БАКОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ИМПУЛЬСНЫМ РАЗРЯДНИКОМ, СОЕДИНЕННЫМ ЧЕРЕЗ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ВТУЛКИ КАЖДОГО ПОЛЮСА Российский патент 2018 года по МПК H01H33/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к высоковольтным баковым переключателям и, более конкретно, к импульсному разряднику, соединенному через верхние части каждого полюса в горизонтальной или вертикальной конфигурациях.

Уровень техники

Выключатели обычно находятся на подстанциях и предназначены для выборочного размыкания или замыкания электрических соединений. У обычных баковых выключателей имеются полюсные сборки, которые включают в себя первые и вторые электрические проводники в соответствующих изоляционных втулках. Как известно в области техники, линии электропередач соединены с первым и вторым электрическими проводниками, а выключатель выборочно размыкает или замыкает электрическое соединение между ними.

Импульсные разрядники обычно используют в промышленности для защиты от грозовых импульсов, причем они подключены от провода на землю ближе к защищаемому оборудованию на отдельном основании. Общеизвестно применение импульсного разрядника в качестве защиты линии передачи, подключенной от воздушной линии до земли для защиты от молний.

Обесточивание реактора является для высоковольтного выключателя переключением в жестких условиях. Реакторы используют для компенсации, и их переключают почти ежедневно. Обесточивание реактора может вызвать перенапряжения и повторные воспламенения и, таким образом, тепловую/диэлектрическую неисправность выключателя. Повторные воспламенения потенциально могут быть катастрофичными для выключателя, если снова начнет протекать ток.

Имеется потребность в том, чтобы предложить конструкцию импульсного разрядника, который электрически и физически подключен через контакты выключателя, для защиты от перенапряжения в специальных приложениях, таких как переключение реактора.

Раскрытие сущности изобретения

Задача изобретения заключается в том, чтобы удовлетворить вышеупомянутую потребность. В соответствии с принципами вариантов осуществления эта задача решена посредством конструкции импульсного разрядника для бакового выключателя. У выключателя имеется полюсная сборка с первым электрическим выводом, расположенным в первой изоляционной втулке, и вторым электрическим выводом, расположенным во второй изоляционной втулке. Первый электрический вывод электрически подключен к неподвижному контакту, который неподвижно закреплен в полюсной сборке, а второй электрический вывод электрически соединен с подвижным контактом, который перемещается в полюсной сборке. Конструкция импульсного разрядника включает в себя импульсный разрядник, у которого имеются первый и второй противоположные концы. Конструкция первого проводника выполнена и расположена так, чтобы электрически и механически соединять первый конец импульсного разрядника с концом первого электрического вывода. Конструкция второго проводника выполнена и расположена так, чтобы электрически и механически соединять второй конец импульсного разрядника с концом второго электрического вывода. Импульсный разрядник электрически подключен параллельно относительно неподвижного и подвижного контактов, так что импульсный разрядник может ограничить переходное перенапряжение, возникающее на контактах, когда контакты разомкнуты.

В соответствии с другим аспектом описанного варианта осуществления предложен способ ограничения переходного перенапряжения, возникающего на первом и втором контактах выключателя, когда контакты разомкнуты. В способе используется выключатель, у которого имеется по меньшей мере одна полюсная сборка с первым электрическим выводом, расположенным в первой изоляционной втулке, и вторым электрическим выводом, расположенным во второй изоляционной втулке. Первый электрический вывод электрически соединен с первым контактом, а второй электрический вывод электрически соединен со вторым контактом. Первый конец импульсного разрядника электрически и механически соединен с концом первого электрического вывода. Второй конец импульсного разрядника электрически и механически соединен с концом второго электрического вывода, чтобы тем самым электрически подключить импульсный разрядник параллельно относительно контактов, так что импульсный разрядник может ограничить переходное перенапряжение, возникающее на контактах, когда контакты разомкнуты.

Другие задачи, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции соответствующих элементов конструкции, сочетание частей и экономические показатели производства станут более очевидными при рассмотрении последующего подробного описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые являются частью данного описания.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятным из последующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления, взятого вместе с сопровождающими чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым деталям.

