Тяговые и трансформаторные подстанции - Высоковольтные выключатели переменного тока

Назначение, классификация и основные параметры высоковольтных выключателей переменного тока
Высоковольтные выключатели — основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей (выше 1000 В) переменного тока при нормальном и аварийном (КЗ) режимах.
По роду дугогасящей среды выключатели подразделяют на масляные, воздушные, газогенерирующие, вакуумные и элегазовые.
Выключатели различают также по следующим признакам: по числу фаз — одно, двух и трехфазные; месту установки — для внутренней и наружной; способу управления — с ручным или дистанционным приводом; времени отключения — быстродействующие (до 0,08 с), ускоренного действия (до 0,12 с), небыстродействующие (до 0,25 с).
Работа высоковольтных выключателей нормального исполнения предусматривается при температуре окружающей среды от  +  35 до —40°С на высоте не более 1000 м над уровнем моря Кроме нормального исполнения, выпускают высоковольтные выключатели специальных конструкций для работы в северных, тропических, высокогорных, химически активных средах и др.
Выключатели должны удовлетворять следующим требованиям: надежно отключать цепи при гарантированных заводом условиях; обеспечивать удобство и безопасность эксплуатации; допускать автоматическое повторное включение (АПВ) после отключения.
Все параметры выключателя указываются в прилагаемом паспорте, а основные — на его щитке; они характеризуют условия надежной работы выключателя. Важнейшими параметрами выключателя являются следующие.
Номинальное напряжение Uном (линейное), которое определяет качество и размеры изолирующих частей, а следовательно, все размеры выключателя и его массу. Выключатель может быть использован в установках с рабочим напряжением ниже номинального, так как это не вызовет повреждения его изоляции. Заводы-изготовители гарантируют также работу выключателей при повышенных напряжениях, которые не должны превышать номинального на 20% для выключателей напряжением до 35 кВ и на 15% для выключателей напряжением 110 и 220 кВ. Ниже приведены соотношения между номинальным Uном и наибольшим рабочим Ннаиб. раб напряжениями в кВ: 6/7,2; 10/12; 35/40,5; 110/126; 220/252.
Номинальный ток — это наибольший ток (действующее значение), который выключатель способен длительно проводить при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре окружающей среды, при этом температура частей выключателя не должна превышать допускаемую для длительной работы. Таким образом, номинальный ток характеризует длительную работу выключателя без перегрева токоведущих частей и контактов, он определяет их размеры, однако не влияет на габариты выключателя.
Номинальный ток отключения — это наибольший ток КЗ (действующее значение периодической составляющей тока КЗ) который способен надежно отключить выключатель при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению в определенном цикле работы при восстановлении напряжения в соответствующей электрической цепи. Для выключателей переменного тока установлены два цикла работы: с АПВ и без АПВ.
Цикл с АПВ имеет вид O-T-BO-180-BO, где О — отключение выключателя релейной защитой при КЗ на защищаемой цепи; Т — гарантируемая для выключателя минимальная бестоковая пауза для деионизации среды до АПВ; ВО — включение выключателя устройством АПВ и немедленное за ним отключение релейной защитой; 180— промежуток времени, с, до следующего включения; ВО — включение и Отключение. В цикле без АПВ после отключения выключателя релейной защиты при КЗ в цепи он может быть включен на это КЗ еще 2 раза, но с интервалом не менее 180 с. Этот цикл обозначается О-180-ВО-180-ВО.
Большинство современных выключателей удовлетворяет циклу АПВ, особенно быстродействующие, у которых процесс деионизации дугового промежутка и среды осуществляется активно. Необходимость быстродействия отключения и полной деионизации среды обусловлена тем, что АПВ обеспечивает устойчивую работу электрической системы только в том случае, если оно происходит не более чем через 0,5 с после отключения выключателя.
Номинальная мощность отключения — это наибольшая мощность, которую надежно отключает выключатель в режиме КЗ без механического повреждения и оплавления контактов.  Ток динамической стойкости  — это наибольшее значение амплитуды полного тока КЗ, который выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.
Ток термической стойкости — это такой ток, при протекании которого в течение времени t,r температура токоведущих частей выключателя не должна превышать допустимую для кратковременного режима работы.
Время отключения выключателя с приводом представляет промежуток времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги на всех полюсах. Оно равно сумме собственного времени отключения выключателя с приводом tc.в. и времени горения дуги, т. е. tоткл. Собственное время отключения представляет отрезок времени от момента подачи импульса тока на отключающую катушку привода выключателя до момента расхождения дугогасительных контактов. Время горения дуги — это промежуток времени от начала расхождения дугогасительных контактов до момента погасания дуги на всех полюсах.
Технические решения в области производства высоковольтных выключателей направлены на повышение параметров и уменьшение габаритов выключателей за счет применения более качественных изоляционных материалов и эффективных способов гашения дуги.