РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01H31/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к разъединителям, предназначенным для отключения поврежденной части высоковольтной линии распределительной сети, и может быть использовано в высоковольтных линиях электроснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий, контактной сети железных дорог и т.д.

Известен разъединитель, содержащий контактный нож, закрепленный на поворотном изоляторе, и неподвижный изолятор, на головке которого установлены поворотный контакт с поводком и возвратная пружина, один конец которой закреплен неподвижно, а другой соединен с поводком поворотного контакта. При этом поворотные изоляторы шарнирно соединены с тягой, концевые шарниры которой снабжены винтовыми регулировочными стяжками.

Наличие поворотных элементов в токоведущей части неподвижных изоляторов создают значительные потери из-за изменяющегося сопротивления, искрения и других факторов, отрицательно влияющих на контакт подвижных элементов, находящихся под напряжением. К недостаткам разъединителя относится и то, что такая конструкция приводит к разрушению контактов "вывод-шлейф" из-за жесткого присоединения проводника подводящего или отводящего шлейфа к поворотной части контактного ножа. Во время выполнения операций разъединения, сопровождаемых поворотами обоих ножей каждой пары разъединителя, провода, присоединенные к выводным контактам, надламываются и в процессе прохождения тока отгорают. Для регулировки одновременности разрыва или включения всех ножей разъединителя тяга, шарнирно соединяющая поворотные изоляторы, выполнена с концевыми шарнирами, снабженными винтовыми стяжками в виде S-образных стержней, резьбовые концы которых с помощью гаек закреплены в отверстиях Г-образных планок, парно связанных с рычагами крайних изоляторов. S-образные стержни являются наиболее слабым с точки зрения механической прочности звеном привода поворота подвижных изоляторов, что приводит к их поломке при возрастании усилий выключения или включения разъединителя. В каждой электрической цепи разъединитель дает возможность получить только один разрыв между контактами. Образование только одного разрыва снижает надежность отключения потребителей электроэнергии при ремонте, так как не дает стопроцентной гарантии исключения замыканий какой-либо пары контактов из-за случайных причин падения сосулек или частей гололедного обмерзания, случайного перекрытия посадкой птиц и др.

Известен разъединитель, РЛНТ2-10/200, содержащий подвижные двухразрывные ножи, закрепленные на подвижных изоляторах, установленных на валах поворота, проходящих через отверстия рамы, снабженных рычагами, связанными с шарнирной тягой, и ответные неподвижные ножи с контактными губками, причем концевые шарниры тяги снабжены винтовыми регулировочными стяжками, а неподвижные изоляторы лишены каких-либо элементов для регулировки положения губок неподвижных ножей.

Недостатком этого разъединителя является то, что регулировка одновременности разрыва или выключения всех ножей разъединителя достигается винтовыми стяжками, которыми снабжены концы шарнирной тяги. Эти стяжки выполнены в виде S-образных стержней, резьбовые концы которых с помощью гаек закреплены в отверстиях Г-образных планок, шарнирно связанных с рычагами крайних подвижных изоляторов. Эти элементы являются наиболее слабым с точки зрения механической прочности и надежности соединения звеном привода поворота подвижных изоляторов, что приводит к их поломке при возрастании усилий, необходимых для выключения, или к самоотвинчиванию в процессе эксплуатации и, как следствие, к авариям, к несчастным случаям.

К недостаткам разъединителя РЛНТ2-10/200 относится также то, что он содержит подшипники его неподвижных изоляторов и подшипник скольжения поворотного изолятора, который имеет вал, проходящий сквозь подшипник, содержащий опору, плиту и опорный элемент для взаимодействия опоры с плитой, причем опора выполнена в виде короба из листового материала с верхним и нижним отверстиями для прохода вала, плиты в виде плоской шайбы, опорный элемент для взаимодействия опоры с плитой в виде прикрепленного к краям верхнего отверстия первого воротника из листового материала, наружная поверхность которого касательна по окружностям плоскости, проведенной перпендикулярно оси вала, и цилиндрической поверхности, соосной с валом, а в нижнем отверстии опоры закреплен второй воротник, симметричный первому, и установлена вторая плоская шайба, поддерживаемая шплинтом.

