ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2017 года по МПК H01H33/42 

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к высоковольтным выключателям.

Известны высоковольтные выключатели (далее - выключатели) с одним дугогасительным устройством (ДУ), в котором имеются один подвижный и один неподвижный контакты. Подвижный контакт управляется через изоляционную тягу приводом. Это классическая схема основных типов выключателей: элегазовых, вакуумных, в том числе колонковых и баковых, а также выключателей для КРУЭ. Указанные выключатели изготавливаются ООО «НИИВА», г. С-Петербург (выключатель колонковый ВГП-110, выключатель для КРУЭ типа ЯГТ-110 - Каталог и Руководство по эксплуатации указанных аппаратов, ООО «НИИВА»). Аналогичные выключатели изготавливает ОАО «Энергомеханический завод», г. С-Петербург. Известны выключатели ВГТ-110, изготавливаемые ООО «ЗЭТО-Газовые технологии», г. Великие Луки (Каталог завода и Руководство по эксплуатации ИВЕЖ 674122. 002 РЭ). Известны аналогичные выключатели ООО «Эльмаш (УЭТМ)», г. Екатеринбург.

Известны выключатели колонковые типа LTB-145 фирмы ABB (см. Каталог ABB), а также выключатели баковые типа 3AP1DT, ячейки КРУЭ 8DN8-145 фирмы Сименс. Известны и выключатели GESG 1440-NH на напряжение 110кВ фирмы «LS Industrial Sustems Со. LTD» - Ю. Корея с одним ДУ. Как правило, указанные выключатели с одним ДУ изготавливаются на напряжение 110-220 кВ и токи отключения до 50 кА.

Для отключения больших токов фирмы применяют различные усовершенствования контактных систем и ДУ, например увеличение скорости размыкания контактов, увеличение числа ДУ и т.п. Например, Фирма ABB для увеличения отключающей способности выключателей КРУЭ типа ELK-3/420 применила конструкцию с двумя подвижными контактами и тем самим увеличила скорость расхождения контактов. Перечисленные решения позволяют увеличить отключающую способность выключателей на 10-20%.

Для дальнейшего повышения отключающей способности, в том числе и на более высокие напряжения, те же фирмы выполняют выключатели с двумя ДУ, двумя модулями, с приводом и раздаточным механизмом между модулями. В выключателях такой конструкции (патент RU 2419918 С1 - колонковый высоковольтный выключатель ОАО «НИИВА») предусматривается устройство, облегчающее регулировку и настройку выключателя. Наличие двух модулей усложняет конструкцию выключателя. Следует также указать и на неравномерность распределения напряжения по разрывам. Например, при вертикальном расположении двух последовательно соединенных изоляционных промежутков напряжение, приходящееся на наиболее нагруженный промежуток, составляет в реальных конструкциях выключателей 53% и более от полного напряжения, приложенного к обоим изоляционным промежуткам (Цейров Е.М. Воздушные выключатели высокого напряжения. М.-Л.: ГЭИ, 1957, с. 134-136).

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является выключатель КРУЭ типа ELK-3/420 фирмы ABB (см. Элегазовое распределительное устройство ELK-3/420. Руководство по эксплуатации IHC 0030506 ROI rus АВ ELK-3/ 420, с. 24). В этом выключателе, как указано выше, установлено ДУ с двумя подвижными контактами, образующими изоляционный промежуток между ними. Контакты управляются приводом через изоляционную тягу рычажным механизмом, связывающим оба подвижных контакта и обеспечивающим их продольно-встречное движение. Этим достигается увеличение скорости размыкания контактов и, в сочетании с улучшенной системой дугогашения и подбором материала контактов, обеспечивается повышение отключающей способности выключателя с 50 до 63 кА. Однако для многих распределительных устройств энергосистем этого недостаточно. Требуются или выключатели с отключающей способностью 70-80 кА и более, или необходимо предусматривать системные меры по ограничению токов короткого замыкания в сети.

