ГИБРИДНЫЙ ГАЗОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ГАСЯЩЕГО ТИПА ДЛЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА С ЭЛЕГАЗОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ Российский патент 2014 года по МПК H01H33/76 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к гибридному газовому выключателю гасящего типа для распределительного устройства с элегазовой изоляцией. В особенности, газовый выключатель должен быть способен надежно устранять дугу при прерывании тока повреждения без какой-либо потери давления гасящего дугу газа.

Уровень техники

В общем случае, распределительное устройство с газовой изоляцией включает выключатель, трансформатор тока, линейный разъединитель/разъединитель заземления, шинный разъединитель/разъединитель заземления и т.п. Газовый выключатель, установленный в линии электропередачи, при нормальной работе размыкается и замыкается для проверки агрегатов и линий, а при аварии в линии электропередачи прерывает ток повреждения для безопасной защиты линий и агрегатов потребителей.

Далее, в газовом выключателе, представляющем собой прибор для прерывания тока повреждения, гашение дуги, возникшей в газовой среде между двумя точками контакта, производится газом.

Такие газовые выключатели по типу гашения дуги делятся на дутьевые, поворотные, с тепловым расширением, гибридные гасящие и т.п. В газовом выключателе общего назначения в качестве гасящего дугу газа используется элегаз (SF₆).

Из этих типов выключателей дутьевые - это тип, в котором при прерывании тока повреждения гасящий дугу газ сжимается в камере сжатия внутри выключателя с применением внешней движущей силы, и сжатый газ вдувается в зазор для гашения дуги. Выключатель с тепловым расширением это тип выключателя, в котором тепло дуги, возникающей при прерывании тока повреждения, аккумулируется в камере теплового расширения (в это время давление возрастает) и газ вдувается в зазор под давлением, увеличенным аккумулированным теплом. Выключатель, полученный сочетанием двух вышеописанных типов, это гибридный выключатель гасящего типа.

Газовые выключатели с гидравлическим и пневматическим приводом (которые большей частью относятся к дутьевому типу) требуют наличия узла привода и высокой скорости прерывания, что ведет к механическим повреждениям газового выключателя, увеличению его размеров и повышению стоимости изготовления.

Соответственно, разработан гибридный газовый выключатель гасящего типа, способный разрывать цепи сверхвысокого напряжения и большого тока с меньшей скоростью, используя малую движущую силу (движущую силу, созданную двигателем и пружиной). Как показано на Фиг.1, гибридный газовый выключатель гасящего типа включает неподвижную часть 10 и подвижную часть 20. Неподвижная часть 10 включает экран 11, главную контактную часть 12 неподвижной части, смонтированную внутри экрана 11, и дуговую контактную часть 13 неподвижной части, расположенную в центре главной контактной части 12 неподвижной части.

Подвижная часть 20 включает цилиндр 21, поршень 22, смонтированный так, чтобы он фиксировался в цилиндре 21, дутьевую камеру 24 и камеру 25 теплового расширения, которые образованы разделительной стенкой 23, поставленной между ними, и заполнены гасящим дугу газом.

Подвижная часть 20 газового выключателя такого типа оснащена рабочим электродом 26, который проходит сквозь поршень 22 и идет до концевой части цилиндра 21. Сопло 27 идет до концевой части цилиндра 21 и соединяется с ней в зоне концевой части рабочего электрода 26.

Дуговая контактная часть 26a подвижной части сформирована в концевой части рабочего электрода 26 подвижной части 20.

Выпускное отверстие 22a сформировано в торцевой поверхности поршня 22, и это выпускное отверстие 22a оснащено предохранительным клапаном 22b. Далее, в разделительной стенке 23 сформировано выпускное отверстие 23a, и это выпускное отверстие 23a оснащено обратным клапаном 23b.

В качестве другой конструкции, как показано на Фиг.2, используется известная конструкция, в которой, вместо формирования разделительной стенки 23 внутри цилиндра 21, отдельно от конструкции подвижной части 20 сформирована втулка 28, так что дутьевая камера 24 и камера 25 теплового расширения соединяются друг с другом.

В описываемом гибридном газовом выключателе гасящего типа, имеющем такую конструкцию, в которой подвижная часть 20 отделена от неподвижной части 10 во время начала прерывания или во время протекания малого тока, дутьевая камера 24 внутри цилиндра 21 сжимается фиксируемым поршнем 22, так что давление возрастает. Затем, когда обратный клапан 23b, установленный в выпускном отверстии 23a разделительной стенки 23, открывается, сжатый гасящий дугу элегаз, содержащийся в дутьевой камере 24, проходит через камеру 25 теплового расширения, и дуга, возникающая между дуговой контактной частью 26a подвижной части рабочего электрода 26 и дуговой контактной частью 13 неподвижной части, устраняется (действие, гасящее дугу).

