ТРЕХПОЛЮСНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01H33/66 

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению и касается трехполюсных вакуумных выключателей, предназначенных для отключения нагрузок в цепях с изолированной нейтралью.

Известен трехполюсный выключатель Л.1, в котором первоначально размыкаются контакты на одном из трех полюсов, а через промежуток времени, по крайней мере, не менее 1/3 периода промышленной частоты сети, размыкаются контакты двух оставшихся полюсов. При такой коммутации нагрузки достигается чрезвычайно эффективное снижение коммутационных перенапряжений вследствие предотвращения явления виртуального среза тока. Однако необходимый эффект достигается лишь при стабильном срабатывании полюсов с заданной последовательностью, что трудно выполнить при независимом управлении полюсами [1]
Известен трехполюсный вакуумный выключатель Л.2 с неодновременным размыканием контактов полюсов, снабженный устройством, обеспечивающим размыкание контактов одного из полюсов и последующее одновременное размыкание двух других полюсов выключателя через заданный промежуток времени. Использование этого устройства позволило повысить надежность работы выключателя и одновременно упростить его конструкцию [2]
Однако в вышеперечисленных выключателях Л. 1 и 2 в связи с тем, что размыкание контактов второго и третьего полюсов происходит после погасания дуги в первом полюсе, эти два полюса практически работают в режиме двухфазного отключения, т.е. в условиях облегченных по сравнению с первым полюсом. Таким образом уровень коммутационных перенапряжений при отключении нагрузок, возникающий при гашении дуги, во втором и третьем полюсах ниже уровня перенапряжений, имеющих место в первом полюсе.

Однако, несмотря на разный уровень перенапряжений между различными полюсами, полюса в известных выключателях выполняются одинаковыми, что не согласуется с требованиями, предъявляемыми к выключателям при их разработке: высокие электрические параметры по напряжению, току, мощности, простота конструкции, малые габариты и материалоемкость, унификация и т.д.

Задачей изобретения является увеличение тока отключения при сохранении массы и габаритов выключателя.

Указанная задача достигается тем, что в трехполюсном вакуумном выключателе с неодновременным размыканием контактов полюсов, в каждом полюсе которого размещено дугогасительное устройство, содержащее, по меньшей мере, одну камеру, в полюсе, контакты которого размыкаются первыми, установлено дугогасительное устройство с более высокими высоковольтными и дугогасительными характеристиками по сравнению с характеристиками дугогасительных устройств двух других полюсов, контакты которых размыкаются с задержкой.

Существует несколько вариантов реализации предлагаемого технического решения.

Дугогасительное устройство полюса, контакты которого размыкаются первыми (первогасящего полюса), выполнено в виде дугогасительного устройства, аналогичного дугогасительным устройствам двух других полюсов, к которому дополнительно последовательно подсоединена, по меньшей мере, еще одна камера либо на другой класс напряжения, например, в выключателе на напряжение 35 кВ устанавливается камера на 10 кВ, либо с целью унификации изделия аналогичная камерам второго и третьего полюсов. Это позволит при незначительном увеличении массы и габаритов выключателя значительно увеличить его номинальный ток отключения. Кроме того, в качестве дугогасительного устройства первогасящего полюса может быть использовано дугогасительное устройство, аналогичное дугогасительным устройствам двух других полюсов, в котором одна из камер заменена на камеру с более высокими коммутационными характеристиками, например, вместо камеры на ток отключения 20 кА устанавливают камеру на 25 кА.

Подобная конструкция дугогасительного устройства первогасящего полюса также позволит увеличить ток отключения, при этом габариты и масса выключателя увеличатся незначительно.

С целью дальнейшего снижения восстанавливающего напряжения и коммутационных перенапряжений дугогасительное устройство первогасящего полюса может быть снабжено устройством, снижающим величину восстанавливающего напряжения и коммутационных перенапряжений, в качестве которого могут быть использованы, например RC-цепи. Кроме того, использовав предлагаемое техническое решение, можно, сохранив конструкцию и электрические параметры первогасящего полюса выключателя, упростить конструкцию полюсов, контакты которых размыкаются с задержкой, что приведет к значительному уменьшению массы выключателя.

