Высоковольтный газовый выключатель Советский патент 1984 года по МПК H01H33/76 

1,л Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению, а имен к газовым выключателям высокого на пряжения переменного тока с металл ческими дугогасительными камерами, находящимися на высоком потенциале Известны высоковольтные воздушные и элегазовые выключатели, дуго гасительные устройства которых заключены в стальные резервуары, установленные на опорных изоляторах и находящиеся под высоким напряжением. Резервуары заполнены сжатым газом, выполняющим функцию дугогасящей и изолирующей среды. Ввод токоведущего контура в резервуары осуществляется при помопщ высоковольтных вводов, установлейных в г ловинах резервуаров. Токоведущая система внутри резервуара расположена между вводами. Неоспоримыми преимуществами выключателей указан -ного типа являются взрывобезопасность и безопасность обслуживания, связанные с возмспкностью создания татлючателей без сравнительно хруп ких фарфоровых сосудов со сжатым газом (воздухом), и эффективность дугогаснтельных камер, связанная с поЁЫшеиной прочностью камер и вьгтеказодей отсюда возможностью при менення высокого рабочего давления дугогасящей среды 1, Недостатком указанных выключате л:ей является опредаленное ограничение в достижении величин номи«зльнык токов 3150 А и более, вызванное дополнительным нагревом ду гогасительных камер за счет потерь на гистерезис и вихревые токи в стальных .резервуарах. Наиболее близким по технической сукщости к предлагаемому является высоковольтный газовый выключатель на номинальные токи более 3000 А с металлическими дугогасительными камерами, находящимися под высоким напряжением и содержащими электричесюте вводы, стальной резервуар, состоящий из обечайки, днип и горловин для вводов, а также токоведу щую систему, расположенную внутри резервуара между вводами Для снижения отрицательного зффекта допол нительного нагрева стальных резервуаров в качестве материала резерipyapOB модулей предложено использо вать немагнитную сталь или сталь 4 с магнитной проницаемостью менее 1,, а также наносить на стенки резервуаров покрытие, состояп;ее из эпоксидной грунтовки и эмали 2J. Недостатком указанного выключателя является относительно высокая стоимость немагнитной стали и значительное увеличение трудоемкости изготовления резервуаров из немагнитной стали с нанесением на стенки эпоксидной грунтовки и эмали. Цель изобретения - снижение затрат и улучшение технологии изготовления высоковольтного газового выключателя со стальными дугогасительными камерами на номинальнью токи более 3000 А. Указанная цель достигается тем, что и высоковольтном выключателе. содержащем металлические дугогасптельные камеры, находяпщеся под высоким напряжением и содержащие электрические вводы, стальной резервуар, состоящий из элементов - обечайки, днищ и горловин для вводов, а также токоведущую систему, расположенную внутри резервуара между вводами, по крайней мере один из элементов в резервуаре выполнен из стали с магнитной проницаемостью более 1,5 ОТн/м и снабжен по крайней мере одним короткозамкнутым витком из материала с высокой электропроводностью, охватываюпдам отдельный элемент или совокупность элементов по образующей. Для улучшения герметизации дугогасительной камеры участки короткозамкнутого витка, расположенньш на элементе по крайней мере с одной стороны резервуара, снабжены слоем из материала с высокой электропроводностью, нанесенного на поверхность стального элемента. С целью улучшения охлаждения короткозамкнутого витка его участок, расположенный снаружи камеры, снабжен радиатором. На фиг. 1 показан полюс выключателя, общий вид; на фиг. 2 - дугогасительная камера,, разрез; на фиг. 3фрагмент дугогасительной камеры, разрез. Полюс выключателя содержит металлическую дугогасительную камеру 1, установленную на опорном изоляторе 2. Устройства управления камерой

расположены в цоколе 3. Камера 1 снабжена короткозамкнутым витком (на фиг. 1 виден только внешний участок витка 4, снабженньп ребрами 5 для лучшего отвода тепла).

Дугогасительное устройство камеры (фиг. 2) содержит подвижную контактную траверсу 6 с ножевыми контактами 7, неподвижные контакты 8 пальцевого типа, закрепленные на внутренних концах вводов 9, сопло It), дутьевой клапан II с пневматическим приводом 12 и фиксирующий механиз 13 траверсы. Токоведущая система камеры, расположенная между вводами, состоит из «неподвижньк контактов 8, подвижных контактов 7 и траверсы 6.

