Элегазовый генераторный выключатель 10 кВ, 63 кА, 8000 А (стр. 8 из 13)
Включение:
При включении выключателя вначале имеется контактирование подвижного дугогасительного контакта 3 с дугогасительным контактом 5, а затем главных контактов 1,2.
Характерной особенностью автокомпрессионных элегазовых выключателей является взаимная связь механических и термогазодинамических дуговых процессов при выполнении операции отключения. Для повышения отключающей способности и уменьшения времени срабатывания при отключении, а также уменьшения габаритов дугогасительного устройства необходимо определить влияние параметров выключателя на его динамические характеристики.
При проектировании автокомпрессионного элегазового генераторного выключателя задачу оптимизации можно представить как поиск параметров элегазового выключателя, обеспечивающих малое время отключения при заданном токе отключения, скорости восстановления напряжения на контактах.
3.2 Математическая модель и расчет параметров выключателя
Для оценки эффективности сформулируем критерий оптимизации:
– исходное давление; 
– температура элегаза; 
– эффективная площадь поршня; 
– площадь сечения горловины сопла; 
– площадь сопла подвижного контакта; 
– масса подвижной системы; 
– активное усилие привода; 
– длина камеры сжатия; 
– ход в контактах; 
Рис. 3.2. Схема математической модели
Баланс энергий в системе (см. рис. 3.2) выглядит следующим образом:
(3.1)где:
(5.2) -энергия дуги; 
-внутренняя энергия газа; 
- эмпрический коэффициент.Внутреннюю энергию газа можно расписать через температуру и теплоемкость газа при постоянном объеме
; 
; 
Также используются уравнения состояния рабочей среды, расхода газа через сопло, а также уравнения движения подвижной системы ЭВ. Эти уравнения имеют вид [1, стр. 77,3.6]
; 
; 
, при 
; 
, при 
; 
где
- газовая постоянная; 
- объем камеры сжатия, 
- мacсoвый расход элегаза через суммарную эффективную площадь сечения сопла, кГ/с; 
- коэффициент адиабаты.Подставим в (3.6.) уравнение (3.2.), а также
после преобразований получим: 
(3.8)С учетом соотношений
(3.9) 
(3.10)Получим
(3.11)В уравнении (3.7) раскроем дифференциал
, и 
после преобразований получим: 
(3.12)Используя соотношение
(3.13) получим 
(3.14)C учетом
где 
– напряженность поля в элегазе, 
– ход замкнутых контактовОкончательно система примет вид
, при ; 
, при ; 
Распределения
и 
на рис. 3.3. и 3.4. соответственно 
Рис. 3.3. Распределение
Рис. 3.4. Распределение Далее математическая модель преобразуется к безразмерному виду путем выражения через базисные величины.
, 
, 
, 
, 
, где 
, 
, 
, 
, 
На первом этапе проектирования расчёт дугогасительного устройства будем рассматривать относительно следующих обобщенных параметров [2]:
; 
.Рассчитаем характеристики элегазового выключателя при следующих исходных данных:
0,7МПа; 
= 100 кг; 
=7 м/с; = 0,2 м; 
= 0,6 м; = 293 ˚К; 
= 63 кА.Максимальный отключаемый ток – амплитуда номинального тока отключения, равный:
