Выключатель максимального тока Советский патент 1990 года по МПК H01H33/66 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к генераторным выключателям с вакуумными дугогаси- т ельными камерами.

Цель изобретения - повышение допустимой нагрузки на выключатель.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема выключателя максимального тока; на фиг.2 - то же, первый вариант исполнения; на фиг.3 - то же, второй вариант исполнения; на фиг.4 - то же, третий вариант исполнения; на фиг.5 - то же, четвертый вариант исполнения.

Выключатель 1 максимального тока может быть выполнен однофазным или многофазным. Токопровод 2 входит в

выключатель 1 максимального тока и там разветвляется на токопровод 3 номинального тока и параллельно с ним токопровод 4 силового тока. Токо провод 3 номинального тока имеет вспомогательный выключатель 5 с паль цевыми контактами, который шунтирует ся токопроводом 4 силового тока с вакуумной дугогасительной камерой 6 с разрывом 7. Перед вакуумной дугогасительной камерой 6 и после нее расположены катушки 8 и 9, создающие в месте 7 разрыва осевое магнитное поле. Катушки 8 и 9 концентрически окружают вакуумную коммутационную ка .меру 6 в зоне места разрыва 7 и меха

СЛ

4

ьо

- р°

:Р

СМ

нически соединены с ней с помощью изолирующих крепежных устройств. Катушки 8 и 9 расположены на одинаковом расстоянии от разомкнутого места 7 разрыва и их продольная ось совпадает с продольной осью вакуумной ду- гогасительной камеры 6, Расстояние между обеими катушками 8 и 9 не больше, чем расстояние, примерно соответствующее внутреннему диаметру/катушек. Каждая из обеих катушек 8 и 9 имеет одинаковое количество витков, а именно по меньшей мере один и максимум пять, однако предпочтительно два виткао Катушки 8 и 9 могут быть навиты однослойно или многослойно, причем количество витков может быть нецелочисленным. Входная клемма 10 соединена с концом катушки 8 элект- ропроводящим соединительным элементом, другой конец катушки 8 соединен с помощью электропроводящего соединительного элемента с вакуумной дугога- сительной камерой 6. С помощью друго- го соединительного элемента вакуумная дугогасительная камера 6 соединена с концом катушки 9, другой конец которой соединен с выходной клеммой 11.

Все механические элементы привода (фиг,1-5), которые приводят в действие вспомогательный выключатель 5 и соответствующие вакуумные дугогаситель ные камеры 6, не обозначены. Кроме того, на фиг.1 не изображена анти- магнитная металлическая оболочка, укрывающая каждую фазу выключателя 1 максимального тока.

В первом варианте выключателя 1 максимального тока (фиг.2) в верхней половине выключатель изображен во включенном положении, а в нижней - в выключенном,.Токопровод 2 выполнен полым и установлен на изоляторах 12 относительно расположенного соосно также полого металлического кожуха 13 выполненного из антимагнитного металла. Расположенные на металлическом кожухе 13 ножки 14 позволяют осуществить крепление выключателя 1 максимального тока на фундаменте. Соответствующие торцовые концы металлического кожуха 13 и токопровода 2 имеют возможность подключения для электри

ческого соединения с .однофазными выводами генератора, заключенными в металлическую оболочку, В металлическом кожухе 13 предусмотрены монтажные отверстия и отверстия для осуществления

Q

п

0

5

проверки, а также отверстия для механических элементов привода (не показаны). Эти отверстия и окна в выключателях максимального тока для более высокой мощности, как правило, закрыты герметично, так как весь вывод генератора находится под незначительным избыточным давлением, чтобы поддерживать на низком уровне опасность загрязнения изолятора 12. Часто подобного рода выводы генератора имеют принудительную вентиляцию, чтобы добиться хорошего отвода потерь тепла.

Во втором варианте (фиг.З) токо- проводы 4 силового тока расположены снаружи вокруг токопровода 3 номинального тока. Такое симметричное исполнение позволяет расположить большее количество равномерно распределенных по периметру токопроводов 4 силового тока Выключатель 1 максимального тока по фиг.З пригоден для более высоких номинальных токов, чем представленный на фиг,2. Во включенном положении в этом выключателе 1 максимального тока вследствие вытеснения тока к поверхности по токопро- водам 4 силового тока длительное время протекают незначительные токи. Однако эти незначительные токи ограничиваются полным сопротивлением соответствующих токопроводов 4 тока до пренебрежимо малой величины, так что предварительной термической нагрузкой соответствующих вакуумных дугога- сительных камер 6 можно пренебречь.

На фиг.4 представлена комбинация схем в соответствии с фиг.2 и 3, которая пригодна для очень больших токов. В этом выключателе 1 максимального тока необходимо, чтобы полные сопротивления токопроводов 4 силового тока, расположенных внутри токо- провода 3 номинального тока, и полные сопротивления токопроводов 4 силового тока, расположенных снаружи, были одинаковыми.

