Многопроволочная плавкая вставка Советский патент 1983 года по МПК H01H85/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтному электроаппаратостроению, а име но к плавким вставкам для высоко- вольтных стреляющих предохранителей служащих для защиты, например, понижающих трансформаторов на напряжении 6-220 кВ. Характерной особенностью стреляющих предохранителей является наличие в них, как правило,, мех-анических растягивающих усилий, постоянно действующих на плавкую вставку. Что бы избежать действия этих усилий, изменить сечение проводящей части плавкой вставки, она оснащается специальным разгружающим элементом высокоомной- державкой, обеспечивающей восприятие на себя механической нагрузки. . . Известны плавкие вставки предназ наченные для использования в стреляющих предохранителях, например, типов ПСН-10 - НО, АС-35МУ1, ПС-110-У1, работанадих без наполнителя . Токоведущие электроды этих предохранителей подпружинены, поэто му узлы плавких вставок оснащаются . высокоомньили державками, имеющими хорошие механические характеристики Они предохраняют основную часть вставки. Выполненную из меди, сереб ра и прочих материалов от вытягиваний и разрушений, сами проводят некоторую величину токов и образуют вместе с высокопровсдящей частью со ,ственно плавкую вставку. Высокопроводящая часть вставки изготавливается плоской и состоит и двух плоских крепежных площадок, на пример, из листовой меди и снабженных отверстиями. Само тело высокопроводящей части собрано из отдельных проволок равного диаметра, объединенных в пучки и закрепленных с помощью пайки с крепежными площадками l и 2 . Недостатком этих вставок являетс малая их чувствительность к токам пе регрузки незначительной величины. защите стреляющими предохранителями с такими плавкими вставками силовых пон1шаюа1их трансформаторов в распределительных сетях 10-110 кВ не удается обеспечить чувствительность предохранителей к токам повреждения малой величины из-за их круто падающих времятоковых характеристик i Это приводит к тому, что короткие замыкания на низковольтных выводах трансформаторов могут; не отключаться бесконечно большое время, что приводит к термическому разрушению трансформаторов и отключению потребителей на длительное время. Релейная питающих линий к таким повреждениям также нечувствительна, особенно если на линии находится несколько подстанций с предохранителями, отстоящих друг от .друга на большие расстояния и оснащенных силовыми трансформаторами различной мощности. Именно из-за этого не нашли применения стреляющие предохранители 10 кВ типа ПСН-10 На потребительских подстанциях напряжением 10/0,4 кВ. Вместо них применяются более дорогие насыпные предохранители 10 кВ типа ПК-Ю. Последние являются устройствами однократного действия, не подлежащими перезарядке. в условиях эксплуатации. Их приходится просто выбрасывать без повторного применения, что наносит большой ущерб народному хозяйству. Такие круто падающие времятоко-, вые характеристики указанных вставок объясняются тем, что тепло от них очень быстро отводится к массивным подпружиненным электродам. Этого ; можно было бы в некоторой степени избежать при выполнении электродов . . менее массивными, а плавкой вставки - более длинной. Но такое техни- ческое решение привело бы к снижению номинального тока патрона предохранители из-за избыточных пере-. гревов как электродов, так и стенок патрона, выполненных из органического изоляционного газогенерирующего материала. Известны плавкие вставки, применякяциеся в насыпных предохранителях, тело которых вырубается-штампом из медной или серебряной пластины. При этом оно снабжается сужениями и утолщениями, служащими для аккумулирования тепла и для срабатывания именно при перегрузочных токах. При коротких замыканиях, сопровождакндихся адиабатическим (быстрым) нагревом суженных мест (без отдачи тепла утолщениям) ,первоочередно расплавляется и испаря,етсЯ1 металл в суженных местах вдоль тела вставки. Кроме Tot-o, для повышения чувствительности устройства к токам перегрузок незначительной величины могут производиться напайки капель олова или свинца на утолщенные части тела плавкой вставки. Это способствует аккумулированию тепла в утолщениях, так как здесь на единицу поверхности, излучаняцей тепло, приходится большая масса тела, чем в перешейках, поэтому температура перегрева всегда вы- ше в утолщенных местах вставки. Кроме того, олово и свинец имеют более низкую температуру плавления (соответственно 200 и ) , при расплавлении металла напайки происходит растворение в нем тугоплавких меди и серебра, вследствие чего вставка разрушается при температуре значительно более низкой, чем -температура плавления основного материала вставки: меди или серебра, что ведет к повышению чувствительности предохранителей к малым токам перегрузки или коротких замыканий при сохранении неизменным сечения основ ного материала вставки з . Однако эта плавкая вставка применима только в предохранителях с наполнителем, когда нет механическо го воздействия .