ГОРИЗОНТАЛЬНО-ПОВОРОТНЫЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК H01H31/30 H01H31/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтной коммутационной аппаратуре - разъединителям горизонтально-поворотного типа, предназначенным для коммутации электрических цепей и для создания видимого разрыва в воздухе, отделяющего часть обесточенного оборудования, находящегося в резерве или выводимого в ремонт, от участка сети, находящегося под напряжением.

Конструктивная схема горизонтально-поворотного разъединителя, содержащего три опорные изоляционные колонки, а из них только одна, центральная, является поворотной, известна (Афанасьев В.В., Якунин Э.Н. Разъединители. Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1979, стр.8, 13, 14, 29, 32, 40, 55, 56). Основные элементы разъединителя данного типа: контактный нож на центральной поворотной колонке, контактные пластины на обоих краях контактного ножа, приемные контактные узлы на крайних колонках.

Основным недостатком горизонтально-поворотного разъединителя является воздействие на опорные колонки больших изгибающих сил и скручивающих моментов при включении и отключении. Эти силы и моменты обусловлены требуемыми усилиями контактного нажатия и могут значительно возрастать при оперировании разъединителем в условиях гололеда. Воздействие механических сил и моментов на опорные колонки может привести к их недопустимым деформациям, при которых не обеспечивается нормальное схождение контактов и тем самым нарушается нормальная работа разъединителя, при этом может также произойти разрушение колонок. Кроме того, при прохождении токов короткого замыкания в контактной системе возникают электродинамические силы, стремящиеся выбросить нож из контактов.

Известно конструктивное исполнение горизонтально-поворотного разъединителя по патенту WO 96/16420 А1, кл. Н 01 Н 31/00, 33/00, 1/16, 1/22. В данной конструкции, выбранной за прототип, поворотной является также только центральная колонка. Вхождение контактного ножа в приемный контактный узел происходит без существенных механических усилий.

Основным недостатком прототипа является воздействие повышенного крутящего момента центральной колонки с силовым изгибающим воздействием ножа на крайние колонки как при полном замыкании контактов с достижением требуемого контактного усилия путем поворота контактного ножа относительно некоторой эксцентричной оси, так и при отключении разъединителя для воздействия на контактный нож с целью его поворота для снятия контактного усилия. При оперировании разъединителем в условиях гололеда механическое воздействие на опорные изоляционные колонки существенно возрастает.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение механических сил и моментов, действующих на опорные колонки при оперировании разъединителем, и обеспечение механического запирания контактной системы в замкнутом положении, предотвращающего выброс ножа под действием электродинамических сил при коротком замыкании, что в совокупности повышает надежность в работе и увеличивает срок службы разъединителя.

Технический результат достигается тем, что в горизонтально-поворотном разъединителе, содержащем в одном полюсе три опорные изоляционные колонки, при этом на верхней части средней поворотной колонки жестко закреплен контактный нож, на двух концах которого установлены по две упругие горизонтальные контактные пластины с волнообразными отгибами на концах, выполненными в противоположных друг относительно друга направлениях, а в верхней части крайних колонок расположены приемные узлы, контактирующие с контактными пластинами ножа при включении разъединителя, все три опорные колонки выполнены поворотными, а упомянутые приемные узлы выполнены в виде жестко закрепленных на крайних колонках секторов из электропроводного материала, передняя часть которых обращена в сторону контактных пластин ножа и является ловителем ножа при повороте средней колонки во включенное положение, задняя часть секторов выполнена с изменяющимся профилем с плавным переходом к размеру, обеспечивающим контактное нажатие с контактными пластинами, и снабжена буртиками, охватывающими волнообразные отгибы на контактных пластинах ножа при повороте крайних колонок и жестко связанных с ними секторов, а крайние колонки связаны внутриполюсным механизмом в виде синхронной передачи.

Волнообразные отгибы контактных пластин ножа выполнены навстречу друг другу, а на каждой крайней колонке установлено по одному сектору из электропроводного материала, передняя часть которого выполнена в виде направляющего клина, свободно входящего между контактными пластинами на удалении от волнообразных отгибов при повороте ножа во включенное положение.

Волнообразные отгибы контактных пластин ножа выполнены в противоположные друг другу стороны, а на каждой крайней колонке установлено по два сектора из электропроводного материала, передняя часть которых выполнена с отгибами, образующими направляющий раструб, свободно охватывающий контактные пластины на удалении от волнообразных отгибов при повороте ножа во включенное положение.

Поворотные изоляционные колонки, изолирующая часть которых выполнена из полимерных материалов, оснащены радиальными штифтами, фиксирующими металлические фланцы-оконцеватели на вклеенных в них полимерных частях колонки.

На фиг.1 представлен схематичный вид сверху на полюс горизонтально-поворотного разъединителя в разомкнутом положении.

На фиг.2 представлен схематичный вид сверху на полюс горизонтально-поворотного разъединителя в конце поворота средней (центральной) колонки.

