Основные конструктивные схемы воздушных выключателей приведены на рис. 14.
Схема № 1. дугогасительное устройство здесь с импульсными контактами и с внешним отделителем (Од). Контакты дугогасительного устройства и Од соединены последовательно и имеют иневмопоршневые механизмы. Когда воздушный выключатель включен, контакты дугогасительного устройства под действием пружин замкнуты. Замкнуты и контакты Од. Подвижный контакт Од представляет собой нож 5, который поворачивается в вертикальной плоскости на заданный угол. При включенном положении воздушного выключателя сжатый воздух находится только в заземленном резервуаре 1.
При отключении ВВ открывается дутьевой клапан 2 и сжатый воздух из резервуара \ через полый опорный изолятор 3 (или через изоляционную трубу, установленную в нем) поступает в дугогасительное устройство, где разводит полые контакты 4 и гаснет возникшую на них дугу. Воздух, проходящий вдоль дуги, выходит через полые контакты наружу. Спустя время, несколько превышающее время гашения дуги, сжатый воздух поступает в пневматический привод Од и начинает поворачивать нож 5 против часовой стрелки. Происходит размыкание ножа 5 с неподвижным контактом 6, установленным на опорном изоляторе 7. Когда нож 5 отойдет от контакта 6 на требуемое расстояние, клапан 2 закрывается, прекращая поступление сжатого воздуха в полость изолятора 3 и в дугогасительном устройстве.
Рис. 14. Схемы воздушных выключателей
Положение контактов дугогасительного устройства и Од в момент закрытия клапана 2 показано на схеме № 1. Затем давление сжатого воздуха в дугогасительном устройстве и в полости изолятора 3 постепенно понижается вследствие выхода воздуха в атмосферу через полые контакты 4. Однако оно остается еще достаточным для доведения ножа 5 до отключенного положения, показанного штрихпунктирной линией, при котором обеспечивается необходимый изоляционный промежуток между контактом 6 и ножом 5. При некотором давлении в дугогасительном устройстве контакты 4 под действием контактных пружин замыкаются. На этом процесс отключения заканчивается. Так как контакты 4 размыкаются только на время отключения воздушного выключателя, то такие дугогасительные устройства называются дугогасительные устройства с импульсными контактами. Од служит для обеспечения необходимого изоляционного промежутка при отключенном положении воздушного выключателя, поскольку контакты 4 в это время замкнуты. Контакты Од размыкаются и замыкаются в воздухе при атмосферном давлении.
Включение воздушного выключателя как вхолостую, так и на ток нагрузки или ток к. з осуществляется только поворотом ножа 5 по часовой стрелке при вхождении его в контакт 6. Схема № 1 используется в воздушных выключателях внутренней установки, а также использовалась в первой серии отечественных ВВ на 110—500 кВ. В выключателях на 110 кВ в дугогасительных устройствах было два разрыва, размещенных один над другим, на 154 кВ — 3 разрыва, на 220 кВ — 4 и на 500 кВ — 8 разрывов. При вертикальном расположении разрывов напряжение между ними распределяется неравномерно. Наиболее нагруженным оказывается верхний разрыв. Для некоторого выравнивания распределения напряжения между разрывами параллельно последним подключаются высокоомные шунтирующие резисторы. Ток резистора отключается ножом Од.
Давление воздуха в дугогасительных устройствах во время гашения дуги равно примерно половине давления воздуха в резервуаре, т. е. свойства сжатого воздуха используются недостаточно эффективно. Разрывы дугогасительных устройств находятся в различных газодинамических условиях, причем нижние в лучших условиях, чем верхние. Следовательно, эффективность гашения дуги в разрывах неодинакова.
Од должен надежно работать при порывистом ветре, в условиях гололеда и при прочих внешних воздействиях, что существенно усложняет его конструкцию.
Некоторым видоизменением схемы № 1 является схема ВВ с внутренним отделителем. Различие следующее: полый нижний контакт посредством изоляционной тяги соединяется с пневмоприводом, расположенным на раме воздушного выключателя. Верхний контакт импульсного типа имеет поршневой механизм. При подаче сжатого воздуха из резервуара в полый изолятор и ДУ верхний контакт последнего поднимается на некоторое расстояние. После погасания дугн, возникающей между контактами, под действием пневмопривода опускается нижний контакт на необходимое изоляционное расстояние в воздухе при атмосферном давлении. К концу хода нижнего контакта прекращалось поступление сжатого воздуха в дугогасительные устройства, давление в нем понижалось и верхний контакт возвращался в первоначальное положение. Включение воздушного выключателя осуществлялось перемещением нижнего контакта в обратном направлении. Внутреннее расположение Од защищало его от внешних атмосферных воздействий. Такую схему имели воздушные выключатели на 35 кВ первых выпусков.