на нее со стороны электродов предохранителя. В противном случае потребовалось ;бы применение высокоомиой державки, что вызвало бы необходимость изгибания медной Ссеребряной) части вставки при ее закреплении параллельно с державкой с помощью крепежных винто к .подпружиненным электродгии предохранителя. Такое изгибание может повлечь разрушение вставки .в местах сужений. При выполнении этой вставки из тонкой фольги последняя, помимо низкой механической прочности, имела бы очень высокую подверженность коронированию по обводу выруба из-за наличия в нем острых кроMOk,, зубцов и пррч. Использование такой плавкой вставки в стреляющих предохранителях, где зарядка патронов сазана с вращением электродов, приводило бы к постоянному механическому разруще нию такого фасонного тела медной (с ребряной) части вставки, вследствие чего участились бы аварийные (ложны срабатывания предохранителей, ведущие в сетях к большому народнохозяйственному ущербу от недог ска энергий потребителям. Наиболее близкой к изобретению по Технической сущности является многопроволочная плавкая вставка дл ст-реляющих предохранителей, содержащая крепежные площадки с отверстиями отдельные проврлоки равного диаметра, собранные в пучки и пропущенные в..указанные отверстия 4) . Недостатком известного устройства является ограниченная область применения из-за низкой чувствительности к токам.малой величины. . Целью изобретения является расширение области применения путем повышения чувствительности к токам малой величины, Поставленная цель достигается тем что в многопроволочной плавкой йота ке-стреляющих предохранителей, содер жащей крепежные площадки с- отверсти ями, отдельные проволоки равного диаметра, собранные в пучки и пропущенные в указанные отверстия крепёжных площадок, отдельные пучки в средней части перевиты друг с другом так, что образуют утолщения. Кроме того, пучки в месте перевива могут быть жестко соединены между собой, с помощью пайки, выполненной медью, оловом, свинцом или их сплавами. Место жесткого соединения пучков проволоки между собой может быть снабжено массивным телом, выполненным из материала припоя. . На фиг. 1 представлена двухпроволочная плавкая вставка с перевивом в центре; на фиг. 2 - трехпро- . волочная плавкая вставка; на фиг. 3 высокоомная державка; на фиг. 4 узел плавкой вставки в сборе, соединяющий подпружиненные электроды стреляющего предохранителя. Плавкая вставка (фиг. 1 состоит из прочных плоских крепежных площадок 1, выполненных, например, из листовой меди способом штамповки. Площадки снабжены отверстиями 2 и 3. Первые служат для присоединения площадок к электродам предохранителя, вторые - для механической заделки многопроволочного тела плавкой вставки в крепежных площадках, после чего осуществляется пропайка мест крепления проволок и площадок например, способом макани площадки в расплавленный припой. Верхняя проволока 4 с нижней проволокой 5 перекручены, например, на угол 360 , за счет плотного перевива в средней своей части образуют утолщение 6. Над местом утолщения 6 может быть образован массивный прилив (капля) нанесением припоя (фиг. 1, пунктир), плотно и жестко припаивакяцего друг к другу проволоки 4 и 5. В качестве припоя может применяться материал, из которого сделаны сами проволоки 4 и 5, а также олово, свинец или их сплавы. На правой крепежной площадке 1 показано начало Н н конец К проволоки-нити, из которой сплетено тело этой плавкой вставки.. В трехпроволочной плавкой вставке фиг. 2 третья проволочка 8 в месте перегиба изменяет свое направление, так как перегиб выполнен только на : 180 (на утолщении показано пунктире место возможного «анесения припоя) . Размер Ag высокоомной державки (фиг. 3) меньше размера А (фиг. 2). Крепление плавкой вставки к электродам 9 предохранителя осуществляется с помощью крепежных винтов с головками 10 (фиг. 4)/ следующим образом. На- предварительно зачищенную и смазанную соответствующей смазкой, предохраняющей от окисления, контактную поверхность электрода 9 устанавливается крепежная площадка 1 плавкой вставки. Сверху помещается , высокоомная державка 11. Над ней размещается плоская шайба 12, поверх которой накладывается пружинная шайба 13, Придерживая с боков, например, плоскогубцами крепежную площадку 1, производят ввинчивание до упора тела 14 винта в резьбовое отверстие в электроде 9. Ввинчивание должно производиться до полного выпрямления пружинной шайбы 13. В данном случае изображена плавкая вставка, у которой перекручивание проволок выполнено на -180 . Тело вставки в месте утолщения снабжено приливом выполненным в виде шарика. Растягивающие усилия, действующие между электродами 9, воспринимаются высокоомной державкой 11. Тело высокопроводящей (многопроволочной) части плавкой вставки имеет прогиб (ела- бину) и э.