Выключатель высоковольтный элегазовый для станций на напряжение 6 (10) кВ Российский патент 2024 года по МПК H01H33/02 H01H73/18 

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для коммутации электрических цепей в нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, номинальным напряжением 6-10 кВ на номинальные токи 630-4000 А, с токами отключения до 50 кА, оборудования, применяемого на АЭС.

Из существующего уровня техники известно широкое применение различных выключателей для коммутации, контроля и защиты линий электропередач, трансформаторных и распределительных подстанций, двигателей, трансформаторов, конденсаторных батарей и т.д.

Например, из патента RU 2020628 С1, опубл. 30.09.1994, известно техническое решение, которое раскрывает элегазовый выключатель, содержащий заключенные в заземленной металлический корпус подвижный и неподвижный контакты, закрепленные на опорных изоляторах, торцы которых снабжены металлическими экранами, связанными с фланцами корпуса посредством шпилек, а экраны и шпильки изолированы от фланца посредством изоляционных втулок и шайб, шпильки электрически соединены между собой и по крайней мере одна из них снабжена проводником, подсоединенным к выводу введенного проходного изолятора, установленного на металлический корпус.

Также в патенте RU 2503078 С1, опубл. 27.12.2013, раскрыт элегазовый выключатель, содержащий дугогасительное устройство, состоящее из двух контактов, соосно расположенных по осевой линии, по меньшей мере, один из которых является подвижным, из электроизоляционного дугогасящего сопла, расположенного соосно вокруг контактов и состоящего из отдельных элементов, выполненных из разных материалов, при этом дугогасительное устройство выключателя дополнительно содержит опорный трубчатый элемент, закрепленный на одном из контактов, причем электроизоляционное дугогасящее сопло и опорный трубчатый элемент представляют собой одно устройство, выполненное из отдельных элементов дугогасящего сопла, закрепленных на внутренней поверхности опорного трубчатого элемента.

Недостатком известных из уровня техники решений являются пониженные эксплуатационные характеристики, связанные большим количеством соприкасающихся деталей и узлов, что в конечно итоге ведет к износу трущихся поверхностей и уменьшению коммутационного ресурса выключателя.

Задачей предлагаемого в качестве изобретения технического решения является устранение недостатков предшествующего уровня техники.

Технический результат заявленного изобретения заключается в расширении арсенала технических средств и обеспечении повышенных эксплуатационных характеристик, за счет увеличения коммутационного ресурса, а также срока службы устройства в целом.

Указанный технический результат обеспечивается при реализации выключателя высоковольтного элегазового для станций на напряжение 6 (10) кВ, состоящий из трех полюсов, соединенных единым общим приводом и зафиксированных через уплотнители на общей раме, каждый полюс которого представляет собой изоляционный герметичный корпус, заполненный элегазом с избыточным давлением, внутри которого размещены взаимосвязанные между собой клапанная и изоляционная крышка, толкатель, подвижный, неподвижный, а также дугогасящие контакты, высоковольтные выводы и клапан заполнения элегазом, при этом все клапаны заполнения элегазом содержат регулировочный штуцер, втулку резьбовую, шток-прерыватель и соединены с общим датчиком давления параллельно посредством медной газопроводной трубки, а соединение полюсов с единым общим приводом выполнено посредством общей соединительной металлической тяги, одна сторона которой подключена к пружинно-моторному приводу через мотор-редуктор.

При этом значение абсолютного давления элегаза составляет от 380 до 430 кПа.

При этом в качестве уплотнителей используются резиновые кольца, внутренний и наружный диаметр которых составляет соответственно 152 и 163 мм, а их толщина - 5,4 мм.

При этом пружинно-моторный привод содержит цилиндрическую пружину, заводимую при помощи мотор-редуктора привода, механические указатели заводки пружин, защитное устройство повторного включения, электромагнитный блок-контакт на две цепи для сигнализации об окончании заводки пружины и готовности выключателя к включению.

Заявленное изобретение представлено на фиг. 1-4, где:

фиг. 1, 2 - общий вид выключателя;

фиг. 3 - конструктивное исполнение корпуса единого общего привода;

фиг. 4 - общий вид полюса выключателя;

фиг. 5 - конструктивное исполнение полюса выключателя, вид Б-Б;

фиг. 6 - вид полюса выключателя без изоляционного герметичного корпуса;

фиг. 7 - конструкция клапана контроля подкачки элегаза.

