ЭЛЕГАЗОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НАГРУЗКИ Российский патент 2004 года по МПК H01H33/74 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационной аппаратуре высокого напряжения.

Выключатель нагрузки предназначен для отключения только токов нагрузки, которые обычно составляют сотни ампер, в большинстве случаев это 400-630 А при cos ϕ=0,7, и должен иметь простую, надежную и недорогую конструкцию.

Известны элегазовые выключатели нагрузки автокомпрессионного типа, в которых гашение коммутационной дуги происходит за счет ее обдува газом, сжимаемым в объеме между подвижным цилиндром и неподвижным поршнем при операции отключения [1]. Недостатком такой конструкции является наличие дополнительных элементов: компрессионной камеры с подвижным цилиндром и неподвижным поршнем, что усложняет конструкцию выключателя нагрузки, а кроме того, необходимость сжатия газа требует применения приводов с повышенной энергоемкостью.

Известны также элегазовые выключатели нагрузки, использующие для уменьшения энергии привода дугогасительные устройства комбинированного типа. Так, в [2] использовано комбинированное воздействие на дугу: малые токи отключаются за счет дутья в объем разряжения; большие - за счет автогенерации, т.е. за счет повышения давления газа вследствие энергии, выделяемой самой коммутационной дугой; в случае промежуточных токов дуга гасится дополнительным потоком газа из небольшого вспомогательного компрессионного устройства. Недостатком данной конструкции является ее сложность (из-за наличия поршневого устройства и подвижного компрессионного цилиндра, объемов сжатия и разряжения), а также все-таки достаточно большая энергоемкость привода, необходимая для сжатия газа в компрессионном цилиндре.

Наиболее близким к предлагаемому решению является элегазовый выключатель нагрузки с автогенерирующим принципом гашения дуги [3], не содержащий компрессионого устройства и не требующий, соответственно, привода с повышенной энергоемкостью. Выключатель содержит главные и дугогасительные контакты, а также сопло, расположенное на главном подвижном контакте. Внутри сопла предусмотрена замкнутая полость, образованная стенками сопла и перегородкой в основании подвижного главного контакта, на котором установлен розеточный дугогасительный контакт. Образующаяся при размыкании дугогасительных контактов дуга некоторое время горит в замкнутой полости внутри сопла, в результате чего давление газа там возрастает. После отхода сопла от неподвижного дугогасительного контакта поток газа устремляется через горловину сопла из полости сопла наружу, обдувая горящую между дугогасительными контактами дугу.

Недостатком данной конструкции выключателя нагрузки является наличие двух пар контактов - главных и дугогасительных, а также достаточно массивного подвижного узла, включающего сопло и систему с главным и дугогасительным подвижными контактами.

Это требует увеличения энергоемкости приводного устройства, усложняет конструкцию и приводит к удорожанию выключателя нагрузки. Кроме того, достаточно длительное время - до открытия горловины сопла при выходе из нее неподвижного дугогасительного контакта - дуга, возникающая между дугогасительными контактами, не подвергается обдуву газом, что ухудшает условия для ее успешного гашения, а при достаточно большом объеме в полости внутри сопла создаются трудности в гашении дуги не очень больших токов, так как нарастание давления газа может оказаться недостаточным.

Целью изобретения является создание простой и надежной конструкции элегазового выключателя нагрузки, снижение энергоемкости приводного механизма, снижение стоимости выключателя нагрузки.

Указанная цель достигается тем, что в выключателе нагрузки, содержащем корпус, дугогасительные подвижный и неподвижный контакты, а также изоляционное сопло, указанное изоляционное сопло связано с неподвижным контактом, а подвижный дугогасительный контакт выполнен с центральным и, по меньшей мере, с одним боковым отверстиями, при этом при включенном положении контактов расстояние L₁ от плоскости торца неподвижного контакта до края горизонтального участка изоляционного сопла и расстояние L₂ от плоскости торца неподвижного контакта до наиболее удаленного края бокового отверстия в подвижном контакте находятся между собой в отношении не менее 1,3 и не более 2, кроме того, внутри неподвижного контакта имеется изоляционная втулка, ограничивающая объем полости внутри изоляционного сопла.

Указанные признаки отсутствуют в известных решениях.

На чертеже представлено дугогасительное устройство предложенного выключателя нагрузки во включенном (сверху от оси) и отключенном (снизу от оси) положениях. Здесь 1 - подвижный стержневой дугогасительный контакт, 2 - неподвижный ламельный дугогасительный контакт, 3 - изоляционное сопло, 4 - центральное отверстие (цилиндрический канал) в подвижном стержневом дугогасительном контакте, 5 - боковое отверстие в подвижном дугогасительном контакте, 6 - изоляционная втулка (вкладыш), 7 - корпус выключателя, L₁ - расстояние от плоскости торца неподвижного ламельного контакта до края горизонтального участка изоляционного сопла, L₂ - расстояние от плоскости торца неподвижного контакта до наиболее удаленного края бокового отверстия подвижного контакта.

