СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ОХЛАДИТЕЛЕМ Российский патент 2009 года по МПК H01H1/58 H01R35/00 

Изобретение относится к соединительному устройству для электрического соединения первого токопровода со вторым токопроводом, которое содержит первую соединительную деталь для присоединения первого токопровода и вторую соединительную деталь для присоединения второго токопровода, причем первая соединительная деталь через гибкие соединительные средства, через скользящие соединительные средства или через роликовые соединительные средства соединена со второй соединительной деталью так, что сделано возможным относительное движение между первым токопроводом и вторым токопроводом.

Изобретение, кроме того, относится к изолированному твердым электроизоляционным материалом полюсу выключателя с электрически не проводящим корпусом из электроизоляционного материала и расположенной в корпусе из электроизоляционного материала дугогасительной камерой, которая проходит между входным контактным выводом и неподвижным контактным выводом отходящей линии, причем для ввода движения привода в дугогасительную камеру предусмотрена аксиально подвижная оперативная штанга.

Такое соединительное устройство и такой изолированный твердым электроизоляционным материалом полюс выключателя уже известны, например, из DE 19712182 A1. Показанное там соединительное устройство содержит в качестве первой соединительной детали клеммную деталь, которая жестко связана с аксиально подвижной оперативной штангой в качестве первого токопровода. Вторая соединительная деталь расположена неподвижно в состоящем из литьевой смолы корпусе из электроизоляционного материала, в котором аксиально подвижно направляется оперативная штанга. При этом оперативная штанга соединена с подвижной контакт-деталью вакуумной дугогасительной камеры, которая неподвижно залита в корпусе из электроизоляционного материала. Чтобы сделать возможным электрическое соединение подвижной оперативной штанги с соединительной деталью, неподвижно залитой в корпусе из электроизоляционного материала, соединительное устройство содержит гибкий металлический ленточный токопровод, который соответственно с обеих сторон соединен с соединительной деталью. Так как, в частности, на местах контактирования ленточного токопровода имеют место высокие переходные сопротивления, в этих местах появляется сравнительно высокое выделение тепла, зависящее от величины номинального тока. Чтобы избежать повреждений на полюсе выключателя, обусловленный током нагрев полюса выключателя не должен превышать 65-75 градусов Кельвина. Максимально допустимый номинальный ток полюса выключателя ограничен результирующейся отсюда допускаемой нагрузкой длительным током соединительного устройства.

Соединительному устройству, известному из уровня техники, присущ недостаток, что теплоотвод происходит в основном только через теплопроводность гибкого ленточного токопровода, который отводит возникающее в первой соединительной детали тепло ко второй соединительной детали. Вторая соединительная деталь соединена теплопроводяще с токопроводами, расположенными вне корпуса из электроизоляционного материала так, что тепло может отдаваться таким образом в наружную атмосферу.

Задачей изобретения является поэтому предоставление в распоряжение соединительного устройства и изолированного твердым электроизоляционным материалом полюса выключателя названного вначале вида, которые имеют улучшенную допускаемую нагрузку длительным током при остающемся одинаковом нагреве.

Изобретение решает эту задачу, исходя из названного в ограничительной части соединительного устройства, за счет того, что предусмотрен охлаждающий блок для охлаждения соединительного устройства.

Согласно изобретению охлаждение не происходит больше, как в уровне техники, только через теплопроводность соединительных средств. Предусмотренный согласно изобретению охлаждающий блок обуславливает дополнительное охлаждение на месте соединительного устройства, за счет чего нагрев соединительного устройства значительно снижается. Таким образом в рамках изобретения является возможным пропускать через соединительное устройство более высокие номинальные токи, не выходя при этом за пределы области допустимого повышения температуры. Охлаждающий блок может быть выполнен согласно изобретению как угодно. Так охлаждающий блок может иметь, например, водяное охлаждение. Существенным в рамках изобретения является только, чтобы охлаждающий блок с целью охлаждения был теплопроводяще соединен с одной или несколькими остальными деталями соединительного устройства.

Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения охлаждающий блок содержит охладитель с ребрами охлаждения. За счет ребер охлаждения заметно повышается поверхность теплообмена соединительного устройства. Длину и расстояние между ребрами охлаждения нужно оптимировать таким образом, чтобы в распоряжении была предоставлена по возможности, во-первых, большая поверхность теплообмена. Во-вторых, должны однако соблюдаться также гидравлически обусловленные минимальные расстояния между ребрами охлаждения, чтобы осуществить по возможности высокую скорость потока воздуха между ребрами охлаждения охладителя. Если расстояние между ребрами охлаждения в зависимости от их длины является слишком малым, то скорость потока воздуха между ребрами охлаждения снижается за счет завихрения воздуха.

В принципе расположение охладителя является произвольным. Целесообразно, однако, охладитель теплопроводяще соединен с первой соединительной деталью. Такой вариант изобретения является целесообразным особенно тогда, когда наибольшее выделение тепла происходит на первой соединительной детали.

В предпочтительном варианте изобретения гибкие соединительные средства содержат по крайней мере один гибкий ленточный токопровод. Ленточный токопровод представляет собой выгодное с точки зрения затрат и не требующее большого технического обслуживания соединительное средство между соединительными деталями, причем, однако, при высоких напряжениях в области выше 100 кВ могут появляться проблемы распределения поля.

Предпочтительным образом первая площадь контактирования каждого ленточного токопровода с первой соединительной деталью и вторая площадь контактирования каждого ленточного токопровода со второй соединительной деталью является соответственно вдвое больше, чем площадь поперечного сечения ленточного токопровода. Согласно этой предпочтительной форме дальнейшего развития изобретения увеличиваются поверхности теплоперехода между ленточным токопроводом и соединительными деталями. Как уже пояснялось, в частности, на поверхностях контактирования получаются, как следствие, слишком высокие потери на прохождение тока с повышенным выделением тепла. За счет увеличения поверхностей контактирования получается уменьшение выделения тепла на переходах между ленточным токопроводом и соединительной деталью. Каждый ленточный токопровод поэтому, например, не только припаян встык своей торцовой стороной к соответствующей соединительной детали, но и имеет, при необходимости, дополнительно к торцовой стороне боковую поверхность, с которой контактируется соответствующая соединительная деталь. В этом случае в соединительной детали предусмотрена ступенчатая фрезерованная выемка.

Согласно предпочтительной форме дальнейшего развития каждый ленточный токопровод содержит гибкий изогнутый участок, длина которого в соотношении к его площади поперечного сечения является меньше, чем 0,1 мм^-1. Согласно этой форме дальнейшего развития тепловыделение в ленточном токопроводе оптимируется, так как при таком соотношении при остающемся одинаковым номинальном токе отнесенный к площади ток в ленточном токопроводе и тем самым нагрев в нем понижается.

Предпочтительным образом первая соединительная деталь является клеммной деталью для зажимного присоединения к аксиально подвижной оперативной штанге. Согласно этой форме дальнейшего развития монтаж соединительного устройства упрощен. В частности, в случае изолированных твердым электроизоляционным материалом полюсах выключателя является возможным простой монтаж внутри ограниченного конструктивного объема так, что работы по монтажу и техническому обслуживанию являются ускоренными.

Целесообразно вторая соединительная деталь содержит проходное отверстие, свободно пронизываемое оперативной штангой. Таким образом оперативная штанга может быть соединена зажимом с первой соединительной деталью, причем вторая соединительная деталь является залитой, например, в оболочке изолированного твердым электроизоляционным материалом полюса выключателя.

Задача изобретения решается также с помощью изолированного твердым электроизоляционным материалом полюса выключателя названного вначале вида, который имеет соответствующее изобретению соединительное устройство, которое электрически соединяет между собой оперативную штангу и вывод отходящей линии.

