Высоковольтный предохранитель Советский патент 1984 года по МПК H01H85/42 

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции элегаэрвых предохранителей высокого нап ряжения. В настоящее время в сетйх напряжением до 35 кВ широко применяют плавкие предохранители. Известны стреляющие предохранители на 35 и 110 кВ tl 3. Однако при срабатывании эти предохранители выбрасывают в окружающее пространство раскаленные газы, приче зона выхлопа оказывается достатонно большой, в результате чего размер распределительного устройства сущест венно возрастают. Наиболее близким к предлагаемому является высоковольтный предохранитель, содержащий трубчатый корпус из изоляционного материала с контактными колпачками, размещенными на ег торцах, камеру сжатия с соплом, в ко торой расположена плавкая вставка, заполненную элегазом и размещенную в трубчатом корпусе С2 1 Однако для известного высоковольт ного предохранителя характерна нечеткость работы дугогасительного уст ройства 1п едохранителя при малых токах., так как при малых токах в дугоBOM промежутке камеры сжатия Еиоделяется небольшая энергия, из-за чего элегаз в ней нагревается недостаточ но и вытекает через открытое сопло в течение всего полупериода, вследствяе чего устройство не срабатывает

при малых токах.

Кроме того, при наличии постоянно открытого сопла невозможно обеспечить (при заданном нижнем пределе отключаемого тока) больяое значение верх- него предела отключаемого тока, так как увеличение сечения сопла приводит к соответствующему увеличению нижнего предела отключаемого тока, а при наличии постоянно открытого сопла (при заданном диапазоне отключаемых токов) высокую интенсивность злегазог вого дутья, необходимую при весьма высоких напряжениях.

При напряжениях свыше 110 кВ дугогасительное устройство е одним соплом (одио;разрывное) не может надежно работать, поэтому известный предохранитель пригоден только для ограниченных диапазонов как по току, так и 55 по напряжению.

Цель изобретения - расширение области применения предохранителя.

твердого изоляфюнного материала, ар мированными с внутренней стороны слоями 3 и 4 из дугост 1сого изоляционного материала, например фторопласта.

В средней части патрона предохраш(теля трубки 1 и 2 жестко сочленены с ксфпусом выхлопного отсека 5. Противоположные концы трубок 1 и 2 опрес cosami металлическими контактш 1 ш колпачками 6 и 7 с доньшзками 8 и 9, колпачки и дошАвки являются внешними ксжтакта в1 патрона предохранителя.

