Коммутационное устройство Советский патент 1983 года по МПК H01H33/76 

.Изобретение относится к высоковольтному электроаппаратостроению, а именно к стреляющим предохраните лям на 35-110 кВ, В этих предохра- кителях используются полые камеры гашения, выполненные из твердого изоляционного газогенерирую1це О материала. При размыкании коммутирующего элемента (плавкой вставки или контакта) в разрыве между электродами возникает электрическая дуга4 Под воздействием высоких ее температур из стенок камеры генерируется газ, в Потоке которого, устремляюще гося в окружающее пространство, происходит деионизация (охлаждение) и гашение электрической дуги. Наиболее близким к предлагаемому является коммутационное устройство, содержащее основание с расположенны ми на нем верхним опорным изоляторо конец которого соединен с ловителем патрона, выполненного из твердого : изоляционного газоГенерирующего материала с расположенными внутри него верхним и нижним электродами, соединенными коммутирукадим элементом, и нижним опорным изолятором, соединенным с помощью гибкого элект рода с токоведущим элементом патрона Си. Однако это устройство характеризуется малым быстродействием ках повремодения незначительной вели чины: при перегрузках и удаленных коротких замыканиях; недостаточной коммутационной способностью, особен но в электрических сетях, имеющих незначительную протяженность. Цель изобретения - повышение быс родействия и коммутационной способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что коммутационное устройство, содержащее основание с расположенны ми на нем верхним опорным изолятором, конец которого соединен с лови телем патрона, выполненного из твер дого изоляционного газогенерирующего материала с расположенными внутр него верхним и нижним электродами, соединенными коммутирующим элементо и нижним опорным изолятором, соединенным с помощью гибкого электрода с токоведущим элементом патрона, снабжено расположенным на нижнем открытом конце патрона полым цилинд рическим корпусом с подпружиненным поршнем, причем указанный поршень снабжен кольцевой перегородкой, делящей цилиндр на две части, и взрыв чатым элементом,расположенным на перегородке со стороны патрона, а электрозапад взрывчатого .элемента соединен с дополнительно введенным блоком питания. На фиг.1 показано устрсМство в рабочем положении - открытым концом патрона вниз, вид сбоку; на фиг.2 - полый цилиндрический корпус, закрепленный на нижнем открытом конце патрона, разрез (здесь же показан поршень, снабженный кольцевой перегородкой, подпружиненный снизу, и взрывчатый элемент); на фиг.З электрическая цепь силовой части обеспечивающей подачу импульса тока на электрозапал взрывчатого элемента в момент, когда требуется отключение коммутирующим устройством защищаемого оборудования электрической сети. На основйнии 1 смонтированы верхний и нижний опорные изоляторы 2. Патрон 3 выполнен из твердого изоляционного газогенерирующего материала, расположен открытым концом вниз и закреплен на верхнем опорном изоля-. торе с помощью ловителя 4. Закрепление осуществлено с помощью ушка 5 патрона, заходящего за упорный выступ в ловителе 4. На нижнем конце патрона жестко закреплен полый цилиндрический корпус - цилиндр 6. Внутри патрона 3 располагается токоведущий элемент патрона, состоящий из верхнего и нижнего электродов, соединенных между собой с помощью коммутирующего элемента: плавкой вставки, контакта или их последовательного соединения. Нижний электрод патрона с помощью накидной гайки 7 присоединен к гибкому электроду 8, расположенному снаружи патрона. Этот электрод заканчивается клиновидным стержнем .9,. являющимся подвижной частью разъемного контактного узл,а, расположенного под влагозащитным кожухом 10. Узел блока питания устройства содержит передающее устройство 11, например, ультразвуковых сигнгшов, расположенное под потенциалом земли нижнего опорного изолятора, и приемное устройство этих же сигналов 12, закрепленное под потенциалом фазы этого же изолятора. Внутри приемного устройства 12 располагается силовой элемент для питания электрозапала, представляющий из себя, например один или несколько сухих элементов типа Крона,являющихся источником постоянного тока. Такими же источниками могут быть аккумуляторы или батарея предварител1ьно заряженных конденсаторов. Через разъемный контакт 13, изолированные проводники 14 и 15, имеющие между собой разъемный контакт 16, осуществляется подводка от источников питания электрического импульса к электрозапалу взрывчатого элемента, например пиропатрона. Обратным проводом силовой цепи служит масса полюса устройства - ее металлические

