Развитие воздушных выключателей (ВВ). Использование сжатого воздуха для гашения электрической дуги в выключателях было предложено еще в конце XIX века. Однако из-за недостаточного уровня научно-исследовательских работ в этой области в то время и технических трудностей, связанных с применением сжатого воздуха в высоковольтный выключатель, осуществление этого предложения задержалось на несколько десятков лет. Первые промышленные образцы воздушных выключателей на 10 кВ появились в 1929 г., а затем постепенно в небольших количествах начался выпуск воздушных выключателей и на более высокие напряжения (до 110 кВ). Однако быстрое развитие воздушных выключателей на все классы напряжения началось лишь в 1945— 1950 годах.
Виды воздушного дутья, т. е. подачи сжатого воздуха в зону дуги:
1. Продольное воздушное дутье, при котором сжатый воздух движется вдоль дуги (направление движения воздуха показано на рисунке стрелками); используются три разновидности продольного дутья:
а) дутье между двумя сплошными контактами (рис. 13, с);
Рис, 13. Виды воздушного дутья
б) дутье между двумя контактами, один из которых сплошной, а другой полый (рис. 13, б); через полый контакт сжатый воздух 'выходит в атмосферу;
в) дутье между двумя полыми контактами одного внутреннего диаметра — симметричное дутье (рис. 13, в).
2. Дутье между двумя полыми контактами с различными внутренними диаметрами — несимметричное дутье (рис. 13, г).
Наилучшие условия гашения дуги в продольном потоке воздуха имеют место, когда расстояние между контактами немного больше половины внутреннего диаметра полого контакта при двустороннем симметричном дутье и четверти внутреннего диаметра полого контакта при одностороннем дутье. Практически это расстояние составляет 25—50 мм в зависимости от номинального напряжения ВВ При таком небольшом расстоянии между контактами напряжение, которое может быть приложено между ними в момент гашения дуги, не превосходит 35—60 кВ при давлении 2 МПа и 80—125 кВ при давлении 4 МПа. Поэтому дугогасительные устройства выключателей на номинальное напряжение 110 кВ и выше имеют несколько контактных промежутков (разрывов), соединенных последовательно. ВВ с продольным воздушным дутьем выпускаются на все номинальные напряжения вплоть до 1150 кВ.
При полых контактах дуга сдувается потоком сжатого воздуха с торцевых рабочих поверхностей контактов на их внутреннюю поверхность, чем достигается незначительный нзнос рабочих контактных поверхностей. Кроме того, потоки плазмы, выходящие с поверхности электродов у обоих оснований дуги, не попадают в пространство между контактами и не оказывают влияния на восстановление его электрической прочности. При продольном воздушном дутье детали из изоляционных материалов не соприкасаются ни с самой дугой, ни с раскаленными ею газами.
Закупорка сопла у торца полого контакта уменьшает интенсивность воздушного дутья. Дуга за очень короткое время сильно нагревает воздух, соприкасающийся с ней. Происходит расширение воздуха и значительное повышение давления в сопле, противодействующее основному потоку. Оно уменьшает скорость истечения воздуха из сопла, вследствие чего сильно уменьшается эффективность охлаждения дуги. При большом отключаемом токе (или малом диаметре сопла) противодавление может оказаться больше давления поступающего воздуха, т. е. произойдет полная закупорка сопла и воздушное дутье прекратится. Поэтому диаметр сопла выбирается таким, чтобы при номинальном токе отключения, когда противодавление наибольшее, скорость воздуха не была меньше 10—12 м/с.
3. Поперечное воздушное дутье (рис. 13, д), при котором направление движения сжатого воздуха перпендикулярно дуге. При размыкании неподвижного контакта 1 и подвижного 3 между ними возникает дуга, которая потоком сжатого воздуха сдувается с рабочих поверхностей контактов на их дугогасительные поверхности и одновременно вдувается в первую щель, образованную изоляционными перегородками 2. По мере дальнейшего опускания контакта 3 открывается вторая щель, в которую вдувается дуга, и т. д. В результате дуга удлиняется, принимая форму зигзага, и эффективно охлаждается сжатым воздухом. Для защиты перегородок 2 от обугливания дугой они полностью или частично (на участке, который может соприкасаться с дугой) выполняются из газогенерирующего материала, например из фибры. При соприкосновении дуги с поверхностью фибры с последней бурно выделяются газы, способствуя дополнительному охлаждению дуги.
Этот вид дутья нашел ограниченное применение из-за наличия органической изоляции, соприкасающейся с дугой, больших габаритных размеров и сложности дугогасительного устройства. Он использовался лишь в ВВ типа ВВ-15 на 15,75 кВ, 5500 А, установленных в генераторных цепях Куйбышевской и Волгоградской ГЭС.
