Zjawiska fizyczne zachodzące w wielkoprądowych układach stykowych łączników elektrycznych podczas załączania prądu w układach kompensacji mocy biernej, towarzyszące łukowi elektrycznemu, dynamice ruchu styków lub sczepianiu styków, są o wiele groźniejsze w skutkach niż zjawiska występujące w układach stykowych łączników zainstalowanych w innych układach elektroenergetycznych. Łączenie pojemności baterii kondensatorów wywołuje stany przejściowe w danym obwodzie, prowadzące do znacznych, szybkozmiennych przetężeń prądowych oraz przepięć, zarówno przy załączaniu, jak i przy wyłączaniu baterii kondensatorów. Wyłączaniu prądów pojemnościowych towarzyszą znaczne wartości chwilowe napięć międzystykowych łącznika, co może być przyczyną występowania pomiędzy stykami wyłącznika zapłonów ponownych późnych. Załączanie prądów pojemnościowych, ocena czasu trwania łuku elektrycznego podczas załączania oraz rola łączeń synchronizowanych w procesie załączania prądów w układach kompensacji mocy biernej są przedmiotem artykułu.
EN
The issues concerning the topics of this work refer in particular to high current contact systems and physical phenomena occurring in them during enclosing current in a reactive compensation system. The physical phenomena occurring in this kind of contact systems, such as electric arc, dynamics of contact, welding, are considerably more dangerous in their effects than in other contact systems installed in electric power systems. A switching capacity capacitor causes transients in the circuit, leading to large, fast-changing overcurrents and overvoltages, both during switching on and off the capacitor bank. Switching off capacitive currents, with significant value momentary voltages between contacts of the switch, can cause delayed ignition between the contacts of a switch. Switching capacitive currents, the assessment of the duration of the electric arc, and the role of controlled switching of currents in reactive power compensation systems are the subjects of the article.
Podczas zamykania styków w dowolnym środowisku stanowiącym izolację międzystykową łącznika następuje przebicie warstwy izolacji i pojawia się łuk elektryczny między zbliżającymi się stykami. Załączanie prądu w obwodzie elektrycznym następuje zatem najczęściej nie w wyniku uzyskania styczności styków, a w wyniku przebicia elektrycznego izolacji danego środowiska. Izolacja jest zatem jednym z ważniejszych elementów konstrukcji łączników elektrycznych i w znacznym stopniu określa gabaryty i niezawodność ich pracy w trakcie eksploatacji. Czas palenia się łuku elektrycznego załączeniowego zależy od wartości natężenia pola w obszarze stykowym oraz od prędkości schodzenia się styków.
Przedmiotem pracy jest analiza i elementy syntezy wielkoprądowych układów stykowych łączników elektrycznych, stosowanych w laboratoriach naukowo-badawczych i elektroenergetyce. Problematyka rozprawy dotyczy wielkoprądowych układów stykowych niskiego, jak i wysokiego napięcia oraz zachodzących w nich zjawisk fizycznych, podczas załączania prądu. Obejmuje ona łączniki elektryczne o prądach załączalnych o wartościach kilkudziesięciu kiloamperów, a nawet większych. Zachodzące w tego rodzaju układach stykowych zjawiska fizyczne towarzyszące łukowi elektrycznemu, dynamice ruchu styków i zestyków, sczepianiu styków, a także mające miejsce oddziaływania elektrodynamiczne, są o wiele groźniejsze w skutkach niż w innych układach stykowych. Również powszechne dążenie do poprawy niezawodności działania układów stykowych, ma wpływ na kierunki rozwoju układów stykowych i ich wybór. Celem niniejszej rozprawy jest przedstawienie kompleksowej metody syntezy wielkoprądowych układów stykowych stosowanych w łącznikach elektrycznych, zwłaszcza przeznaczonych do załączania prądów roboczych i zwarciowych. W celu uzyskania odpowiednich zależności analitycznych, przydatnych do syntezy i projektowania, podano w pracy w niezbędnym wymiarze, elementy analizy zjawisk fizycznych występujących w rozpatrywanych układach stykowych. Umożliwiło to wyróżnienie tych fragmentów układów stykowych, które są szczególnie istotne z punktu widzenia tych zjawisk. Dokonano syntezy cech konstrukcyjnych, wyodrębnionych w wyniku analizy zjawisk fizycznych zachodzących w układach stykowych. Przedstawiono