Luchtgeisoleerde schakelaar

Bij een luchtverstoringsschakelaar ontstaat en wordt de boog in grotendeels statische lucht gedoof terwijl de boog beweegt. Deze schakelaars worden gebruikt voor lage spanningen, meestal tot 15 kV, met doorsnede capaciteiten van 500 MVA. Als boogdovend medium bieden luchtverstoringsschakelaars verschillende voordelen ten opzichte van olie, waaronder:

• Eliminatie van risico's en onderhoud verbonden aan het gebruik van olie.

• Afwezigheid van mechanische spanning veroorzaakt door gasdruk en oliebeweging.

• Eliminatie van kosten door regelmatige olievervanging als gevolg van olieverderving door opeenvolgende afbreekoperaties.

Bij luchtverstoringsschakelaars vindt contactseparatie en boogextinctie plaats in lucht bij atmosferische druk, waarbij het principe van hoge weerstand wordt toegepast. De boog wordt uitgebreid via boogleiders en gootjes, terwijl de boogweerstand wordt verhoogd door splitsing, koeling en verlenging.

De boogweerstand wordt verhoogd totdat het spanningsval over de boog de systeemspanning overtreft, waardoor de boog op het nulpunt van de AC-golf wordt gedoofd.

Luchtverstoringsschakelaars worden gebruikt in DC-circuits en AC-circuits tot 12.000 V. Meestal zijn dit binnentypen die op verticale panelen of binnenkasten worden geïnstalleerd, breed toegepast in binnenspannings- en laagspanningskasten voor AC-systemen.

Eenvoudig type luchtverstoringsschakelaar

De eenvoudigste variant heeft twee hoornvormige contacten. Boogontsteking vindt in eerste instantie plaats over de kortste afstand tussen de horens en wordt geleidelijk omhoog gedreven door convectiestromen van boogverhitte lucht en de interactie van magnetische en elektrische velden. Wanneer de horens volledig gescheiden zijn, strekt de boog zich uit van punt tot punt, waardoor verlenging en koeling wordt bereikt.

Het relatieve trage proces en het risico dat de boog zich verspreidt naar naburige metalen componenten beperken de toepassing tot ongeveer 500 V en circuits met lage vermogen.

Magnetische uitblazingsluchtverstoringsschakelaar

Gebruikt in circuits met spanningen tot 11 kV, wordt boogextinctie in sommige luchtverstoringsschakelaars bereikt via een magnetisch veld van uitblazingsspoelen die in serie zijn aangesloten op het onderbroken circuit. Deze spoelen bewegen de boog naar gootjes - ze doven de boog zelf niet. In de gootjes wordt de boog verlengd, gekoeld en gedoofd. Boogschermen voorkomen dat de boog zich verspreidt naar naburige netwerken.

Polariteit, booggootjes en werking van luchtverstoringsschakelaars
Belangrijkheid van spoelpolariteit

Correcte spoelpolariteit is cruciaal om de boog omhoog te leiden, gebruikmakend van elektromagnetische krachten om de boogbeweging te versterken. Dit principe wordt effectiever naarmate de storingstroom hoger is, waardoor deze schakelaars hogere doorsnede capaciteiten kunnen bereiken.

Functie van booggootjes

Een booggootje is een belangrijk apparaat voor boogextinctie in lucht, met drie onderling gerelateerde functies:

• Boogbeperking: Beperkt de boog tot een gedefinieerde ruimte, waardoor ongecontroleerde verspreiding wordt voorkomen.

• Magnetische controle: Leidt de boogbeweging via magnetische velden om extinctie binnen de goot te faciliteren.

• Snel afkoelen: Ontioniseert booggassen door intensieve koeling, waardoor boogextinctie wordt gegarandeerd.

Ontwerp van luchtgoot luchtverstoringsschakelaar

Voor lage- en middelspanningscircuits heeft deze schakelaar:

• Dubbele contactsets:

• Hoofdcontacten: Koperbasis, zilvergeplaatst voor lage weerstand, geleidt normale stroom in de gesloten positie.

• Boogcontacten (hulpcontacten): Hittebestendig koperlegering, ontworpen om boogvorming tijdens storingonderbreking te weerstaan. Ze sluiten voor en openen na de hoofdcontacten om de hoofdcontacten te beschermen tegen schade.

• Uitblazingsmechanisme: Stalen invoegsels in de booggootjes creëren magnetische velden die de boog omhoog versnellen. Deze platen splitsen de boog in een reeks korte bogen, waardoor de totale spanningsval (anode + kathode val) over de bogen toeneemt. Als dit bedrag de systeemspanning overtreft, dooft de boog snel.

• Koeling: Contact van de boog met koude stalen platen koelt en ontioniseert de boog snel, geholpen door natuurlijke of magnetische uitblazingskrachten.

Werkprincipe

• Storing: Hoofdcontacten scheiden eerst, waardoor de stroom naar de boogcontacten wordt verschoven.

• Boogvorming: Terwijl de boogcontacten zich scheiden, trekt er een boog tussen hen.

• Boogbeweging: Elektromagnetische en thermische krachten drijven de boog omhoog langs boogleiders.

• Boogsplitsing & Extinctie: De boog wordt gesplitst door splitters, verlengd, gekoeld en ontioniseerd, wat leidt tot extinctie.

Toepassingen

• Auxiliaries van energiecentrales & industriële installaties: Geschikt voor omgevingen waar brand- en explosierisico's moeten worden geminimaliseerd.

• DC-systemen: Gebruik maken van boogverlenging, leiders en magnetische uitblazing voor schakelaars tot 15 kV.

Beperking

• Lage-stroom inefficiëntie: Booggootjes zijn minder effectief bij lage stromen vanwege zwakkere magnetische velden, wat langzamere boogbeweging naar de goot en mogelijk vertraagde interruptie veroorzaakt.

Dit ontwerp combineert eenvoud en betrouwbaarheid voor toepassingen met middel- en laagspanning, hoewel de prestaties variëren met de stroomsterkte.