Расчет высоковольтных характеристик изоляционных промежутков полюсов производится с учетом возвращающегося напряжения.

На чертеже показан трехполюсный вакуумный выключатель.

Выключатель содержит раму 1 с механизмом управления, на которой размещены полюс 2, контакты которого размыкаются первыми (первогасящий), и два полюса 3 и 4, контакты которых размыкаются с задержкой. Каждый полюс выключателя содержит вакуумную дугогасительную камеру 5, установленную на опорном изоляторе 6. На первогасящем полюсе 2 дополнительно к камере 5 установлена еще одна камера 7, по своим параметрам аналогичная камерам 5. Расчет высоковольтных характеристик изоляционных межконтактных промежутков производился с учетом возвращающегося напряжения, которое мгновенно восстанавливается на контактах выключателя после размыкания контактов первогасящего полюса 2 и равно на полюсе 2 1,5U_ф, а на двух других полюсах 3 и 4 3 и 4 U_ф U_ф, где U_ф фазное напряжение источника. Первогасящий полюс 2 снабжен RC-цепочкой, состоящей из последовательно соединенных конденсаторов и резисторов, установленных в одном корпусе 8.

Выключатель работает следующим образом. После подачи команды на отключение размыкаются контакты первогасящего полюса 2. После погасания дуги в первом полюсе 2 выключателя происходит отключение второго 3 и третьего 4 полюсов. При таком способе коммутации нагрузки наибольшие перенапряжения возникают на первогасящем полюсе 2, полюса 3 и 4 работают в щадящем режиме, поэтому выполнение дугогасительного устройства первогасящего полюса 2 с более высокими высоковольтными и дугогасительными характеристиками, чем характеристики дугогасительных устройств полюсов 3 и 4, позволило при незначительном увеличении массы и габаритов выключателя значительно увеличить ток отключения выключателя. Например, выполнение вакуумного выключателя на напряжение 35 кВ в соответствии с предлагаемым техническим решением позволило увеличить ток отключения с 5 кА до 20 кА, при этом масса выключателя возросла только на 50 кг, а высота на 375 мм.

Использование: в высоковольтном аппаратостроении и касается трехполюсных вакуумных выключателей, предназначенных для отключения нагрузок в цепях с изолированной нейтралью. Задача изобретения - увеличение тока отключения при сохранении массы и габаритов выключателя. Указанная задача достигается за счет того, что в трехполюсном вакуумном выключателе с неодновременным размыканием контактов в полюсе, контакты которого размыкаются первыми, устанавливают дугогасительное устройство с более высокими высоковольтными и дугогасительными характеристиками по сравнению с двумя другими полюсами, контакты которых размыкаются с запаздыванием. 5 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ТРЕХПОЛЮСНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ с неодновременным размыканием контактов полюсов, в каждом полюсе которого размещено вакуумное дугогасительное устройство, содержащее по меньшей мере одну камеру, отличающийся тем, что в полюсе, контакты которого размыкаются первыми, установлено дугогасительное устройство с более высокими высоковольтными и дугогасительными характеристиками по сравнению с характеристиками дугогасительных устройств двух других полюсов. 2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве дугогасительного устройства полюса, контакты которого размыкаются первыми, использовано дугогасительное устройство, аналогичное дугогасительным устройствам двух других полюсов, в котором по меньшей мере одна из камер заменена на камеру с более высокими коммутационными характеристиками. 3. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве дугогасительного устройства полюса, контакты которого размыкаются первыми, использовано дугогасительное устройство, аналогичное дугогасительным устройствам двух других полюсов, к которому дополнительно последовательно подсоединена, по меньшей мере еще одна камера. 4. Выключатель по п.3, отличающийся тем, что в качестве дополнительной камеры использована камера, аналогичная камерам двух других полюсов. 5. Выключатель по пп.1 4, отличающийся тем, что дугогасительное устройство полюса, контакты которого размыкаются первыми, снабжено устройством, снижающим величину восстанавливающего напряжения и коммутационных перенапряжений на контактах камер. 6. Выключатель по п. 5, отличающийся тем, что в качестве устройства, снижающего величину восстанавливающего напряжения и коммутационных перенапряжений, использованы RC-цепи.