Если имеется относительно небольшое пространство для установки выключателя 1 максимального тока, то можно также выполнить изоляторы 12 в виде герметичных дисковых изоляторов и также герметично закрывать токопро- вод 2 тока изнутри на обеих сторонах выключателя 1 максимального тока. Созданное таким образом пространство может быть заполнено изолирующей

средой, например сжатым воздухом или элегазом. Благодаря этому расстояние между изоляторами и размеры выключателя могут быть уменьшены, кроме того, и токопроводы 4 силового тока и относящиеся к ним вакуумные дугога- сительные камеры 6 могут быть ближе расположены друг к другу.

На фиг.5 представлен модифицированный вариант исполнения выключатея 1 максимального тока, который анаогичен варианту исполнения в соответствии с фиг.З и возможен также при всех остальных вариантах исполнения 0 В каждом из токопроводов 4 силового тока дополнительно установен ограничитель 15 тока и последовательно с ним включен чувствительный элемент 16. Поступающие от чувствительных элементов 16 сигналы контроируются и обрабатываются в вычислительном блоке 17. Вычислительный блок 17 может, как показано пунктирными иниями функциональных связей 18, одновременно воздействовать на совокупость всех ограничителей 15 тока и азмыкать их одновременно, однако он может быть также рассчитан так, чтобы размыкать только определенные ограничители 15 тока.

Выключатель работает следующим образом.

Когда выключатель 1 максимального тока проводит номин-альный ток, то вспомогательный выключатель 5 замкнут и весь номинальный ток протекает от токопровода 2 тока, по токопроводу 3 номинального тока„ Токопроводы 4 силового тока расположены в свободном от поля пространстве внутри токо- провода 3 номинального тока и поэтому не проводят никакого токаа После ко- анды на выключение для холостой коммутации или для отключения короткого замыкания вначале размыкается вспрмо- гательный выключатель 5 и весь ток коммутируется и распределяется равномерно по всем токопроводам 4 силового тока. Лишь после этого размыкаются вакуумные дугогасительные камеры 6 и в месте 7 разрыва загорается элект- рическая дуга.

Через обе катушки 8 и 9, параметры которых выбраны одинаковыми и которые построены идентично, отключаемый ток протекает в одном направлении и эти катушки формируют совместно воздействующее на место 7 разры0

0

5

ва осевое магнитное поле. Благодаря геометрическому расположению катушек 8 и 9 это магнитное поле в зоне места 7 разрыва почти однородно, кроме того, это магнитное поле пропорционально току и способствует тому, что электрическая дуга даже при значениях тока в области 50 кА и значительно выше горит диффузно, так что обго- рание контактов места 7 разрыва остается в поддающихся управлению пределах. Таким образом можно управлять процессом дугогашения и отключать

5 токи благодаря сильному осевому магнитному полю, обусловленному сравнительно большим количеством витков катушек 8 и 9.

При включении вначале замыкаются вакуумные дугогасительные камеры 6 . и протекает ток включения, равномерно распределенный по токопроводам 4 силового тока. Непосредственно после этого замыкается также вспомогательный выключатель 5 и ток коммутируется от токопроводов 4 силового тока на токопровод 3 номинального тока. При обоих коммутационных процессах вакуумные камеры 6 всякий раз нагружаются током лишь кратковременно, так что не происходит существенной термической нагрузки этих камер. Поэтому вакуумные дугогасительные камеры 6 могут выдерживать даже следующие друг за другом через короткие интервалы коммутационные циклы.

Для большинства сфер применения вакуумная камера 6 в расчете на каждый токопровод 4 силового тока может

о обеспечить достаточную электрическую прочность. Однако в расчете на каждый токопровод 4 силового тока можно сразу включать последовательно две или больше вакуумных дугогаси5 тельных камер 6, чтобы тем самым

добиться более высокой электрической прочности. В случае, если.вакуумная дугогасительная камера 6 не отключилась, срабатывает чувствительный

0 элемент 16 соответствующего дефектного токопровода 4 силового тока и в вычислительном блоке 17 определяется, что в одном из токопроводов 4 силового тока гасящейся первой фазы

еще протекает общий разрываемый ток, поэтому вычислительный блок 17 мгновенно размыкает все без исключения ограничители 15 тока. При трехфазной группе выключателей 1 максимального

0

5

тока были бы разомкнуты все ограничители 15 тока во всех трех фазах.

Чтобы не нужно искать причины размыкания ограничителей 15 тока во J всех токопроводах 4 силового тока, в вычислительном блоке 17 предусмотрено устройство, которое позволяет идентифицировать чувствительный элемент 16 который послужил причиной размыкания, и тем самым и дефектныйуҐокопро- вод 4 силового тока. Ограничители 15 после размыкания должны быть проверены вручную. Эти затраты оправданы, так как дают возможность устранения различных повреждений в генераторе и прочих частях установки.

