ВАКУУМНЫЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЦЕПЯХ СРЕДНЕГО И ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H01H33/662 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается автоматического выключателя, применяемого в цепях среднего и высокого напряжения и содержащего по меньшей мере один корпус полюсной части, приспособленный для размещения вакуумной вставки, внутри которой расположена пара соответствующих соосных электрических контактов, при этом неподвижный электрический контакт электрически соединен с верхней клеммой полюсной части, а подвижный по оси электрический контакт электрически соединен с нижней клеммой полюсной части и приводится в действие изолированной тягой, проходящей сквозь защитную пластину, расположенную в области нижнего отверстия корпуса полюсной части.

Уровень техники

Автоматические выключатели такого типа преимущественно используют в цепях среднего напряжения (в интервале от 1 до 72 кВ) и высокого уровня тока. Эти автоматические выключатели в основном используют в электрических сетях для прерывания токов короткого замыкания, а также токов нагрузки при большом полном сопротивлении нагрузки. В вакуумной вставке автоматического выключателя для средних напряжений прерывание тока осуществляют путем создания и гашения электрической дуги в закрытом вакуумном контейнере. Средний срок службы современных вакуумных автоматических выключателей должен быть больше, чем у обычных воздушных автоматических выключателей. Тем не менее, настоящее изобретение применимо не только к вакуумным автоматическим выключателям, но также и к современным элегазовым автоматическим выключателям, которые содержат камеру, заполненную газообразным гексафторидом серы. Кроме того, прерывание тока с помощью вакуумного средства - это одна из технологий, применимых для цепей с напряжением, доходящим до высокого уровня. Для гарантирования безопасности этих устройств необходимо применять специальные средства защиты и заземления.

В документе WO 2009/043361 А1 описана полюсная часть автоматического выключателя для средних напряжений. Вакуумная вставка, содержащая пару соответствующих электрических контактов, встроена, заизолирована и загерметизирована эпоксидной смолой. Верхний электрический контакт, расположенный в камере вакуумного прерывателя, является неподвижным, в то время как нижний электрический контакт выполнен подвижным. Подвижный электрический контакт выходит наружу через сильфон и может перемещаться с помощью продольного подвижного вала. Для передачи электрического тока между нижним подвижным электрическим контактом и соответствующей нижней клеммой предусмотрено металлическое электропроводящее соединение между тягой подвижного электрического контакта и внешней клеммой. Это металлическое электропроводящее соединение содержит поршень, который выполнен с возможностью перемещения внутри металлического электропроводного цилиндра, который отлит в изоляционном корпусе полюсной части и который также образует упомянутую верхнюю клемму полюсной части.

Изоляционный корпус полюсной части известным образом открыт внизу. Полюсная часть обычно привинчена к монтажной поверхности корпуса привода у нижней части. Корпус привода предназначен для размещения вала в сборе, используемого для приведения в действие тяги одной или нескольких полюсных частей, закрепленных на корпусе.

В автоматических выключателях расстояние между высоковольтными и заземленными частями обычно настолько мало, что требуется дополнительное средство для обеспечения наивысших напряжений изоляции, которые требуются в соответствии с промышленными стандартами. В соответствии с некоторыми стандартами дополнительно требуется, чтобы длина пути тока утечки была больше, чем расстояние между высоковольтными и заземленными частями.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить вакуумный прерыватель с простым, но эффективным средством защиты, расположенным между корпусом полюсной части, который является высоковольтной частью, и корпусом привода, который является примыкающей заземленной частью.

Эта задача решена с помощью объекта по независимому пункту 1 формулы изобретения. Дополнительные типовые варианты осуществления изобретения изложены из зависимых пунктов формулы изобретения.

В соответствии с изобретением изолированная тяга, предназначенная для приведения в действие нижнего подвижного электрического контакта, проходит через специальную защитную пластину, расположенную на дне корпуса полюсной части. Защитная пластина выполнена из жесткого литого пластикового изоляционного материала, причем непосредственно по периметру защитной пластины отлито по меньшей мере одно уплотнительное кольцо, выполненное из эластичного материала.

