Защита гирлянд изоляторов от коронирования и ожогов электрической дугой
Вы когда-нибудь видели вокруг высоковольтных проводов красивое свечение, а в сырую погоду, проходя мимо ЛЭП, слышали не очень приятное потрескивание? Все это является проявлением коронного разряда. В этой статье я расскажу механизм его образования, а так же почему его так не любят все энергетики. Итак, начнем.
yandex.ru
Что такое коронный разряд
Сначала давайте дадим определение этому эффекту, итак Коронный разряд — это самостоятельный разряд в газовой среде, который появляется в сильно неоднородных полях у электродов со значительной кривизной поверхности (острая грань).
Главным условием начала образования разряда является то, что возле острия обязательно должна быть повышенная напряженность электрического поля, чем на остальном пути между электродами, которые как раз и создают разность потенциалов.
Само по себе воздушное пространство является диэлектриком и при стандартном давлении максимальное значение электрической напряженности равно 30 кВ/см. Именно при подобных показателях на кончике электрода начинает формироваться еле различимое свечение, которое внешне похоже на корону. Из-за этого такой тип разряда и стали именовать коронным.
yandex.ru
Что примечательно данный процесс ионизации обычно протекает только вокруг коронирующего электрода, а второй электрод при этом выглядит обычно (корона отсутствует).
Примечание. Не думайте, что это явление имеет чисто техногенный характер. Такое явление встречается и в естественной среде. Так, например, на кронах высоких деревьев перед сильной грозой или же пургой.
yandex.ru
Как формируется коронный разряд
Итак, теперь давайте разберем поэтапно процесс образования данного разряда (будет рассмотрена общепринятая теория).
Произвольная молекула воздуха случайным образом ионизируется, в результате этого отделяется электрон, который ускоряется под воздействием электромагнитного поля возле острого края. И электрон набирает такое количество энергии, что при столкновении со следующей молекулой происходит ионизация новой молекулы (при этом так же отделяется электрон).
А это значит, что общее количество заряженных частиц, которые активно перемещаются в магнитном поле вокруг острия, растет лавинообразным образом.
yandex.ru
В случае того, если коронирующим электродом стал отрицательный электрод (катод), то данную корону именуют отрицательной, а лавина электронов в таком случае станет перемещаться от острия в направлении к положительному электроду.
Как только перемещающиеся электроны попадают в область, где напряженность электрического поля уже не позволяет поддерживать лавинообразную ионизацию, электроны начинают рекомбинировать с молекулами воздуха, при этом формируются отрицательные ионы, оные становятся носителями тока во внешней от короны области. Корона с отрицательным зарядом отличается равномерным свечением.
yandex.ru
Если источником короны оказывается положительный электрод (анод), то лавина электронов перемещается к острию, а ионы наоборот стремятся наружу от острия.
В результате этого процесса на определенном расстоянии от острия, где электромагнитное поле ослабевает, носителями заряда остаются лишь положительно заряженные ионы, устремляющиеся в сторону отрицательного электрода.
И получается, что отличительной особенностью положительной короны являются стримеры, которые могут обретать вид искровых каналов.
yandex.ru
В чем вред коронного разряда
Формирование коронного разряда на ВЛ приводит к увеличению потерь электроэнергии. Для того, чтобы избежать этого явления, в зависимости от класса напряжения, фазу разделяют на некоторое количество отдельных проводников. Это позволяет снизить локальную напряженность возле проводов и не допустить формирование коронного разряда в принципе.
yandex.ru
Помимо этого могут быть применены анти-коронные кольца, которые внешне представляют из себя тороиды, выполненные из проводящего металла. При этом эти изделия крепятся обычно к терминалам либо другой высоковольтной части оборудования.
Где используют этот эффект
Данный процесс научились использовать и во благо. Так, например, коронный разряд применяется в электростатических очистителях газов для отыскания дефектов (трещин) в готовых изделиях. В копировальной технике для зарядки, разрядки фотобарабанов и переноски тонера на бумагу.
