ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК H01H33/00 

Вакуумный выключатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям вакуумных выключателей, и может быть использовано в распределительных устройствах, трансформаторных подстанциях и в составе другого электрооборудования, в том числе взрывозащищенного.

Известен вакуумный выключатель, с вакуумными дугогасительными камерами, электромагнитным приводом и пружинами поджатия (SU №2282266 С1, кл. Н01Н 33/666, 2006). Кинематическая схема его имеет большой тяговый изолятор и габариты, отсутствует герметизация токовых частей, отсутствует независимое управление фазными полюсами и управляемый электромагнитный привод на каждом полюсе.

Известен вакуумный выключатель, содержащий основание, вакуумные камеры с контактами, контактные терминалы и токосъем, опорную и тяговую изоляцию, пофазные приводы с магнитными системами, образующими магнитные защелки, содержащие статор, якорь и обмотку, и общий синхронизирующий вал [RU №2020631, кл. Н01Н 33/66, 1992]. Недостатками конструкции являются большие габаритные размеры, в том числе тягового изолятора, отсутствие управляемого привода, не обеспечивающего режимы мягкой коммутации, и независимое управление фазными полюсами.

Наиболее близким по конструкции является вакуумный выключатель [RU №2249874 С2, кл. Н01Н 33/666, 2003]. Выключатель состоит из корпуса, трех неразъемных фазных модулей, содержащих фазные полюсы, жестко установленных на металлическом основании, внутри которого расположены приводы с магнитной защелкой, синхронизирующие и блокировочные валы, блок-контакты. Недостатками конструкции являются большие габаритные размеры выключателя и тягового изолятора, техническая сложность тягового изолятора за счет использования принципа лабиринтной изоляции, отсутствие возможности установки в конструкцию вакуумного выключателя управляемого привода без магнитной защелки, отсутствие независимого управления электромагнитными приводами и герметизации контактов, снижающих изоляционные свойства высоковольтного соединения, невозможность добавления либо удаления фазных модулей, отсутствие встроенного датчика тока приводит к увеличению размеров распределительных устройств, трансформаторных подстанций, и другого электрооборудования, в том числе взрывозащищенного, в котором датчики тока в таком случае устанавливаются снаружи выключателя.

Задача изобретения - уменьшить габариты выключателя, повысить ресурс и надежность выключателя и коммутируемого оборудования.

Технический результат обеспечивает возможность уменьшения габаритных размеров распределительных устройств, трансформаторных подстанций и другого оборудования, в том числе взрывозащищенного за счет встроенного датчика тока и оригинального тягового изолятора с изолирующей мембраной. Повышает эксплуатационную надежность вакуумного выключателя и коммутируемого оборудования за счет использования герметизирующих изоляционных колпаков и управляемого электромагнитного привода, обеспечивающего режимы независимого управления движением якоря каждого электромагнитного привода, мягкой коммутации, снижающей дребезг контакта вакуумной дугогасительной камеры и коммутационные перенапряжения сети. Улучшает удобство монтажа и установки электрооборудования, особенно в условиях шахты, за счет встроенных датчиков тока.

Технический результат достигается за счет конструктивных особенностей выключателя, а именно: модульная конструкция, мембрана тягового изолятора уменьшают габариты выключателя; управляемый электромагнитный привод, герметизирующие изоляционные колпаки повышают эксплуатационную надежность выключателя и коммутируемого оборудования.

Уменьшение длины тягового изолятора, герметизация токоведущих частей за счет герметизирующей мембраны обеспечивает защиту от угольной и другой пыли и грязи; установка в конструкцию управляемого электромагнитного привода позволяет реализовать режим независимого управления с и без магнитной защелки, режим мягкой коммутации, встраивание в конструкцию датчика тока "пояс Роговского", наиболее универсального датчика тока из всех существующих, позволяющего использовать один его номинал при различной мощности коммутируемого оборудования, возможность установки любого количества фазных модулей позволяет оптимизировать количество выключателей и уменьшить габариты распределительного устройства, трансформаторной подстанции и другого оборудования и облегчает встраивание в любые распределительные устройства и подстанции.

