Высоковольтный стреляющий предохранитель Советский патент 1986 года по МПК H01H85/02 H01H33/76 

1

Изобретение относится к электротехнике , а именно к высоковольтным стреляющим предохранителям, применяемым, например, для защиты силовых понижающих трансформаторов на напряжение .110 кВ.

Цель изобретения - повышение надежности срабатьгоания.

На чертеже изображен высоковольтный стреляющий предохранитель,

Высоковольтный стреляющий предохранитель состоит из газогенерирзто- щей трубки (патрона) 1. Внутри патрона в полости 2 расположены подпружиненные электроды 3 и 4. Между собой электроды механически и электрически соединены плавкой вставкой, содержащей высокоомную державку 5 (последняя может выполняться в виде диэлектрической трубки) и проводящую часть, изготовленную из двух раздельных элементов: обьганого 6 (например прямого, вьтолненного из проволоки и прочего) и элемента 7, вьтолненного, в ча стности, в виде цилиндрической предварительно растянутой пружины, стремящейся сжаться, как только нарушится связь с элементом 6, Элемент 7 может вьтолняться также в виде плоской отогнутой пружины и т.д. Между собой элементы соединены с помощью легкоплавкого металла. Пос ледний может вьтолняться в виде наплава (щарика) 8, Наружные концы державки и проводящей части присоединены к наконечникам: верхнему 9 и нижнему 10. Последние механически и электрически присоединены к электродам 3 и 4 предохранителя соответственно .

В нормальном режиме работы электрический ток нагрузки протекает через электроды 3 и А и плавкую вставку, соединяющую электроды. Если державка изготовлена не из диэлектрика а из высокоомного материала, например нихрома, то ток в плавкой вставке дробится, незначительная часть протекает через державку 5 и основная - через проводящую часть 6 и 7, При этом теплообмен соответствует длительно допустимому режиму работы

и температура вставки достигает 100-150 0, При возникновении перегрузки происходит изменение теплового баланса в узле плавкой вставки - температура начинает подниматься, а

тепло накапливать. Тепло, сосредоточенное между витками и в витках

39763 . . 2

упругой части 7, конвективньм и контактным способами передается к месту спая - наплаву (шарику) 8, также к наконечникам 9 и 10, а от

них - к электродам 3 и 4. Рост нагрева до 200-300®С приводит к расплавлению легкоплавкого металла 8, после чего сразу же осуществляется выдергивание (отвод) верхней части

jO подпружиненного элемента 7 из соприкосновения с элементом 6. Разрыв осуществляется до наступления испарения жидкого металла 8. Цепь проводящей части плавкой вставки разJ5 мыкается и весь ток устремляется

через державку 5, расцепляя ее. После этого электроды 3 и 4 под воздействием пружины патрона (не показана) начинают расходиться в противополож2Q ные стороны. Между ними начинает гореть электрическая радуга, которая вызывает генерацию газа из стенок полости 2 газогенерирующей трубки 1 предохранителя. В полости трубки

75 давление повыщается до нескольких атмосферS создается газовое дутье, которое охлаяодает и гасит электрическую дугу, как правило, при прохождении тока через ноль.

30

Таким образом, вьтолнение элемен

та 7 в виде пружины повьгаает быстродействие высоковольтного стреляющего предохранителя при протекании токов перегрузки.

При 200-300 с пружина, выполненная из стали, как и пр гжина, изготовленная, например из берриллиевой бронзы (из высокопроводящего материала) , не теряет своих упругих

свойств. Подпружиненный элемент 7 после расплавления слоя В, сжимаясь под действием упругих сил, садится виток на виток. Этим сниясается нагрев его под воздействием тока: ток теперь переходит от витка к витку и через торцовую поверхность витков, что прекращает дальнейщее испарение металла в электрргческой дуге. Последнее способствует росту отключающей способности предохранителя при заданной массе плавкой вставки.

В случае выполнения державки 5 в виде диэлектрической трубки, разрушающейся под воздействием электрической дуги, разрыв запгищаемой цепи плавким элементом начинается в момент расплавления шарика 8, под действием упрут их сил элемент 7 сразу

15

31239763

же отбрасьшается (прижимается) к торцу нижнего наконечника 10. Отсутствие нихромовой или ее подобной электрически проводящей державки ведет к более быстрому отклонению токов j перегрузки.

При токах КЗ нагрев элементов 6 и 7 до температуры плавления происходит быстрее, чем наплава 8. Это объясняется меньшей массой металла, при- )о ходящейся на единицу длины у элементов 6 и 7, чем в наплаве 8.

Происходит взрыв проводящей части плавкой вставки. Если к тому времени осталась цела державка 5, то вся энергия электрического тока устремляется на разрушение державки 5. Державка разрушается и освобождает электроды 3 и 4 предохранителя.