На фиг. 1-7 позициями обозначены:

1 - полюс выключателя;

2 - общая рама полюсов;

3 - корпус единого общего привода;

4 - мотор-редуктор;

5 - единый общий привод;

6 - электромагнит включения-отключения выключателя;

7 - электромагнит блокировки выключателя;

8 - клапан контроля и подкачки элегаза;

9 - изоляционный герметичный корпус;

10 - неподвижный контакт;

11 - подвижный контакт;

12 - высоковольтные вывода;

13 - изоляционная крышка;

14 - клапанная крышка;

15 - редуктор привода фазы;

16 - толкатель;

17 - регулировочный штуцер клапана;

18 - нижняя крышка полюса;

19 - втулка резьбовая;

20 - шток-прерыватель.

Заявленный в качестве изобретения выключатель высоковольтный элегазовый для станций на напряжение 6 (10) кВ (далее - выключатель) имеет трехполюсное исполнение с единым общим приводом на три полюса, который соединен с выключателем, посредством механической передачи отдельным пружинно-моторным приводом, использующим для включения выключателя энергию цилиндрической пружины, заведенной при помощи мотор-редуктора. Привод имеет защитное устройство от электрического повторного включения. Этот же привод взводит отключающую пружину при выполнении операций отключения. Отключение и включение выполняются с независимой от действий оператора и от рабочего режима скоростью (вручную, при помощи местных или дистанционных кнопок, или используя включающий и отключающий расцепители). В приводе предусмотрены механические указатели окончания заводки пружин и специальный блок-контакт на две цепи для сигнализации об окончании заводки пружины и готовности выключателя к включению.

Выключатель 1 представлен на фиг. 1 и состоит из трех полюсов 1, зафиксированных на общей раме 2 и работающих от единого общего привода 5, соединенного с выключателем 1 через мотор-редуктор 4. Мотор-редуктор 4 имеет защитное устройство от электрического повторного включения.

Соединение полюсов 1 с единым общим приводом 5 выполнено посредством общей соединительной металлической тяги, одна стороны которой подключена к пружинно-моторному приводу через мотор-редуктор 4 , при этом пружинно-моторный привод содержит цилиндрическую пружину, заводимую при помощи мотор-редуктора 4, механические указатели заводки пружин, защитное устройство повторного включения, электромагнитный блок-контакт на две цепи для сигнализации об окончании заводки пружины и готовности выключателя к включению (цилиндрическая пружина, механические указатели заводки пружин, защитное устройство повторного включения, электромагнитный блок-контакт на фиг. 1-7 не представлены).

Каждый из полюсов 1 представляет собой изоляционный герметичный корпус 9, заполненный элегазом (SF6 - шестифтористая сера) с избыточным (в сравнении с атмосферным) давлением. Элегаз служит изолирующей и дугогасящей средой. Значение абсолютного давления элегаза составляет от 380 до 430 кПа. Каждый полюс 1 (фиг. 3-5) состоит из взаимосвязанных между собой клапанной крышки 14, высоковольтных выводов 12, толкателя подвижного контакта 16, подвижного контакта 11, неподвижного контакта 10, изоляционной крышки 13, изоляционного герметичного корпуса 9, клапан контроля и подкачки элегаза 8, редуктора привода фазы 15.

Указанные детали имеют механическую связь между внутренней системой полюса и наружными системами выключателя, посредством соединительной металлической тяги, проходящей через все три полюса, и, подключенной, с одной стороны, единому общему приводу 5 через редуктор 15.

В клапанной крышке 14 установлен клапан 8, предназначенный не только заполнять элегазом полюса выключателя, но также обеспечить дальнейшую подкачку элегаза при снижении его давления ниже требуемого значения, и контроль давления внутри полюса 1 при эксплуатации, поскольку клапана 3 всех трех полюсов 1 выведены на датчик давления 2, имеющего две ступени срабатывания при снижении давления элегаза: 1 - на сигнал (при незначительном снижении); 2 - на запрет отключения выключателя (при критическом снижении элегаза). Клапан контроля и подкачки элегаза 8 состоит из регулировочного штуцера 17, втулки резьбовой 19, штока-прерывателя 20, и каждый клапан соединен с датчиком давления (на фигурах не показан) параллельно посредством медной газопроводной трубки.

По-фазное исполнение выключателя обеспечивает возможность сервиса и ремонта каждой фазы выключателя отдельно, поскольку каждый полюс имеет отдельную клапанную систему, объединенную медной газопроводной трубкой.