Поскольку дуга, возникающая в зазоре, когда прерывается большой ток, велика, в камере 25 теплового расширения аккумулируется большое количество тепла, так что давление возрастает. Соответственно, дуга может быть устранена гасящим дугу газом под высоким давлением.

Традиционный гибридный газовый выключатель гасящего типа имеет конструкцию, в которой сжатый гасящий дугу газ, выходя из дутьевой камеры 24, обязательно проходит через камеру 25 теплового расширения. Иногда сравнительно высокое давление дутьевой камеры 24 становится равным давлению камеры 25 теплового расширения при проходе через нее газа, что порождает проблему снижения давления гасящего дугу газа, в результате чего эффективность прерывания тока повреждения снижается.

Далее, как показано на Фиг.2, даже в конструкции параллельного гибридного газового выключателя гасящего типа сжатый гасящий дугу газ выходит из дутьевой камеры 24 через втулку 28 и отдельно проходит к камере 25 теплового расширения и к соплу 27. Соответственно, сжатый гасящий дугу газ может вдуваться не эффективно, так что и удаление дуги, возникшей в сопле 27, может оказаться не эффективно.

Раскрытие изобретения

Техническая задача

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить аппаратуру для выпуска газа, отделяющую дутьевую камеру и камеру теплового расширения друг от друга подвижным клапаном соответственно условиям прерывания тока повреждения.

Техническое решение

Согласно изобретению предлагается гибридный газовый выключатель гасящего типа для распределительного устройства с элегазовой изоляцией, включающий неподвижную часть, включающую дуговую контактную часть; подвижную часть, включающую цилиндр, поршень, смонтированный внутри цилиндра, дутьевую камеру и камеру теплового расширения, образованные разделительной стенкой, и рабочий электрод, проходящий через внутреннюю часть поршня и цилиндра и включающий дуговую контактную часть, которая может быть подведена вплотную к дуговой контактной части неподвижной части, причем одна боковая поверхность разделительной стенки оснащена подвижным клапаном, включающим прилипающую часть, перемещаемую перепадом давления и прилегающую к разделительной стенке, и подвижную часть, идущую от прилипающей части, допускающую проход через нее рабочего электрода, а также открытие и закрытие камеры теплового расширения.

Прилипающая часть, образующая подвижный клапан, может быть оснащена одним или несколькими выпускными отверстиями, через которые гасящий дугу газ выпускается в дутьевую камеру, и каждое выпускное отверстие может быть соединено с обратным клапаном, а в подвижной части может быть образовано пропускное отверстие.

Камера теплового расширения может быть оснащена выпускным отверстием, которое выпускает гасящий дугу газ к неподвижной части как к одной поверхности камеры теплового расширения, а выпускное отверстие может быть оснащено обратным клапаном, причем опорная трубка может быть выполнена так, чтобы сделать подвижную часть подвижного клапана скользящей, и опорная трубка может быть оснащена выпускным отверстием, открываемым и закрываемым подвижной частью подвижного клапана.

Преимущества изобретения

Согласно изобретению, когда установлены условия, связанные с током повреждения, т.е. прерывается ли слабый ток, средний ток или большой ток, подвижный клапан автоматически смещается перепадом давления, в результате вдувается гасящий дугу газ, устраняющий дугу. Соответственно, когда прерывается ток повреждения, сжатый газ, гасящий дугу, вдувается в зазор сопел без какой-либо потери давления, благодаря чему надежно устраняет дугу.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет схему, иллюстрирующую пример (последовательного) гибридного газового выключателя гасящего типа согласно уровню техники.

Фиг.2 представляет схему, иллюстрирующую пример (параллельного) гибридного газового выключателя гасящего типа согласно уровню техники.

Фиг.3 представляет схему, иллюстрирующую пример гибридного газового выключателя гасящего типа согласно настоящему изобретению.

Фиг.4 представляет схему, иллюстрирующую состояние, в котором гибридный газовый выключатель гасящего типа согласно настоящему изобретению срабатывает, когда ток повреждения мал.

Фиг.5 представляет схему, иллюстрирующую состояние, в котором гибридный газовый выключатель гасящего типа согласно настоящему изобретению срабатывает, когда ток повреждения велик.

Осуществление изобретения

Ниже примеры вариантов осуществления настоящего изобретения описываются подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Элементы, повторяющие известные, обозначены теми же номерами позиций, и их подробное описание опущено. Новые элементы получили новые номера и описываются подробно.

Фиг.3 представляет схему, иллюстрирующую пример гибридного газового выключателя гасящего типа согласно изобретению. Как показано на чертежах, одна боковая поверхность разделительной стенки 23 оснащена подвижным клапаном 30.

Подвижный клапан 30 включает прилипающую часть 31, которая прилегает к разделительной стенке 23, и подвижную часть 32, имеющую трубчатую форму (или форму втулки), идущую от прилипающей части 31 и допускающую проход рабочего электрода 26. В прилипающей части 31 имеется одно или несколько выпускных отверстий 31a, образованных параллельно периферии, и с этими выпускными отверстиями 31 а соединены обратные клапаны 31b.

Подвижная часть 32 оснащена пропускным отверстием 32a и сформирована в виде цилиндрической трубы, благодаря чему подвижная часть соединена с рабочим электродом 26 так, чтобы иметь возможность перемещения по его внешней периферической поверхности.

Одна боковая поверхность камеры 25 теплового расширения оснащена выпускным отверстием 25a и обратным клапаном 25b, обращенным к неподвижной части 10.

Камера 25 теплового расширения оснащена опорной трубкой 25c, которая позволяет подвижной части 32 подвижного клапана 30 скользить по ней, и выпускным отверстием 25a, которое открывается и закрывается подвижной частью 32, сформированной на передней стороне опорной трубки 25c (в направлении неподвижной части 10). Согласно варианту осуществления, предусматривающему такую конструкцию для прерывания тока нагрузки или слабого тока повреждения, которая показана на Фиг.4, подвижная часть 20 отделена от неподвижной части 10 узлом привода (не показан), и дуга возникает в зазоре между дуговой контактной частью 13 неподвижной части и дуговой контактной частью 26a подвижной части. Так как давление внутри дутьевой камеры 24, образованной в цилиндре 21, превышает давление внутри камеры 25 теплового расширения, подвижный клапан 30, установленный на одной боковой поверхности разделительной стенки 23, смещается на чертеже вправо по наружной поверхности рабочего электрода 26 в его продольном направлении. Вследствие перемещения подвижного клапана 30, выпускное отверстие 25d, образованное в опорной трубке 25c камеры 25 теплового расширения, перекрывается, и обратный клапан 31b, расположенный в прилипающей части 31 подвижного клапана 30, открывается.

Соответственно, гасящий дугу газ, содержащийся в дутьевой камере 24, проходит через открытое выпускное отверстие 23a разделительной стенки 23 и через обратный клапан 31b, установленный в выпускном отверстии 31a прилипающей части 31 подвижного клапана 30. Затем гасящий дугу газ проходит между подвижной частью 32 подвижного клапана 30 и рабочим электродом 26; вдуванием газа между этими элементами осуществляется действие, устраняющее дугу в зазоре между соплом 27 и дуговой контактной частью 13 неподвижной части.

Другими словами, гасящий дугу газ из дутьевой камеры 24 поступает непосредственно в зазор между соплом 27 и дуговой контактной частью 13 неподвижной части, не проходя через камеру 25 теплового расширения, благодаря чему надежно осуществляется действие, гасящее дугу без какой-либо потери давления.

С другой стороны, когда прерывается большой ток, в зазоре, как показано на Фиг.5, возникает большая дуга, и с увеличением количества тепла дуги, аккумулированного в камере 25 теплового расширения, давление возрастает. В это время, поскольку давление внутри камеры 25 теплового расширения становится выше, чем давление внутри дутьевой камеры 24, подвижный клапан 30 смещается влево, прижимаясь к разделительной стенке 23. Соответственно, выпускное отверстие 25d камеры 25 теплового расширения открывается, так что сжатый гасящий дугу газ быстро выпускается и вдувается в зазор. В это же время обратный клапан 25b, установленный с одной стороны камеры 25 теплового расширения, также открывается, и гасящий дугу газ выпускается так, чтобы устранить дугу, возникающую в зазоре.

Хотя в это время давление внутри дутьевой камеры 24 меньше, чем в камере 25 теплового расширения, но благодаря работе узла привода давление непрерывно возрастает. И когда давление достигает заранее заданного значения или превышает его, предохранительный клапан 22b, установленный в поршне 22, открывается, так что гасящий дугу газ проходит через выпускное отверстие 22a, и давление снижается.