На донышках с внутренней стороны предусмотрены контактодержатели 10 и 11 плавких вставок 12 и 13, противоположные концы которых связаны с устройствами 14 и 15 для механического разрушения не перегоревшей плавкой вставки и укреплены в контактодержателях 16 и 17, установленных на заглушках 18 и 19. Внутренние полости трубок 1 и 2 являются камерам1Г 20 и 21 сжатиЯ. Поставленная цель достигается тем, что высоковольтный предохранитель, содержащий трубчатый корпус из изоляционного материала с контактными колпачками, размещенными на его торцах, камеру сжатия с соплом, в которой расположена плавкая вставка, заполненную элегаэом и размещенную в трубчатом корпусе, снабжен другой идентичной камерой сжатия, заполненной элегазом с соплом и плавкой вставкой, механизмом для механического разрушения плавких вставок, выхлопным отсеком с отверстием, заглушками и датчиками давления, причем выхлопной отсек размещен между камерами сжатия так, что его стенки являются днищами камер сжатия, сопла с заглушками размещены в днищах камер сжатия и механически связаны с датчиками давления. Кроме того, высоковольтный предохранитель может быть снабжён гермеТИЧШД4 кожухом, заполненным элегазом, в который заключен трубчатьй корпус. На 4и1г. 1 изображена принципиальная схема высоковольтного предохранителя; на 4«г. 2 - средняя часть, предохранителя с выхлопньм отсеком и изоляционными перегородками; на фиг. 3 - высоковольтный предохранитель с герметичным кожухом. Основным элементом высоковольтного предохранителя является патрон (фиг. 1), обраэовангаый двумя нехани чески прочными трубками 1 и 2 из 31 Заглушки 18 и 19 (фиг. 2) в нормальном рабочем положении закрывают сопла 22 и 23, которые вьшолнены в стенках (перегородках) 24 и 25, изго товленных из дугостойкого изоляционн го материала. . Стенки (перегородки) отделяют камеры 20 и 21 сжатия от общего для них выхлопного отсека 26. Рычаги 27 и 28, прикрепленные к заглушкам 18 и 19, и пластинчатая пружина 29 образуют, упор, препятству Ю1ЦИЙ открытию заглушек. В стенки перегородок 24 и 25 встр ены также датчики давления - вспомогательные поршни 30 и 31, которые с помощью двухзвенных рычагов 32, 33 и 34, 35 передают усилие от давления газов в камерах 20 и 21 на захваты 36 и 37. Рычаги 38-40 состав ляют тягу, удерживаемую пружинами 41 и 42 и взаимодействующую с рычагами 27 и 28, удерживакицими заглушки 18 и 19 в закрывающем отверстия положении . Таким образом, поршни 30 и 31, рычаги 32-35, 38-40, захваты 36 и, 37 пружины 41 и 42 представляют собой датчики давления, которые посредство рычагов 27 и 28, и пружины 29 с помощью механической связи управляют заглушками 18 и 19. Гибкая токоведущая связь 43 обес печивает протекание тока на участке между камерами 20 и 21 сжатия как в нормальном режиме работы предохранителя, так и в процессе его срабатывания. Корпус выхлопного отсека 5(фиг.2 имеет отверстие 44, через которое внутренние полости патронов предохранителя сообщаются с внешним герме тичным объемом 45 (фиг. 3), крто7 рый образован изолятором 46, герметически закрытым фланца1 ш 47 и 48 Яа фланце 47 установлен контактодер жатель 49, в который вставлен патрон высоковольтного предохранителя. Между патроном предохранителя и фланцем 48 ток протекает по гибкой свяёи 50 (фиг. 3). Нормальная работа высоковольтног предохранителя обеспечена лишь в то случае, если при возникновении аварийного тока в обеих камерах 20 и 21 сжатия одновременно перегорают плавки вставки 12 и 13 и, следовательно, в них синхронно повышается давление. 4 вследствие чего одновременно открываются сопла 22 и 23 и, следователь- но, одновременно начинается злегазовое дутье через оба сопла из обеих камер сжатия. При одинаковом конструктивном исполнении камер 20 и 21 сжатия В них при горении дуги выделяется одинаковая энергия. Вьщелякядаяся в дуге энергия идет на нагревание элегаза, заключенного в камере сжатия. При одинаковом конструктивном исполнении камер давление в них изменяется синхронно. Однако из-за неоднородности характеристик плавких вставок перего-; рание одной из них может произойти со значительным запаздыванием, а при токах,близких к нижнему пределуt перегорание второй плавкой вставки может вообще не произойти, В этом случае дуги осуществляется только одним соплом, при напряжениях свьш1е 110 кВ дуга не гаснет (возникает аварийная ситуация как для защищаемой цепи, так и для самого аппарата). Чтобы