Заключение
Это все, что я хотел вам рассказать о таком несомненно красивом явлении как коронный заряд. Если статья оказалась вам интересна, то оцените ее лайком и спасибо за ваше драгоценное внимание!
Источник
Тепло электрической дуги, воздействующей на организм человека, может вызвать патологические изменения в нем, называемые электрическими ожогами. Аварии с ожогами дуги в основном происходят по вине электриков при ремонте и осмотрах оборудования.
Высоковольтная дуга
Электрическая дуга чаще всего возникает в результате короткого замыкания в электрооборудовании, которое вызвано как повреждениями, так и человеческими ошибками. Тепловая энергия электрической дуги повреждает во время несчастных случаев чаще всего обнаженные части тела пострадавшего или участки, наименее защищенные одеждой. Обычно это кожа рук и лицо пострадавшего. Опасность ожогов дугой возрастает при использовании электрооборудования с напряжением более 6 кВ. В этих случаях на человека влияет более высокая тепловая энергия дуги, чем в низковольтных устройствах, а ожоги, как правило, более обширны.
Повреждения кожи и подкожной клетчатки через электрическую дугу обычно распространяются за пределы первоначальной области ожога. Одежда часто горит, прямо на теле.
Электрическая дуга и ее свойства
Образование дуги связано с ионизацией электрического разряда, который превращается в очень высокотемпературный плазменный поток. Дуга создает ударную волну, которая быстро нагревает воздух вдоль оси. Полученный горячий газовый поток поднимает с поверхности проводника расплавленные металлические частицы, которые во время ожога проникают в кожу жертвы, вызывая ее металлизацию. Затем следует электролиз тканевой жидкости, при котором жирные кислоты вступают в реакцию с соединениями металлов, образуя металлические соли, которые проникают в более глубокие слои кожи. Пострадавшие чувствуют боль от кожных ожогов с металлическими частицами и от присутствия инородных тел на эпидермисе.
Горящая электрическая дуга в воздухе характеризуется высокой температурой, высокой плотностью тока и небольшим перепадом напряжения по всей его длине. Электрическая дуга в воздухе не ограничивается пространством между электродами, а удлиняется под действием собственного электромагнитного поля.
Когда переменный ток проходит через ноль, сопротивление дуги стремится к бесконечности, и дуга должна быть погашена. Однако при достаточно высоком и быстро возрастающем возвратном напряжении дуга сразу же разгоняется с новой силой. Это случай, когда свободная дуга возникает при напряжении более 300 В и вдвое превышает амплитуду падения напряжения, называемую дуговым напряжением. Если эти условия не выполняются, дуга становится неустойчивой и затухает сама.
Падение напряжения на единицу длины дуги, называемое градиентом дуги, является постоянным примерно при 15 В/см и 5 кА и возрастает примерно до 20 В/см при 20 кА. В случае интенсивно охлаждаемой дуги ее градиент может быть выше, а лучшее охлаждение увеличивает потерю энергии дуги на окружающий газ. Увеличение охлаждения дуги означает, что ее мощность возрастает, а температура охлаждаемой дуги выше, чем у свободной дуги. Энергия электрической дуги E определяется по уравнению:
Формула №1
Где:
Е — энергия дуги,
u — напряжение дуги,
i — ток короткого замыкания, протекающий по дуге,
t — это время горения дуги.
Напряжение дуги (u) — это напряжение вдоль центра дуги, которое изменяется во времени и увеличивается с увеличением длины дуги. Время горения дуги (t) длится с момента возникновения, до ее тушения. Электроэнергия, подводимая к ядру дуги, рассеивается в окружающую среду излучением тепла и света. Предполагается, что мощность излучения от дуги составляет от 50 до 75% общей подаваемой мощности.
После зажигания электрическая дуга генерирует волну ударного давления, которая вызывается быстрым нагревом воздуха вдоль оси дуги. Амплитуду (A) этой волны давления можно грубо оценить по формуле:
Формула №2
Где:
i — ток короткого замыкания на дуге, в [kA],
t — время горения дуги, в [с],
d — длина дуги, в [м].