sposób tworzenia wariantów konstrukcyjnych układów stykowych, jako rezultat odpowiedniego kojarzenia wzajemnego cech konstrukcyjnych. Zaproponowano także zasady i kryteria oceny, utworzonych w ten sposób rozwiązań konstrukcyjnych. Zastosowano metodę wago-wo-korelacyjną, wspomagającą proces wyboru wariantu konstrukcyjnego układu stykowego. W pracy rozpatrzono w szczególności zagadnienia dotyczące: - rozkładu pola elektrycznego w obszarze stykowym, - dynamiki ruchu styków, - czasu łukowego załączania, - dynamiki ruchu zestyków podczas ich drgań, - sczepienia styków, - oddziaływań elektrodynamicznych w zestykach, - wyboru wariantu układu stykowego. Obiektami analizy teoretycznej oraz badań były przede wszystkim styki stożkowe i tulipanowe stosowane w załącznikach zwarciowych oraz w wyłącznikach, uziemnikach i rozłączni-kach. Tego rodzaju konstrukcje układów stykowych najlepiej wydają się spełniać wymagania techniczne stawiane stykom, służącym do załączania prądu. Wyniki rozważań teoretycznych oraz badań eksperymentalnych prezentowanych w niniejszej pracy, a będące wynikiem wieloletnich badań autora, zostały wykorzystane do opracowania nowoczesnych konstrukcji załączników zwarciowych, zarówno niskiego, jak i wysokiego napięcia oraz wyłączników niskiego i rozłączników średniego napięcia.
EN
The aim of this paper is the analysis and synthesis of contact systems of electric switches. Problems concerning the topics of this work refer in particular other high current of low and high voltage contact systems and the phenomena occurring in them during enclosing, especially of the short-circuit current in an electric circuit. It includes the electrical switches of high making current. The physical phenomena attending this kind of contact system, such as electric arc, dynamics of contacts and set of contacts, welding and electrodynamics contact forces, are considerably more dangerous in their effects than in other kinds of contact systems. The general aim to reduce the costs of production and operating costs and the trend to improve the reliability of the contact system operation, resulting from the great losses caused by damage to electric switches, has influenced the direction of development of contact systems arrangements and their choice. The aim of this work is to introduce a complex method of analysis and synthesis of the high current closing contact systems. To obtain an appropriate and useful relationship synthesizing and designing, the elements indispensable to the analysis of existing physical phenomena in the contact systems are given in this paper. The fragments of the contact systems, which are particalarly critical from the point of view of requirements for this kind of system, are distinguished. The synthesis of constructional features, separated during the analysis of physical phenomena in contact systems was accomplished. A way of creating the constructional variants of the contact systems, resulting in uniting the mutual constructional features is presented, as well as the method of estimation and the constructional solutions made on this basis, from the point of view of accepted criteria of estimation. The weight-correlation method assisting the process of choice of the variant of the contact system was applied. In this work the following problems are considered: - electric field strength between contacts, - arc burning time, - dynamics of contacts and set of contacts, - welding current, - electrodynamics contact forces, - method of choice the best variant of a contact system. The objects of theoretical and experimental investigations were first of all the cone-shaped contacts applied in making switches and also tulip contacts applied in switches, earthing switches, making switches and switch disconnecters. Constructions of these kinds of contact systems seem to best realize the technical requirements for closing contacts. The results of theoretical analysis and experimental investigations presented in this work, being the result of many years of the author's investigations, have been applied to work out the construction of the series of making switches, both low and high voltage, low voltage switches and switch disconnectors.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.