избежать опасных последствий в обеих камерах сжатия предусмотрены устройства 14 и 15 для механического разрушения не перегревшей плавкой вставки, которые действуют следующим образом. При нормальной работе заглушки 18 и 19 и упор, состоящий из рычагов 27 и 28, на которых укреплены заглушки, с помощью центрирующей пластинчатой пружины 29 установлены в среднем положении. При перегорании плавкой встав«си, например, только в нижнем отсеке в нем загорается дуга и растет давление. Возникнет сила F, котора давит на заглушку 19. Эта сила равна д . где йР - разность давлений в камерах 21 и 20; f - заглушки. Под действием этой силы система, состоящая из заглушек 18 и 19 и рычагов (упора) 27 и 28, перемещается вверх и приводит в действие устройство 14 для механического разрушения не перегоревшей вставки 12. В месте разрушения плавкой вставки 12 возникает дуга, под ее воздействиI1ем оставшаяся часть вставки.12 сгора ет и в камере 20 сжатия также начина ется повышение давления (с незначительным запаздыванием по сравнению с камерой 21 сжатия. При больших аварийных токах плавкие вставюг объязательно перегорают в обеих камерах. Дальнейшая работа предохранителя после перегорания плавкой вставки в обеих камерах происходит следующим образом. Уснпия , действующие на вспо могательные поршни 30 и 31, через двухзвенные рычаги 32, 33 и ЗА, 35 передаются на захваты 36 и 37. Эти усилия стремятся повернуть захваты и освободить тяпу, составлен ную из рычагов 38-40. Но этому ос.вобождению препятствуют пружины 41 и 42. И только тогда, когда давление в камерах сжатия достигает вполне определенной величины, достаточной для надежного гашения дуги, усилий F становятся достаточными, чтобы пре одолеть усилия пружин 41 и 42. В этом случае захваты 36 и 37 освобождают тягу (рычаги 38-40). Под совместным Действием пружин 41 и 42 тяга (рычаги 38-40) перемещается вправо и переводит рычаги 27 и 28 упора из жесткого состояния в нежесткое. Под действием сил внутреннего дав ления в камерах 20 и 21 сжатия на заглушки 18 и 19 последние не удеря ваются более жестким упором и выдавли вамзтся в выхлопной отсек 26.С этого мо мента из камер 20 и 21 сжатия через 4 сопла 22 и 23 начинается элегазовое дутье, обеспечивающее надежное гашение дуг, возникших в камерах сжатия, при перегорании плавких вставок 12 и 13. Пружины 41 и 42, таким образом, рыполняют двойную функцию: обеспечивают уставку давления (при котором прсжсходит открытие сопл), зависящую от натяга пружин, и через тягу воздействуют на упор и переводят его из жесткого состояния в нежесткое, приводя, таким образом, в действие дугогасительное устройство предохранителя . Горячие газы, вытекающие в процессе гашения дуги из камер 20 и 21 сжатия попадают из выхлопного отсека 26 (фиг. 2) во внешний герметичный объем 45, где смешиваются с элегазом, содержащимся в объеме 45, и охлаждаются. Таким образом горячие газы при срабатъгаании предохранителя в окружающее пространство не попадают, что позволяет существенно сократить размеры распределительного устройства В герметическом внешнем объеме может быть размещен как один высоковольтный предохранитель, так и блок из нескольких автоматически заменяемых с помощью переключателя высоковольтных предохранителей. Предлагаемые высоковольтные предохранители могут найти широкое применение в распределительных сетях 110-220 кВ и, в частности, для защиты понижающих силовых трансформаторов и измерительных трансформаторов напряжения.

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕДОХРА.НИТЕЛЬ, содержащий трубчатый корпус из изоляционного материала с контактными колпачками, размещенными на его торцах, камеру сжатия с соплом, в которой расположена плавкая вставка, заполненную элегазом и размещенную в трубчатом корпусе, отличающийся тем, что, с цепью расвшрения области применения, он снаб жен другой идентичной камерой сжатия, заполненной элегазом с плавкой вставкой и соплом, механизмом для механического разрушения плавких вставок, выхлопным отсеком с отверстием, заглушками и датчиками давления, причем выхлопной отсек размещен между камерами сжатия так, что его.стенки являются днищами камер сжатия, сопла с заглушками размещены в днищах каг мер сжатия и механически связаны с датчиками давления. 2. Предохранитель по п. 1, о т личающийся тем, что он снабжен герметичным кожухом, заполненным элегазом, в который заключен трубчатьй корпус.