Описание на основните явления при включване и изключване на прекъсвител в мрежите

Терминология за превключване на прекъснателите може да бъде разбрана, като се разгледа реално събитие.
Фигури 1 до 3 показват следата от тест за затваряне-отваряне (CO) на трифазен неизолиран аварийен ток в вакуумен прекъснател (следата е любезно предоставена от KEMA).
Разглеждайки всяка фигура по ред, терминологията е следната:

Последователност на превключване на прекъснателя и свързани величини

От Фигура 1 можем да наблюдаем следния детайл на последователността на събитията:

1.Начално състояние:

• Прекъснателят започва в отворено състояние.

• Сигнал за затваряне се прилага към обвивката за затваряне, за да се инициира операцията за затваряне.

2.Процес на затваряне:

След кратко електрическо забавяне, движещият контакт започва да се движи (както е показано в долната крива на графика на пътя) и в крайна сметка се съединява с неподвижните контакти. Този момент се нарича контактно съединение или контактно затваряне. В практика, поради предварителното пробиване между контактите, фактическата електрическа връзка може да се осъществи леко преди механичното контактно съединение.

Времевият интервал между прилагането на сигнала за затваряне и момента на контактно съединение се нарича механично време за затваряне.

3.Затворено състояние и аварийен ток:

• След затварянето, прекъснателят носи аварийния ток. Сигнал за изключване се прилага към обвивката за изключване, инициирайки процеса на отваряне (или изключване) на прекъснателя.

• След кратко електрическо забавяне, движещият контакт започва да се отделя от неподвижните контакти, водейки до техните механично разделение. Този момент се нарича контактно разделение, контактно разделяне или контактно отваряне.

• Времевият интервал между прилагането на сигнала за изключване и момента на контактно разделение се нарича механично време за отваряне.

4.Формиране на дъга и прекъсване на тока:

• Електрическа дъга се формира между контактите, докато те се разделят. Токът се опитва да бъде прекъснат в нулевите точки, първо в фаза b, след това в фаза a и накрая успешно в фаза c.

•  Фаза c е първата фаза, която постига пълно прекъсване, с продължителност на дъгата (времето между контактното разделение и прекъсването на тока) от около половин цикъл. Времето за прекъсване (така нареченото време на прекъсвателя) за фаза c е сбора от механичното време за отваряне и продължителността на дъгата.

5.Разпределение на тока по време на прекъсването:

• В момента на прекъсване на тока в фаза c, токовете в фази a и b се променят с 30°, ставайки равни по големина, но противоположни по полярност. Токът в изпреварващата фаза (фаза a) преживява съкратен полуцикл, докато токът в закъсняващата фаза (фаза b) преживява удължен полуцикл.

• Общото време за чистене е сбора от механичното време за отваряне и максималната продължителност на дъгата, наблюдавана във фаза a или фаза b.

Количества, свързани с тока при превключване на прекъснателя:

Може да се види внимателно в фигура 2, че:

•  За авария, инициирана при високо напрежение, токът ще бъде симетричен. Симетричен означава, че всеки полуцикл на тока, известен още като петля на тока, ще бъде идентичен с предходния полуцикл на тока. Токът в фаза a е почти симетричен, тъй като аварията е инициирана малко преди високото напрежение.

• Токовете в фази b и c са асиметрични и състоят се от дълги и кратки петли на тока, известни съответно като главни петли и второстепенни петли.
  Максимална асиметрия се появява, когато аварията е инициирана при нулево напрежение.

Количества, свързани с напрежението при превключване на прекъснателя

От Фигура 3 можем да наблюдаем следния детайл на последователността на събитията:

Нулеви пресичания на тока:
Нулево пресичание на тока се случва всеки 60 секунди. След разделението на контактите, полюсът, най-близък до следващото нулево пресичание, ще се опита да прекъсне тока първо. В този случай, полюсът b, близък до първото нулево пресичание, се опитва да прекъсне тока.

2. Първоначални опити за прекъсване на тока:

Полюсът b се опитва да прекъсне тока, но не успява, тъй като контактите са твърде близки, за да издържат на преходното възстановяване на напрежението (TRV), което води до повторно възпламеняване.
 След това, полюсът a също се опитва да прекъсне тока, но също не успява и се възпламенява отново.

3. Успешно прекъсване на тока:

 Накрая, полюсът c успешно прекъсва тока, възстановявайки системата до TRV и алтернативното възстановяване на напрежението (AC recovery voltage).

4. Преходно възстановяване на напрежението (TRV):

•  Определение: TRV е преходната осцилация, която се случва, когато напрежението на силовата страна на прекъснателя се възстановява до напрежението на системата преди аварията.

• Поведение: TRV осцилира около AC recovery voltage, което служи като целева точка или ос на осцилация. Върховната стойност на TRV зависи от демпфиранията в контура.

• Продължителност на осцилацията: Както е показано в хода на напрежението, TRV осцилира през четвърт от цикъла на силовата честота (т.е. 90 градуса).

• Влияние върху полюси: Първият полюс, който се изчиства (в този случай, полюс c), е изложен на най-високото TRV, тъй като изпитва пълната преходна осцилация.

5.    Последващо изчистване на полюси:

• Полюсите a и b се изчистват 90 градуса по-късно от полюс c.

• За тези полюси, стойностите на TRV са по-ниски от тези, изпитвани от полюс c, и имат обратна полярност.

• AC recovery voltage е линейното напрежение, споделено между двете фази.