Высоковольтный коммутационный аппарат Советский патент 1992 года по МПК H01H33/74 

Изобретение относится к электроаппа- ратостроению и касается конструкции высоковольтного коммутационного аппарата, в частности выключателя нагрузки

Целью изобретения является повышение его дугогасительной способности

На фиг. 1 показана фаза высоковольтного коммутационного аппарата, разрез; на фиг 2 - верхний дугогасительный электрод, разрез; на фиг 3 - кривые изменения тока, скорости перемешивания дуги и давления в цилиндре, на фиг А - поперечный разрез А-А на фиг. 1.

Высоковольтный коммутационный аппарат с магнитным гашением дуги в элегазе имеет пофазное исполнение Его дугогаси- тельное устройство (фиг 1), содержащее как минимум три дугогасительных промежутка в фазе, может быть использовано в аппаратах на 35 кВ при атмосферном давлении элегаза и в аппаратах на 110 и 220 кВ при более высоком давлении и числе промежутков более трех

Высоковольтный коммутационный аппарат представляет собой полый опорный изолятор 1 с фланцами 2 и 3 На фланце 3 установлен металлический опорный цилиндр 4, на котором укреплено нижнее монтажное основание 5 с корпусом 6 нижнего Дугогасительного электрода 7 На монтажном основании 5 установлен изоляционный цилиндр 8, выполняющий три функции Во- первых, в цилиндре 8 смонтированы поддерживающие пластины 9, несущие промежуточные электроды 10 Во-вторых, с помощью крепежных деталей 11 (шпилек или гнезд для облтов), заармироеанных в цилиндре 8, последний сочленяет все элементы, расположенные между нижним 5 и верхним 12 монтажными основаниями и примыкающими к ним деталями в модульный дугогасительный блок, пригодный для установки в аппаратах на 35, 110, 220 кВ Следует отметить, что вторую функцию могут выполнять монтажные изоляционные стержни О третьей функции цилиндра 8 будет сказано ниже В опорный цилиндр 4 вмонтирован прилив 13, в который ввернуты стойки роликового контакта (не показаны)

Во включенном положении аппарата путь тока следующий внешний контакт 14 - фланец 2 - гибкая связь 15 - верхнее монтажное основание 12 - розеточный контакт 16 - подвижный стержень 17 - ролики 18 - прилив 13 - опорный цилиндр 4 - нижний фланец 3 - внешний контакт 19

Управление подвижным контактным стержнем 17 осуществляется следующим образом

К нижнему фланцу 3 герметично прикреплен карман 20 (этот карман может быть отлит заодно с фланцем 3). В кармане 2.0 размещен рычаг 21 и серьга 22, саязанная со стержнем 17. Рычаг 21 укреплен на оси 23, которая через уплотнение выходит наружу. С внешней стороны кармана на оси 23 укреплен рычаг 24. связанный с приводом, При повороте (под действием приво0 да) рычага 24 против часовой стрелки рычаг 21 также будет поворачиваться против часовой стрелки, В результате это го контактный стержень 17 роликового контакта будет перемещаться вверх до полного вхождения в

5 неподвижный розеточный контакт 16. При повороте рычагов 24 и 21 по часовой стрелке произойдет операция отключения.

На большей части хода контактного стержня 17 привод будет преодолевать

0 только силу трения качения, весьма малую по величине

По мере перемещения контактного стержня 17 вниз последовательно будут зажигаться дуги в дугогасительных промежут5 ках. Когда контактный стержень 17 опустится в крайнее нижнее положение, ду- гогасительное устройство окажется полностью включенным в работу.

Для того, чтобы процесс зажигания дуг

0 в дугогасительных промежутках не сопровождался опасными перенапряжениями контактный стержень 17 расположен в непосредственной близости от дугогасительных электродов. Чтобы обеспечить такое

5 расположение подвижного контактного стержня 17 относительно дугогасительных электродов неподвижный розеточный контакт 16 расположен за верхним дугогаси- тельным электродом и смещен в его

0 сторону.

Процесс гашения дуги в аппарате - сугубо переходный процесс, в результате которого дуговой промежуток из проводящего состояния переходит в непроводящее Ин5 тенсивность этого процесса зависит как от интенсивности отвода тепловой энергии от дуги, так и от величины электрической прочности холодного промежутка между электродами.

0 В устройствах с чисто магнитным гашением дуги интенсивность отвода тепловой энергии от дуги пропорциональна скорости перемещения дуги, а последняя зависит от силы, действующей на дугу и вызывающей

5 ее перемещение в неподвижном газе. Сила F пропорциональна радиальной составляющей индукции Вр магнитного поля.