Схема № 2 отличается от первых двух схем только конструкцией Од. Его контакты 6 и 7 находятся внутри полого изолятора, при этом полый контакт 6 имеет выхлопное отверстие и закреплен неподвижно. Его полость соединена с замкнутым объемом 5. Контакт 7 — подвижный. Он имеет пневмомеханизм и контактную пружину, прижимающую его к контакту 6. Размыкание контактов 4 происходит так же, как в воздушном выключателе по схеме № I. Спустя некоторое время после погасания дуги тарелка клапана 9, передвигаясь слева направо, открывает выход сжатому воздуху из резервуара 1 в полости изолятора 8 и Од, одновременно закрывая отверстие 10, сообщающее эти полости с атмосферой. Под действием сжатого воздуха контакт 7 отходит от контакта 6, сжимая пружину. Дуга, возникшая между ними, гасится продольной струей воздуха, выхлоп которого происходит в замкнутый объем 5, В нижнем положении контакт 7 прижимается к резиновой прокладке, происходит герметизация полости Од и удержание контакта 7 в этом положении, пока ВВ отключен. В разомкнутом положении контакты б и 7 находятся в среде сжатого воздуха (воздухонапол- иенный Од), что позволяет уменьшить габариты Од. Давление сжатого воздуха в резервуаре 1 и в Од становится одинаковым. Положение контактов дугогасительного устройства и Од после закрытия клапана 2 изображено на схеме № 2.
При включении ВВ тарелка клапана 9 перемещается справа налево, закрывая выход воздуху из резервуара 1 в полость изолятора 8 и открывая выход воздуху, находящемуся в этой полости, в атмосферу. Давление в дугогасительном устройстве понижается, и его контакты 6 и 7 под действием контактных пружин смыкаются, осуществляя включение ВВ.
Работа воздухонанолненного Од не зависит от внешних условий. Он может отключать значительно большие токи, чем наружный Од. Следовательно, имеется возможность снабжать воздушные выключатели шунтирующими резисторами с меньшим сопротивлением, способным понизить СВН. Уменьшается также и длина дуги при включении воздушного выключателя.
Недостатком воздухонаполненного Од является то, что при отключенном положении ВВ фарфоровые изоляторы постоянно находятся под давлением.
Схема № 3. На заземленном резервуаре 1 установлен полый опорный изолятор 2, на верхнем торце которого закреплено дугогасительное устройство 3 с двумя разрывами. На одном опорном изоляторе может быть установлено и два дугогасительных устройства, расположенных в горизонтальной плоскости на некотором расстоянии друг от друга и соединенных последовательно. При необходимости иметь большее число разрывов каждое дугогасительное устройство (или два дугогасительных устройства) устанавливается на отдельном опорном изоляторе. Все дугогасительные устройства находятся в одинаковых газодинамических условиях, так как поток воздуха, входящий в дугогасительное устройство из опорного изолятора, разделяется на два или четыре симметричных потока. С повышением номинального напряжения увеличивается высота опорного изолятора, а следовательно, время срабатывания воздушного выключателя. Схема № з может иметь три варианта исполнения.
Первый вариант- дугогасительное устройство — импульсного типа. Резервуар отделен от опорного изолятора дутьевым клапаном (на рисунке не показан). Последовательно с контактами дугогасительные устройства 4 включен отделитель горизонтально- или вертикально-поворотного типа.
Второй вариант. Резервуар 1, полости изолятора 2 я дугогасительного устройства 3 постоянно заполнены сжатым воздухом как при включенном, так и при отключенном положении воздушного выключателя. При отключении воздушного выключателя из системы клапанов, управляющих перемещением контактов 4, происходит сброс (или подача) сжатого воздуха. Вследствие этого контакты 4 совершают двухступенчатое движение. Вначале они расходятся на небольшое расстояние, оптимальное для гашения дуги. После погасания дуги контакты еще несколько передвигаются, создавая необходимый изоляционный промежуток для обеспечения надлежащей электрической прочности в отключенном положении ВВ, т. е. они выполняют роль отделителя. Условия гашения дуги здесь лучше, чем в воздушных выключателях по первому варианту.
Третий вариант. Между разрывами дугогасительного устройства находится дополнительный резервуар 5, емкость которого достаточна для обеспечения заданного числа операций. Резервуары I и 5 соединяются изоляционным воздухопроводом небольшого диаметра.
Схема 2 отличается от схемы № 3 тем, что вся контактная система дугогасительного устройства находится внутри дополнительного резервуара, являющегося основой модуля 3 Подвод тока к контактам осуществляется посредством вводов. Полость модуля 3 соединяется изоляционной трубкой с резервуаром / для сжатого воздуха. Объем сжатого воздуха, находящегося в модуле, достаточен для выполнения заданного числа операций. Гашение дуги происходит при то\1 же давлении, что и в резервуаре, т. е. при номинальном давлении воздуха, а не при пониженном, как это было в предыдущих схемах.
Схема может иметь два исполнения; с двумя полыми контактами (слева от оси схемы) и со сплошными контактами (справа от оси).
