Изменение нормального режима работы электрической сети посредством проведения коммутаций выключателями или возникновение аварийного режима – короткого замыкания – сопровождается переходными процессами, которые физически представляют собой перераспределение накопленной энергии между индуктивными и емкостными элементами сети. При этом отключение может сопровождаться повышенными высокочастотными напряжениями, включение – значительными бросками тока, а аварийный режим – сверхтоками. Это в конечном счете приводит к негативному влиянию на электрические параметры сети и ускоренному износу оборудования.
Актуальным направлением, позволяющим минимизировать перенапряжения и броски тока при коммутациях при нормальных режимах работы, а также снизить электрическое воздействие токов аварийного режима на сам выключатель, является применение управляемой (синхронной) коммутации.
Концепция управляемой или синхронной коммутации представляет собой последовательную пофазную коммутацию по заданному алгоритму при переходе синусоиды тока (напряжения) через ноль. Такая коммутация позволяет предотвратить появление опасных бросков тока и перенапряжений, увеличить коммутационный ресурс оборудования.
Управляемое отключение токов короткого замыкания дает возможность сократить время горения дуги до минимальных значений, обеспечивая уменьшение электрической эрозии частей дугогасительного устройства и повышение ресурса выключателя [1].
В отличие от коммутации токов нормального режима, коммутация аварийных токов должна быть осуществлена как можно быстрее, т. к. длительное протекание тока короткого замыкания может вызвать повреждение оборудования. Поэтому в данном режиме нет возможности выжидания наилучшего момента времени коммутации с точки зрения уменьшения перенапряжений. Однако в аварийном режиме возможно минимизировать воздействие сверхтока на выключатель за счет снижения времени горения дуги в дугогасительной камере.
При отключении короткого замыкания минимальное время горения дуги представляет собой наименьшее время, за которое контакты выключателя расходятся на расстояние, достаточное для успешного гашения дуги при первом переходе тока через ноль. Максимальное время горения дуги возникает, когда выключатель не может произвести успешное отключение при первом прохождении аварийного тока через ноль. Это происходит в том случае, когда разделение контактов выключателя начинается до первого перехода тока через ноль за время, меньшее минимального времени горения дуги, что в результате приводит к существенному увеличению продолжительности горения дуги.