При упомянутой неисправности допустимо также размыкать только ограничители 15 тока фазы, которая гасится первой, или только ограничитель 15 тока дефектного токопровода 4 силового тока, а две другие фазы трехфазной группы могут отключаться нормально. Однако для этой схемы требуется очень быстро работающий электронный вычислительный блок 17. Точно так же целесообразно, если неисправность появляется в одной из фаз, которые гасятся во вторую очередь, размыкать только ограничители 15 тока этой дефектной фазы или только ограничитель 15 тока дефектного токопровода 4 силового тока, потому что благодаря этому могут быть сокращены затраты времени и труда на проверку ограничителей 15 тока. Вычислительный блок 17 после размыкания ограничителя 15 тока должен блокировать любое включение выключателя 1 максимального то- ка до тех пор, пока этот ограничитель не будет проверен и полностью приведен в готовность к эксплуатации. Вычислительный блок всегда должен рассчитываться так, чтобы всякий раз было обеспечено оптимальное использова- . ние ограничителей 15 тока. К тому же он должен обеспечить, чтобы при включениях не происходило ошибочных размыканий ограничителей 15 тока.

Предлагаемые оснащенные вакуумными дугогасительными камерами 6 выключатели 1 максимального тока вследствие крайне незначительной подверженности проверкам вакуумных камер 6 особенно пригодны для насосно-аккумулирую- щих гидростанций, выключатели генераторов которых должны быть рассчитаны

на экстремально большое количество включений.

Для выключателей 1 максимального тока, в которых к отключающим возможностям предъявляются невысокие требования, как это, например, могло бы иметь место в силовых выключателях максимального тока, было бы достаточно предусмотреть только один токопро- вод 4 силового тока по меньшей мере с одной вакуумной дугогасительной камерой 6 без катушек 8 и 9. Для отключения токов нагрузки было бы достаточно отключающих возможностей этой по меньшей мере одной вакуумной дугогасительной камеры 6, контакты которой построены так, что возникает сравнительно слабое осевое магнитное поле.

Формула изобретения

1. Выключатель максимального тока по меньшей мере одним токопроводом на фазу, имеющим по меньшей мере одну первую вакуумную дугогасительную камеру и окруженным антимагнитной металлической оболочкой, причем по меньшей мере одна первай вакуумная дугогасительная камера имеет по меньшей мере одно место разрыва, нагружамое осевым магнитным полем, причем по меньшей мере один токопровод имеет по меньшей мере один полый токопровод номинального тока, включенный параллельно к по меньшей мере одному первому токопроводу Лилового тока, и при включении место разрыва по меньшей мере одной первой вакуумной дугогасительной камеры, находящейся в по меньшей мере одном первом токопроводе силового тока, после коммутации подлежащего прерыванию тока, открывается на по меньшей мере один первый токопровод силового тока, отличающийся тем, что, с целью повышения допустимой нагрузки, предусмотрена по меньшей мере одна вторая вакуумная дугогасительная камера, в по меньшей мере одном втором токопроводе силового тока, включенном параллельно к по меньшей мере оДному первому токопроводу силового тока, причем каждый из по меньшей мере двух токопроводов силового тока имеет одинаковое значение импеданса с преимущественно индуктивной составляющей .

2.Выключатель по п.1, о т л и - чающийся тем, что оба токо- провода силового тока расположены внутри токопровода номинального тока0

3.Выключатель по п.1,-о т л и - чающийся тем, что один токо- провод силового тока расположен внутри токопровода номинального тока, а второй токопровод силового тока расположен снаружи токопровода номинального тока.

4.Выключатель по пп.1-3, о т л и- чающ-ийся тем, что в каждую

из цепей токопроводой силового тока введены дополнительно по меньшей мере две катушки одинаковых размеров, одна из которых включена п.еред вакуумной дугогасительной камерой, а другая после нее, причем в обеих катушках направлений тока одинаково.

5.Выключатель по п.4, отличающийся тем, что указанные

542428

ную камеру в -зоне

10

10

15

20

разрыва, причем каждая из катушек расположена на равном расстоянии от места разрыва и имеет от одного до пяти витков, однако предпочтительно два витка, а расстояние между катушками не превышает ее внутреннего диаметра.

6. Выключатель по одному из пп.1- , 3, отличающийся тем, что в каждом из по меньшей мере двух то- копроводов силового тока предусмотрен ограничитель тока и чувствительный элемент и совокупность чувствительных элементов соединена с вычислительным блоком, который может воздействовать либо одновременно на совокупность ограничителей тока, либо селективно на определенные ограничители тока.

7 о Выключатель по п.6, отличающийся тем, что в вычислительном блоке предусмотрено устройство для идентификации чувствительного

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к генераторным выключателям. Цель изобретения - повышение допустимой нагрузки. Выключатель содержит полый токопровод в антимагнитной оболочке, который разветвляется на токопровод номинального тока с коммутирующим элементом и силовой токопровод, причем дополнительно к первому силовому токопроводу с вакуумной дугогасительной камерой установлен по крайней мере еще один токопровод, имеющий одинаковый с первым импеданс с преимущественно индуктивной составляющей. Возможны варианты размещения силового токопровода снаружи или внутри токопровода номинального тока, а до и после камеры возможно включение дугогасящих катушек. Для автоматизации процесса отключения введен вычислительный блок, связанный с датчиком и ограничителем тока. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

гА„/„„.:у4

, -ffffffrfrr

Ј20Ф

Ј 2Пф

82VZV5I

Шиг.5