На фиг. 1 показан высоковольтный баковый выключатель, выполненный в соответствии с вариантом осуществления, без установленной на нем конструкции импульсного разрядника;

на фиг. 2 – схематический вид внутренней части полюса выключателя, показанного на фиг. 1, при этом электрические контакты разомкнуты;

на фиг. 3 – вид сбоку конструкции импульсного разрядника, подключенного в горизонтальной конфигурации через верхние части изоляционных втулок выключателя, показанного на фиг. 1, в соответствии с вариантом осуществления;

на фиг. 4 – вид с торца конструкции импульсного разрядника, изображенного на фиг. 3;

на фиг. 5 – вид сбоку высоковольтного бакового выключателя, имеющего конструкцию импульсного разрядника, подключенную в вертикальной конфигурации через верхние части изоляционных втулок бакового выключателя, в соответствии с другим вариантом осуществления.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан высоковольтный баковый выключатель, обозначенный в целом ссылочной позицией 10. Выключатель 10 предпочтительно представляет собой трехфазный выключатель и, таким образом, включает в себя три полюсные сборки 12а, 12b и 12с. Каждая полюсная сборка 12 включает в себя первый электрический вывод 14, расположенный в первой изоляционной втулке 16, и второй электрический вывод 18, расположенный во второй изоляционной втулке 20. Изоляционные втулки 16 и 20 проходят, в целом, вертикально. Линии электропередачи соединены с первым и вторым электрическими выводами 14 и 18, и выключатель 10 выборочно размыкает и замыкает электрическое соединение между ними. Понятно, что число полюсных сборок 12 может быть выбрано для требуемого приложения и не ограничивается тремя.

На фиг. 2 показан упрощенный вид внутренней части полюсной сборки 12, в которой первый электрический вывод 14 электрически соединен с неподвижным контактом 22, неподвижно закрепленным в полюсной сборке 12. Второй электрический вывод 18 электрически соединен с подвижным контактом 24, который установлен внутри полюсной сборки 12 с возможностью продольного перемещения в ней. Таким образом, в первом положении подвижный контакт 24 может быть расположен так, чтобы разрывать электрическое соединение между первым электрическим выводом 14 и вторым электрическим выводом 18. Во втором положении подвижный контакт 24 может быть приведен в соприкосновение с неподвижным контактом 22, чтобы электрически соединить первый электрический вывод 14 и второй электрический вывод 18. Внутренние пространства полюсных сборок 12 загерметизированы и, в целом, приспособлены для того, чтобы минимизировать искрение между неподвижным контактом 22 и подвижным контактом 24. Внутренний объем полюсной сборки 12 может быть заполнен диэлектрическим веществом, которое предпочтительно включает в себя SF6, сухой воздух, сухой азот, CO₂ или масло. Как вариант, может использоваться вакуумный прерыватель внутри объема бака, окруженный упомянутыми диэлектрическими веществами.

На фиг. 3 и 4 показана конструкция импульсного разрядника, в общем обозначенная ссылочной позицией 26, в соответствии с вариантом осуществления, и установленная в целом горизонтально между верхними участками выводов 14 и 18 соответствующих изоляционных втулок 16 и 20. Таким образом, конструкция 26 импульсного разрядника электрически и механически соединена через контакты 22 и 24 выключателя. Хотя конструкция 26 импульсного разрядника показана только для одного полюса 12а, понятно, что конструкция 26 импульсного разрядника может быть выполнена для каждого полюса 12а, 12b и 12с выключателя 10 аналогично показанному на фиг. 3.

Конструкция 26 импульсного разрядника включает в себя закрытый силиконом импульсный разрядник 28, у которого имеются первый и второй противоположные концы 30 и 32 соответственно. Первый конец 30 электрически и механически соединен с выводом 14 через конструкцию первого проводника, обозначенную в целом ссылочной позицией 34, а второй конец 32 электрически и механически соединен с выводом 18 через конструкцию второго проводника, обозначенную в целом ссылочной позицией 36. Каждая конструкция 34 и 36 проводника включает в себя расположенные в целом горизонтально линейный вывод 37 и соединенный с ним расположенный в целом вертикально линейный вывод 38, чтобы обеспечить электрическое и механическое соединение между концом 30, 32 разрядника 28 и выводом 14, 18 соответственно. Таким образом, импульсный разрядник 28 установлен в целом горизонтально между изоляционными втулками 16 и 20.

Импульсный разрядник 28 включает в себя обычные металл-оксидные диски (не показаны), расположенные в нем, имеющие высокую энергетическую производительность, отличные характеристики низкоуровневой защиты и длительный срок службы. Обычное кольцо 40, выравнивающее распределение потенциала, присоединено к каждому концу 30, 32 разрядника 28.

Как было отмечено выше, конструкция 26 импульсного разрядника электрически подключена через контакты 22 и 24 выключателя. Когда выключатель 10 замкнут, происходит шунтирование конструкции 26 импульсного разрядника. Быстродействующая конструкция 26 импульсного разрядника защищает выключатель 10 во время операции размыкания или отключения путем срезания избыточного напряжения, превышающего его защитный уровень, возникающего на выключателе 10. Конструкция 26 импульсного разрядника, таким образом, представляет собой защитное устройство, которое защищает внутренние диэлектрики высоковольтного устройства от нагрузки недопустимых импульсов перенапряжения. Конструкция 26 импульсного разрядника, таким образом, защищает от импульсов перенапряжения, которые возникают из-за операций переключений, таких как переключение реактора.

На фиг. 5 показан другой вариант осуществления конструкции импульсного разрядника, обозначенной в целом ссылочной позицией 26', предпочтительной для использования в приложениях на 345 кВ. В этом варианте осуществления конструкция 26' импульсного разрядника установлена в целом вертикально между изоляционными втулками 16 и 20. Конструкция 26' импульсного разрядника включает в себя закрытый силиконом импульсный разрядник 28', у которого имеются первый и второй противоположные концы 42 и 44 соответственно. Первый конец 42 электрически соединен с верхом или низом вывода 18 через конструкцию 46 проводника. Второй конец 44 электрически соединен с верхом или низом вывода 14 через конструкцию 48 проводника предпочтительно через плавкое обрывное соединение. Конструкции 46, 48 проводника могут представлять собой электрические провода. Импульсный разрядник 28' установлен вертикально на подстанционном опорном изоляторе 50 и отдельном основании 52, которые также предпочтительно установлены вертикально. Аналогично конструкции 26 импульсного разрядника, показанной на фиг. 3, конструкция 26' импульсного разрядника электрически подключена через контакты 22 и 24 выключателя, и, таким образом, функционирует аналогично описанной выше конструкции.

Необязательный счетчик 54 импульсного разрядника, такой как EXCOUNT от ABB, установлен на импульсном разряднике 28', и он подсчитывает число разрядов. Счетчик 54 также записывает амплитуду импульсов вместе с датой и временем и измеряет общий ток утечки и (опционально) активный ток через разрядник 28'. Измерения сохраняют в датчике EXCOUNT, и их можно получить при необходимости с помощью портативного беспроводного трансивера (не показан).

Обычные импульсные разрядники не подключают электрически/физически через выключатель для защиты от перенапряжения в специальных приложениях, таких как переключение реактора. Обычные импульсные разрядники обычно используют в промышленности для защиты от грозовых импульсов, причем они подключены от провода на землю ближе к защищаемому оборудованию на отдельном основании. Описанные в этом документе варианты осуществления применяют для того, чтобы ограничить переходное перенапряжение, возникающее на разомкнутых контактах выключателя, вызванное сложными задачами переключения, например, при обесточивании реактора. Конструкцию 26, 26' импульсного выключателя подключают параллельно и за пределами выключателя через верхние выводы 14, 18 изоляционных втулок. При параллельном электрическом подключении конструкции 26 импульсного разрядника к контактам выключателя напряжение, возникающее на разомкнутых контактах 22 и 24 выключателя, будет шунтировано. Напряжение шунтирования определяет защитный уровень конструкции 26, 26' импульсного разрядника.

Конструкция 26, 26' импульсного разрядника может быть установлена на существующие выключатели снаружи, не нарушая номинальные значения параметров диэлектрика выключателя. Конструкцию 26 импульсного разрядника подключают непосредственно к верхним выводам 14, 18 на изоляционных втулках выключателя, и для установки импульсного разрядника не требуется отдельное основание. Конструкция 26, 26' импульсного разрядника, установленная очень близко к контактам выключателя, является очень эффективной для быстрого прохождения переходных перенапряжений.

Конструкция 26, 26' импульсного разрядника предотвращает перенапряжение, проходящее на разомкнутых контактах прерывателя, тем самым снижая вероятность внутренних искровых разрядов после обесточивания реактора. Уровень градиента напряжения на внутренних выравнивающих конденсаторах также сокращается благодаря параллельному соединению конструкции 26, 26' импульсного разрядника в случае камеры прерывателя с многократным размыканием.

Вышеизложенные предпочтительные варианты осуществления были показаны и описаны для иллюстрации структурных и функциональных принципов настоящего изобретения, а также для иллюстрации способов использования предпочтительных вариантов осуществления, и их можно изменять, не отклоняясь от таких принципов. Поэтому изобретение включает в себя все модификации, охватываемые сущностью следующей формулы изобретения.

Изобретение относится к конструкции импульсного разрядника для бакового выключателя. У выключателя имеется полюсная сборка с первым электрическим выводом, расположенным в первой изоляционной втулке, и вторым электрическим выводом, расположенным во второй изоляционной втулке. Первый вывод электрически соединен с неподвижным контактом, а второй вывод электрически соединен с подвижным контактом. Конструкция импульсного разрядника включает в себя импульсный разрядник, у которого имеются первый и второй противоположные концы. Конструкция первого проводника электрически и механически соединяет первый конец импульсного разрядника с концом первого вывода. Конструкция второго проводника электрически и механически соединяет второй конец импульсного разрядника с концом второго вывода. Импульсный разрядник параллельно электрически подключен относительно неподвижного и подвижного контактов, так что импульсный разрядник может ограничить переходное перенапряжение, возникающее на контактах, когда контакты разомкнуты. Техническим результатом является предотвращение неисправности выключателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Конструкция импульсного разрядника для бакового выключателя, при этом выключатель имеет по меньшей мере одну полюсную сборку с первым электрическим выводом, расположенным в первой изоляционной втулке, и вторым электрическим выводом, расположенным во второй изоляционной втулке, причем первый электрический вывод электрически подключен к неподвижному контакту, который неподвижно закреплен в полюсной сборке, а второй электрический вывод электрически соединен с подвижным контактом, имеющим возможность перемещения в полюсной сборке, при этом конструкция импульсного разрядника содержит:

импульсный разрядник, имеющий первый и второй противоположные концы, и

конструкцию первого проводника, выполненную и расположенную так, чтобы электрически и механически соединять первый конец импульсного разрядника с концом первого электрического вывода, и

конструкцию второго проводника, выполненную и расположенную так, чтобы электрически и механически соединять второй конец импульсного разрядника с концом второго электрического вывода,

причем импульсный разрядник электрически подключен параллельно относительно неподвижного и подвижного контактов, так что импульсный разрядник имеет возможность ограничивать переходное перенапряжение, возникающее на контактах, когда контакты разомкнуты.

2. Конструкция импульсного разрядника по п. 1 в сочетании с выключателем, в котором первая и вторая изоляционные втулки проходят, по существу, вертикально, а импульсный разрядник проходит, по существу, горизонтально между изоляционными втулками.

3. Конструкция импульсного разрядника по п. 2, в котором конструкция импульсного разрядника дополнительно содержит кольцо, выравнивающее распределение потенциала, присоединенное на каждом конце импульсного разрядника.

4. Конструкция импульсного разрядника по п. 2, в котором каждая конструкция проводника включает в себя, по существу, горизонтально расположенный линейный вывод и соединенный с ним, по существу, вертикально расположенный линейный вывод.

5. Конструкция импульсного разрядника по п. 1 в сочетании с выключателем, в котором первая и вторая изоляционные втулки проходят, по существу, вертикально, а импульсный разрядник проходит, по существу, вертикально между изоляционными втулками.