В конструкции по настоящему изобретению отвод тепловой энергии от дуги в крайних дугогасительных промежутках усилен дутьем, происходящим через центральные сопловые отверстия, выполненные в крайних дугогасительных электродах.

На фиг, 2 показан разрез одного из крайних дугогасительных электродов (верхнего). Верхний дугогасительный электрод 25 установлен на корпусе 26, а последний укреплен на верхнем монтажном основании 12

Во внутренней полости электрода 25 (а также и электрода 7) установлен постоянный магнит 27 кольцевой формы. Центральное сопловое отверстие 28, проходящее через внутреннее отверстие магнита, армировано слоем дугостойкого изоляционного материала 29. Центральные сопловые отверстия соединяют внутренний объем цилиндра 8 с объемами, находящимися за монтажными основаниями 5 и 12,

От прямого воздействия дуги постоянный магнит 27 защищен пластиной 30 из дугостойкого изоляционного материала.

Третья функция цилиндра 8 заключается в следующем.

В дугах, возникающих при отключении и горящих в промежутках между дугогаси- тельными электродами, выделяется тепловая энергия. В конструкции с тремя промежутками она равна

г9

W 3 / Ug lg dt , о

где 1)д - падение напряжения на одном ду- гогасительном промежутке, В,

I - мгновенное значение отключаемого тока, А.

Практически вся энергия пойдет на нагревание элегаза, заключенного во внутренней полости цилиндра 8, вследствие чего давление в нем, пульсируя, будет расти.

Кривые изменения тока I, скорости перемещения дуги V под действием постоянного магнитного поля и давления Р в цилиндре 8 показаны на фиг. 3. Следует отметить, что как максимальное значение давления Рт. так и значение давления в момент погасания дуги Рг существенно зависят от величины отключаемого тока.

Повышение давления в цилиндре 8 вызывает появление потоков элегаза, вытекающих через центральные сопловые отверстия 28, выполненные в крайних электродах 25 и 7, Эти потоки существенно усиливают дугогасительный эффект, создаваемый по- 5 стоянными магнитами. Их влияние особенно значительно в моменты перехода тока через нуль, когда магнитное воздействие на дугу, пропорциональное току, исчезающе мало, а ведь именно в моменты перехода

0 тока через нуль решается вопрос о погасании дуги.

Приведенная на фиг. 4 форма пластин 9, несущих промежуточные электроды 10, обеспечивает рациональные, огибающие

5 пластины 9 потоки элегаза из промежутка между этими электродами в центральные сопловые отверстия крайних электродов 25 и 7.

В объемах, находящихся за монтажны0 ми основаниями 12 и 5, горячий элегаз смешивается с холодным и, таким образом, охлаждается.

Повышение ду го гаситель ной способности высоковольтного коммутационного ап5 парата расширяет область его применения и, следовательно, увеличивает экономический эффект от его применения. Формула изобретения Высоковольтный коммутационный эп0 парат с магнитным гашением дуги, содержащий герметизированный изолятор с верхним и нижним фланцами, заполненный элегазом, в котором размещена контактная система в виде подвижного контактного

5 стержня и неподвижного в виде розетки контакта, соосно расположенные дугогаси- тельные электроды с магнитами и промежутки, верхнее и нижнее монтажные основания, отличающийся тем, что, с

0 целью повышения дугогасительной способности аппарата, он снабжен изоляционным цилиндром, а указанные магниты выполнены кольцевыми и расположены на крайних электродах таким образом, что образуют

5 центральные сопловые отверстия, при этом отверстия армированы дугостойким изоляционным материалом и соединяют внутрен- ний объем цилиндра с объемами, расположенными за верхним и нижними

0 монтажными основаниями.

#

r/f

. Ж

Ц t

& #Ј

53

Nir

ч

W7

ж;;г:/ :

53 / И

О

w х

Использование: в электроаппаратостро- ении для отключения нагрузки с ограниченной мощностью отключения. Сущность изобретения: в многофункциональном изоляционном монтажно-сочленяющем цилиндре 8, на котором смонтированы промежуточные электроду, наличие в крайних электродах 10 постоянных магнитов 27 кольцевой формы и центральных сопловых отверстий 28, армированных дугостойким изоляционным материалом 29 и соединяющих внутренний объем цилиндра с объемами, находящимися за монтажными основаниями 5. 4 ил.

Ж

/ х-::::

/

Л-Л

Фиг. /