В относящейся к этому форме дальнейшего развития дугогасительная камера залита в корпусе из электроизоляционного материала, который располагает вытяжным вентиляционным каналом, взаимодействующим с охлаждающим блоком. В случае этого варианта изобретения дугогасительная камера, предпочтительно вакуумная дугогасительная камера, граничит своим внешним корпусом, за исключением деталей привода, с непроводящим твердым материалом так, что воздушная циркуляция внутри корпуса из электроизоляционного материала без вытяжного вентиляционного канала является затрудненной. Вытяжной вентиляционный канал при эксплуатации полюса выключателя целесообразно расположен своим входным отверстием выше охлаждающего блока и простирается прямолинейно вверх.

Дальнейшие целесообразные формы выполнения и преимущества являются предметом последующего описания примеров выполнения изобретения со ссылкой на фигуры чертежа, причем одинаковые ссылочные позиции указывают на одинаково действующие детали и причем показывают:

Фигура 1 - перспективный вид спереди примера выполнения соответствующего изобретению соединительного устройства,

Фигура 2 - перспективный вид обратной стороны соединительного устройства согласно Фигуре 1,

Фигура 3 - вид сверху на верхнюю сторону соединительного устройства согласно Фигуре 1 и

Фигура 4 - перспективный вид на нижнюю сторону соединительного устройства согласно Фигуре 1 без охлаждающего блока.

Фигура 1 показывает перспективный вид примера выполнения соответствующего изобретению соединительного устройства 1, которое располагает клеммной деталью 2 в качестве первой соединительной детали и неподвижной соединительной деталью 3 в качестве второй соединительной детали. Обе соединительные детали 2 и 3 электрически соединены друг с другом через два гибких ленточных токопровода 4.

Клеммная деталь 2 содержит зажимную выемку 5, которая предусмотрена для приема оперативной штанги полюса выключателя, изолированного твердым электроизоляционным материалом. При этом клеммная деталь 2 располагает двумя участками 6 и 1, расстояние между которыми является варьируемым с помощью зажимных винтов 8. Посредством зажимных винтов 8 клеммная деталь может жестко соединяться зажимом с оперативной штангой. На клеммной детали 2 далее можно видеть охладитель 9 с ребрами охлаждения 10, который теплопроводяще соединен с клеммной деталью 2 и таким образом увеличивает площадь теплообмена соединительного устройства.

Фигура 2 показывает соединительное устройство согласно фигуре 1 сзади. В этом перспективном виде обратной стороны можно видеть, что клеммная деталь 2 на своих участках 6 и 7 имеет соответственно ступенчатую фрезерованную выемку 11, на которой ленточный токопровод 4 своей конечной областью на торцовой стороне жестко спаян с клеммной деталью 2. За счет ступенчатой выемки 11 становится возможным припаивание как на торцовой поверхности 12 каждого ленточного токопровода 4, так и на плоской стороне 13 в конечной области на торцовой стороне, за счет чего площади контактирования являются увеличенными и выделение тепла за счет прохождения тока сниженным. Для соединения ленточных токопроводов 4 с неподвижной соединительной деталью 3 предусмотрено обычное винтовое соединение 14, причем ленточные токопроводы 4 плоскостно опираются на неподвижной соединительной детали 3 так, что также здесь предоставлены в распоряжение большие площади обмена для уменьшения тепла.

Фигура 3 показывает соединительное устройство согласно Фигуре 1 в виде сверху на верхнюю сторону. В этом виде можно видеть, что ребра охлаждения 10 имеют различную глубину, так, что становится возможным цилиндрический внешний контур или огибающая и тем самым встраивание в полые цилиндрические пространства, как, например, в трубчатые корпуса из электроизоляционного материала.

Фигура 4 показывает соединительное устройство 1 снизу, причем охладитель 9 удален от клеммной детали 2. Можно видеть, что соединение между охладителем 9 и клеммной деталью происходит через винтовое соединение. В этом виде далее можно видеть, что неподвижная соединительная деталь 3 имеет для свободного прохода оперативной штанги проходное отверстие 15, которое имеет больший внутренний диаметр, чем оперативная штанга.