К недостаткам подшипника кроме излишней сложности относится и то, что вал опирается вверху и внизу на два воротника, соприкасающихся с ним по узким кольцевым поверхностям, что, несмотря на заполнение коробчатой полости опорной рамы консистентной смазкой, не предотвращает быстрого местного износа вала и воротников из-за высоких механических контактных нагрузок на соприкасающиеся поверхности, имеющие малую площадь, а также из-за отсутствия каких-либо уплотнительных элементов, которые препятствовали бы вытеканию консистентной смазки при ее расплавлении вследствие солнечного нагрева при наружной установке разъединителей, особенно в районах с жарким климатом.

К недостаткам подшипника относится и то, что наличие жестко соединенной с валом шайбы и соединение ее с шайбой отбоя изолятора требует обязательного применения изоляторов с металлической крепежной частью, заделанной жестко в фарфоровое тело изолятора. Чаще всего это чугунные части, коэффициент линейного расширения которых превосходит коэффициент линейного расширения фарфора, что приводит к образованию трещин в фарфоровых (или стеклянных) изоляторах и к их разрушению или к пробою вследствие попадания влаги в эти трещины. Тот же недостаток имеет место и при креплении подвижных и неподвижных ножей к верхней части изоляторов, имеющих чугунные выводы, охватываемые керамическим телом изолятора.

Недостатком является и отсутствие защиты поверхностей ножей в месте контакта для уменьшения периметра кромок их взаимного касания, подверженных обмерзанию при гололеде.

Известен горизонтально поворотный разъединитель, содержащий раму, на которой установлены опорные изоляторы с контактными ножами, подвижный из которых закреплен на соответствующем подвижном опорном изоляторе с помощью крепежной пластины, один конец которой жестко закреплен на опорном изоляторе, на свободном конце которого с помощью стяжных болтов закреплен подвижный нож, причем для регулировки контактов отверстия в подвижном ноже, сквозь которые проходят стяжные болты, выполнены в виде продольных пазов, а отверстие под болт в крепежной пластине, расположенное со стороны ее свободного конца, выполнено также в виде паза, расположенного под углом по отношению к пазам ножа.

Недостаток этого разъединителя состоит в том, что работы по его регулировке связаны с прикосновением рабочего к токоведущим частям. Это, во-первых, связано с повышенной опасностью, а во-вторых, усложняет регулировку из-за необходимости многократных подрегулировок, производимых при полном отключении соседних участков линий электропередач.

Из описанных технических решений разъединитель РЛНТ2-10/200 имеет наибольшее количество общих с заявленным техническим решением признаков и принят за прототип.

Цель изобретения упрощение конструкции и увеличение срока службы за счет исключения отставания подвижных контактов полюсов друг от друга при включении, а также за счет обеспечения одновременности вхождения в контакт всех подвижных ножей с неподвижными. Другими словами цель состоит в упрощении конструкции и облегчении регулировки разъединителя при повышении надежности соединения ножей с изоляторами за счет исключения разрушения изоляторов из-за различного коэффициента линейного расширения их материала и материала металлических частей крепления путем размещения металлических частей снаружи фарфоровых частей изолятора.

Целью изобретения является также повышение надежности соединения поворотных валов и неподвижных стоек с изоляторами за счет исключения разрушения изоляторов из-за различного коэффициента линейного расширения их материала и материала металлических частей соединения путем размещения между охватывающей поверхностью фарфора и охватываемой поверхностью металла промежуточных компенсирующих элементов.

К цели изобретения относится также повышение надежности работы разъединителя за счет исключения повышенного износа и заедания поворотных осей из-за "прикипания" в результате коррозии.