Целью настоящего изобретения является еще большее повышение отключающей способности выключателя при упрощении его конструкции и уменьшении габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном выключателе, полюс которого содержит по крайней мере одно изолированное от земли ДУ, размещенное внутри изоляционной оболочки с верхним и нижним фланцами и содержащее подвижные дугоприемные и главные контакты с изоляционным промежутком между ними, привод, изоляционную тягу, соединяющую привод с подвижными контактами, и рычажный механизм, соединяющий и обеспечивающий продольно-встречное движение обоих подвижных контактов, изоляционный промежуток выполнен увеличенным не менее чем в 1,06 раза по сравнению с требуемым по электрической прочности для выключателя данного класса напряжения, а в увеличенном межконтактном изоляционном промежутке установлена неподвижная изоляционная опорная конструкция, в которой закреплены два электрически соединенных друг с другом неподвижных контакта, образующих с подвижными контактами дугогасительного устройства два изоляционных дугогасительных разрыва при отключении выключателя. При этом указанная изоляционная опорная конструкция может быть установлена на упомянутом нижнем или верхнем фланце.

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного выключателя применительно к колонковому выключателю. Но эта конструкция может быть использована также в баковом выключателе и в выключателе в составе КРУЭ.

Заявляемая конструкция выключателя содержит: привод 1 (который может быть одним на три полюса), соединительную изоляционную тягу 2, размещенную в полой изоляционной колонне 3 (или в заземленном баке с изоляционным газом), и дугогасительное устройство 4 с двумя дугогасительными разрывами A1 и А2. Дугогасительное устройство расположено внутри корпуса, состоящего из нижнего (опорного) фланца 5 с токоведущим стаканом 6 и контактным выводом 20, полой изоляционной оболочки 7, верхнего фланца 8 с токоведущим стаканом и верхним контактным выводом 21. Дугогасительное устройство включает в себя дугогасительную подвижную приводную часть 9 (получает движение от привода), дугогасительную подвижную ведомую часть 11 (получает движение от подвижной приводной части) и неподвижную часть 10, включающую опорную конструкцию 18, закрепленную на нижнем фланце 5 (или на верхнем - 8), двусторонние неподвижные дугоприемные контакты 16 и двусторонние неподвижные главные контакты 17. На кронштейнах 14, закрепленных на опорной конструкции 18, установлены шарнирно двуплечие рычаги 19 с дополнительными изоляционными тягами 15. Подвижные дугогасительные приводные и ведомые части практически идентичны и состоят из подвижных дугоприемных контактов с ламелями 12 и подвижных главных контактов с ламелями 13 и установленных на приводной части ДУ кронштейнов 22 и установленных на ведомой части ДУ кронштейнов 23. К кронштейнам 23 шарнирно крепятся двуплечие рычаги 19. Для обеспечения продольно-встречного движения подвижной ведомой части ДУ используется дополнительная изоляционная тяга 15 между двуплечим рычагом 19 и подвижным кронштейном 22. Возможно применение другой конструкции, связывающей приводную и ведомую дугогасительные части, например установка реечного или другого механизма для обеспечения требуемого движения. Как уже отмечалось выше, возможен вариант предложенного выключателя с изоляционной опорной конструкцией, прикрепленной к верхнему фланцу, в которой закреплены двусторонние главные и дугоприемные неподвижные контакты, а токоведущие стаканы контактных систем соответственно связаны через разъемные контакты с верхним фланцем и нижним опорным фланцем. При этом стакан, электрически соединенный с нижним опорным фланцем, жестко закреплен в изоляционной опорной конструкции.

На фиг. 1 выключатель показан в отключенном положении при разомкнутых главных и дугоприемных контактах. Для упрощения чертежа кронштейны 14, 22 и 23, двуплечие рычаги 19 и тяги 15 показаны условно повернутыми на 90° (в реальной конструкции эти элементы расположены по хорде).