В зависимости от расстояния до дуги люди получают травмы либо от ударной волны, либо от осколков электрооборудования, разрушенного этой волной. Однако наибольший ущерб наносит термическое воздействие дуги на окружающую среду. Температура дуги достигает 10 000 — 15 000 K. По закону Больцмана, энергия, излучаемая от источника с температурой q, пропорциональна θ4.
Количество тепла, получаемого телом, зависит от плотности излучаемой энергии, которая уменьшается с квадратом расстояния от оси дуги. Излученная тепловая энергия в теле пораженного человека увеличивает его температуру, величина которой зависит от удельной теплоты человеческого тела. Среднее значение удельной теплоты тканей человеческого тела составляет 3,3 Дж/г °С.
Органические материалы, контактирующие с дугой, подвергаются пиролизу. Это эндотермические процессы, которые поглощают часть энергии, поставляемой дугой. Образуются различные газы, в основном химически активные, которые экзотермически реагируют с кислородом воздуха, иногда выделяя большое количество дополнительного тепла.
Патологические изменения обожженной кожи
Патологические изменения, вызванные теплом, вызваны испарением внутриклеточных жидкостей. При температуре выше 43°C белок, содержащийся в клетках человеческого организма, меняет свои свойства. Затем ферменты инактивируются и некоторые метаболические процессы ингибируются, а белки денатурируются.
Манекен на испытаниях
Денатурация — необратимый процесс изменения структуры белковой молекулы и ее биологических свойств. Действие 50°C в течение 3 минут вызывает эпидермальный некроз, а при 55°C такие изменения происходят после 1 минуты перегрева. Продукты распада обожженных тканей впитываются организмом, и их токсическое воздействие в экстремальных случаях приводит к смерти инфицированного человека. Тепловые повреждения мышц и костей могут быть как ожогами, так и дегенерацией тканей.
Сущность тепловых ожогов, вызванных электрической дугой, ничем не отличается от ожогов пламени. В случае электрической дуги необходимо также учитывать влияние ударной волны и инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Разнообразие морфологического образа обожженных тканей вызывает множество проблем при его оценке. При диагностике обожженной поверхности тела важна глубина ожога, которую, как правило, трудно определить сразу после травмы.
Продолжение следует….
Источник
При техническом обслуживании воздушных линий (ВЛ) периодически проводятся их осмотры. Осмотр — это обход ВЛ с визуальной проверкой состояния трассы и всех элементов ВЛ.
График осмотров ВЛ утверждается техническим руководителем предприятия в соответствии с требованиями [1]:
- осмотр ВЛ по всей длине — не реже 1 раза в год;
- отдельные участки ВЛ, включая участки, подлежащие ремонту, не реже 1 раза в год должны осматриваться административно-техническим персоналом;
- для ВЛ напряжением 35 кВ и выше не реже 1 раза в 10 лет должны проводиться верховые осмотры (осмотры с подъемом на опору);
- для ВЛ напряжением 35 кВ и выше, проходящих в зонах с высокой степенью загрязнения или по открытой местности, а также для ВЛ напряжением 35 кВ и выше, эксплуатируемых 20 и более лет, верховые осмотры должны проводиться не реже 1 раза в 5 лет;
- для ВЛ напряжением 0,38…20 кВ верховые осмотры должны проводиться при необходимости.
По мере необходимости осмотры ВЛ проводятся в темное время суток для выявления коронирования и опасности перекрытия изоляции и возгорания деревянных опор.
Внеочередные осмотры ВЛ или их участков должны проводиться при образовании на проводах и тросах гололеда, при пляске проводов, во время ледохода и разлива рек и после стихийных бедствий (бурь, ураганов, пожаров) в зоне прохождения ВЛ, а также после отключения ВЛ релейной защитой и неуспешного АПВ.
Трасса ВЛ
При осмотрах ВЛ, проходящих в лесных массивах, обращают внимание на зарастание просек, их ширину и противопожарное состояние.