Сущность заявленного технического решения характеризуется существенными признаками, заимствованными из прототипа, в число которых входят подвижные двухразрывные (двухконсольные) ножи, закрепленные на подвижных изоляторах, установленных на валах поворота, проходящих через отверстия рамы, снабженных рычагами, связанными шарнирной тягой, и ответные неподвижные ножи с контактными губками, а также признаками, отличными от прототипа, такими как выполнение шарнирной тяги в виде цельного стержня с отверстием под оси шарниров, а отверстий крепления каждого неподвижного изолятора к раме в виде дугообразного паза, геометрический центр дуги которого совпадает с осью изолятора. К признакам, отличающим заявленное техническое решение от прототипа, относится и то, что в разъединителе использованы линейные изоляторы с оголовками, имеющими дугообразные желобки, с которыми взаимодействуют составленные из двух половин хомуты с выступами, входящими в желобки, а ножи смонтированы на шпильках, жестко соединенных с полухомутами. Так как металлические хомуты имеют коэффициент линейного расширения больший, чем охватываемые ими фарфоровые оголовки изоляторов, исключено разрушение последних из-за воздействия переменных температур.

К признакам, отличающим заявленное техническое решение от прототипа, относится также то, что верхние концы поворотных осей и неподвижных стоек снабжены рифлями, взаимодействующими с отверстиями изоляторов через эластичные, например, полиэтиленовые, втулки, причем на контактирующие поверхности этих элементов перед сборкой нанесен клеевой состав на эпоксидной основе, а нижний торец изолятора в месте вхождения в него стержня дополнительно залит эпоксидным компаундом.

К отличительным от прототипа признакам относится то, что подшипник поворотного узла выполнен из разнородного материала, причем охватывающий элемент его выполнен в виде втулки из коррозионностойкого материала, верхний торец которой контактирует с буртом поворотной оси, диаметр которой превышает наружный диаметр торца втулки.

Наличие в заявленном техническом решении существенных признаков, отличных от прототипа, а также причинно-следственная связь этих признаков в общей совокупности существенных признаков, обеспечивающих достижение цели изобретения, подтверждают соответствие заявленного технического решения критерию "новизна".

Новые свойства, которыми не обладает прототип, а также наличие свойств, которыми обладает заявленное техническое решение в отличие от свойств, достигаемых описанными выше техническими решениями, позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Из изложенного выше видно, что все признаки изобретения позволяют достигнуть результатов, поставленных целью изобретения. На основании этого правомерно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 изображен предложенный разъединитель, вид сбоку; на фиг. 2 тот же разъединитель, вид сверху; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6 разрез Г-Г на фиг. 3.

На раме 1 установлены горизонтально поворотные изоляторы 2 с контактными двухконсольными ножами 3 и неподвижные изоляторы 4 с контактными ножами 5. Контактные ножи с помощью гаек 6 и шпилек 7, приведенных к полухомутам 8, закреплены на оголовках изоляторов 2 и 4, имеющих дугообразные желобки 9. Полухомуты 8 снабжены выступами 10, входящими в желобки 9 изоляторов 2 и 4 и через резиновые прокладки 11 стянуты болтами 12 на оголовках изоляторов. Такое соединение ножей с изоляторами обеспечивает надежное крепление ножей на изоляторах и исключает разрушение фарфора изоляторов от температурных деформаций из-за разности коэффициентов линейного расширения фарфора и стали, потому что, во-первых, между изолятором и хомутами имеется резиновая прокладка, а во-вторых, охватываемая деталь (хомут) выполнена из металла, который имеет коэффициент линейного расширения больший, чем фарфор изолятора. Кроме того, выступы 10 хомутов, входящие в желобки 9 изоляторов, гарантируют надежное удержание полухомутов 8 как от проворота на изоляторах, так и от спадания с их оголовков.

Контактные губки 13 неподвижных ножей 5 выполнены в виде С-образных пластин 14, обращенных зевами в сторону размыкания. Нижние ветви С-образных пластин 14 (фиг. 6) жестко соединены с нижней поверхностью неподвижных ножей 5, например, сваркой. При этом верхние ветви С-образных пластин 14 образуют козырьки, расположенные над подвижными ножами 3. Козырьки находятся под воздействием пружинных пластин 15, закрепленных на ножах 5 гайками 6 и шпильками 7. Такое выполнение контактных губок 13 уменьшает доступ для гололедообразования места стыка подвижных 3 и неподвижных 5 ножей, что облегчает выход ножей 3 из контакта с ножами 5 в условиях гололеда.

Наличие пружинных пластин обеспечивает надежный контакт ножей 3 с ножами 5 при их соединении в процессе включения.