Поставленная задача решается за счет того, что известное устройство имеет модульную конструкцию с возможностью установки любого количества фазных модулей; в него включены герметизирующие изоляционные колпаки с выступами в виде концентрических окружностей, при этом изоляционные колпаки расположены соосно токоведущим частям; в него введены датчики тока - "пояс Роговского", установленные на токоведущих частях с фиксацией на корпусе крепежным болтом и закладной гайкой с возможностью использования одного его номинала при различной мощности коммутируемого оборудования; тяговый изолятор, содержащий герметизирующую мембрану, отделяющую высоковольтный отсек от электромагнитного привода; электромагнитный привод выполнен управляемым за счет перемещения якоря с помощью изменения напряжения на катушках управления, при этом он расположен на одной оси с фазным модулем.

На фиг.1 изображен общий вид выключателя, на фиг.2 - разрез модуля фазы в состоянии "включено", на фиг.3 - разрез модуля фазы и электромагнитного привода в состояниях "включено/выключено".

Вакуумный выключатель состоит из установленных в ряд фазных модулей, каждый из которых содержит изолятор 1 вакуумной дугогасительной камеры 15 с закладными токоведущими деталями, управляемый электромагнитный привод 14, который герметизирован и изолирован от токоведущих частей эластичной мембраной 11, залитой в тяговый изолятор 12 со штоком электромагнита 13 и тягой подвижного контакта 10. Вакуумная дугогасительная камера 15 закреплена в изоляторе 1 с помощью конуса закладной токоведущей шины и может дополнительно изолироваться герметиком 16. Плоская жесткая шина 8 с помощью гибкого токовода 7 соединена с подвижным контактом 37 вакуумной дугогасительной камеры и зафиксирована на диэлектрическом упоре 9 с помощью винта. К плоской жесткой шине 8 с боковой стороны изолятора 1 с помощью винта и закладной гайки 20 герметично присоединен изолятор 5 датчика тока "пояс Роговского" 19 в виде закладной детали вместе с токоведущей частью. К верхней части закладной детали изолятора 1 и изолятора 15 присоединены круглые шины 23 и 24, которые соответственно соединены с закладными круглыми шинами 26 и 25 ответной части 4 вакуумного выключателя соответственно при помощи пружинных контактов 22. На закладных круглых шинах 25 и 26 закреплены наконечники 27 высоковольтных кабелей. Изоляция и герметизация соединения изоляторов 1 и 5 и ответной части 4 вакуумного выключателя осуществляется с помощью изоляционных герметизирующих колпаков 21 с выступами в виде концентрических окружностей, выполненных из диэлектрического материала, обеспечивающих необходимую изоляцию. Изолятор 5 датчика тока 19 дополнительно фиксируется на корпусе 2 с помощью крепежного болта и закладной гайки 20. На изоляторе 1 установлено высоковольтное разъемное соединение 17. На изоляторе 5 датчика тока 19 установлен вывод 18 проводов датчика тока.

Блоки питания 29 и управления 28 электромагнитным приводом установлены внутри корпуса 2 вакуумного выключателя.

В корпусе вакуумного выключателя 2 установлен блокировочный вал отключения 3 и дополнительные блок контакты 30 со стороны внешней направляющей 31 электромагнитного привода.