Предлагаемый выключатель работает следующим образом. При включении выключателя привод 1 обеспечивает движение изоляционной тяги 2 вверх, а вместе с ней и ведущей дугогасительной подвижной части 9 дугогасительного устройства вместе с кронштейнами 22 и дополнительными изоляционными тягами 15, и через двуплечие рычаги 19 движение передается на дугогасительную подвижную ведомую часть 11 дугогасительного устройства вместе с подвижными дугоприемными 12 и главными 13 контактами. При этом замыкаются дугоприемные контакты и затем - главные контакты и тем самым обеспечивается замыкание цепи тока от контактного вывода 20 через замкнутую контактную систему и токоведущую гибкую связь 24 (возможно применение других контактных соединений, например разъемных) к верхнему контактному выводу 21. Изоляционный промежуток между подвижными контактами, состоящий из двух изоляционных дугогасительных разрывов A1 и А2, из-за возможной неравномерности распределения напряжения на обоих разрывах до 0,53 (вместо 0,5), должен быть не менее чем в 1,06 раза больше, чем это требуется для обеспечения электрической прочности одиночного промежутка.

При отключении выключателя все происходит в обратном порядке, т.е. при сохранении повышенной (практически удвоенной) скорости расхождения контактов образуется не один, а два дугогасительных разрыва A1 и А2. Это при сравнительно простой конструкции радикально повышает дугогасительную способность выключателя, величину отключаемого тока, а также уменьшает габариты вследствие сохранения одномодульности.

Все вышесказанное свидетельствует о достижении поставленной цели.

Заявляемое изобретение уже реализовано в ЗАО «ЗЭТО», г. Великие Луки, в опытном образце колонкового выключателя, который подтвердил повышенную отключающую способность новой конструкции.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение отключающей способности выключателя. Полюс выключателя содержит по крайней мере одно изолированное от земли дугогасительное устройство, размещенное внутри изоляционной оболочки с верхним и нижним фланцами и содержащее подвижные дугоприемные и главные контакты с изоляционным промежутком между ними, привод, изоляционную тягу, соединяющую привод с подвижными контактами, и рычажный механизм, соединяющий и обеспечивающий продольно-встречное движение обоих подвижных контактов. При этом изоляционный промежуток выполнен увеличенным не менее чем в 1,06 раза по сравнению с требуемым по электрической прочности для выключателя данного класса напряжения, а в увеличенном межконтактном изоляционном промежутке установлена неподвижная изоляционная опорная конструкция, в которой закреплены два электрически соединенных друг с другом неподвижных контакта, образующих с подвижными контактами дугогасительного устройства два изоляционных дугогасительных разрыва при отключении выключателя. При этом указанная изоляционная опорная конструкция может быть установлена на упомянутом нижнем или верхнем фланце. Указанное выполнение выключателя с двумя дугогасительными разрывами при сравнительно простой конструкции радикально повышает дугогасительную способность выключателя и величину отключаемого тока. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Высоковольтный выключатель, полюс которого содержит по крайней мере одно изолированное от земли дугогасительное устройство, размещенное внутри изоляционной оболочки с верхним и нижним фланцами и содержащее подвижные дугоприемные и главные контакты с изоляционным промежутком между ними, привод, изоляционную тягу, соединяющую привод с подвижными контактами, и рычажный механизм, соединяющий и обеспечивающий продольно-встречное движение обоих подвижных контактов, отличающийся тем, что изоляционный промежуток выполнен увеличенным не менее чем в 1,06 раза по сравнению с требуемым по электрической прочности для выключателя данного класса напряжения, а в увеличенном межконтактном изоляционном промежутке установлена неподвижная изоляционная опорная конструкция, в которой закреплены два электрически соединенных друг с другом неподвижных контакта, образующих с подвижными контактами дугогасительного устройства два изоляционных дугогасительных разрыва при отключении выключателя.

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что указанная изоляционная опорная конструкция установлена на упомянутом нижнем фланце.

3. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что указанная изоляционная опорная конструкция установлена на упомянутом верхнем фланце.