Intrerupatoare de inalta tensiune

INTRERUPATOARE DE INALTA TENSIUNE

Intrerupatoarele de inalta tensiune sunt aparate elecrice automate destinate comutatiei circuitelor de inalta tensiune parcurse de curent. Sarcinile principale a acestor intrerupatoare sunt opreratiile de stabilire si intrerupere a curentului de sar­cina normala, la interventia voita a operatorului si sa intrerupa cat mai rapid in mod automat, curentii de scurtcircuit in urma comenzilor primite de la pro­tectia prin relee (decla nsatoare). La nevoie aceste intrerupatoare trebuie sa poa­ta indeplinii si operatia de reanclansare automata rapida, imediat dupa prima de­conectare, sub actiunea comenzii primite de la dispozitivele RAR.

Cea mai importanta caracteristica a intrerupatoarelor, care determina cons­tructia camerei de stingere este capacitatea de rupere (I_r). Ea reprezinta cea mai mare valoare a curentului de scurtcircuit pe care intrerupatorul il poate intre­ru­pe in conditii specificate de norme. Capacitatea de conectare este cel mai mare cu­rent de scurtcircuit, in valoare momentana, care poate fi conectat de intre­ru­pa­tor, fara ca acesta sa sufere deteriorari specifice. Puterea de rupere P_r, definita prin relatia (4.1.) este o marime conventionala, care permite compararea, a unor va­riante constructive diferite. Timpul propriu de intrerupere (T_pa) este intervalul de timp dintre momentul inchiderii circuitului electromagnetic de declansare a dis­pozitivului de actionare si momentul inceperii separarii contactelor de rupere ale intreruptorului. Timpul de intrerupere (T_t) este format din timpul propiu de in­trerupere (T_pa) si durata de ardere a arcului electic in camera de stingere a intreruptorului (T_a). Timpul total va fi egal cu T_t  = T_a + T_pa.

Timpul de inchidere (T_i) al unui intreruptor este intervalul de timp de la apli­carea impulsului de inchidere pana in momentul atingerii contactelor. Conform normelor timpul total T_t trebuie sa fie cit mai mic (< 0,08 s) pen­tru intrerupatoarele cu actiune rapida respectiv 0,15 s pentru intrerupatoarele cu ac­tiune accelerata si 0,25 s pentru intrerupatoarele normale

Din punct de vedere a tensiunii nominale intrerupatoarele de inalta tensiune se clasifica dupa tensiunea nominala a retelei in care functioneaza. Modulul de baza pentru intrerupatoare de inalta tensiune este intrerupatorul cu tensiunea no­mi­nala de 123 kV destinate retelelor electrice de 110 kV, care dispun de o ca­pa­ci­tate de rupere corespunzatoare unei puteri de rupere de 10000 MVA.

Deoarece intrerupatoarele pentru retelele de 220, 400 si 750 kV se obtin prin metoda modulelor, inseriidu-se mai multe dispozitive de stingere a arcului elec­tric identice, s-au atins cu modulele de 123 kV puteri de rupere de pana la 60000 MVA sau chiar 100000 MVA.

Principalul mod de clasificare a intrerupatoarelor electrice de inalta ten­si­u­ne este cel dupa principiul si mediul de stingere a arcului electric. Din acest punct de vedere exista urmatoarele categorii de intrerupatoare:

- intrerupatoarele cu stingerea arcului electric in mediu lichid : ulei mine­ral sau apa;

- intrerupatoare cu stingerea arcului electric in mediu gazos: aer sau hexa­flo­rura de sulf (SF₆);

- intrerupatoare cu stingerea arcului electric in vid.

Intrerupatoarele electrice cu ulei sunt inca cele mai utilizate intre­ru­pa­toa­re, a caror evolutie a coincis cu dezvoltarea producerii, transportului si dis­tri­bu­tiei energiei electrice. Functionarea lor se bazeaza pe proprietatea uleiurilor mi­nerale de a se descompune sub actiunea temperaturii inalte a arcului electric, de­gajand o mare cantitate de gaze, formata din hidrogen (peste 70%), metan, eti­le­na etc. Presiunea creata, proprietatea hidrogenului de a fi bun conducator de caldura, precum si turbulenta uleiului, exercita o puternica actiune de racire si de de­ionizare a coloanei arcului electric, producand astfel stingerea acestuia la tre­cerea curentului prin valoarea zero (dupa cateva semiperioade ale curentului).

Intrerupatoarele cu aer comprimat provoaca stingerea arcului electric cu ajutorul unui jet de aer comprimat, debitat in zona de ardere a arcului de o sursa de energie externa, formata intr-o instalatie de compresoare cu rezervor de aer comprimat. Jetul de aer are o presiune mare si se deplaseaza cu viteza mare, apropiata de viteza sunetului, longitudinal sau transversal pe coloana arcului electric avand urmatoarele efecte: in timpul arderii arcului electric, raceste intens coloana acestuia si antreneaza particulele incalzite si ionizate, inlocuindu-le cu particule proaspete, racite. Racirea coloanei arcului electric pana la temperaturi de aproximativ 2000°C conduce, practic, la incetarea ionizarii termice, ceea ce favorizeaza foarte mult stingerea arcului electric. In timpul trecerii curentului electric prin zero, jetul de aer comprimat raceste in continuare coloana arcului rezidual si antreneaza particulele ionizate, ramase in spatiul dintre contacte. Racirea este cu atat mai importanta, cu cat suflajul, in timpul arderii arcului electric, a fost mai energic. Dupa stingerea arcului electric, prin scaderea brusca a temperaturii coloanei arcului, se creeaza rigiditatea dielectrica necesara, si care este cu atat mai mare cu cat presiunea jetului de aer comprimat este mai inalta.

Intrerupatoarele cu hexaflorura de sulf realizeaza stingerea arcului elec­tric dupa un principiu nou, care urmareste sa efectueze deionizarea coloanei ar­cului electric prin capturarea electronilor liberi si franarea, in acest mod, a pro­ce­selor de ionizare. Hexaflorura de sulf -SF₆- este un gaz electronegativ ale carui mo­lecule au o afinitate mare pentru captarea electronilor liberi produsi de arcul elec­tric si formarea ionilor negativi, care au o mobilitate mica, comparabila cu cea a ionilor pozitivi. In acest mod se creeaza o mare probabilitate de recom­bi­na­re a acestora in molecule neutre si, ca urmare, stingerea arcului electric are lac in conditii mai bune decat in cazul aerului comprimat.

Intrerupatoarele cu vid realizeaza stingerea arcului electric intr-un vid avan­sat. Intr-un astfel de mediu, gazul fiind rarefiat, drumul liber mediu parcurs al electronilor desi este mare, probabilitatea ionizarii si deci a descarcarii elec­tri­ce este foarte redusa, ceea ce face ca arcul electric sa nu poata subsista.