Воздушные выключатели - Принципы конструирования воздушных выключателей

КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ИХ ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
9-1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
В настоящее время разработку и производство воздушных выключателей осуществляет около 20 ведущих зарубежных и отечественных фирм, причем многие из них, сохраняя параллельный выпуск воздушных,. элегазовых и маломасляных выключателей, считают, что в ближайшие годы такое сочетание по условиям рынка сбыта будет сохранено. Основные области применения воздушных выключателей были описаны в гл. 1, причем, как отмечалось в ряде докладов на Всемирном электротехническом конгрессе в 1977 г. [99], некоторые области являются прерогативой только какого-либо одного типа выключателей. При этом естественно, что прогресс в создании выключателей других типов стимулировал поиски конструктивных решений воздушных выключателей для достижения таких свойств, какие другим типам пока неприсущи.
Характерной особенностью конструирования современных воздушных выключателей различными фирмами является достижение требуемых свойств и параметров принципиально одинаковыми методами, что привело в последнее время к сближению принципов построения конструктивных схем выключателей. Это позволяет сформулировать тенденции в развитии современных воздушных выключателей.
1. Модульный принцип построения серий. Этот принцип позволяет строить серии в весьма большом диапазоне напряжений (от 35 до 1150 кВ) из одинаковых модулей, производить помодульные испытания и иметь максимально выгодные условия производства, эксплуатации и монтажа. Модульный принцип практически однозначно предопределяет размещение модулей на высоком напряжении с опорной или подвесной изоляцией. В последнее время наметилась тенденция к существенному увеличению напряжения, приходящегося на один модуль (свыше 250 кВ).
2. Размещение дугогасительных устройств непосредственно в сжатом воздухе. При этом обеспечивается максимальная коммутационная способность, быстродействие, изоляционная прочность межконтактных промежутков и пропускная способность по номинальному току. Сюда же следует отнести тенденцию к повышению рабочего давления или к снабжению выключателей устройствами, создающими повышение давления в момент
отключения. Наибольшее применяемое сейчас давление достигло уже 6,0—8,5 МПа.
Применение сверхбыстродействующих систем управления с малым разбросом времени оперирования. Основным назначением таких систем является создание выключателей на напряжения вплоть до сверхвысоких с временем отключения до одного полупериода, а также выключателей с синхронным отключением или включением.
Ограничение выключателями коммутационных перенапряжений. Эта тенденция становится обязательной для выключателей высших классов напряжения и воплощается в снабжении выключателей шунтирующими сопротивлениями (см. гл. 6) или в придании им способности синхронного включения.
5) Повышение надежности и увеличение межремонтных сроков. Первое диктуется все возрастающей ролью выключателей в обеспечении надежной работы энергосистем, а второе — возрастающей сложностью выключателей и необходимостью упрощения их эксплуатации.
Уже известны выключатели, механический и коммутационный ресурс которых устраняет необходимость ремонтов в течение 15—20 лет.
6. Введение принудительного охлаждения для генераторных выключателей позволяет создать экономически приемлемые выключатели с номинальными токами свыше 20 кА.
Что касается тенденций улучшения параметров генераторных воздушных выключателей, то по всей видимости, уже в ближайшие годы токи отключения генераторных выключателей достигнут 300 кА, номинальные токи 50 кА, а сетевых выключателей 100—120 кА и 10—15 кА соответственно. Время отключения сетевых выключателей уменьшится до одного полупериода. Появятся выключатели на напряжение 1500—2000 кВ. При этом, однако, не следует забывать, что с улучшением параметров резко возрастает стоимость выключателей, что, с одной стороны  предопределяет необходимость тщательного технико-экономического анализа систем в целом, а с другой, — целесообразность массового выпуска облегченных и более дешевых конструкций, так как количественная потребность в выключателях с экстрапараметрами относительно мала.
Рассмотрим некоторые конструкции отечественных и зарубежных выключателей, выпускаемые, совершенствуемые или разрабатываемые в настоящее время. Более ранние конструкции  ряд которых выпускается и по сей день, были рассмотрены, например, в [3—7, 15—17, 48, 56—58, 77].
Представляется целесообразным рассмотреть конструкции отдельных фирм, пользуясь в то же время классификацией, приведенной в гл. 1.