Вакуумные выключатели

В последние годы, кроме хорошо себя зарекомендовавших мас­ляных и воздушных выключателей, в энергетических системах начали применяться выключатели, действие которых основано на совершенно новых принципах гашения дуги. И хотя эти так назы­ваемые вакуумные выключатели занимают пока еще очень скром­ное место среди выключателей высокого напряжения, они несом­ненно имеют большие перспективы применения на электрических станциях и подстанциях.

В этих выключателях контактная система помещена в глубокий вакуум, примерно 10⁴ Па, вследствие чего они и получили название вакуумных.

Процесс отключения в вакуумном выключателе протекает сле­дующим образом. В момент расхождения контактов площадь их соприкосновения уменьшается, плотность тока резко возрастает, и металл контактов плавится и испаряется в вакууме. При этом между контактами образуется проводящий мостик, состоящий из паров металла электродов. Загорается так называемая вакуумная дуга, которая гаснет при первом же переходе тока через нуль. Элек­трическая прочность вакуума восстанавливается очень быстро, так как малая плотность газа в колбе выключателя обусловливает исключительно высокую скорость диффузии электрических заря­дов из ствола дуги. Уже через 10 мкс после перехода тока через нуль электрическая прочность вакуума достигает своего полного значения 100 МВ/м. Если к этому времени раствор контактов ока­жется достаточным для того, чтобы электрическая прочность межконтактного промежутка стала больше восстанавливающегося на­пряжения, дуга погаснет окончательно. В противном случае про­изойдет повторный пробой промежутка и повторное зажигание дуги.

При отключении вакуумным выключателем малых токов (не­сколько ампер или десятков ампер) может произойти преждевре­менное снижение тока до нуля до естественного перехода тока через нуль, (срез тока), что объясняется очень быстрой деионизацией меж­контактного промежутка. Срез тока сопровождается, как и в дру­гих выключателях, перенапряжениями.

Для надежности работы вакуумного выключателя и увеличения срока его службы весьма существенной является износостойкость контактов, которые распыляются во время горения дуги. При очень сильном распылении металла контактов может образоваться такое количество паров металла, что гашение дуги окажется невоз­можным. Опыт показал, что наиболее сильное распыление наблю­дается у контактов из латуни и меди. Тугоплавкие металлы, такие, как вольфрам или молибден, распыливаются сравнительно мало.