Таким образом, изобретение обеспечивает соответствие высокому стандарту изоляции и увеличивает длину пути тока утечки благодаря изоляции между конкретной защитной пластиной и внутренней стенкой соответствующего участка с отверстием корпуса полюсной части. Защитная пластина выполнена из изоляционного материала и закрывает края нижнего отверстия корпуса полюсной части с целью предотвращения пробоев между нижней электрической клеммой и краями корпуса полюсной части. Защитная пластина представляет собой простую в изготовлении литую пластиковую деталь. Поскольку уплотнительное кольцо непосредственно отлито на краю защитной пластины, то в изобретении предложено решение, которое представляет собой неразъемную деталь и которое позволяет безопасно и просто осуществить ее монтаж на корпусе полюсной части.

Другими словами, в настоящем изобретении предложено использовать конкретную защитную пластину с встроенным уплотнительным кольцом. Конкретное уплотнительное кольцо может быть изготовлено за два последовательных этапа с помощью одного и того же инструмента для литья под давлением, при этом для участка пластины используют более твердый пластиковый материал, а для участка уплотнения - более мягкий материал.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения на внутренней стороне защитной пластины рекомендуется отлить концентрические кольцеобразные ребра. Эти концентрические кольцеобразные ребра увеличивают длину пути тока утечки между высоковольтными и заземленными частями вакуумного прерывателя. Для создания дополнительных ребер используют только дополнительный твердый пластиковый материал.

Длина ребер не обязательно должна быть одинаковой. Для того чтобы увеличить длину пути тока утечки, некоторые ребра могут иметь большую длину по сравнению с длиной нескольких более коротких ребер.

Для увеличения надежности уплотнения может быть использовано несколько параллельных уплотнительных колец. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по периметру защитной пластины на небольшом расстоянии друг от друга параллельно расположены два уплотнительных кольца.

Предпочтительно, чтобы уплотнительное кольцо имело вогнутое сечение. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения по меньшей мере одно уплотнительное кольцо имеет скошенное сечение с целью облегчения вставки в отверстие корпуса полюсной части.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения по меньшей мере два уплотнительных кольца соединены друг с другом посредством общего участка уплотнения. Таким образом, общее уплотнительное кольцо является более эластичным с целью обеспечения надежного уплотнения между защитной пластиной и окружающим корпусом полюсной части.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения также возможно расположить уплотнительное кольцо в угловой области защитной пластины или вокруг угловой области. Для надежного уплотнения предпочтительно использовать внутренний угол периметра защитной пластины.

Обычно в собранном состоянии поверхность контакта уплотнительного кольца и внутренней стенки корпуса полюсной части имеет цилиндрическую форму, так как сжат эластичный материал уплотнительного кольца. Как вариант также возможно выполнить уплотнительное кольцо в виде манжеты, у которой по меньшей мере одна уплотняющая кромка направлена по радиусу наружу от периметра защитной пластины.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут понятны и будут разъяснены со ссылками на варианты осуществления, описанные далее в этом документе.

Краткое описание чертежей

Ниже более подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи.

Фиг.1 - схематический вид сбоку вакуумного прерывателя;

фиг.2 - подробный вид сбоку в разрезе второго варианта осуществления конкретной защитной пластины;

фиг.3 - подробный вид сбоку в разрезе третьего варианта осуществления конкретной защитной пластины;

фиг.4 - подробный вид сбоку в разрезе четвертого варианта осуществления конкретной защитной пластины;

фиг.5 - подробный вид сбоку в разрезе пятого варианта осуществления конкретной защитной пластины;

фиг.6 - подробный вид сбоку в разрезе шестого варианта осуществления конкретной защитной пластины;

фиг.7 - подробный вид сбоку в разрезе седьмого варианта осуществления конкретной защитной пластины;

фиг.8 - подробный вид сбоку в разрезе восьмого варианта осуществления конкретной защитной пластины;

фиг.9 - подробный вид сбоку в разрезе девятого варианта осуществления конкретной защитной пластины.