На фиг.3 представлен схематичный вид сверху на полюс горизонтально-поворотного разъединителя в замкнутом положении в конце поворота крайних колонок.

На фиг.4 представлено сечение А-А на фиг.2, иллюстрирующее положение направляющей части сектора - ловителя ножа - относительно пластин контактного ножа в конце поворота средней колонки.

На фиг.5 представлено сечение, аналогичное представленному на фиг.4 для варианта исполнения приемного контактного узла в виде двух секторов, охватывающих контактные пластины ножа.

На фиг.6 представлено сечение Б-Б на фиг.3, иллюстрирующее замкнутое положение разъединителя в конце поворота крайних колонок.

На фиг.7 представлено сечение, аналогичное представленному на фиг.6 для варианта исполнения приемного контактного узла в виде двух секторов, охватывающих контактные пластины ножа.

На нижнем основании 1 полюса горизонтально-поворотного разъединителя (фиг.1, 2, 3) установлены две крайние изоляционные поворотные колонки 2 и 3, а также средняя (центральная) изоляционная поворотная колонка 4. Поворот каждой колонки обеспечивается известным способом, например креплением ее нижним фланцем к поворотному узлу (на фигурах не показанному), имеющему вертикальную ось, установленную в нижнем основании 1 в радиально-опорных подшипниках. К верхней части средней изоляционной колонки жестко прикреплен контактный нож 5, на концах которого закреплены упругие контактные пластины 6. Контактный нож и контактные пластины выполнены из электропроводного материала, при этом консольно закрепленные контактные пластины допускают упругие деформации для создания контактного нажатия и выполнены с волнообразными отгибами 7, ориентированными друг относительно друга в противоположных направлениях.

На верхних частях крайних поворотных колонок установлены приемные контактные узлы в виде секторов 8 из электропроводного материала. Расположение секторов на крайних колонках - кососимметричное относительно поперечной оси полюса, и на секторах выполнены буртики 9. На каждой крайней колонке может быть установлено по одному сектору или по два.

Для варианта установки по одному сектору на колонке его передняя часть, ориентированная в сторону контактных пластин ножа при повороте средней колонки в положение “включено”, выполнена в виде плоского клина, свободно проходящего между контактными пластинами ножа, и является направляющей - уловителем контактных пластин (фиг.4), то есть ловушкой ножа. Волнообразные отгибы 7 контактных пластин для этого случая выполнены навстречу друг другу. Переход от передней части сектора к задней выполнен с плавным утолщением до размера, обеспечивающего контактное нажатие при повороте крайних колонок (фиг.6).

Для варианта установки по два сектора на колонке его передняя часть, ориентированная в сторону контактных пластин ножа при повороте средней колонки в положение “включено”, выполнена в виде раструба, свободно охватывающего контактные пластины ножа, и также являются направляющими - уловителем контактных пластин (фиг.5). Волнообразные отгибы 7 контактных пластин для этого случая выполнены в противоположные друг другу стороны. Переход от передней части сектора к задней выполнен с плавным уменьшением расстояния межу секторами до размера, обеспечивающего контактное нажатие при повороте крайних колонок (фиг.7).

Сектора жестко связаны с электропроводными вертикальными стержнями 10, которые нижним концом крепятся к верхним фланцам колонок, а верхний конец каждого стержня электрически связан скользящим контактом с выводным наконечником разъединителя для присоединения внешней цепи (на фигурах не показано). Крайние колонки связаны внутриполюсным механизмом в виде параллелограмма 11 синхронной передачи (фиг.1, 2, 3).

В качестве изоляционных опорных колонок могут применяться опорные изоляторы, изолирующая часть которых выполнена из полимерных материалов. Для дополнительного повышения прочности и надежности при восприятии крайними изоляторами крутящих моментов, хотя и относительно малых, они оснащены радиальными штифтами, фиксирующими металлические фланцы-оконцеватели на вклеенных в них полимерных частях изоляторов. Другие особенности, которые могут быть применены в конструкции разъединителя, например экраны, защитные кожухи от атмосферных осадков, применение контактных пар “медь-серебро”, подшипниковые узлы поворотных колонок и т.п., не являются определяющими для заявляемой конструкции и не приводятся в описании.

Включение горизонтально-поворотного разъединителя осуществляется в два этапа. Из положения, показанного на фиг.1, выполняется поворот средней колонки 4 в положение, показанное на фиг.2. В заключительный момент поворота передние части контактных секторов 8 улавливают контактные пластины 6 и направляют их движение до завершения поворота колонки 4. В предельном случае поворот завершается при приближении контактных пластин 6 к вертикальному стержню 10 до соприкосновения или с небольшим зазором. Улавливание контактных пластин осуществляется либо вхождением передней клиновой части контактного сектора между пластинами для варианта конструкции с одним сектором на колонке (фиг.4), либо вхождением пластин в раструб, образованный передними частями двух секторов на колонке при втором варианте конструкции (фиг.5). Поворот средней колонки осуществляется при незначительном по величине моменте кручения ввиду отсутствия сил трения между контактными пластинами и секторами. На этом первый этап включения заканчивается.

