Высоковольтный коммутационный аппарат Советский патент 1983 года по МПК H01H33/74 

Изобретение относится к электроаппаратостроению и, касается констру ции высоковольтного коммутацион.ного аппарата (выключателя нагрузки, выключателя с ограниченной мощностью отключения ) с гашением дуги в элега зе. В распределительных сетях напряжением 35-220 кВ в качестве операти ных и защитных аппаратов широко используют выключатели различного исполнения. Выключатели - достаточно сложные И дорогостоящие аппараты; Их применение существенно увеличивает стоимость распределительных сетей.. Известны распределительные устро ства высокого напряжения с однофазными элегазовыми коммутационными аппаратами на одно, два и три напра ления Cl 3Устройство не, обеспечивает высок дугогасящей способности. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является высоковольтный коммутационный аппарат с магнитным гашением дуги, соде жащий герметизированный от внешней .среды объем, заполненный элегазом, в котором расположены подвижные и неподвижные контакты, постоянные ма ниты 2J. Однако известному коммутационному аппарату присущи недостаточная д гогасящая способность и наличие тол ко одного междуконтактного промежут (разрыва ) на .фазу, что не позволяет выполнять его на повышенные напряжения. Недостаточная также его надежность, вследствие оседания :на поверхностях торцовых контактов пылевидных фторидов металлов, образующихся при горении дуги, а также существует опасность разрушения пос тоянных магнитов при включениях с ударом. Цель изобретения - расширение области применения по напряжениюпутем повышения дугогасяш.ей способности . Цель доотигается тем, что в высо ковольтном коммутационном аппарате магнитным гашением дуги, содержащем герметизированный от внешней среды корпус, заполненный элегазом, в котором расположены контактные системы в виде подвижных и неподвижных контактов, постоянные магниты, контактные системы в плане взаимно рас положены под углом и смонтиров ны на трех симМ°трично расположенны относительно контактов разгрузочных изоляционных стержнях в виде трех последовательно включенных, соосно расположенных дугогасительных проме жутков, подвижные контакты связаны с управляющим штоком посредством планки, на которой укреплены подвижной контакт нижнего paajiuBa и из ляционные тяги разной длины для. управления подвижными контактами среднего и верхнего разрывов, а расстояние между электродами выбрано таким, что при заданной электрической износоустойчивости контактной системы максимально. где . V - электрическая прочность; .радиальная составляющая индукции магнитного- поля, Тд. Высоковольтный коммутационный аппарат может быть выполнен с изоляционной тягой верхнего подвижного контакта, отнесенной к-стенке корпуса, .и этот контакт, укреплен на тяге к.он- сольно. На фиг. 1 изображен высоковольтный коммутационный аппарат, вертикальный разрез, на фиг. 2 - контактная система аппарата, на фиг. 3 - высоково.пьтный коммутационный аппарат, поперечный разрез. Высоковольтный коммутационный аппарат (фиг. 1) с тремя междуконтактными промежутками (разрывами) в фйзе, имеет пофазное исполнение. Этот аппарат может использоваться в качестве выключателя ограниченной . мощности отключения на среднее напряжение, например 35 кВ, и в виде выключателя нагрузки на напряжение 110-220 кВ и выше.Контактные узлы 1 - 6 конструктивно выполнены так, как это показано на фиг. 2. Они размещены в фарфоровом изоляторе 7, который гер метично закрыт фланцами 8 и 9. Подвижные конт51кты 10 и 11 (третий средний подвижный контакт на фиг.1 не показан )либо непосредственно ( как контакт 10 ), либо как, например, контакт 11 через изоляционный стержень 12 (удаленный от потен- циальных элементов 4 - 6 ) связаны ведущей планкой 13. Последняя укреплена на головке сильфонного узла 14, который является подвижным, герметичным уплотнителем, отделяющим внутренний объем изолятора 7 от наружной среды и в то же время позволякяций сообщить движение подвижным контактам от ведущего штока 15. Последний связан с приводом (не показанХПоддерживающие контактные узлы 1-6 деталей 16-21 одеты на стержни 22-24 (фиг. 2) и фиксированы в нужном положении изоляционными трубками 25 - 31. Контактный узел связан с фланцем 8 токоведущей шиной 32. Контактный узел б соединен с фланцем 9 токхэведумей шиной 33. При включении аппарата ведущий шток 15 поднимается вверхи через сильфонный узел 14 сообщает движение ведущей планке 13 Последняя передает движение всем трем подвижным контактам 10, 11 и третьему не показан J, которые и ос ществляют замыкание цепи. При отключении образуются три про межутка, в которых под действием радиальных .составляющих магнитного йоля дуга быстро перемещается в междуконтактном промежутке. При это происходит интенсивный теплротвод от дуги и она гаснет при переходе тока через: нуль. При выходе подвижного контакта, например 10, из розеточного втычного контакта 34 между ними возникает дуга 35. Взаимодействие тока дуги с радиальной составляютей магнитного поля Bj., созданного .