После этого механизм гашения электрической дуги остается одинаковым с описанным.

При этом вполне вероятно, что упругие свойства элемента 7 от избыточного его нагрева могут исчезнуть. Однако теперь надобность в них отпадает, так как цепь проводящей части плавкой вставки разрушается за счет расплавления самих элементов 6 и 7.

В ряде случаев сечение проволоки (полосы и т.д.) упругого элемента 7 может выбираться большим, чем у элемента 6. Это объясняется тем, что для упругого элемента может идти материал худшей проводимости (напри20

25

30

так как разрьш цепи плавкого элемента происходит в момент перехода металла наплава в жидкое состояние, что исключает его стекание, ведущее к изменению объема и формы наплава. Соответственно времятоковая характеристика такой плавкой вставки остается неизменной. Таким образом, вы полнение части плавкого элемента в виде пружины способствует повышению надежности работы предохранителя.

Предлагаемый предохранитель имеет высокую короностойкость при вьтолне- нии подпружиненного элемента в виде цилиндрической пружины, через середину которой пропуш,ена высокоомная державка. Б этом случае эквивалентный радиус коронирующего тела равен внешнему диаметру цилиндра, образованного витками элемента 7. Повышенная короностойкость, как указьгоа- лось, способствует повышению надежности работы предохранителя.

Таким образом предлагаемая конструкция предохранителя по сравнению с известным имеет более высокие эксплуатационные показатели: быстродействие, коммутационную способность и надежность.

Формула изобретения

1. Высоковольтный стреляющий предохранитель, содержащий патрон, выполненный из изоляционного газогенемер, сталь) или в целях снижения тем- рирующего матариала, в котором распопературы упругого элемента для более длительного сохранения его упругих свойств. Это позволит снизить количество паров металла в дуге из-за наиболее вероятного возникновения состояния упругого элемента 7, характеризующегося посадкой витка на виток. Подбором сечения, материала и числа витков у элемента 7, а также длины, материала и сечения у элемента 6 можно регулировать времятоко- вую характеристику -высоковольтного стреляющего предохранителя и его отключающую способность при соответствующих токах.

Изготовление одного из проводящих элементов плавкой вставки, имеющей легкоплавкий наплав, подпружиненным устраняет влияние стекания металла наплава на работу плавкой вставки.

вниипи

Заказ 3402/52 Тираж 643

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород,- ул. Проектная, А

5

j

о

0

5

0

так как разрьш цепи плавкого элемента происходит в момент перехода металла наплава в жидкое состояние, что исключает его стекание, ведущее к изменению объема и формы наплава. Соответственно времятоковая характеристика такой плавкой вставки остается неизменной. Таким образом, вы полнение части плавкого элемента в виде пружины способствует повышению надежности работы предохранителя.

Предлагаемый предохранитель имеет высокую короностойкость при вьтолне- нии подпружиненного элемента в виде цилиндрической пружины, через середину которой пропуш,ена высокоомная державка. Б этом случае эквивалентный радиус коронирующего тела равен внешнему диаметру цилиндра, образованного витками элемента 7. Повышенная короностойкость, как указьгоа- лось, способствует повышению надежности работы предохранителя.

Таким образом предлагаемая конструкция предохранителя по сравнению с известным имеет более высокие эксплуатационные показатели: быстродействие, коммутационную способность и надежность.

Формула изобретения

1. Высоковольтный стреляющий предохранитель, содержащий патрон, выполненный из изоляционного газогене

ложены подпружиненные электроды, соединенные между собой плавкой вставкой, состоящей из высокоомной державки и проводящей части, вьтолненной из двух элементов, электрически и

механически соединенных друг с другом с помощью спая из легкоплавкого металла, отличающийся тем, что, с целью повьщзения надежности, один из элементов проводящей части выполнен в виде пружины с воздействием усилий упругой деформации, направленных на размыкание элементов проводящей части.

2. Предохранитель по п. 1, о т - лич ающийся тем, что элемент в виде пружины выполнен в виде цилиндрической пружины и расположен симметрично относительно высокоомной державки.

Подписное

Высоковольтный стреляющий предохранитель содержит патрон I из га- зогенерирующего материала, внутри которого в полости 2 расположены подпружиненные электроды 3 и 4. К наконечникам 9 и 10 электродов 3 и 4 присоединены концы плавкой вставки, представляющей собой высокоомную державку 5 и проводящую часть, состоящую из двух элементов 6 и 7, электрически и механически соединенных между собой с помощью спая из легкоплавкого металла (шарика 8). Для повышения надежности срабатывания элемент 7 державки 5 вьтолнен в виде пружины с воздействием усилий упругой деформации, направленных на размыкание элементов проводящей части. Элемент 7 может быть вьтолиен в виде цилиндрической пружины, расположенной симметрично относительно высоко- омной державки. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. (Л ю со со Од со