Защитное устройство А.Я.Зотова Советский патент 1983 года по МПК H01H29/18 H01H85/36 

(54) ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО А. Я. ЗОТОВА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитным устройствам высоковольтных линий электропередачи. Известно защитное устройство, включающее реле, содержащее катушку управления, охватывающую полый герметизированный корпус, выполненный из немагнитного материала, внутри которотч) помещен подвижный магнитный сердечник 11. Недостатки известного защитного устройства - малое быстродействие из-за наличия массивного сердечника и бопьщие габариты. Наиболее близким к предлагаемому ягвпяется Защитное устройство, включающее реле тока, содержащее катущку управления, охватывающую выполненный из немаг нитного материала и установленный вертикально полый герметизированный корпус внутри которого помещены подвижный маг нитный сердечник и жидкометаллический контакт, причем корпус соединен с двумя неподвижными электродами, нижний из которых контактирует через жидкометаллический контакт с подвижным магнитным сердечником 23. К недостаткам известного защитного устройства относятся ограниченные функциональные возможности, не позволяющие обеспечить в одном устройстве кяк заданной выдержки времени срабатывания при Небольших перегрузках по току, .так и повышенного быстродействия при возникновении тока короткого замыкания. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей устройства путем обеспечения заданной выдержки времени срабатывания при небольших перегрузках по току и повышения быстродействия при возникновении тока короткого замыкания. Поставленная цель достигается тем, что защитное устройство, включающее реле тока, содержащее катущку управления, охватывающую выполненный из немагнитного материала и установленный вертикально полый герметизированный корпус. внутри которого помещены подвижный магнитный сердечник и жидкометаллический контакт, причем корпус соединен с двумя неподвижными электродами, нижний из которых контактирует через жидкоме- таллический контакт с подвижным магнитным сердечником, снабжено третьим неподвижным электродом, который выполнен полым, и подвижным электродом, имеющим демпфирующий бурт, укрепленным на подвижном магнитном сердечнике, установленными в корпусе, заполненном токонепроводящей демпфирующей жидкостью выще уровня жидкометаллического контакта и выполненном из двух смещенных по вертикали частей, разделенных третьим неподвижным электродом, который соединен со стороны внешней поверхности через обмотку управления с верхним неподвижным электродом, а со стороны внутренней поверхности - с подвижным электродом посредством гибкой плавкой вставки. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Защитное устройство (предохранитель) содержит три неподвижных электрода: верхний 1, средний 2 и нижний 3. Подвижный магнитный сердечник 4 и жидкометаллический контакт 5 расположены внутри немагнитного герметизированного корпуса, который выполнен в виде двух полых трубок 6 и 7. Первая из них (труб ка 6) выполнена, например, из немагнитного металла и жестко соединена (склеена) с верхним 1 и средним 2 электродами, при этом она электрически изолирована от электрода 1 диэлектрической вту кой 8. Вторая часть корпуса - трубка 7 выполнена из изоляционного материала, например электротехнического стекла, и жестко соединяет между собой средний 2 и нижний 3 электроды. Трубка 6 охвачена витками катушки 9 управления, включенной в электрическую цепь защищаемой сети. Подвижный магнитный сердечник 4, выполненный из стали или железа, механически жестко соединен через диэлектри ческую прокладку (втулку) 10 с подвижным электродом 11, который выполнен и материала с высокой электропроводностью Электрод 11 погружен в жидкометалличе кий контакт 5, обеспечивающий надежное его контактирование с нижним электродом 3. Дополнительное прижатие контактов создается за счет воздействия прижимной пружины 12, усилие KOTOpoii может регулироваться винтом 13, перемещающимся В резьбовом отверстии верхнего электрода 1, Подвижный электрод 11 снабжен демпфером 14. Со средним неподвижным электродом 2 электрически он соединен с помощью гибкой плавкой вставки (связи) 15. Управляющая катущка 9 своими концами 16 и 17 электрически соединена с электродами 1 и 2. Присоединение к электродам предохранителя осуществляется с помощью резьбовых отверстия 18 и наконечника 19. Корпус выше уровня металлического контакта 5 заполнен непроводящей демпфирующей жидкостью 20. Защитное устройство помещено в газогенерирующий корпус дугогасительного устройства. В рабочем положении через защитное устройство протекает ток нагрузки по цепи: верхний электрод 1, катуагка 9, средний электрод 2, гибкая плавкая вставка 15, подвижный электрод 11, жидкометаллический контакт 5, нижний электрод 3, При этом контактирование между нижним электродом 3 и подвижным электродом 11 происходит через жидкометаллический контакт 5. Низкое переходное сопротивление в контактах между электродами 3 и 11 и жидкометаллическим контактом 5 обеспечивается благодаря специальной полости в электроде 3, куда входит погруженный в жидкоме таллический контакт 5 подвижный контакт 11. В случае возникновения короткого замыкания на высоковольтном вводе защищаемого трансформатора или в обмотке высокого напряжения происходит быстрое перегорание плавкой вставки 15 и между средним неподвижным электродом 2 и электродом 11 возникает электрическая дуга. Под ее воздействием происходит разрушение трубки 7 и освобождение электродов устройства. Они расходятся и между ними возникает электрическая дуга, которая взаимодействует с материалом газогенерирующего корпуса защитного «устройства, в результате чего под воздействием высоких температур он начинает генерировать газ. Создается продольное газовое дутье, которое охлаждает и де- ионизирует электрическую дугу, обеспечивая ее разрыв и отключение защищаемой электрической цепи. При токах относительно небольшой величины, когда повреждение находится на низковааьтном выводе трансформатора или в его обмотке низкого напряжения, теплового воздействия тока, как правило, недостаточно для сгорания плавкой вставки. Поэтому в

движение приходит магнитный серде ик 4 защитного устройства, который с определеннрй выдержкой времени выводит иэ соприкосновения с жидкометаллическим контактом 5 подвижный электрод 11,

между последним и нижним электродом 3 возникает электрическая дуга, которая приводит к разрушению устройства указаным образом, вследствие чего происходи отключение защищаемой сети. При атом жидкометаплический контакт 5 испаряетс и рассеивается в атмосфере,

В качестве жидкого металла для контакта 5 могут быть использованы не . токсичные металлы и сплавы, например галий, сплав индий-галий-олово и т. п.

При внешних повреждениях понижающе .го трансформатора, например, на линиях 10 кВ, в движение приходит подвижный электрод внутри защитного устройства. Плавкая же вставка из-за незначительности тока повреждения не перегорает. Демпфирующее воздействие на подвижный электрод 11 жидкости 20 обеспечивает необходимую выдержку времени, которая требуется для осуществления срабатывания защит и выключателей линий 10 кВ. После выключения внешнего повреждения соответствующими защитами и выключателями исчезает возмущакяций импульс и сердечник возвращается в исходное положение. При этом устройство не приобретает каких-либо остаточных явлений, отрицательно влияющих в дальнейшем на надежность работы.

Введение изоляционной прокладки 10 между сердечником 4 и электродом 11 предотвращает возможность сваривания верхней части электрода с трубкой 6, что может явиться причиной отказа в срабатывании. Регулирование тока, при котором устройство начинает функционировать в качестве защитного, осуществляется винтом 13, изменяющим усилие прижатия сердечника 4 к электроду 3.

Конструктивные отличия предлагаемого защитного устройства придают ему

преимущества перед известными - более широкие функциональные возможности.

Формула изобретения

Защитное устройстЬо, включающее реле тока, содержащее катушку управления охватывающую выполненный из немагнитного материала и установленный вертикально полый герметизированный корпус, внутри которого помещены подвижный- магнитный сердечник и жидкометаллический контакт, причем корпус соединен с двумя неподвижными электродами, нижний из которых контактирует через жидкометаллический контакт с подвижным магнитным сердечником, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей устройства путем .обеспечения заданной выдержки времени срабатывания при небольщих перегрузках по току и повыщения его быстродействия при возникновении тока короткого замыкания, оно снабжено третьим неподвижным электродом, который выполнен полым, и подвижным электродом, имеющим демпфирующий бурт, укрепленным на подвижном магнитном сердечнике, установленшз1ми в корпусе, заполненном токонепроводящей демпфирующей жидкостью выше уровня жидкометаллического контакта и выполненном из двух смещенных по вертикали частей, разделенных третьим неподвижным электродом, который соединен со стороны внешней поверхности через обмотку управления с верхним неподвижным электродом, а со стороны внутренней псшерхности - с подвижным электродом посредством гибкой плавкой вставки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 320847, кл. Н 01 Н 50/40, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 262272, кл. Н О1 Н 5О/16, 1970 (прототип).