Ссылочные позиции, используемые на чертежах, а также их значения перечислены в списке ссылочных позиций. В принципе, на чертежах для идентичных частей используются одинаковые ссылочные позиции. Как отмечено выше, все чертежи являются схематичными.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Согласно фиг.1, автоматический выключатель, используемый в цепях среднего напряжения, состоит из корпуса 1 полюсной части, который выполнен из пластикового изоляционного материала и в котором размещена вакуумная вставка 2. Внутри вакуумной вставки 2 расположена пара соответствующих электрических контактов 3 и 4, установленных соосно и образующих электрический переключатель.

Неподвижный электрический контакт 3 электрически соединен с соответствующей верхней клеммой 5, отлитой в корпусе 1 полюсной части. Неподвижному электрическому контакту 3 соответствует подвижный электрический контакт 4, электрически соединенный с соответствующей нижней клеммой 6 корпуса 1 полюсной части. Для перемещения подвижного электрического контакта 4 в осевом направлении предусмотрена изолированная тяга 7.

Изолированная тяга 7 выполнена из изоляционного материала и проходит от подвижного электрического контакта 4 через сильфон (не показан) сквозь центральное отверстие защитной пластины 8. Защитная пластина 8 расположена на нижнем отверстии корпуса 1 полюсной части. Изолированная тяга 7 оканчивается внутри корпуса 10 автоматического выключателя. Корпус 10 автоматического выключателя содержит привод (не показано), предназначенный для приведения в действие тяги 7 известным образом. Корпус 10 автоматического выключателя выполнен из металлического материала, при этом он электрически заземлен. Защитная пластина 8 отделяет эту заземленную часть от части высокого напряжения, расположенной внутри корпуса 1 полюсной части. Таким образом, защитная пластина 8 выполнена из жесткого литого пластикового изоляционного материала, причем непосредственно по периметру защитной пластины 8 отлито по меньшей мере одно уплотнительное кольцо 9, выполненное из эластичного материала.

Как показано на фиг.2, защитная пластина 8 дополнительно содержит концентрические кольцеобразные ребра 11, предназначенные для увеличения длины пути тока утечки между высоковольтной и заземленной частями. В этом варианте осуществления изобретения все кольцеобразные ребра 11 имеют одинаковую длину.

В другом варианте осуществления, в соответствии с фиг.2, длина одного кольцеобразного ребра 11а больше длины других, относительно коротких, кольцеобразных ребер 11.

На фиг.4 показана защитная пластина 8 с двумя отдельными уплотнительными кольцами 9а и 9b, расположенными параллельно по отношению друг к другу и приспособленными для улучшения уплотнения.

На фиг.5 три уплотнительных кольца 9а-9с соединены друг с другом посредством общего участка 12 уплотнения. Кроме того, уплотнительные кольца 9а-9с изготовлены со скошенным сечением с целью облегчения вставки в нижнее отверстие корпуса 1 полюсной части.

В другом варианте осуществления изобретения, в соответствии с фиг.6, в верхней угловой области защитной пластины 8 расположено небольшое уплотнительное кольцо 9'.

На фиг.7 в верхней угловой области защитной пластины 8 расположено уплотнительное кольцо 9'', поверхность контакта которого с внутренней стенкой корпуса 1 полюсной части имеет цилиндрическую форму.

На фиг.8 показан другой вариант осуществления уплотнительного кольца 9''', которое выполнено в виде манжеты, содержащей три уплотняющие кромки на внешнем периметре.

В последнем предпочтительном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг.9, уплотнительное кольцо 9'''' расположено вокруг верхней угловой области защитной пластины 8. Вследствие этого уплотнительное кольцо 9'''' имеет L-образное сечение, которое окружает верхний угол защитной пластины 8.