Дугогасительное устройство помещено в стальной резервуар, представляющий собой сварную конструкцию, в которую входят следующие элементы: обечайка 14, эллиптические днища 15 и горловины 16 для крепления вводов. Короткозамкнутый виток 17 из материала с высокой электропроводностью охватывает обечайку 14, днища 15 и частично горловины 16. Виток состоит из внутреннего участка 18, наружного участка 4 с ребрами 5 и шпилек 19, проходящих через горловины 16 резервуара.

При необходимости продления витка 17 для полного охвата горловины 16 на поверхность горловины наносится слой 20 материала с высокой электропроводностью (фиг. 3).

В указанном варианте короткозамкнутый виток состоит из наружного участка 4, слоя 20 на горловинах 16 и внутреннего участка 18.

Короткозамкнутый виток может быть выполнен охватывающим один из элементов резервуара, например обечайку 14, или два элемента, например две горловины 16.

Во включенном положении выключателя при прохождении переменного тока по токоведущей системе камер в элементах стальных резервуаров создается переменный магнитный поток, изменяющийся с той же частотой, что и ток. Стальной резервуар при этом эквивалентен кольцевому магнитопроводу.

Наличие переменного магнитного по тока вызывает дополнительный нагрев элементов резервуара за счет потерь на гистерезис и вихревые токи. Как

известно, потери на вихревые токи пропорциональны квадрату величины магнитной индукции в степени 1,6.

Величина магнитной индукции зависит от величины магнитной проницаемости материала резервуара и от величины напряженности магнитного поля и, следовательно, от величины номинального тока вв1ключателя. Поэтому при повьш1ении номинального тока выклчателя до 3150 Аи более потери на гистерезис и вихревые токи в резервуарах, изготовленных из сравнительно недорогой стали с магнитной проницаемостью более 1, Гн/м, становятся высокими, и отдельные части дугогасительиых камер недопустимо перегреваются..

При установке на стальных резервуарах короткозамкнутых витков из материала с высокой электропроводность (например, меди) величина магнитного потока, а следовательно, и магнитной индукции в элементах резервуара, значительно снижается, так как в короткозамкнутых витках под действием индуцируемой ЭДС проходит ток, который согласно закону Ленца имеет направление во внутренней шине, противоположное направлению рабочего тока через камеры. Ток,проходящий по короткозамкнутым виткам, создает в элементах резервуара переменный магнитный поток, который направлен встречно магнитному потоку, образованному рабочим током через камеры. Вследствие этого магнитный поток в элементах резервуара в значительной мере снижен, а следовательно, снижены и потери на гистерезис и вихревые токи и нагрев камеры в целом.

Потери на нагрев в короткозамкнутых витках при прохождении тока незначительны, так как материал витков обладает высокой электропроводностью. Поэтому влияние нагррва витков на нагрев остальных частей камеры также незначительно. Кроме того .дпя снижения нагрева витков на внешних участках витков устанавливаются радиаторы, способствующие лучшему отводу тепла от короткозамкнутых витков.

Таким образом, изготовление из магнитной стали резервуаров или отдельных их элементов с охватывающими эти элементы или их совокупность короткозамкнутыми витками из материаS1086474

ла с высокой электропроводностью позволяет снизить затраты и улучт1ть технологию изготовления высоковольтных газовых выключателей на номиналь- ли.

ные токи свыше 3000 А по сравнению с выключателями, резервуары которых выполнены из немагнитной ста

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЬЙ ГАЗОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ на номинальные ток№ более 3000 А с металлическими дугогасительными камерами, находящимися под ВЫ.СОКИМ напряжением и содержащими электрические вводы, стальной резервуар, состоящий из элементов например, зщлиндрической обечайки, днищ и горловин -для вводов, а также токоведущую систему, расположенную внутри резервуара между вводами, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат и улучшения технологии изготовления выключателя, по крайней мере один из элементов в резервуаре выполнен из стали с магнитной проницаемостью более 1, Гн/м и снабжен по крайней мере одним короткозамкнутым витком из материала с высокой электропроводностью, охватывающим отдельный элемент или совокупность элементов по образующей. 2.Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что участ(О ки короткозамкнутого витка, расположенные на элементе по крайней мере с одной стороны резервуара, снабжены слоем из материала с высокой элекg тройроводностью, нанесенного на поверхность стального элемента. 3.Выключатель по пп. 1 и 2, от личающийся тем, что, с це00 Oi лью .улучшения охлаждения короткозамкнутого витка, его участок, распо4 ложенный .снаружи камеры, снабжен диатором. 4ib

Фиг.1

12

Фиг. 2

17

19