Корпус 9 выключателя изготовлен из качественных электротехнических смол (например, эпоксидных), обладающих высокой диэлектрической и механической прочностью (состав смеси является авторской разработкой производителя и не описывается в данном документе). Герметичность изоляционного корпуса полюса обеспечивается конструкцией и технологией при изготовлении, а именно применением уплотнителей в виде резиновых колец, внутренний диаметр которых составляет 152 мм, а наружный - 163 мм, при толщине кольца - 5,4 мм.

Заявленный в качестве изобретения выключатель может быть использован в качестве коммутационного аппарата в составе выкатных элементов ретрофита (замены устаревшего оборудования на современное) шкафов К-XII, K-XXVI, и других ячеек 6-10 кВ. При постоянном контроле уровня среды гашения дуги (элегаза) в каждой фазе обеспечивается надежная работа не только самого выключателя, а всего комплектного распределительного устройства 6 (10) кВ, в котором применяются данные выключатели, т.к. существует 2 уровня сигнализации уровня элегаза. При допустимом снижении уровня элегаза происходит сигнализация в виде индикации и/или передача сигнала для дальнейшего вызова персонала. При критическом снижении уровня элегаза происходит сигнализация в виде индикации и/или передача сигнала для дальнейшего вызова персонала и обязательный запрет на оперирование выключателя.

При отсутствии дополнительных требований, стандартно выключатель поставляется с отключающим расцепителем, включающим расцепителем, расцепителем минимального напряжения, мотор-редуктором для взведения пружин, блокировочными магнитами и с реле давления элегаза.

Таким образом, в конструкции заявленного в качестве изобретения выключателя реализованы более совершенные технические решения, позволяющие расширить арсенал технических средств и обеспечить повышенные эксплуатационные характеристики за счет увеличения коммутационного ресурса, а также срока службы устройства в целом, поскольку повышение коммутационного ресурса обеспечивается надежным и эффективным способом гашения дуги в среде элегаза с возможностью постоянного контроля элегаза.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для коммутации электрических цепей в нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, номинальным напряжением 6-10 кВ на номинальные токи 630-4000 А, с токами отключения до 50 кА. Технический результат заключается в повышении коммутационного ресурса. Выключатель высоковольтный элегазовый для станций на напряжение 6 (10) кВ, состоящий из трех полюсов, соединенных единым общим приводом и зафиксированных через уплотнители на общей раме, каждый полюс которого представляет собой изоляционный герметичный корпус, заполненный элегазом с избыточным давлением, внутри которого размещены взаимосвязанные между собой клапанная и изоляционная крышка, толкатель, подвижный, неподвижный, а также дугогасящие контакты, высоковольтные выводы и клапан заполнения элегазом, при этом все клапаны заполнения элегазом содержат регулировочный штуцер, втулку резьбовую, шток-прерыватель и соединены с общим датчиком давления параллельно посредством медных газопроводных трубок, а соединение полюсов с единым общим приводом выполнено посредством общей соединительной металлической тяги, одна сторона которой подключена к пружинно-моторному приводу через редуктор. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Выключатель высоковольтный элегазовый для станций на напряжение 6 (10) кВ, состоящий из трех полюсов, соединенных единым общим приводом и зафиксированных через уплотнители на общей раме, каждый полюс которого представляет собой изоляционный герметичный корпус, заполненный элегазом с избыточным давлением, внутри которого размещены взаимосвязанные между собой клапанная и изоляционная крышка, толкатель, подвижный, неподвижный контакты, а также дугогасящие контакты, высоковольтные выводы и клапан заполнения элегазом, при этом все клапаны заполнения элегазом содержат регулировочный штуцер, втулку резьбовую, шток-прерыватель и соединены с общим датчиком давления параллельно посредством медной газопроводной трубки, а соединение полюсов с единым общим приводом выполнено посредством общей соединительной металлической тяги, одна сторона которой подключена к пружинно-моторному приводу через мотор-редуктор.

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что значение абсолютного давления элегаза составляет от 380 до 430 кПа.

3. Выключатель по п. 2, отличающийся тем, что в качестве уплотнителей используются резиновые кольца, внутренний и наружный диаметр которых составляет соответственно 152 и 163 мм, а их толщина - 5,4 мм.

4. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что пружинно-моторный привод содержит цилиндрическую пружину, заводимую при помощи мотора-редуктора привода, механические указатели заводки пружин, защитное устройство повторного включения, электромагнитный блок-контакт на две цепи для сигнализации об окончании заводки пружины и готовности выключателя к включению.