части. Проводник 14 закрепляется на гибком электроде 8 с помсяцью скобы 17,

Фаза питающей линии, в которую врезано коммутационное устройство, подводится к верхнему опорному изолятору с помощью шины 18, защищаемая цепь, например фаза защищаемого трансфорИатора, присоединяется к нижнему опорному изолятору с помощью шины 19.

Полый цилиндрический корпус б (фиг.2) имеет нижнюю крышку 20,приваренную к корпусу. Через круглое отверстие этой крьлаки может свобод- но перемещаться поршень 21, снабженный кольцевой перегородкой 22, приваренной к поршню. В перегородку снизу упирается подъемная пружина 23, снизу располагающаяся на крышке 20 цилиндрического корпуса 6. Кольцевая перегородка 22 делит цилиндр б на две части. В верхней части 24, на перегородке 22, располагается взрывчатый элемент .(пиропатрон) 25, Электрозапал взривчатого элемента своим электродом 26 .присоединен к массе устройства, а другим электродсал 27 - к изолированному проводнику 15, идущему к блоку питания. Присоединение осуществляется через контакт 28 штеккерного типа. Верхний левый -конец 29 изолированного проводника 14 (фиг.1) соединен с проводником 15 через штеккерный ..разъем 30. Нижний электрод 31 патрона 3 заканчивается наконечником 32, снабженным резьбой. С помощью накидной гайки 7 он жестко присоединен к гибкому электроду 8 (фиг.1) патрона.0т втягивания вовнутрь патрона токойедущий элемент патрона страхуется шпилькой 33, просунутой через отверстие в наконечнике 32 и упирающейся внизу в торец поршня 21. Для защиты от прямого попадания йлаги и: образования гололеда служит козырек 34,

На фиг. 3 изображена электрическая цепь силовой части устройства,

В силовую часть входит батарея 35, масса 36, нормально разомкнутый контакт 37, помещенный в приемном устройстве 12 (фиг.1), разъемные контакты 13 (штеккер 13, фиг.1) и 30 (штеккерный разъем 30, фиг, 2), а также электрозапал 38, расположенный внутри взрывчатого элемента 25 (фиг.2), наружный конец которого, электрод 26, присоединен к массе устрдйства.

Коммутационное устройство работает следующим образом.

При появлении токов повреждения

небольшой величины, плавкая вставка

t(коммутирующий элемент) не реагирует

бесконечно долго на этот ток повреж(Дения, Тогда трансформаторы .тока, ,

установленные в ту же цепь, что и :коммутирующее, устройство, подают . свой импульс на передающее устройство 11, входящее в блок пита«ия. Токовый импульс трансформаторов тока преобразуется/ например, в ульт,развуковые колебания, которые по телу изолятора передаются под потенциал фазы и воспринимаются там приемным блоком 12, в нем эти сигналы преобразуются в токовый импульс, обеспечивающий замыкание контакта 37 (фиг,3), Его замыкание производят подачу питания от батареи 35 на. электрозапал 38 взрывчатого элемента 25, Элемент взрывается, образуя большое количество газов. Газы заполняют объем 24 внутри полого цилиндрического корпуса 6 (фиг.2), Они с одинаковой силой давят на вое стенки объема, в том числе и .на перегородку 22, Последняя начинает быстро перемещаться вниз, увлекая за собой и поршень 21, с которым она имеет жесткую связь. Со своей стороны поршень давит на шпильку-ЗЗ,