6. Конструкция импульсного разрядника по п. 5, которая дополнительно содержит счетчик импульсного разрядника, связанный с импульсным разрядником.

7. Конструкция импульсного разрядника по п. 5, в которой конструкция импульсного разрядника дополнительно содержит отдельное основание и опорный изолятор, установленный на этом основании, причем импульсный разрядник установлен на опорном изоляторе.

8. Конструкция импульсного разрядника по п. 5, в которой каждая конструкция проводника включает в себя электрический провод.

9. Конструкция импульсного разрядника по п. 8, в которой по меньшей мере одно соединение между концами импульсного разрядника и конструкциями проводников является обрывным соединением.

10. Баковый выключатель, содержащий:

по меньшей мере одну полюсную сборку с первым электрическим выводом, расположенным в первой изоляционной втулке, и вторым электрическим выводом, расположенным во второй изоляционной втулке,

неподвижный контакт, электрически соединенный с первым электрическим выводом, причем неподвижный контакт неподвижно прикреплен к полюсной сборке,

подвижный контакт, электрически соединенный со вторым электрическим выводом, причем подвижный контакт имеет возможность перемещения в полюсной сборке,

импульсный разрядник, имеющий первый и второй противоположные концы, и

конструкции первого и второго проводников, причем конструкция первого проводника электрически и механически соединяет первый конец импульсного разрядника с концом первого электрического вывода, конструкция второго проводника электрически и механически соединяет второй конец импульсного разрядника с концом второго электрического вывода, чтобы тем самым электрически подключить импульсный разрядник параллельно относительно неподвижного и подвижного контактов, так что импульсный разрядник имеет возможность ограничивать переходное перенапряжение, возникающее на контактах, когда контакты разомкнуты.

11. Выключатель по п. 10, в котором первая и вторая изоляционные втулки проходят, по существу, вертикально, а импульсный разрядник проходит, по существу, горизонтально между изоляционными втулками.

12. Выключатель по п. 11, который дополнительно содержит кольцо, выравнивающее распределение потенциала, присоединенное на каждом конце импульсного разрядника.

13. Выключатель по п. 11, в котором каждая конструкция проводника включает в себя, по существу, горизонтально расположенный линейный вывод и соединенный с ним, по существу, вертикально расположенный линейный вывод.

14. Выключатель по п. 10, в котором первая и вторая изоляционные втулки проходят, по существу, вертикально, а импульсный разрядник проходит, по существу, вертикально между изоляционными втулками.

15. Выключатель по п. 14, который дополнительно содержит счетчик импульсного разрядника, связанный с импульсным разрядником.

16. Выключатель по п. 14, который дополнительно содержит отдельное основание и опорный изолятор, установленный на этом основании, причем импульсный разрядник установлен на опорном изоляторе.

17. Выключатель по п. 14, в котором каждая конструкция проводника включает в себя электрический провод.

18. Выключатель по п. 17, в котором по меньшей мере одно соединение между концами импульсного разрядника и конструкциями проводников является обрывным соединением.

19. Способ ограничения переходных перенапряжений, возникающих на первом и втором контактах выключателя, когда контакты разомкнуты, при этом способ содержит этапы, на которых

берут выключатель, имеющий по меньшей мере одну полюсную сборку с первым электрическим выводом, расположенным в первой изоляционной втулке, и вторым электрическим выводом, расположенным во второй изоляционной втулке, причем первый электрический вывод электрически соединен с первым контактом, а второй электрический вывод электрически соединен со вторым контактом, и

электрически и механически соединяют первый конец импульсного разрядника с концом первого электрического вывода,

электрически и механически соединяют второй конец импульсного разрядника с концом второго электрического вывода, чтобы тем самым электрически подключить импульсный разрядник параллельно относительно контактов, так чтобы импульсный разрядник мог ограничивать переходное перенапряжение, возникающее на контактах, когда контакты разомкнуты.

20. Способ по п. 19, в котором первая и вторая изоляционные втулки расположены так, что проходят, по существу, вертикально, а импульсный разрядник проходит, по существу, горизонтально или вертикально между изоляционными втулками.