Соединительное устройство (1) для электрического соединения первого токопровода со вторым токопроводом содержит первую соединительную деталь (2) для присоединения первого токопровода и вторую соединительную деталь (3) для присоединения второго токопровода, причем первая соединительная деталь (2) через гибкие соединительные средства (4), через скользящие соединительные средства или через роликовые соединительные средства соединена со второй соединительной деталью так, что становится возможным относительное движение между первым токопроводом и вторым токопроводом. Первая соединительная деталь (2) является клеммной деталью для зажимного присоединения к аксиально подвижной оперативной штанге, а вторая соединительная деталь (3) содержит свободно пронизываемое оперативной штангой проходное отверстие (15). Охлаждающий блок (9) для охлаждения соединительного устройства (1) теплопроводяще соединен посредством винтового соединения с первой клеммной деталью (2). Раскрыт также изолированный твердым электроизоляционным материалом полюс выключателя, в котором описанное соединительное устройство использовано для соединения между собой оперативной штанги и вывода отходящей линии. Технический результат - обеспечение повышенной допускаемой нагрузки соединительного устройства длительным током при остающемся одинаковом нагреве. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Соединительное устройство (1) для электрического соединения первого токопровода со вторым токопроводом, которое содержит первую соединительную деталь (2) для присоединения первого токопровода и вторую соединительную деталь (3) для присоединения второго токопровода, причем первая соединительная деталь (2) соединена через гибкие соединительные средства (4) со второй соединительной деталью так, что является возможным относительное движение между первым токопроводом и вторым токопроводом, причем первая соединительная деталь является клемной деталью (2) для зажимного присоединения к аксиально подвижной оперативной штанге, при этом вторая соединительная деталь (3) содержит свободно пронизываемое оперативной штангой проходное отверстие (15), причем охлаждающий блок (9) для охлаждения соединительного устройства (1) теплопроводяще соединен посредством винтового соединения с первой клемной деталью (2).

2. Соединительное устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что охлаждающий блок содержит по крайней мере один охладитель (9) с ребрами (10) охлаждения.

3. Соединительное устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что гибкие соединительные средства содержат, по меньшей мере, один гибкий ленточный токопровод (4).

4. Соединительное устройство (1) по п.3, отличающееся тем, что первая площадь (12, 13) контактирования каждого ленточного токопровода (4) с первой соединительной деталью (2) и вторая площадь контактирования ленточного токопровода (4) со второй соединительной деталью (3) являются соответственно вдвое больше, чем площадь поперечного сечения ленточного токопровода (4).

5. Соединительное устройство (1) по п.3, отличающееся тем, что каждый ленточный токопровод (4) имеет гибкий изогнутый участок, длина которого в отношении к его площади поперечного сечения меньше чем 0,1 мм^-1.

6. Соединительное устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что каждый ленточный токопровод (4) имеет гибкий изогнутый участок, длина которого в отношении к его площади поперечного сечения меньше чем 0,1 мм^-1.

7. Изолированный твердым электроизоляционным материалом полюс выключателя с электрически непроводящим корпусом из электроизоляционного материала и расположенной в корпусе из электроизоляционного материала дугогасительной камерой, которая проходит между входным выводом и неподвижным выводом отходящей линии, причем предусмотрена аксиально подвижная оперативная штанга для ввода движения привода в дугогасительную камеру, отличающийся соединительным устройством (1) по любому из пп.1-6, которое электрически соединяет между собой оперативную штангу и вывод отходящей линии.

8. Изолированный твердым электроизоляционным материалом полюс выключателя по п.7, отличающийся тем, что дугогасительная камера залита в корпусе из электроизоляционного материала, который имеет вытяжной вентиляционный канал, взаимодействующий с охладительным блоком (9).