тог.о тянущего усилия не вос принимает. Этим обеспечивается сохранение сечения плавкой вставки, а значит, и ее времятоковых характеристик неизменными. Последнее очень важно для Обеспечения избирательной работы предохранителей с защитами смежных участков сетей. Многопроволочная плавкая вставка стреляющих предохранителей работает следующим о бра з ом. Нормально весь ток через узел плавкой вставки протекае-т, главным образом, через его высокопроводящую часть. При возникновении перегрузки или токов к.з. незначительных величин в теле высокопроводящей (многопроволочной) части начинает выделят ся значительное тепло, пропорционал нее квадрату протекающего тока. Это тепло от частей многопроволочного тела, лежащего слева и справа от утолщения (прилива) б (фиг. 4), за счет контактной теплопередачи отводится к электродам 9 и приливу б, а частично, за счет конвекции и лучеис пускания, к окружающему воздуху и стенкам корпуса патрона стреляющего предохранителя. При этом и само утол щение 6 отдает определенное количест во энергии за счет лучеиспускания и конвекции в окружающую среду.. Однако этот процесс теплопередачи затруднен слишком малой наружной поверхностью прилива, приходящейся на его единицу объема, по сравнению с прилегающими к приливу справа и слева проволоками многопроволочного тела. Таким образом, прилив 6 начинает интенсивно ак кумулировать тепло, повышая температуру материала в середине плавкой вставки.И,если повреждение находится в зоне, защищаемой предохранителями, процесс накопления тепла длится до тех пор, пока прилив 6 не расплавится и не разорв.ет цепь, идущую через многопроволочную (высокопроводящую) часть плавкой вставки. После этого весь ток устремляется в высокоомную державку Ни расплавляет ее. Последняя освобождает электроды патрона предохранителя друг от друга, и они устремляются в различные стороны, увеличивая разрыв по воздуху между собой. В этом разрыве загорается электрическая дуга,, которая воздействует на газогенарирующий материал патрона предохранителя. Под действием ее высоких температур материал начинает испаряться, создавая интенсивное газовое дутье, давление которЬго может достигать десятков атмосфер. Газ охлаждает и деионизирует электрическую дугу. Как правило, при переходе тока через ноль дуга гаснет, что соответствует отключению поврежденной электрической цепи. В Случае о.тсутствия утолщения или прилива -на середине вставки, процесс накопления тепла в середине вставки происходит менее интенсивно, что снижает ее чувствительность к токам повреждения (перегрузки) незначительной величины. А это значительно сужает область использования дешевых предохранителей. При коротких замыканиях, сопровождающихся токами большой величины, процесс, как правило, носит адиабатический характер, т.е. плавкая вставка от проволок не успевает отдавать тепло ни электродам, ни воздуху, прилегающему к Телу плавкой вставки. Обладая меньшей массивностью, чем Место прилива 6, прилегающие справа и слева к приливу проволоки нагреваются быстрее, чем сам прилив. В том случае, если повреждение находится D зоне защиты предохранителей (например, в обмотках внутри бака трансформатора или на его выводах со стороны высшего напряжения), про-} исходит перегорание проволок справа и слева от прилива 6. После этого весь ток устремляется в высокоомную державку и разрушает ее. В дальнейшем, процесс отключения поврежденной электрической цепи полностью соответствует описанному.

1. МНОГОПРОВОЛОЧНАЯ ПЛАВКАЯ ВСТАВКА для стреляивдих предохранителей, содержащая крепежные площад и с отверстиями, отдельные проволоки равного диаметра, собранные в пучки и пропущенные в указанные.отверстия крепежных площадок, о .т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения путем по.вышения чувствительности к токам малой величины, отдельные пучки проволоки в средней части ffepeвиты друг с другом так, что образуют утолщение. 2.Вставка по п. 1, о т л и-ч аю щ а я с я тем, что пучки проволоки в месте перевива жестко соединены между собой с помощью пайки, выполненной медью, оловом, свинцом § или их сплавами. 3.Вставка по п. 2, о т л и ч а(Л ю щ а я с я тем, что место жесткого соединения пучков проволоки между собой снабжено массивным .телом, выполненным из материала припоя.