Фиксация фазных модулей между собой и в электрооборудовании осуществляется болтовыми соединениями с помощью отверстий 6.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии подвижный контакт 37 вакуумной дугогасительной камеры 15 находится в положении отключено и удерживается пружиной отключения небольшой жесткости 32. Цикл включения. При подаче питающего напряжения на управляющую катушку включения 33 электромагнитного привода осуществляется перемещение штока 13 в верхнее положение. При этом перемещается тяговый изолятор 12, тяга 10 подвижного контакта 37 вакуумной дугогасительной камеры 15 в положение включено. Центральная часть мембраны 11 перемещается вверх, при этом герметичность токоведущих частей сохраняется. Поджатие контактов вакуумной дугогасительной камеры 15 осуществляется магнитным полем постоянного магнита 36 посредством магнитной защелки либо постоянным подмагничиванием магнитной системы электромагнитного привода с помощью катушки включения 33.

При подаче питающего напряжения на катушку отключения 34 электромагнитного привода и обесточивании катушки включения 33 осуществляется перемещение якоря 35 электромагнитного привода и закрепленного на нем штока 13 в нижнее положение. При этом перемещается тяговый изолятор 12, тяга 10, гибкий токовод 7 и подвижный контакт 37 вакуумной дугогасительной камеры в положение отключено. Центральная часть мембраны 11 перемещается вниз, герметичность токоведущих частей сохраняется, что обеспечивает надежность изоляции высоковольтных токоведущих частей и вакуумного выключателя. При включении и отключении электромагнитного привода 14 возможно использовать способы управления движением якоря 35 электромагнитного привода с помощью задания необходимого закона изменения напряжения на катушках включения 33 и отключения 34, обеспечивающего режимы плавной или мягкой коммутации и минимизации дребезга контакта вакуумной дугогасительной камеры, что увеличивает ресурс вакуумного выключателя и коммутируемого оборудования посредством уменьшения коммутационных перенапряжений в сети.

Внешняя направляющая электромагнитного привода 31 является индикатором состояния выключателя, ее перемещение приводит к переключению микропереключателей 30.

Блокирование работы устройства или отключение выключателя происходит при помощи вращения вала блокировки 3.

Заявляемый выключатель имеет уменьшенные габариты при повышении ресурса и надежности вакуумного выключателя и коммутируемого оборудования.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям вакуумных выключателей, и может быть использовано в распределительных устройствах, трансформаторных подстанциях и в составе другого электрооборудования, в том числе взрывозащищенного. Техническим результатом является уменьшение габаритов, повышение ресурса и надежности выключателя и коммутируемого оборудования. Вакуумный выключатель имеет модульную конструкцию с возможностью установки любого количества фазных модулей; в него включены герметизирующие изоляционные колпаки с выступами в виде концентрических окружностей, при этом изоляционные колпаки расположены соосно токоведущим частям; в него введены датчики тока - "пояс Роговского", установленные на токоведущих частях с фиксацией на корпусе крепежным болтом и закладной гайкой с возможностью использования одного его номинала при различной мощности коммутируемого оборудования; тяговый изолятор, содержащий герметизирующую мембрану, отделяющую высоковольтный отсек от электромагнитного привода; электромагнитный привод выполнен управляемым за счет перемещения якоря с помощью изменения напряжения на катушках, при этом он расположен на одной оси с фазным модулем. 3 ил.

Вакуумный выключатель, содержащий корпус, фазный модуль с расположенной в нем вакуумной дугогасительной камерой, гибкий токовод, тяговый изолятор, высоковольтные соединения, вал блокировки, электромагнитный привод, отличающийся тем, что имеет модульную конструкцию с возможностью установки любого количества фазных модулей; в него включены герметизирующие изоляционные колпаки с выступами в виде концентрических окружностей, при этом изоляционные колпаки расположены соосно с токоведущими частями; в него введены датчики тока - "пояс Роговского", установленные на токоведущих частях с фиксацией на корпусе крепежным болтом и закладной гайкой с возможностью использования одного его номинала при различной мощности коммутируемого оборудования; тяговый изолятор содержит герметизирующую мембрану, отделяющую высоковольтный отсек от электромагнитного привода; электромагнитный привод выполнен управляемым за счет перемещения якоря с помощью изменения напряжения на катушке управления, при этом он расположен на одной оси с фазным модулем.