ЭЛЕГАЗОВОЕ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК H01H33/60 H01H33/18 

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению, а именно к дугогасительным устройствам высоковольтных выключателей, предназначенных для коммутации и аварийного отключения электроэнергетических систем, и может быть использовано при изготовлении элегазовых дугогасительных устройств высоковольтных выключателей.

Известно дугогасительное устройство элегазового выключателя серии LF разработки фирмы "Schneider Electric" (Элегазовые выключатели серии LF 6, 10 кВ. Рекламный материал фирмы "Schneider Electric", Франция, http://www.schneider-electric.ru), содержащее герметичный изоляционный корпус, изготовленный методом вакуумного литья эпоксидного компаунда с отверждением под давлением, неподвижный и подвижный контакты, катушку магнитного дутья.

Недостатком указанного устройства является сложность изготовления его корпуса, связанная с необходимостью разработки и применения прессформ для вакуумного литья под давлением, а также использования дорогостоящего специального оборудования и технологии для вакуумирования, что приводит к существенному удорожанию продукции.

Прототипом заявляемого элегазового дугогасительного устройства является элегазовое дугогасительное устройство высоковольтного выключателя ("Элегазовое дугогасительное устройство высоковольтного выключателя". Патент Российской Федерации №2145133, МКИ Н 01 Н 33/76, опубл. 27.01.2000 г., БИ №3 2000 г.), содержащее герметичный изоляционный корпус, верхнюю и нижнюю контактные плиты, между которыми размещены неподвижный и подвижный контакты, катушка магнитного дутья с межвитковой электрической изоляцией и дугоприемное кольцо, при этом катушка магнитного дутья выполнена как одно целое с верхней контактной плитой, а часть корпуса, охватывающая верхнюю и нижнюю контактные плиты, и межвитковая изоляция катушки магнитного дутья выполнены из изоляционного композиционного материала.

Недостатками указанного устройства являются:

- недостаточная прочность и герметичность дугогасительного устройства, находящегося под действием нагрузок, обусловленных внутренним давлением элегаза, термического и механического воздействий, возникающих при срабатывании дугогасительного устройства (при включении и отключении выключателя с гашением дуги), а также влиянием внешних воздействующих механических (сейсмических) и климатических (колебания температуры внешней среды) факторов;

- нетехнологичность конструкции и сложность изготовления корпуса с "заармированной" в материале корпуса катушкой магнитного дутья и, соответственно, высокая стоимость изготовления.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание конструкции элегазового дугогасительного устройства высоковольтного выключателя, которая бы обеспечивала:

- необходимую механическую прочность и герметичность в условиях действия внутреннего давления, а также механических и термических нагрузок, возникающих при работе выключателя, при внешних механических воздействиях и колебаниях температуры внешней среды от минус 25 до плюс 55°С;

- минимальное различие значений термических коэффициентов линейного расширения материала корпуса и соединяемых с ним деталей и контактов, выполненных из меди или алюминия;

- электропрочность при длительном действии напряжения промышленной частоты и при воздействии грозового разряда;

- химическую стойкость материала корпуса при действии на него продуктов разложения элегаза;

- простоту конструкции, технологичность при изготовлении и низкую стоимость.

Технические результаты, достигаемые при использовании настоящего изобретения:

- обеспечивается высокая механическая прочность корпуса (предел прочности при растяжении σ_в=680-740 кгс/см²);

- обеспечивается герметичность корпуса (в пределах чувствительности плазменного течеискателя типа ТП-3);

- обеспечивается приблизительное равенство значений термических коэффициентов линейного расширения материала корпуса и соединяемых с ним электрических контактов, выполненных из меди или алюминия. Средний термический коэффициент линейного расширения материала корпуса в интервале температур от минус 40 до плюс 150°С составляет (12,6...20,53)*10^-6 град^-1 (для сравнения: значение термического коэффициента линейного расширения для меди составляет 16,4*10^-6 град^-1, для алюминия - 24*10^-6 град^-1);

- электропрочность материала корпуса обеспечивает выполнение требований ГОСТ 1516.3-96 "Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции", (например, для высоковольтных выключателей на номинальное напряжение 10 кВ одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты составляет 42 кВ, напряжение полного грозового импульса - 75 кВ, напряжение срезанного грозового импульса - 90 кВ);

- обеспечивается химическая стойкость материала корпуса при действии на него продуктов разложения элегаза;

- упрощается конструкция, при этом обеспечивается высокая технологичность и относительно невысокая цена корпуса при изготовлении.

Технический результат достигается тем, что по сравнению с известным элегазовым дугогасительным устройством высоковольтного выключателя, содержащим герметичный изоляционный корпус, основание, верхнюю и нижнюю контактные плиты с размещенными между ними неподвижным и подвижным контактами, катушку магнитного дутья и дугоприемное кольцо, предлагается:

- катушку магнитного дутья изготавливать из медного листового проката (ленты) путем наматывания на изоляционную обойму и устанавливать ее внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом;

- герметичный изоляционный корпус изготавливать из двух частей, каждая из которых представляет собой трубную конструкцию, по торцам которой установлены крепежные элементы для стыковки с обеспечением герметизации с верхней и нижней контактными плитами и основанием;

- корпус выполнять из материала на основе бязи, пропитанной эпоксидным связующим, по технологии, включающей в себя следующие основные этапы:

- подготовка и предварительная пропитка бязи эпоксидным связующим;

- сушка пропитанного материала;

- намотка пропитанной и высушенной бязи на оправку с обкаткой подогретыми валками;

- полимеризация намотанного изделия на оправке при повышенной температуре;

- снятие изделия с оправки, проведение механической обработки,

при этом такая технология изготовления корпуса обеспечивает близость значений коэффициентов линейного расширения материала корпуса, установленных в него крепежных элементов, а также материалов контактных плит и основания.