постоянными встречно-включеиными магнитами 36, появление силы F , котора заставляет дугу быстро перемещаться по поверхностям дугогаситёльным электродам ) 37 контактных узлов 1-6 При этом обеспечивается интенсивный теплоотвод от дуги, следовательно, соответствующий дугогасительный эффект. в данной конструкции постоянные магниты 3.6, укрепленные неподвижно, при включениях .аппарата не восприни .мают ударные нагрузки. Подвижные контакты, например контакт 10 , само .зачищаются при вхождении во втычные розеточные контакты 34. Для них не опасны пылевидные фториды металлов, возникающие при горении дуги 35 на металлических электродах. Кроме тог вт ычные контакты обеспечивают более высокую электродинамическую устойчивость. . . Взаимно.е распрложёние контактных узлов в плане показано на фиг. 3. Jb гогасительные электроды с магнитами расположены соосно в изоляторе 7 Контактные же узлы 1-2, 3-4 и 5гб развернуты и взаимно расположены под углом 12.0. При таком их расположении обеспечивается минимал:(ный диаметр фарфорового изолдтора. Изоляционные стержни 22 - 24 расположены симметрично относительно контактных узлов на радиусах - биссектрисах упомянутых узлов. Они выполняют дв функции. Обычное их назначение - разгружать фарфоровый изолятор .от механических растягиваю щих усилий, возникающих под воздействием внутреннего избыточного давления на крышку.. Если внутренний диаметр фарфорового изолятора равен (м), то при абсолютном давлении газа во внутренней его полости Р (Па) уси лиё F(H) равно 1-10). Здесь (Р-1-105; избыточное давление. Па; F - усилие, Н. Однако фарфор хорошо воспринимает сжимающие усилия и очень плохо - растягивающие. Поэтому во внутреннюю полость изолятора с внутренним давлением газа помещают изоляционные стержни {или изоляционный цилиндр ), которые разгружают фарфор от механических растягивающих усилий. . В предлагаемой конструкции таких разгружающих стержней три. Но эти стержни помимо этой основной райгружающей функции выполняют и вторую функцию - конструкционную. Именно на этих стержнях монтируется дугогасительное устройство. В предлагаемой конструкции наиболее жизненно важнь е элементы - контактные узлы - находятся в герметизированном от внешней среды объеме, заполненнр.м защитной средой - -элегазом. Благодаря этому существенно повышается надежность аппарата. При заданной электрической износоустойчивости, определяемой числом включений - отключений, на которые рассчитана контактная система аппарата, его дугогасительная способность примерно одинаково зависит как от электрической прочности V(В ) холодного промежутка между контактами , так и от радиальной составляющей индукции В f (Тд) магнитного поля в контактном проме- жутке, создаваемого постоянными маг нитами, причём Bf пропорционально силе F, вызывающей движение электрической дуги в между кон Ta,KTrfoM . промежутке. Поэтому оптимальным-расстоянием 5( (мм) между электродами является такое, при котором обеспечивается максимум произведения электрической прочности V на радиальную составляю щую Вго магнитного поля V-Bm m«x. Для каждого размера электродной системы кo Iмyтaциoннoгo аппарата существует свое расстояние между электродами. S, при котором произведение V-Bf принимает максимальное значение. Эта оптимальная величина расстояния 5 к выбрана в йонтактной системе предлагаемого коммутационного аппарата. Благодаря существенному повышению отключающей способности и надежности аппарата расширяется область применения предлагаемого высоковольтного коммутационного аппарата. Он может найти широкое применение в сетях 35, 110 и 220 кВ (аппараты на одно, два и три направления ).

.

37

V/////////////M

uf.e

1. ВЫСОКОЮЛЬТНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ с магнитным гашением дуги, содержащий герметизированный от внешней среды корпус, заполненный элегазом, в котором расположены контактные системы в &иде подвижных и неподвижных контактов, постоянные магниты, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целЫо расширения области применения по напря-/ жению путем повышения дугогасямей способности, контактные системы в плане взаимно расположены Лод углом 120 и смонтированы на трех симметрично расположенных относительно контактов разгрузочных изоляционных стержнях в виде трех последовательно включенных, соосно расположенных дугогасительных промежутков, подвижные контакты связаны с управляющим ытоком посредством планки,на которой укреплены -подвижный контакт нижнего разрыва и изоляционные тяги разной длины для управления подвижными контактами среднего и верхнего разрывов, а расстояние между электродами выбрано таким, что при заданной электрической износо-устойчивости контактной системы V-B (Л максимально m с V - электрическая прочность. где В/см, БГТ,- радиальная составляющая индукции магнитного поля, Тл. 2. Аппарат по п. 1, о т л и .ч а ю щ и и с я тем, что изоляционная тяга верхнего подвижнрго контак та отнесена к стенке корпуса и этот контакт укреплен на тяге консольно. ю