Правилами охраны электрических сетей для ВЛ устанавливается охранная зона в виде земельного участка и воздушного пространства, ограниченная вертикальными плоскостями, отстоящими по обе стороны линии от крайних проводов при неотклоненном их положении на расстоянии:
- для линий напряжением до 1000 В — 2 м;
- линий до 20 кВ включительно -10 м;
- линий 35 кВ — 15 м;
- линий 110 кВ — 20 м;
- линий 220 кВ — 25 м.
В охранной зоне без письменного согласования с организацией, эксплуатирующей ВЛ, не должны проводиться какие-либо работы, складирование материалов, свалки мусора и тому подобное.
При прохождении ВЛ в населенной местности расстояния по горизонтали от крайних проводов при наибольшем их отклонении до ближайших зданий и сооружений должны быть не менее:
- 2м — для ВЛ напряжением до 20 кВ;
- 4м — для ВЛ напряжением 35… 110 кВ;
- 6 м — для ВЛ напряжением 220 кВ.
Опоры.
При осмотре опор обращают внимание на их отклонения от вертикального положения, разворот и уклон траверс, прогибы (кривизну) элементов опор. В местах заглубления опор не должно быть проседания или вспучивания грунта. У железобетонных фундаментов металлических опор и железобетонных приставок деревянных опор не должно быть трещин и сколов бетона с обнажением стальной арматуры.
На опорах должны присутствовать их порядковые номера, информационные знаки с указанием ширины охранной зоны, а в населенной местности — предупредительные плакаты безопасности. Номер или условное обозначение ВЛ должны быть указаны на концевых опорах линии, первых опорах ответвлений, опорах в местах пересечений ВЛ одинакового напряжения, опорах пересечения с железными дорогами, опорах участков параллельно идущих линий при расстоянии между ними менее 200 м.
У деревянных опор не должно быть видимого загнивания деревянных частей, следов обгорания или расщепления. Внешнее загнивание опор определяется визуально, наличие внутреннего загнивания — путем простукивания древесины молотком в сухую и неморозную погоду. Звонкий звук указывает на здоровую древесину, глухой — на наличие в ней внутреннего загнивания.
Проверяется состояние бандажей (хомутов), сочленяющих деревянную стойку с железобетонной приставкой. Не должно быть ослабления бандажей, поражения их коррозией.
У металлических опор проверяются сварные швы и болтовые соединения, состояние антикоррозийного покрытия и степень поражения элементов опор коррозией в местах нарушения этого покрытия. Не допускается сквозное поражение коррозией металлических элементов опор, появление трещин в металле и сварных швах. У фундаментов металлических опор не должно быть зазора между пятой опоры и железобетонным фундаментом.
У железобетонных опор проверяется состояние антикоррозийного покрытия и степень поражения коррозией металлических траверс. Особое внимание уделяется осмотру железобетонной стойки опоры, в которой не должно быть трещин и других повреждений бетона. Трещины способствуют коррозии арматуры и, следовательно, уменьшению прочности опоры.
Провода и тросы.
У проводов и тросов не должно быть обрывов и оплавлений отдельных проволок, набросов на провода посторонних предметов.
У ВЛ с изолированными проводами проверяется состояние изоляции проводов в местах их соприкосновения с деревьями и отдельными сучьями, состояние изолирующей оболочки соединительных и ответвительных зажимов.
Изоляторы и арматура.
Изоляторы ВЛ не должны иметь трещин, ожогов от перекрытия и других видимых повреждений глазури. Все изоляторы в гирляндах должны быть чистыми и целыми. По интенсивности коронирования изоляторов определяется степень их загрязненности. У ВЛ со штыревыми изоляторами не должно быть срывов изоляторов со штырей или крючьев, обрыва вязки провода к изолятору, не должно быть выпадения и ослабления крючьев (штырей) или их изломов.
При оценке состояния арматуры обращают внимание на ее комплектность (наличие всех болтов, гаек, шплинтов, замков), отсутствие трещин, деформации, видимых следов коррозии. На поверхности овальных и опрессованных соединителей не должно быть следов коррозии, трещин и других механических повреждений. Гасители вибрации должны быть на установленном при монтаже месте.