Далее, когда дуга возникает при высоком давлении, сохраняющемся в момент разрыва цепи среднего тока (это величина тока, при котором давление в дутьевой камере 24 превышает давление в камере 25 теплового расширения, когда ток становится нулевым при прерывании тока короткого замыкания), подвижный клапан 30 смещается к дутьевой камера 24, так что выпускное отверстие 25d камеры 25 теплового расширения открывается и давление внутри камеры 25 теплового расширения нарастает. Когда средний ток становится нулевым, подвижный клапан 30 смещается к камере 25 теплового расширения, так что перекрывается выпускное отверстие 25d камеры 25 теплового расширения. Соответственно, гасящий дугу газ, который сжат внутри камеры 25 теплового расширения, открывает обратный клапан 25b, расположенный в камере 25 теплового расширения, так что гасящий дугу газ, сжатый внутри камеры 25 теплового расширения, вдувается в сопло 27, чтобы устранить дугу в зазоре.

Хотя были показаны и описаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения, специалисту понятно, что могут быть предложены многочисленные модификации его формы и деталей, не отступающие от смысла настоящего изобретения и его объема, ограничиваемого прилагаемой формулой изобретения.

Согласно изобретению, когда установлены условия, связанные с током повреждения, т.е. прерывается ли слабый ток, средний ток или большой ток, подвижный клапан автоматически смещается перепадом давления, в результате чего вдувается гасящий дугу газ, гася тем самым дугу. Соответственно, когда прерывается ток повреждения, сжатый газ, гасящий дугу, вдувается в зазор сопел без какой-либо потери давления, благодаря чему надежно устраняет дугу.

Гибридный газовый выключатель гасящего типа согласно настоящему изобретению включает: неподвижную часть, имеющую дуговую контактную часть неподвижной части, и подвижную часть, включающую цилиндр, поршень, смонтированный в цилиндре, дутьевую камеру и камеру теплового расширения, которые образованы разделительной стенкой, а также рабочий электрод, который проходит сквозь внутреннюю часть поршня и цилиндра; кроме того, подвижная часть включает дуговую контактную часть подвижной части, которая может быть подведена вплотную к дуговой контактной части неподвижной части. Одна боковая поверхность разделительной стенки оснащена подвижным клапаном, включающим плотно контактирующую часть и подвижную часть. Плотно контактирующая часть перемещается перепадом давления и плотно прижимается к разделительной стенке. Подвижная часть, идущая от плотно контактирующей части, допускает проход через нее рабочего электрода, а также открытие/закрытие камеры теплового расширения. Технический результат - способность при прерывании тока повреждения надежно устранять дугу без потери давления гасящего дугу газа. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гибридный газовый выключатель гасящего типа для распределительного устройства с элегазовой изоляцией, содержащий неподвижную часть (10), включающую дуговую контактную часть (13); подвижную часть (20), включающую цилиндр (21), поршень (22), смонтированный внутри цилиндра (21), дутьевую камеру (24) и камеру (25) теплового расширения, образованные разделительной стенкой (23), и рабочий электрод (26), проходящий через внутреннюю часть поршня (22) и цилиндра (21), а также включающую дуговую контактную часть (26a), которая может быть подведена вплотную к дуговой контактной части (13) неподвижной части, причем одна боковая поверхность разделительной стенки (23) оснащена подвижным клапаном (30), включающим прилипающую часть (31), перемещаемую перепадом давления и прилегающую к разделительной стенке (23), и подвижную часть (32), проходящую от прилипающей части (31) и допускающую проход через нее рабочего электрода (26), а также открытие и закрытие камеры (25) теплового расширения.

2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что прилипающая часть (31), образующая подвижный клапан (30), оснащена одним или более выпускными отверстиями (31a), выпускающими гасящий дугу газ из дутьевой камеры (24), причем каждое выпускное отверстие (31a) соединено с обратным клапаном (31b), a в подвижной части (32) образовано пропускное отверстие (32a).

3. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что камера (25) теплового расширения оснащена выпускным отверстием (25a), которое выпускает гасящий дугу газ к неподвижной части (10) как к одной поверхности камеры (25) теплового расширения, а выпускное отверстие (25a) оснащено обратным клапаном (25b), и предусмотрена опорная трубка (25c), выполненная с обеспечением скольжения подвижной части (32) подвижного клапана (30), при этом опорная трубка (25c) оснащена выпускным отверстием (25d), открываемым и закрываемым подвижной частью (32) подвижного клапана (30).