Как поворотные изоляторы 2, так и неподвижные изоляторы 4 имеют одинаковое соединение с элементами, которыми они опираются на раму 1. Поворотные валы 16 изоляторов 2 и стойки 17 изоляторов 4 на верхних концах снабжены рифлями, взаимодействующими с отверстиями изоляторов, также имеющих рифли, через эластичные втулки 18, выполненные, например, из полиэтилена, причем наружная и внутренняя поверхности втулок также имеют рифли, аналогичные рифлям концов деталей, с которыми они контактируют. На контактирующие поверхности этих элементов перед сборкой нанесен клеевой состав на эпоксидной основе. Кроме того, нижний торец изолятора в месте вхождения в него стержня дополнительно залит эпоксидным компаундом. Такое соединение изолятора со стойками и поворотными валами обеспечивает надежное крепление изоляторов с восприятием этим соединением значительных крутящих моментов, возникающих как при включении, так и особенно при выключении разъединителя. Кроме того, описанное соединение исключает разрушение изоляторов из-за различного коэффициента линейного расширения охватывающих элементов фарфоровой части изолятора и металлических стержней, так как между металлом, имеющим более высокий коэффициент линейного расширения, и фарфором, имеющим низкий коэффициент линейного расширения, установлена эластичная втулка 18, компенсирующая эту разность. Использование в данном случае линейных стандартных изоляторов обеспечивает унификацию элементов разъединения с применяемыми в линии электропередач изоляторами и позволяет значительно снизить затраты на изготовление, ремонт и эксплуатацию разъединителей.

Крепление к раме 1 неподвижных изоляторов 4 выполнено в виде жестко соединенных со стойками 17 пластин 19 с отверстиями 20, выполненными по дугам, концентричным с осями изоляторов 4. Стойка 17 закреплена к раме гайками 21, пропущенными через отверстия 20. Это позволяет отрегулировать положение губок 13 неподвижных ножей 5 путем поворота вокруг осей изоляторов таким образом, чтобы обеспечить одновременный контакт обоих концов подвижных ножей 3 с неподвижными ножами 5 при включении разъединителя.

В нижней части валы 16 поворотных изоляторов 2 снабжены рычагами 22, которые с помощью пальцев 23 шарнирно связаны с тягой 24 с фиксированными (т. е. нерегулируемыми) расстояниями Д между шарнирами. Это обеспечивает стабильность регулировки разъединителя на одновременность включения всех поворотных ножей и гарантирует прочность узла поворота при увеличении нагрузок в гололедных условиях. Нижние концы валов 16 поворотных изоляторов 2 составляют охватываемый элемент подшипника, охватывающий элемент которого выполнен в виде втулки 25 из коррозионностойкого материала, например из нержавеющей стали. Верхний торец втулки 25 контактирует с буртом 26 вала 16, причем диаметр бурта больше наружного диаметра втулки в месте контакта с нею. Снизу на вал 16 надета шайба 27, удерживаемая шплинтом 28. Такое выполнение узла подшипника дает возможность повысить надежность разъединителя за счет исключения заедания поворотных валов из-за "прикипания" в результате коррозии деталей подшипника. Из нержавеющей стали должен быть изготовлен по крайней мере один из элементов подшипника втулка 25 или конец вала 16 с буртом 26. Для простоты и удешевления конструкции из нержавеющей стали изготовлена втулка 25.

Разъединитель работает следующим образом.

При сообщении поступательного движения тяге 24 или вращательного движения нижнему концу одного из валов 16 поворачиваются по часовой стрелке (фиг. 2) изоляторы 2, а вместе с ними и подвижные двухконсольные ножи 3, выходя из-под козырьков пластин 14 и прерывая контакт с обоими (левым и правым) неподвижными ножками 5. Поворот ножей 3 продолжается до тех пор, пока они не займут положение, перпендикулярное их включенному (первоначальному) положению, т.е. поворот ножей 3 осуществляется на 90^о. При обратном движении концы ножей 3 входят под козырьки пластин 14, которые с помощью пружин 15 плотно прижимают их к неподвижным ножам 5.