У трубчатых разрядников проверяется направление зоны выхлопа, состояние поверхности разрядника, которая не должна иметь ожогов электрической дугой, трещин, расслоений и глубоких царапин.
У заземляющих устройств проверяется состояние (целостность и степень поражения коррозией) заземляющих проводников и их соединений с заземлителями.
При оценке состояния проводов, изоляторов, арматуры и других элементов ВЛ, расположенных достаточно высоко, целесообразно использовать бинокль.
Все замеченные при осмотрах дефекты и неисправности ВЛ заносятся в листок осмотра, форма которого приводится ниже.
Все дефекты и неисправности в зависимости от их характера устраняются при техническом обслуживании или плановом ремонте ВЛ. Повреждения аварийного характера должны быть устранены немедленно.
- Следующая страница
- Содержание
Источник
Электрическая дуга может быть крайне разрушительной для оборудования и, что более важно, представлять опасность для людей. Тревожное количество вызванных ею несчастных случаев происходит ежегодно, часто приводя к серьезным ожогам или смерти. К счастью, в электротехнической промышленности достигнут значительный прогресс в части создания средств и методов защиты от воздействия дуги.
Причины и места возникновения
Электрическая дуга является одной из самых смертоносных и наименее изученных опасностей электроэнергии и преобладает в большинстве отраслей промышленности. Широко признается, что чем выше напряжение электрической системы, тем больше риск для людей, работающих на территории или вблизи проводов и оборудования, находящихся под напряжением.
Тепловая энергия от вспышки дуги, однако, может на самом деле быть больше и возникать чаще при более низких напряжениях с теми же разрушительными последствиями.
Возникновение электрической дуги, как правило, происходит при случайном контакте между токоведущим проводником, таким как контактный провод троллейбусной или трамвайной линии с другим проводником, или заземленной поверхностью.
Когда это происходит, возникающий ток короткого замыкания плавит провода, ионизирует воздух и создает огненный канал проводящей плазмы характерной дугообразной формы (отсюда и название), причем температура электрической дуги в ее сердцевине может достигать свыше 20000 °С.
Что же такое электрическая дуга?
По сути, так в обиходе именуют хорошо известный в физике и электротехнике дуговой разряд – вид самостоятельного электроразряда в газе. Каковы же физические свойства электрической дуги? Она горит в широком диапазоне давления газа, при постоянном или переменном (до 1000 Гц) напряжении между электродами в диапазоне от нескольких вольт (сварочная дуга) до десятков киловольт. Максимальная плотность тока дуги наблюдается на катоде (102-108 А/см2), где она стягивается в катодное пятно, очень яркое и малое по размерам. Оно беспорядочно и непрерывно перемещается по всей площади электрода. Температура его такова, что материал катода в нем кипит. Поэтому возникают идеальные условия для термоэлектронной эмиссии электронов в прикатодное пространство. Над ним образуется небольшой слой, заряженный положительно и обеспечивающий ускорение эмитируемых электронов до скоростей, при которых они ударно ионизируют атомы и молекулы среды в межэлектродном промежутке.
Такое же пятно, но несколько большее и малоподвижное, формируется и на аноде. Температура в нем близкая к катодному пятну.
Если ток дуги порядка нескольких десятков ампер, то из обоих электродов вытекают с большой скоростью нормально к их поверхностям плазменные струи или факелы (см. на фото ниже).
При больших токах (100-300 А) возникают добавочные плазменные струи, и дуга становится похожей на пучок плазменных нитей (см. на фото ниже).