Дугогасительное устройство, изготовленное по настоящему изобретению, обладает высокой механической прочностью, герметичностью, электропрочностью, химической стойкостью, технологичностью и низкой стоимостью за счет:

- изготовления катушки в виде ленты, намотанной на изоляционную обойму и установленной внутри корпуса соосно с неподвижным контактом, что существенно упрощает конструкцию как самой катушки, так и изоляционного корпуса, повышает его прочность, улучшает технологичность и снижает стоимость изготовления;

- применения конструкции изоляционного корпуса, изготовленного с использованием указанной выше технологии, которая обеспечивает близкие значения коэффициентов линейного расширения материала корпуса и контактирующих элементов, что существенно повышает прочность и герметичность конструкции, обеспечивает требуемую электропрочность, а также повышает химическую стойкость к продуктам разложения элегаза за счет использования в составе корпуса материалов, инертных к продуктам разложения элегаза.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено дугогасительное устройство по заявляемому изобретению, где:

1 - плита контактная верхняя;

2 - уплотнение;

3 - обойма изоляционная;

4 - дугоприемное кольцо;

5 - крепежный элемент корпуса;

6 - корпус;

7 - основание;

8 - плита контактная нижняя;

9 - катушка;

10 - контакт подвижный;

11 - дуга;

12 - тяга подвижного контакта;

13 - контакт неподвижный.

Устройство работает следующим образом.

При отключении дугогасительного устройства с помощью тяги 12 размыкается подвижный контакт 10 с неподвижным контактом 13 и между ними возникает дуга 11, которая при последующем ее удлинении перебрасывается на дугоприемное кольцо 4. При этом задействуется катушка магнитного дутья 9, последовательно включенная между неподвижным контактом 13 и дугоприемным кольцом 4, что приводит к вращению дуги в магнитном поле катушки, ее охлаждению и эффективному гашению.

В подтверждение критерия промышленной применимости можно рассмотреть конкретный пример изготовления элегазового дугогасительного устройства высоковольтного выключателя ВГП-6-40/1600 УХЛ3 на номинальное напряжение до 10 кВ и результаты его испытаний. Протоколы испытаний имеются.

Катушка магнитного дутья изготовлена из листового проката или ленты (материал - Медь M1 ГОСТ 859-78) и намотана на изоляционную обойму, выполненную из фторопласта Ф-4 ТУ 6-05-810-88, при этом катушка установлена внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом.

Изоляционный корпус получен методом "сухой" намотки, пропитанной по ТУ 3294-78 бязью хлопчатобумажной по ГОСТ 11680-76 с параметрами:

- поверхностная плотность в пределах 108-150 г/м²;

- разрывная нагрузка полоски бязи с размерами 50х200 мм по основе не менее 30 кгс, по утку - не менее 24 кгс.

Для пропитки применен эпоксидный лак ЭП-5122 ТУ 16-504.010-84.

Заявленное элегазовое дугогасительное устройство позволяет обеспечить требуемую прочность, герметичность, электропрочность, химическую стойкость в условиях действия внутреннего давления, внешних механических и климатических воздействий, а также позволяет упростить конструкцию, повысить технологичность и, соответственно, снизить стоимость изготовления.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в составе элегазового высоковольтного выключателя. Катушка магнитного дутья изготавливается из ленты, намотанной на изоляционную обойму, и устанавливается внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом, а герметичный изоляционный корпус выполнен из двух частей из композиционного материала. По торцам корпуса установлены крепежные элементы для стыковки с ответными частями, при этом материалы изоляционного корпуса, установленных в него крепежных элементов и материалы ответных деталей обладают близкими коэффициентами линейного расширения. Технический результат: повышение прочности, герметичности, электропрочности, химической стойкости, упрощение конструкции, повышение технологичности, снижение стоимости. 1 ил.

Элегазовое дугогасительное устройство высоковольтного выключателя, содержащее герметичный изоляционный корпус, основание, верхнюю и нижнюю контактные плиты, между которыми размещены неподвижный и подвижный контакты, катушку магнитного дутья и дугоприемное кольцо, отличающееся тем, что катушка магнитного дутья изготовлена из ленты, намотанной на изоляционную обойму, и установлена внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом, а изоляционный корпус изготовлен из двух частей, каждая из которых представляет собой трубную конструкцию, по торцам которой установлены крепежные элементы для стыковки с обеспечением герметизации с верхней и нижней контактными плитами и основанием, и выполнен из материала на основе бязи, пропитанной эпоксидным связующим, при этом материалы корпуса, установленных в них крепежных элементов, контактных плит и основания обладают близкими коэффициентами линейного расширения.