На втором заключительном этапе включения осуществляется синхронный поворот крайних колонок в положение, показанное на фиг.3. При этом изменяющийся профиль вращающихся секторов 8 оказывает упругое воздействие на контактные пластины 6 посредством их контакта с волнообразными отгибами 7, осуществляя, во-первых, притирку и самоочищение контактной области, а во вторых, достигая заданного контактного давления. Кроме того, буртики 9 на контактных секторах охватывают волнообразные отгибы 7, осуществляя механическое запирание контактного ножа в замкнутом положении. Силы трения от контактного давления на крайних колонках при их связи синхронной внутриполюсной передачей 11 действуют в противоположных направлениях, разгружая тем самым среднюю колонку от изгибающих моментов. Крутящие моменты от сил трения будут относительно малы вследствие малого плеча (радиуса) действия этих сил.

Отключение разъединителя происходит в обратной последовательности. Сначала выполняется поворот крайних колонок в направлении, обратном показанному на фиг.3, с переходом в положение, показанное на фиг.2, освобождая контактные пластины 6 от контактного давления и устраняя механическое запирание контактов. Затем выполняется поворот полностью разгруженной средней колонки от механических воздействий контактной зоны в положение, показанное на фиг.1.

Уменьшение механических сил и моментов, действующих на опорные колонки при оперировании разъединителем, и обеспечение механического запирания контактной системы в замкнутом положении, предотвращающего выброс ножа под действием электродинамических сил при коротком замыкании, в совокупности повышают надежность в работе и увеличивают срок службы разъединителя.

Применение: в электрических сетях для коммутации цепей. Каждый полюс разъединителя содержит три опорные изоляционные колонки, выполненные поворотными, при этом на верхней части средней колонки жестко закреплен контактный нож, на двух концах которого установлены по две упругие горизонтальные контактные пластины с волнообразными отгибами на концах, выполненными в противоположных друг относительно друга направлениях. В верхней части крайних колонок расположены приемные узлы, выполненные в виде жестко закрепленных на этих колонках секторов из электропроводного материала, передняя часть которых обращена в сторону контактных пластин и является ловушкой ножа и направляющей для этих пластин при повороте средней колонки во включенное положение. Задняя часть секторов снабжена буртиками, охватывающими волнообразные отгибы на контактных пластинах ножа при повороте крайних колонок и жестко связанных с ними секторов. Технический результат - уменьшение механических сил и моментов, действующих на опорные колонки при оперировании разъединителем, и механическое запирание контактной системы в замкнутом положении. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Горизонтально-поворотный разъединитель, содержащий в одном полюсе три опорные изоляционные колонки, при этом на верхней части средней поворотной колонки жестко закреплен контактный нож, на двух концах которого установлены по две упругие горизонтальные контактные пластины с волнообразными отгибами на концах, выполненными в противоположных друг относительно друга направлениях, а в верхней части крайних колонок расположены приемные узлы, контактирующие с контактными пластинами ножа при включении разъединителя, отличающийся тем, что все три опорные колонки выполнены поворотными, а упомянутые приемные узлы выполнены в виде жестко закрепленных на крайних колонках секторов из электропроводного материала, передняя часть которых обращена в сторону контактных пластин ножа и является ловителем ножа при повороте средней колонки во включенное положение, задняя часть секторов выполнена с изменяющимся профилем с плавным переходом к размеру, обеспечивающим контактное нажатие с контактными пластинами, и снабжена буртиками, охватывающими волнообразные отгибы на контактных пластинах ножа при повороте крайних колонок и жестко связанных с ними секторов, а крайние колонки связаны внутриполюсным механизмом в виде синхронной передачи.2. Горизонтально-поворотный разъединитель по п.1, отличающийся тем, что волнообразные отгибы контактных пластин ножа выполнены навстречу друг другу, а на каждой крайней колонке установлено по одному сектору из электропроводного материала, передняя часть которого выполнена в виде направляющего клина, свободно входящего между контактными пластинами на удалении от волнообразных отгибов при повороте ножа во включенное положение.3. Горизонтально-поворотный разъединитель по п.1, отличающийся тем, что волнообразные отгибы контактных пластин ножа выполнены в противоположные друг другу стороны, а на каждой крайней колонке установлено по два сектора из электропроводного материала, передняя часть которых выполнена с отгибами, образующими направляющий раструб, свободно охватывающий контактные пластины на удалении от волнообразных отгибов при повороте ножа во включенное положение.4. Горизонтально-поворотный разъединитель по п.1, отличающийся тем, что поворотные изоляционные колонки, изолирующая часть которых выполнена из полимерных материалов, оснащены радиальными штифтами, фиксирующими металлические фланцы-оконцеватели на вклеенных в них полимерных частях колонки.