (минимум Пашена). Данное значение определяется произведением давления на расстояние между контактам и составляет примерно 102 мбар.см.
Зона вакуума, в которой напряжение пробоя зависит только от расстояния между контактами и состояния их поверхности.
Состояние проводимости обеспечивается электронами и атомами, выделяемыми контактами в вакууме, а в газовой среде - за счет быстрой ионизации молекул этого газа.
Рис. 22 : Среда отключения, применяемая в зависимости от эксплуатационного напряжения
Эти кривые демонстрируют возможные характеристики, которые проявляются в зависимости от вариантов среды отключения, которые были последовательно использованы: воздух при атмосферном давлении или под высоким давлением, водород, полученный при разложении масла, вакуум или элегаз. На рисунке 22 показаны диапазоны значений напряжения, для которых в настоящее время применяется каждая из этих технологий.
