Celulă de medie tensiune cu întreruptor în vid - 24 Kv-1250 A

1. INTRODUCERE

Progresul tehnic realizat pe plan mondial în toate domeniile, inclusiv în domeniul echipamentelor pentru distribuţia energiei electrice, face ca în descrierea noilor produse să apară, din ce în ce mai des în ultimul timp, atributul “clasic” în dreptul multor produse aflate deja de mai mult timp în exploatare : izolator “clasic” (din ceramică/sticlă), descărcător “clasic” (cu eclatoare şi SiC), întreruptor “clasic” (cu ulei puţin), bobina de stingere “clasică” (cu miez reglabil), etc.

Evident, de acest atribut nu putea “scăpa” o componentă importantă adiacentă a întreruptorului, celula de medie tensiune şi nu în ultimul rând o componentă integrantă importantă dintr-o reţea electrică, şi anume mecanismul de acţionare.

2. NOŢIUNEA DE VID (VACUUM)

2.1. İntroducere

Tehnica de comutaţie în vid a circuitelor a început, în urma cu aproximativ

80 ani. In 1920 tehnologiile avansate la aceea vreme fac posibilă menţinerea vidului şi deci funcţionarea capsulelor vidate un timp mai îndelungat.

In 1930 este realizată capsula vidată la o tensiune de 15kV pentru cercetări de laborator, după care în 1964 sunt fabricate capsule mai performante la aceaşi tensiune, capabile să realizeze un numar de 10 deconectări ale unui curent de 12 kA.

In 1980 este realizată camera de stingere în vid, testată la un număr de 100 de întreruperi ale unui curent de 40 kA.

2.2. Principiul comutatiei în vid

Se bazează pe două considerente:

- rigiditatea dielectrică ridicată la distanţe extrem de reduse între contacte;

- dezvoltarea arcului electric în vapori metalici proveniţi din eroziunea fină a elementelor de contact;

Rigiditatea dielectrică ridicată se justifică cu ajutorul legii lui Paschen.

La presiuni reduse parcursul liber mediu  al particulelor elementare este superior dimensiunii liniare a camerei de stingere şi prin urmare străpungerea devine puţin probabilă. La distanţe mici între contacte intensitatea câmpului electric devine extrem de mare, valoare la care forma, dimensiunile şi gradul de prelucrare al suprafeţelor contactelor joacă un rol important.

De asemenea, asperităţile provocate de eroziunea produsă de arcul electric reprezintă un factor de influentă.

Procesele fizice ale arcului de comutaţie în vid sunt cele legate de sursele de purtători de sarcină, considerate a fi intensitatea câmpului electric şi emisia secundară datorită impactului cu ioni.

Arcul electric de comutaţie este în acest caz, o plasmă de vapori metalici care se dezvoltă în vidul avansat şi se caracterizează printr-o cădere de tensiune redusă. Caracteristicile arcului electric în vid este difuzia extrem de rapidă a vaporilor metalici şi deci a plasmei.

La valori instantanee ale curentului mai mici de 10kA, arcul electric se manifestă ca o descărcare difuză. Solicitarea termică a contactelor şi prin urmare eroziunea acestora va fi redusă.

La valori mai mari de 10 kA, datorită unui câmp magnetic propriu intens, apare fenomenul de autocompresiune, datorită căruia arcul electric va avea diametru mai mic, iar uzura contactelor mai mare.

Stingerea arcului electric în vid are loc prin difuzia rapidă a vaporilor metalici în mediu rarefiat al camerei de stingere şi condensarea lor atât pe suprafeţele de contact cât şi pe un ecran metalic, potrivit amplasat, astfel ca după fiecare deconectare se reface rapid rigiditatea dielectrică între contacte.

Stingerea arcului electric are loc înainte de trecerea curentului prin zero, fenomen numit smulgere de curent, care are drept consecinţă aparitia supratensiunilor.

Din teoria cinetico-moleculară a gazelor se ştie că moleculele unui gaz se află într-o continuă mişcare (mişcare termică), care are un caracter haotic.

Datorită acestei mişcări haotice, moleculele se ciocnesc între ele sau cu pereţii vasului în care este închis gazul.