ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ - РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H01H85/54 H01H31/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным коммутационным аппаратам, предназначенным для защиты силового оборудования электрических сетей от аварийных и перегрузочных токов.

Предохранитель-разъединитель отличается от обычного предохранителя тем, что он не требует установки отдельно стоящего разъединителя. Эту функцию выполняет патрон, который, откидываясь при срабатывании от аварийных или при помощи оперативной штанги, создает видимый разрыв электрической цепи, аналогичный разрыву, создаваемому ножом разъединителя.

Известен высоковольтный предохранитель-разъединитель, содержащий патрон, один конец которого шарнирно закреплен на нижнем конце наклонно установленного изолятора, а другой конец имеет контактный зуб, который служит для удержания патрона во включенном положении путем его зацепления за выступающий подпружиненный неподвижный контакт, расположенный на верхнем конце изолятора. Верхний конец патрона имеет кольцо, служащее для ручного оперативного отключения или включения в режиме разъединителя (без токовой нагрузки) при помощи оперативной штанги [1] Обычно штанга состоит из трех основных частей: рабочей, изолирующей и ручки захвата. Рабочая часть штанги (головка) имеет боковой палец, располагаемый поперек тела штанги и служащий для операций с разъединителями. С целью исключения бокового соскальзывания свободный конец пальца имеет кольцевой буртик. Изолирующая часть и ручка захвата изготовляются из электроизоляционного материала в виде круглых или квадратных стержней.

Для отключения (откидывания) патрона оператору достаточно завести боковой палец штанги в кольцо и приложить усилие, направленное вниз под острым углом к продольной оси патрона. При этом контактный зуб патрона отожмет неподвижный подпружиненный контакт и патрон совершит вращательное движение до нижнего откинутого положения, создав тем самым видимый разрыв электрической цепи.

Операция включения (заведения патрона) аналогична операции отключения, за исключением направления усилия, которое направлено вверх.

Так как оперативную штангу необходимо заводить на высоте на определенном расстоянии, тем большем, чем выше электрическое напряжение, то возникают трудности заведения бокового кольца в кольцо патрона из-за отсутствия прямой видимости проема кольца.

Известен предохранитель-разъединитель, содержащий расположенные под углом два опорных изолятора, на нижнем из которых расположен шарнирный механизм откидывания патрона, а на верхнем неподвижный подпружиненный контакт с углублением для вхождения контактного зуба патрона [2] На верхнем конце патрона расположен кронштейн в виде разновеликих Г-образных консолей, соединенных одними концами в месте крепления к патрону. Другие свободные концы консолей расположены в одной плоскости с зазором и параллельно.

При такой конструкции узла для взаимодействия с оперативной штангой оператору легко зацепиться боковым пальцем штанги за кронштейн, т. к. зазор между свободными концами консолей видно снизу. Однако эта конструкция не лишена другого рода недостатка. Дело в том, что при отключении ненагруженного трансформатора или холостой линии в режиме разъединителя отключающая способность тем выше, чем больше линейная скорость верхнего подвижного контакта патрона. В то же время при такой конструкции кронштейна скорость разведения контактов (откидывания патрона) будет зависеть от профессиональных навыков оператора, т. к. не представляется возможным высвободить боковой палец в процессе начала откидывания без приостановки движения патрона, что конечно же отрицательно скажется на отключающей способности.

Задачей изобретения является создание предохранителя-разъединителя, имеющего постоянные, независящие от оператора параметры в части отключающей способности в режиме разъединителя.

Решение этой задачи достигается тем, что в предохранителе-разъединителе, содержащем основание, изолированную верхнюю и нижнюю систему размыкаемых контактов, механизм автоматического и ручного откидывания патрона, на верхнем конце которого расположен кронштейн для взаимодействия с оперативной штангой, указанный кронштейн выполнен S-образной формы.

Выполнение кронштейна S-образной формы исключает трудности высвобождения бокового пальца оперативной штанги в процессе отключения в режиме разъединителя, что позволяет получить скорость размыкания контактов, а значит и отключающую способность, независимую от профессиональных навыков оператора. Это достигается благодаря тому, что при операции отключения боковой палец штанги зацепляется за верхнюю часть кронштейна и при повороте патрона боковой палец автоматически высвобождается от кронштейна. При этом оператор может даже задержать штангу после приложения отключающего усилия, а патрон будет поворачиваться, завершая операцию отключения.

Кроме того, зацепление бокового пальца штанги за кронштейн не представляет трудности, т. к. отсутствуют боковые движения штанги, что повышает оперативность в случае возникновения аварийной ситуации.

Процесс включения совершается путем установки бокового пальца штанги в нижнюю часть кронштейна и заведения патрона к верхнему контакту до момента преодоления усилия контактного нажатия. При этом штанга легко и быстро может быть освобождена от кронштейна, что повышает безопасность оператора.