Как проявляет себя дуга в электрооборудовании
Как было сказано выше, катализатором ее возникновения является сильное тепловыделение в катодном пятне. Температура электрической дуги, как уже упоминалось, может достигать 20 000 °С, примерно в четыре раза выше, чем на поверхности солнца. Этот зной может быстро расплавить или даже испарить медь проводников, которая имеет температуру плавления около 1084 °С, намного ниже, чем в дуге. Поэтому в ней часто образуются пары меди и брызги расплавленного металла. Когда медь переходит из твердого состояния в пар, она расширяется в несколько десятков тысяч раз от своего первоначального объема. Это эквивалентно тому, что кусочек меди в один кубический сантиметр изменится до размера 0,1 кубометра в доли секунды. При этом возникнет давление высокой интенсивности и звуковые волны, распространяющиеся вокруг с большой скоростью (которая может быть свыше 1100 км в час).
Воздействие электрической дуги
Тяжелые травмы, и даже со смертельным исходом, при ее возникновении могут получить не только лица, работающие на электрооборудования, но и люди, находящиеся поблизости. Дуговые травмы могут включать в себя внешние ожоги кожи, внутренние ожоги от вдыхания горячих газов и испаренного металла, повреждения слуха, зрения, такие как слепота от ультрафиолетового света вспышки, а также многие другие разрушительные повреждения.
При особо мощной дуге может также произойти такое явление, как ее взрыв, создающий давление более 100 килопаскалей (кПа) с выбросом частиц мусора, подобных шрапнели, со скоростью до 300 метров в секунду.
Лица, перенесшие воздействия электрического тока электрической дуги, могут нуждаться в серьезном лечения и реабилитации, а цена их травм может быть экстремальной — физически, эмоционально и финансово. Хотя законодательство требует от предприятий проведения оценки рисков для всех видов трудовой деятельности, однако риск поражения электрической дугой часто упускается из виду, потому что большинство людей не знают, как оценивать и эффективно управлять этой опасностью. Защита от воздействия электрической дуги предполагает использование целого комплекса средств, включая применение при работе с электрооборудованием, находящимся под напряжением, специальных электрозащитных средств, спецодежды, а также самого оборудования, прежде всего высоко- низковольтных коммутационных электроаппаратов, сконструированных с применением средств гашения дуги.
Дуга в электрических аппаратах
В этом классе электротехнических устройств (автоматические выключатели, контакторы, магнитные пускатели) борьба с данным явлением имеет особое значение. Когда контакты выключателя, не оборудованного специальными устройствами для предотвращения дуги, размыкаются, то она обязательно зажигается между ними.
В момент, когда контакты начинают отделяться, площадь последних уменьшается быстро, что приводит к увеличению плотности тока и, следовательно, к повышению температуры. Выделяемого тепла в промежутке между контактами (обычная среда масло или воздух) достаточно для ионизации воздуха или испарения и ионизации масла. Ионизированный воздух или пар действует как проводник для тока дуги между контактами. Разность потенциалов между ними весьма мала, но ее достаточно для поддержания дуги. Следовательно, ток в цепи остается непрерывным тех пор, пока дуга не устранена. Она не только задерживает процесс прерывания тока, но также генерирует огромное количество теплоты, которое может привести к повреждению самого выключателя. Таким образом, главная проблема в выключателе (прежде всего высоковольтном) – это гашение электрической дуги в кратчайшие сроки для того, чтобы выделяемое в ней тепло не могло достичь опасного значения.
Факторы поддержания дуги между контактами выключателей
К ним относятся:
1. Напряжение электрической дуги, равное разности потенциалов между контактами.
2. Ионизированные частицы между ними.
Принимая это, отметим дополнительно:
- Когда между контактами имеется небольшой промежуток, даже небольшой разности потенциалов достаточно для поддержания дуги. Одним из способов ее гашения является разделение контактов на такое расстояние, что разность потенциалов становится недостаточной для поддержания дуги. Тем не менее этот метод является практически неосуществимым в высоковольтном оборудовании, где может потребоваться разделение на многие метры.
- Ионизированные частицы между контактами, как правило, поддерживают дугу. Если ее путь деионизирован, то процесс гашения будет облегчен. Это может быть достигнуто путем охлаждения дуги или удаления ионизированного частиц из пространства между контактами.