Хотя изобретение было подробно описано и проиллюстрировано на чертежах и в вышеизложенном описании, следует считать это описание иллюстративным и приведенным для примера и оно не ограничивает изобретение, также изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления. Другие варианты осуществления изобретения могут быть поняты и реализованы специалистами в рассматриваемой области техники после изучения чертежей, описания и формулы изобретения.

Ссылочные позиции

1 - Корпус полюсной части

2 - Вакуумная вставка

3 - Неподвижный электрический контакт

4 - Подвижный электрический контакт

5 - Верхняя клемма

6 - Нижняя клемма

7 - Изолированная тяга

8 - Защитная пластина

9 - Уплотнительное кольцо

10 - Корпус автоматического выключателя

11 - Кольцеобразные ребра

12 - Общий участок уплотнения

Автоматический выключатель для использования в цепях среднего и высокого напряжения содержит по меньшей мере один корпус (1) полюсной части, в котором размещена вакуумная вставка (2), внутри которой расположена пара соответствующих соосных электрических контактов (3, 4). Неподвижный электрический контакт (3) электрически соединен с верхней клеммой (5) корпуса (1) полюсной части, а подвижный по оси электрический контакт (4) электрически соединен с нижней клеммой (6) корпуса (1) полюсной части и приводится в действие изолированной тягой (7), которая проходит сквозь защитную пластину (8), расположенную на нижнем отверстии корпуса (1) полюсной части. Защитная пластина (8) выполнена из жесткого литого пластикового изоляционного материала, причем по периметру защитной пластины (8) отлито по меньшей мере одно уплотнительное кольцо (9, 9а, 9b), выполненное из эластичного материала. Технический результат - создание выключателя с простым и эффективным средством защиты от электрических пробоев между нижней электрической клеммой и краями корпуса полюсной части. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Вакуумный прерыватель для цепей среднего и высокого напряжения, содержащий, по меньшей мере, один корпус (1) полюсной части, в котором установлена вакуумная вставка (2), внутри которой расположена пара соответствующих соосных электрических контактов (3, 4), при этом неподвижный электрический контакт (3) электрически соединен с верхней клеммой (5) корпуса (1) полюсной части, а подвижный по оси электрический контакт (4) электрически соединен с нижней клеммой (6) корпуса (1) полюсной части и взаимодействует с изолированной тягой (7),
отличающийся тем, что изолированная тяга (7) проходит сквозь защитную пластину (8), расположенную на нижнем отверстии корпуса (1) полюсной части, при этом защитная пластина (8) выполнена из жесткого литого пластикового изоляционного материала, а непосредственно по периметру защитной пластины (8) отлито, по меньшей мере, одно уплотнительное кольцо (9, 9а, 9b), выполненное из эластичного материала.

2. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что с целью увеличения длины пути тока утечки на внутренней стороне защитной пластины (8) отлиты концентрические кольцеобразные ребра (11).

3. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно кольцеобразное ребро (11а) имеет большую длину по сравнению с длиной нескольких более коротких кольцеобразных ребер (11).

4. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два уплотнительных кольца (9а, 9b) расположены параллельно по периметру защитной пластины (8).

5. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно уплотнительное кольцо (9а, 9b, 9с) имеет скошенное сечение для облегчения вставки в отверстие корпуса (1) полюсной части.

6. Вакуумный прерыватель по п.4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два уплотнительных кольца (9а, 9b, 9с) соединены друг с другом посредством общего участка (12) уплотнения.

7. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо (9'; 9'''') расположено в угловой области защитной пластины (8) или вокруг упомянутой угловой области.

8. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что поверхность контакта уплотнительного кольца (9'') с внутренней стенкой корпуса (1) полюсной части имеет цилиндрическую форму.

9. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо (9''') выполнено в виде манжеты.

10. Вакуумный прерыватель по п.1, отличающийся тем, что корпус (1) полюсной части закреплен на заземленном металлическом корпусе (10) автоматического выключателя, в котором размещено средство привода, предназначенное для приведения в действие тяги (7).