На чертеже изображен вид сбоку полюса предохранителя-разъединителя во включенном положении, где тонкими линиями показано отключенное (откинутое) положение патрона.

Предохранитель-разъединитель содержит основание 1, на котором закреплены два изолятора 2 с верхней 3 и нижней 4 системами размыкаемых контактов, механизм 5 автоматического и ручного откидывания, расположенного на нижнем конце патрона 6.

На верхнем конце патрона 6 закреплен кронштейн 7 S-образной формы и служащий для производства ручных операций отключения и включения.

Шарнирно закрепленный механизм откидывания 5 имеет кольцо 8, служащее для установки патрона при помощи оперативной штанги. Патрон 6 также имеет контактный зуб 9, при помощи которого патрон фиксируется во включенном положении в углублении 10 неподвижного подпружиненного контакта 11. Для подвода электрической цепи служат подсоединительные контакты 12 и 13.

При возникновении короткого замыкания или перегрузочного режима в электрической цепи перегорает плавкая вставка (не показана), вследствие чего ослабляется натяжение гибкого проводника 14 и происходит срабатывание механизма 5 автоматического откидывания. При этом патрон 6 получает возможность осесть вниз за счет поворота на шарнире 15, что влечет за собой беспрепятственное выхождение контактного зуба из выемки 10 подпружиненного контакта 11. Но прежде чем это произойдет внутри патрона должна погаситься электрическая дуга. Она гасится за счет обдува ее генерируемым газом, возникающим от терморазложения материала патрона и достигающим высоких параметров по величине давления. Выхлоп ионизированных газов производится через нижнее открытое отверстие патрона 6. Так как патрон 6 имеет наклонное положение, то он под действием составляющей силы тяжести поворачивается в шарнире нижней системы контактов 4 до буфера-упора 16 (откидное положение A), что создает видимый разрыв электрической цепи, аналогичный разрыву, выполненному отдельно стоящими разъединителями.

Операция включения осуществляется вручную при помощи оперативной штанги. Патрон с установленной новой плавкой вставкой и со взведенным механизмом откидывания (гибкий проводник натянут и закреплен болтом 17) одевается кольцом 8 на боковой палец оперативной штанги (не показана) и устанавливается в шарнире нижней системы контактов в положении A. Затем боковой палец переставляется на участок 18 S-образного кронштейна 7 и поворачивается до момента преодоления усилия подпружиненного контакта 11, т. е. до вхождения зуба 9 в выемку 10. Предохранитель-разъединитель включен, при этом оперативная штанга легко освобождается от S-образного кронштейна 7, что уменьшает время нахождения штанги под высоким напряжением и тем самым повышается безопасность обслуживания.

Ручное отключение осуществляется следующим образом. Боковой палец оперативной штанги устанавливается (заводится сверху) на участок 19 S-образного кронштейна 7 и производится рывковое силовое движение штанги на себя (на оператора, т. е. под острым углом к продольной оси патрона), при этом зуб 9 выходит из выемки 10 подпружиненного контура 11 и патрон 6 под действием импульса силы оператора и собственного веса совершает вращательное движение до откинутого положения A, независимо от положения оперативной штанги (может оставаться даже в верхнем положении). Это стало возможным благодаря S-образной конструкции кронштейна, при котором боковой палец штанги не препятствует автономному движению верхнего конца патрона, что позволяет получить повышенную линейную скорость патрона 6 и тем самым получить повышенную отключающую способность в режиме отключения ненагруженного трансформатора или холостой линии.

Предлагаемое устройство было опробовано на макетном образце разрабатываемого предохранителя-разъединителя типа ПРВТ-10 на напряжение 10 кВ. Операции отключения с помощью оперативной штанги совершались целым рядом исследователей, отличающихся своими физическими данными, однако во всех случаях была получена высокая линейная скорость конца патрона, в процессе движения которого не зарегистрированы приостановки или снижения скорости из-за взаимодействия с оперативной штангой.

Сущность: предохранитель-разъединитель содержит основание, на котором закреплены два изолятора с верхней и нижней системами размыкаемых контактов, механизм автоматического и ручного откидывания, патрон, служащий одновременной дугогасительной камерой и ножом разъединителя. На верхнем конце патрона закреплен кронштейн S-образной формы, служащий для взаимодействия с оперативной штангой при производстве операций отключения и включения в режиме разъединителя. 1 ил.

Предохранитель-разъединитель, содержащий основание, изолированные верхнюю и нижнюю системы размыкающих контактов, патрон, на нижнем конце которого расположен механизм автоматического и ручного откидывания, а на верхнем - кронштейн для взаимодействия с оперативной штангой, отличающийся тем, что кронштейн выполнен S-образной формы.