а через нее - на нижний электрод

31 патрона 3. Мощное усилие, образованное давлением газов, разрывает тело плавкой вставки (или контакта), в разрыве которого образуется электрическая дуга. Под ее воздействием из внутренних стенок патрона 3 начинает генерироваться газ, который в равной степени своим давлением воздействует и на верхний и на нижНИИ электроды патрона, Верхний давлением газов поднимается в верхнюю часть внутренней полости патрона, нижний - выбрасывается наружу в окружающее пространство. При этом

sro скорость возрастает из-за дополнительного воздействия,на него га- i зов пиропатрона, направленных попутно его движению. Суммирование усилий от давлений газов патрона и

взрывчатого элемента способствует

повьпиению скорости движения нижнего/ электрода 31,а значит и росту отключающей способности коммутирующего устройства.

После выбрасывания наружу электрода 31 (фиг,2), а с ним и электрода. 8 (фиг.1), происходит поворот вокруг неподвижной части контакта клиновидного наконечника (стержня) 9. Стер- жень высвобождается и вместе с электродами 31 и 8 падает на землю, чем защищаются ребра нижнего опорного изолятора от разрушений, которые могли бы произойти вследствие удара элейтродом 31 по ребрам. Вместе с

этими электродами на землю падает и изолированный проводник 14, освобожающийся вследствие размыкания штект керных контактов 30 и 13. При отключении больших токов плав-.

кая вставка перегорает раньше, чем

Срабатывает взрывчатый элемент. В этом случае гашение электрической дуги происходит так же, как и в к6нст рукции прототипа, только за счет газов, генерированных патронов 3,

В тем случае, когда нет плавкой встгшки и она заменена контактной системой, (контактом), то и при отключении больших токов газы от взрыва взрывчатого элемента участвуют в выбросе нижнего электрода 31, разгоняя его и увеличивая скорость введения в разрыв воздушного промежутка

Перезарядка патрона. Для перезарядки из ловителя 4 извлекается патрон 3, С земли подбирают электроды 8 и 14, очищают их от загразнений и копоти и готовят к повторному, использованию. В приемном устройстве 12 Контакт 37 возвращают в исходное (разомкнутое) положение v Проверяют энергоемкость силового источника батареи 35.

Вывинчивают из патрона 3 верхний электрод и очищает его от .копоти.,,

После этого патрон перезаряжаетдя вновь, для чего устанавливается , полость оба электрода, соединенных между собой с помощью коммуТсирующего элемента, например плавкой вставки. При этом токоведущий элемент патрона вытягивается наружу и стопорится от втягивания шпилькой 33 Затем патрон устанавливается в ловитель 4,к электроду 31 с помощью накидной гайки 7 присоединяется гибкий электрсзд 8, внешний конец которого (клиновидный стержень 9) устанавливается в.разъемный контактный узел, расположенный под кожухом 10. При этом концы изолированного проводника 14 Обеспечивают контактирование в штеккерах 30 и 13. Устройство подготовлено к повторной работе. ...;..

КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее основание с расположенными на нем верхним опорным изолятором, конец которого соединен с ловителем патрона, выполненного из твердого изоляционного газогенерирующего материала с расположенными внутри него верх1г1им и Н1$жним электродами, соединенными коммутирующим элементом,и нижним опорным изоляторе, соединен, ным с пс 1011ц ю гибкого электрода с токоведущим элементом патрона, о тл и ч а ю 1ц е е с я тек, что, с целью повыаения быстродействия и коммутационной способности, оно снабжено расположенным на нижнем открытом конце патрона полым .цилиндрическим корпусе с подпружиненным поршнем, причем указанный поршень снабжен кольцевой перегородкой, делящей цилиндрический корпус на две части, и взрывчатым элементом, расположенным на перегородке со стороны патрона, а электрозапал взрывчатого ,., ;элемента соединен с дополнитепьно . :введенным блоком питания. о: ос о: