Управляемый стреляющий предохранитель Советский патент 1981 года по МПК H01H33/76 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТРЕЛЯЮЩИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим аппаратам высокого напряжения, а именно к высоковольтным стреляющим предохранителям на 35-110 кВ, оснащенным приводом, управляемым релейной защитой косвенного действия, и может найти применение для защиты силовых трансформаторов понижающих подстанций. В настоящее время известно значительное количество аналогичных отключающих устройств, приспособленных работать и как обычные предохранители, и как выключатели, размыкающие электрическую цепь под воздействием привода, управляемого релейной защитой косвенного действия. Такие аппараты содержат внутри патронов-камер гашения соединенные последовательно плавкие вставки и контактные системы. Поо ле сгорания плавких вставок или размыкания контактных систем освобождаются гибкие токоведу1Щ{е связи, которые выбрасываются из патронов с помощью жестких рубящих контактных ножей, способных отбрасываться под воздействием собственных пружин. Внеошие оконцеватели гибких токоведущих связей имеют сколь зящий контакт с контактными ножами. Известны высоковольтные выключатели, каждый из которых имеет патрон, вьшолненный из твердого изоляционного газогенерир)аощего материала. Внутри патрона последовательно плавкой вставке включена контактная система розеточного типа, оснащенная подпружиненной защелкой. Наружные токоведущие злементы патронов имеют с рубящими контактными ножами скользящий контакт. Ножи своими подпружиненными половинками захватьтают внешние стреловидные оконцеватели связей. Выключатели также оснащены приводами, управляемыми релейной автоматикой косвенного действия. Усилие на размыкание контактной системы передается от действия привода на контактный нож. Последний также оснащен собственной пружиной, постоянно стремящейся повернуть его в отброшейное положение, вытянув при зтом наружную гибкую токоведущую связь патрона. Плавкие вставки высоковольтных выключателей разгружены от тянущих усилий электродов патрона с помощью высокоомных, например, нихромовых державок. 3 К недостаткам известных выключателей относятся сложность конструкции патрона, так как в нем последовательно плавкой вставке установлена контактная система, являющаяся сложным узлом, а также низкий номинальный ток патрона. Это объясняется тем, что плавкая вставка своим теплом подогревает контактную систему, которая согласно ГОСТ 8024-69 имеет ограничения по нагреву. Низкая надежность выключателя в работе объясняется тем, что практически невозможно выполнить стабильную фиксацию розетки и пальца контакта, во-первых, из-за малых внутренних размеров патрона, во-вторых, из-за попадания на фиксирующие элементы смазки или отсутствия ее. При срабатьшании выключателя на наружную токоведущую часть патрона оказывает большое воздействие газ патрона, выделившийся из его стенок под действием электрической дуги. Поэтому наружная связь патрона приобретает скорость, превышающую скорость движения ножа, выскальзьшая из губок (пластин) последнего. Из-за этого в воздухе может возникать мощная электрическая дуга, предшествующая окончательному отключению цепи патрона. Плазма этой наружной дуги за счет, газодинамических усилий восходит (поднимается вверх) и может перекрьюать патрон по поверх. ности. Это снижает отключающую способность патрона и ведет к неоправданному увеличению его длины. Кроме того, сбрасьшание связей на землю снижает надежность эксплуатагдаи, так как связи могут загрязняться, теряться в снегу и ,т.д. Кроме того, недостатками являются необходимость еще большего увеличения габаритов патро .на и усложнения конструкции вследствие, попытки зшеличить номинальный ток патрона путем разнесения в разные его концы местоположений плавкой вставки и контактной системы; сложность их кинематической схемы, низкая гололе достойкость и большой вес. Наиболее близкий к предлагаемому выключатель содержит патроны, вьшолненные из твер дого изоляционного газогенерирующего материала. Внутри них подвижные токоведущие час ти соединяются между собой с помощью коммутирующих- элементов, в том числе, плавкой вставки и контакта, соеданенных последователь но (исполнение контакт-плавкая вставка). Внут ри патрона установлены верхний (swyrpevaam) подпружиненный электрод, вьшолнеш||1га в виде стержня, и нижний (наружный) электрод, имеющий вид гибкой токоведущей связи. Связь снаружи заканчивается оконцевателем стреловид ной формы, образующим с ножом скользящий контакт. Оконцеватель вставлен между пластинами ножа. Пластины подпружинены с помощью прижимных пружин. Нож расположен на ниж1гем основании подвижного изолятора-толкателя, являющегося одновременно нижним опорным изолятором. Толкатель связан с приводом выключателя, управляемым релейной защитой косвенного действия. Недостатками известного выключателя являются сложность конструкции патрона; низкие номинальный ток и надёжность работы; недостаточная отключающая способность; неудобство эксплуатации из-за сброса на землю токоведущих связей и необходимость увеличения габаритов патрона. Цель изобретения - повышение номинального тока и надежности работы. Указанная цель достигается тем, что наружный электрод вьшолнен неразъемным, а высокоомная державка снабжена торировданой шейкой и соединена с крепежным элементом путем повива. Рубяцуй контактный нож снабжен стягивающим болтом, расположенным поверх наружного электрода патрона. На фиг. 1 показан управляемый стреляющий щюдохранитель (предохранитель-вьпслючатель) в сборе в рабочем положении, т.е. открытым концом патрона вниз, вид сбоку (патрон представлен в частичном разрезе); на фиг. 2 - наружнык конец рубящего контактного ножа, сцепленного со стреловидным оконцевателем гибкой токоведущей связи патрона, снабженный Поверх оконцевателя соединительным болтом; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 (узел плавкой вставки, совмещающей в себе функции контактной системы). Предохранитель-выключатель состоит (фиг. 1) из патрона 1, внутри которого наружный электрод 2 (гибкая токоведущая связь) соединен с внутренним электродом с погмощью узла 3 плавкой вставки. Нижний стреловидный оконцеватель 4, головка которого показана на фиг. 1 и2,электрода 2 захвачен рубящим контактным ножом 5, состоящим из двух пластин. Прижатие пластин к оконцевателю 4 осуществляется прижимными пружинами 6. От соскальзывания с ножа оконцевателя связи служит соединительный болт 7. Нож 5 находится под воздействием пружины 8, расположенной на оси 9 ножа, постоянно стремящейся повернуть его по часовой стрелке до упора в резиновый амортизатор 10. Нож снабжен упором 11, имеющим регулировку. Нож, амортизатор и упор смонтированы на коробовидном основании 12, которое показано на фиг. 1 в разрезе. Основание 12 жестко соединено с нижним цоколем изоляторатолкателя 3, входящего в привод устройства. Патрон 1 закреплен в ловителе 14, установленном на удлинителе 15 верхнего опорного изолятора 16. Изолятор 16 смонтирован на верхней части опорной рамы 17. Внутри рамы установлен пружинный привод с рабочим валом 18. Вал 18 имеет : жестка с ним соединенный эксцентрик (эксцентрики) 19. В малую сторону эксцентрика упирается направляющая ось 20 изолятора-толкателя, имеющая с последним жесткое .соединение. Ось 20 может перемещаться в верхнем 21 и нижнем 22 подшипниках. На нее надета подъемная пружина 23, которая, упираясь в эастопоренную на оси щайбу 24, стремится поднять вверх изолятор-толкатель до соприкосновения конца оси 20 с малой стороной эксцентрика 19.

От прямого попадания влаги подшипники 21 и 22 и ось 20 защищает кожух 25. Подводящая цепь присоединяется шиной 26, отводящая - гибкой щиной 27. На нижней части пат-, рона 1 перемещается на резьбе компенсатор 28.

Пластины рубящего контактного ножа (пластины) 5 оснащены с внутренней стороны токосъемными медными накладками 29. Между пластинами зажат стреловидный оконцеватель 4, оснащенный резьбовым отверстием 30 под зарядную рукоятку патрона. Через поперечные отверстия, выполненные на конце ножа, пропущен соединительный болт 7, который гайкой 31 сжимает пластины ножа с зажатым между ними оконцевателем связи патрона и ей же страхуется от вьшадания в процессе эксплуатации.Узел плавкой вставки может быть вьшолнен с державкой 32 и без нее.

Плавкая вставка 33 присоединяется к наружному 2 и внутреннему 34 электродам патрона с помощью соединительных винтов 35. Для обеспечеиия постоянства контактного давления и упругого сцепления державки с винтами служат пружинные шайбы 36. В том случае, если вставка 33 имеет достаточное сечение, высокоомная державка не устанавливается. При этом вставка приобретает вытянутое положение, которое способствует лучшему отводу тепла от вставки без получения местных перегревов в прилегающем к вставке газогенерирующем материале, например винипласте (что вызьталось изогнутостью вставки при наличии державки, а также подготовленностью в этом положении вставки к разрьту под действием привода), что шижает холостой пробег изолятора-толкателя и необходимую мощность привода.

Прт малом сечении плавкой вставки, когда есть опасность ее деформации в процессе эксплуатации, устанавливается высокоомная дер жавка 32.В этом случае плавкая вставка не несет растягивающих усилий, передаваемых на узел плавкой вставки электродами 2 н 34 и тело вставки изогнуто, как показано на фиг. 3. Но опасности перегревов винипласта этот изгиб не несет, так как такая вставка нспользуется при малой загрузке патрона и вызьтает лшиь незначительное тепловыделение в окружающую среду, что соответственно сопровождается незначительным нагревом. При этом концы вставки, вернее высокоомной державки, соединены способом повива без последующей пропайки. Это способствует снижению усилий, необходимых на разрьш узла плавкой вставки под действием привода.

Концы высокоомной державки 32 захлестываются за головки крепежных винтов 35 и скрепляются их петли с помощью повива 37. Наличие сужения 38 (шейки) позволяет державке раз{н шаться в строго фиксированном месте, если будет заедание под винтом 35.

Предохранитель-выключатель работает следующим образом.

При больших токах короткого замыкания, когда не успевает срабатьгаать привод, перегорает плавкая вставка 33, а с ней и державка 32, если она была установлена (фиг. 3). После этого происходит- освобождение связи 2 (фиг. 1). Под воздействием ножа 5 связь выбрасьшается наружу. За ней тянется электрическая дуга, которая вызьшает генерирование газа внутри патрон Создается газовое дутье, которое охлаждает дугу и производит отключение защищаемой цепи. При этом нож отбрасывается в нижнее исходиое положение до упора в амортизатор 10. Создается видимый разрьш по воздуэцг отключаемой цепи. Гибкая связь - электрод 2, благодаря соединительному болту 7, остается зажатой между пластинами ножа и не падает на землю. Болт 7 препятствует отпаданию связи на землю и преждевременному возникновению дуги снаружи патрона, т.е. между ножом 5 и связью-электродом 2, что могло бы привести к перекрытию патрона по его наружной поверхности по восходящему потоку. образовавшейся плазмы.

При отключении иебольших токов повреждения, когда привод срабатьшает раньше, чем расплавится вставка, происходит следующее.

Рабочий вал 18 под действием своих рабочих пружин (не показаны) поворачивается на угол порядка 120°. Поворот происходит по часовой стрелке. Эксцентрик 19, набегая своей удлиненной частью на направляющую ось 20, резко перемещает (отбрасьшает) вниз изолятор-толкатель 13. С ним вниз смещается и нож 5, которьш благодаря упору 11 передает разрывающее усилие на узел 3 плавкой вставки. Если вставка имеет державку, то происходит сначала расплетение концов державки (повивов 37) и вытягивание державки из-под одного винта, где заделка (прижатие) оказалась менее сильной. После этого происходит разрыв медной части (собственно плавкой вставки). в том случае, если державки нет, действием ножа 5 начинается непосредственный разрьш плавкой вставки, которая представлена только медн(ж частью. После разрьгаа узла плавкой вставки между электродами 2 и 34 (фиг. 3) возникает электрическая дуга. Гашение дуги и окончательное отключение электрической цепи происходит аналогично описанному выше. Следует отмешть, что в реальных условиях размыкающие усилия значительно ниже, так , как узел плавкой вставки, разогретый током поврезкдения, представляет меньшее сопротивле ние, чем в холодном состоянии. Здесь большую роль играет торированная шейка 38, стабилизиpymasfM усилие.

Формула изобретения

28 ный электроды, соединенные плавкой вставкой и высокоомной державкой, привод, управляемый релейной автоматикой, и рубящий контактный нож, вмонтированный на нижнем основании подвижного изолятора-толкателя, жестко соединенный с наружным электродом патрона, отличающийся тем, что, с целью повышения номинального токами надежности работы, наружный электрод выполнен неразъемным, а высокоомная державка снабжена торированной шейкой и соединена с крепежным элементом путем повива. 2. Предохранитель по п. 1,отличающ и и с я тем, что рубящий контактный нож снабжен стягивающим болтом, расположенным поверх наружного электрода патрона.

3433

(риг.З