Выключатель нагрузки работает следующим образом. В процессе отключения между подвижным 1 и неподвижным 2 дугогасительными контактами возникает электрическая дуга. В замкнутом объеме внутри изоляционного сопла 3 происходит рост давления газа за счет энергии, выделяющейся в дуге.

После прохождения подвижным контактом расстояния, равного 15-30% хода от момента размыкания контактов до выхода подвижного контакта 1 из цилиндрической части сопла 3, что соответствует отношению указанных расстояний L₁ и L₂ в пределах 1,3 ≤ L₁/L₂ ≤ 2, боковые отверстия 5 в подвижном контакте 1 выходят за край горизонтального участка изоляционного сопла 3, и газ с повышенным давлением, накопившийся в замкнутом объеме, начинает через центральное отверстие 4 в подвижном контакте 1 и боковые отверстия 5 истекать наружу. Образующийся поток газа обдувает при этом горящую между контактами дугу и создает благоприятные условия для ее гашения. По мере движения подвижного контакта внутри изоляционного сопла продолжается рост давления внутри сопла и одновременно происходит дутье газа через отверстия 4 и 5 в подвижном контакте, что приводит к гашению дуги в соответствующий нуль тока. Для уменьшения объема внутри сопла, где накапливается энергия, выделяемая дугой, и обеспечения необходимого для гашения дуги роста давления газа внутри неподвижного контакта имеется изоляционная втулка 6.

При отношении L₁/L₂<1,3 боковые отверстия 5 в подвижном контакте 1 выходят за край горизонтального участка изоляционного сопла 3 до прохождения подвижным контактом 15% хода от момента размыкания контактов до выхода из горизонтальной части сопла 3. Рано открывающееся истечение газа не позволяет давлению внутри полости сопла достигнуть величины, необходимой для успешного гашения дуги, и приводит к уменьшению отключающей способности выключателя нагрузки.

При отношении L₁/L₂>2 боковые отверстия 5 в подвижном контакте 1 открываются после прохождения подвижным контактом 30% хода от момента размыкания контактов до выхода из горизонтальной части сопла 3. Это приводит к тому, что достаточно длительное время коммутационная дуга не подвергается обдуву газа через центральное и боковые отверстия подвижного контакта. Это ухудшает условия гашения дуги и приводит к уменьшению отключающей способности выключателя нагрузки.

Экспериментальные исследования, проведенные на макете, показали, что предлагаемая конструкция выключателя нагрузки может отключать токи нагрузки до 630 А при времени горения дуги, не превышающем двух полупериодов переменного тока промышленной частоты. При этом малые токи гасятся в основном за счет простого растяжения дуги, а токи большой величины - за счет быстрого роста давления до необходимого уровня и обдува дуги потоком газа через отверстия в подвижном дугогасительном контакте.

Преимуществом предлагаемой конструкции является ее простота и надежность, уменьшение необходимой энергии привода, уменьшение стоимости выключателя нагрузки.

Источники информации

1. RM6 range ring main units 3 to 24 kV. Каталог фирмы Merlin Gerin-Schneider Electric SA-05/95-AC0327E.

2. Патент США № 5023415, НКИ 200-148R, МКИ Н 01 Н 33/82, опубл. 06.11.1991.

3. Заявка Японии № 1298619, МКИ Н 01 Н 33/98, 33/12, опубл. 01.12.1989.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационной аппаратуре высокого напряжения. Задачей изобретения является создание простой и надежной конструкции элегазового выключателя нагрузки, снижение энергоемкости приводного механизма, снижение стоимости выключателя нагрузки. Это достигается тем, что элегазовый выключатель нагрузки содержит корпус, дугогасительные подвижный и неподвижный контакты, а также изоляционное сопло. Новым является то, что изоляционное сопло связано с неподвижным контактом, а подвижный дугогасительный контакт выполнен с центральным и, по меньшей мере, с одним боковым отверстиями, при этом при включенном положении контактов расстояние L₁ от плоскости торца неподвижного контакта до края горизонтального участка изоляционного сопла и расстояние L₂ от плоскости торца неподвижного контакта до наиболее удаленного края бокового отверстия в подвижном контакте находятся между собой в отношении не менее 1,3 и не более 2. Кроме того, выключатель нагрузки имеет внутри неподвижного контакта изоляционную втулку. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Элегазовый выключатель нагрузки, содержащий корпус, дугогасительные подвижный и неподвижный контакты, а также изоляционное сопло, отличающийся тем, что изоляционное сопло связано с неподвижным контактом, а подвижный дугогасительный контакт выполнен с центральным и, по меньшей мере, с одним боковым отверстием, при этом при включенном положении контактов расстояние L₁ от плоскости торца неподвижного контакта до края горизонтального участка изоляционного сопла и расстояние L₂ от плоскости торца неподвижного контакта до наиболее удаленного края бокового отверстия в подвижном контакте находятся между собой в соотношении не менее 1,3 и не более 2.2. Выключатель нагрузки по п.1, отличающийся тем, что внутри неподвижного контакта имеется изоляционная втулка, ограничивающая объем полости внутри изоляционного сопла.