- Есть два способа, посредством которых осуществляется защита от электрической дуги в выключателях:
— метод высокого сопротивления;
— метод нулевого тока.
Гашение дуги увеличением ее сопротивления
В этом методе сопротивление на пути дуги растет с течением времени так, что ток уменьшается до значения, недостаточного для ее поддержания. Следовательно, он прерывается, и электрическая дуга гаснет. Основной недостаток этого метода состоит в том, что время гашения достаточно велико, и в дуге успевает рассеиваться огромная энергия.
Сопротивление дуги может быть увеличена путем:
- Удлинения дуги – сопротивление дуги прямо пропорциональна ее длине. Длина дуги может быть увеличена за счет изменения зазора между контактами.
- Охлаждением дуги, точнее среды между контактами. Эффективное охлаждение обдувом должно быть направлено вдоль дуги.
- Помещением контактов в трудноионизируемую газовую среду (газовые выключатели) или в вакуумную камеру (вакуумные выключатели).
- Снижением поперечного сечения дуги путем ее пропускания через узкое отверстие, или снижением площади контактов.
- Разделением дуги — ее сопротивление может быть увеличено путем разделения на ряд небольших дуг, соединенных последовательно. Каждая из них испытывает действие удлинения и охлаждения. Дуга может быть разделена путем введения некоторых проводящих пластин между контактами.
Гашение дуги методом нулевого тока
Этот метод используется только в цепях переменного тока. В нем сопротивление дуги сохраняется низким, пока ток не снижается до нуля, где она гаснет естественным путем. Ее повторное зажигание предотвращается несмотря на увеличение напряжения на контактах. Все современные выключатели больших переменных токов используют этот метод гашения дуги.
В системе переменного тока последний падает до нуля после каждого полупериода. В каждое такое обнуление дуга гаснет на короткое время. При этом среда между контактами содержит ионы и электроны, так что ее диэлектрическая прочность небольшая и может быть легко разрушена растущим напряжением на контактах.
Если это происходит, электрическая дуга будет гореть в течение следующего полупериода тока. Если сразу же после его обнуления диэлектрическая прочность среды между контактами растет быстрее, чем напряжение на них, то дуга не зажжется и ток будет прерван. Быстрое увеличение диэлектрической прочности среды вблизи нуля тока может быть достигнуто путем:
- рекомбинации ионизированных частиц в пространстве между контактами в нейтральные молекулы;
- удалением ионизированных частиц прочь и заменой их нейтральными частицами.
Таким образом, реальной проблемой в прерывании переменного тока дуги является быстрая деионизация среды между контактами, как только ток становится равным нулю.
Способы деионизация среды между контактами
1. Удлинение зазора: диэлектрическая прочность среды пропорциональна длине зазора между контактами. Таким образом, при быстром размыкании контактов может быть достигнута и более высокая диэлектрическая прочность среды.
2. Высокое давление. Если оно в непосредственной близости от дуги, увеличивается, плотность частиц, составляющих канал дугового разряда, также растет. Повышенная плотность частиц приводит к высокому уровню их деионизации и, следовательно, диэлектрическая прочность среды между контактами увеличивается.
3. Охлаждения. Естественная рекомбинация ионизированных частиц происходит быстрее, если они остывают. Таким образом, диэлектрическая прочность среды между контактами может быть увеличена путем охлаждения дуги.
4. Эффект взрыва. Если ионизированные частицы между контактами сметены прочь и заменены неионизированными, то диэлектрическая прочность среды может быть увеличена. Это может быть достигнуто с помощью газового взрыва, направленного в зону разряда, или впрыскиванием масла в межконтактное пространство.
В таких выключателях в качестве среды гашения дуги используется газ гексафторид серы (SF6). Он имеет сильную тенденцию поглощать свободные электроны. Контакты выключателя открываются в потоке высокого давления SF6) между ними (см. рисунок ниже).
Газ захватывает свободные электроны в дуге и формирует избыток малоподвижных отрицательных ионов. Число электронов в дуге быстро сокращается, и она гаснет.
Источник