Таким образом, за счет фиксированного расстояния между шарнирами тяги и наличия отверстий крепления неподвижных изоляторов, выполненных по дугам окружности, осуществляются одновременность вхождения обоих концов каждого подвижного ножа в контакт с парой неподвижных ножей и одновременность контакта всех подвижных ножей с неподвижными. За счет описанного крепления ножей к изоляторам и изоляторов к стойкам и поворотным валам повышается надежность разъединителя и предотвращаются температурные разрушения изоляторов в процессе эксплуатации.

Выполнение по крайней мере одного из элементов подшипника поворота изоляторов из коррозионностойкого материала и выполнение бурта вала с диаметром, большим наружного диаметра торца втулки, обеспечивают надежную работу в любых погодных условиях за счет исключения попадания в подшипники атмосферной влаги, а также за счет коррозионной стойкости подшипника.

Наличие у контактных губок неподвижных ножей козырьков, наличие над ними пружинных пластин, прикрывающих часть периметра их контакта с подвижными ножами, а также увеличение прочности тяги механизма поворота ножей и соединения ножей с изоляторами и изоляторов со стойками и поворотными валами обеспечивает надежное включение и выключение разъединителя и увеличение срока его службы, уменьшение эксплуатационных и ремонтных затрат, а также снижение стоимости изготовления.

Использование: в высоковольтном аппаратостроении. За счет выполнения шарнирной тяги в виде цельного стержня с фиксированным расстоянием между отверстиями под оси шарниров и крепления неподвижных изоляторов через дугообразные отверстия обеспечивается регулировка одновременного вхождения обоих концов каждого подвижного ножа в контакт с неподвижными ножами и всех подвижных ножей одновременно без отставания одного относительно другого. Крепление ножей изоляторов с помощью полухомутов с выступами, входящими в дугообразные желобки оголовков изоляторов, позволяет использовать линейные серийные изоляторы и снизить стоимость разъединителя. Соединение изоляторов со стойками и валами с помощью компенсирующих эластичных втулок, посажанных на клеевой эпоксидной композиции в изоляторы и на концы стоек, обеспечивает повышение надежности крепления и устраняет разрушение фарфора изолятора из-за температурных деформаций вследствие разности коэффицентов линейного расширения фарфора и металла стоек. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ горизонтально-поворотного типа, содержащий подвижные двухконсольные ножи, закрепленные на подвижных изоляторах, установленных на валах поворота, входящих через отверстия рамы, снабженных рычагами, связанными с шарнирной тягой, и ответные неподвижные ножи, закрепленные на неподвижном изоляторе, с контактными губками, отличающийся тем, что указанная шарнирная тяга выполнена в виде цельного стержня с фиксированным расстоянием между отверстиями под оси шарниров, а отверстия крепления каждого неподвижного изолятора в раме выполнены по дуге окружности, центр которой совпадает с осью изолятора. 2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что указанные изоляторы выполнены в виде линейных изоляторов с оголовками, имеющими дугообразные желобки, с которыми взаимодействуют составленные из двух половин хомуты с выступами, входящими в упомянутые желобки, а ножи смонтированы на шпильках, жестко соединенных с полухомутами, причем между оголовками и хомутами размещена компенсирующая прокладка из упругого материала с высоким коэффициентом трения. 3. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что верхние концы поворотных валов неподвижных стоек снабжены рифлями, взаимодействующими с отверстиями изоляторов через эластичные полиэтиленовые втулки, причем на контактные поверхности этих элементов перед сборкой нанесен клеевой состав на эпоксидной основе, а нижний торец изолятора в месте вхождения в него стержня дополнительно залит эпоксидным компаундом. 4. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что на валу поворота расположен подшипник, выполненный из разнородного материала, причем охватывающий элемент его выполнен в виде втулки из коррозионностойкого материала, верхний торец которой контактирует с буртом поворотного вала, диаметр которого превышает наружный диаметр торца втулки. 5. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что указанные контактные губки выполнены в виде С-образных пластин, обращенных зевами в сторону размыкания, причем нижние ветви С-образных пластин жестко соединены с нижними поверхностями неподвижных ножей, образуя верхними ветвями козырьки, взаимодействующие со сводными концами пружинных пластин, жестко закрепленных вторыми концами на неподвижных ножах.