Дугогасительное устройство высоковольтного воздушного выключателя Советский патент 1982 года по МПК H01H33/82 

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроеншо и касается конструкции дуг гасительного устройства зоздупшого выключате с продольно-попере1шым гашением дуги, преим щественно с двухст х 1шиМ дутьем. Известно дугогасйтельное устройство высоковольтного воздушното выключателя одиосторониего продольно-иоперечного дут.я, в котс установлена дугогасительная камера, выношенная в виде трубы {IJi Устройство имеет небольшую отключающую способность. Наиболее близким к предлагаемому являетс дугогаснтельное устройство высоковольтного воздушного выключателя, содержащее подвижныА Н неподвижный контакты с выхлопными токоведущнми: трубами и сотлами через кото рые происходит продольное дутье. В межконтактном промежутке этого выключателя установлена дугогасительная камера пвперечиото , дутья со щелями и каналами для выхода раскаленного газа из каждой шели, направленными поперек оси трубы, причем продольное дутье выполнено двусторонним. В результате устройство обеспечивает высокую отключающую способность {2. устройство имеет большое время гаикния дуги при отключении и, соответственно, повышенный обгар ксжтактов и камеры и увеличениое полное время отключения выключателя. Причююй этому является необходимость увеличения хода подвижного коитаста на длину камеры для обеспечения открытия щелей при отключении и создании изоляционноги воздушного прсмкжупса. В таком устройстве подвижный контакт itt успевает открыть все щели за один попупериод тока, и дуга горит два и более полулеряода. Эти недостатки возрастают с увеШ1чением количестпа дугогасящих щелей (т. е. для мощных устройств), так как с| увеличением количества щелей увеличивается длина камеры. Цель изобретения - снижение времени гашения дуги и тем самым полного времени отключения мощного высоковольтного воздушного выключателя двустороннего продольнопоперечного гашения дуги.

Указанная цель достигается тем, что камера со щелями поперечного гашения дуги и с с выхлопными каналами щелей установлена в токоведущей выхлопной трубе одного из контактов, например, за соплом неподвижного контакта.

Камера вьшолнена в виде цилиндра, расположенного соосно с трубой.

Щели вьшолнены на торце цилиндра в виде концентрически расположенных кольцеобразных проточек, причем каждая щель сообтцается с рядом выхлопных каналов, вьшолненных параллельно трубе и распределенных по окружности щели.

Внутренняя поверхность трубы за камерой, по направлению дутья, покрыта изоляционным материалом.

В дугогасительном устройстве может быть установлено приспособление для вращения пстеречной части дуги по концентрически расположекш 1М дугогасящим щелям камеры, например, выполненное в виде лопаткообразнь{х ребер, установленных на стенках сопла перед камерой.

При таком выполне1ти устройства дутье через межконтактный промежуток, через сопло и все дугогасящие щели возникает практически одновременно, причем сразу после размыкания контактов. Позтому оптимальное гашение происходит при расстоянии между контактами, равном 20-30 мм, т. е. при расстоянии, меньшем примерно на длину убранной из промежутка камеры. Время гашения дугн пропорционально этому расстоянию, следовательно, снижение времени горения дуги будет значительным. В зависимости от периодической составляющей тока короткого зака 1Кания время гашения дуги изменяется 1факт11чески от 0,02 до 0,014 с и не зависит от количества щелей и размеров камеры, так как не меняется межконтактный дутьевой промежуток.

Вследствие снижения времени гашения дуги уменьшается выделение тепловой энергии в дуге, поэтому уменьшается обгар дугогасительной камеры и контактов, повьпиается ресурс отключения тока без ревизии выключателя, увеличивается межремонтный период выключателя. Снижение времени гашения дуги, кроме того, даёт- снижение полного времени отключения выключателя, тем самым сокращается время протекания тока короткого замыкания в сетн и снижается нежелательное тепловое и динамическое воздействие тока короткого замыкания на оборудование, установленное в сетн.

Вьшолнение камеры в виде цнлищфа, расположенного соосно с трубой, со щелями на торце цилиндра, вьшолненными в виде концентрически расположенных кольцеобразных (Проточек, каждая из которых сообщается с рядом выхлопных каналов, параллельных трубе и распределенных по окружности щели, позволяет разместить камеру со щелями и канаЛами в трубе небольшого диаметра без значительного снижения скорости потока продольного дутья в сопле. Снижение скорости потока может вызвать некоторое снижение скорости восстановления злектрической прочности продольной части дуги, расположенной в этом сопле. Однако это снижение компенсируется за счет суммирования восстанавливающейся прочности щелей с восстанавливающейся прочностью продольной части сопла, так как участки дуги всех щелей и продольная часть дуги расположены последовательно и гасимая дуга за счет этого удлиняется, причем увеличение количества щелей может быть выбрано оптимальным без увеличения времени гашения дуги.

Компенсация потерь восстанавливающейся прочности продольной части дуги может производиться в таком устройстве также путем утановки приспособления для вращения поперечной части дуги по концентрически расположенным щелям камеры. При этом поперечная част дуги дополнительно охлаждается, так как при восстановлении напряжения последуговой канал перемешается с обожженого участка поверхности камеры на холодный участок и поэтому не пробивается при более высокой скорости восстанавливающегося напряжения, благодаря чему увеличивается отключающая способность. Кроме того, при вращении дуги по щелям камеры после прохождения дуги над отверстием канала щели в это отверстие входит более холодный воздух, который поступает к камере через зазор между каналом дуги и стенками сопла. При следующем обороте дуги процесс повторяется. В результате в каждый канал попадает то раскаленный, то холодаый воздух и по кажп.ому каналу движутся чередующиеся зоны холодного и раскаленного воздух

Холодные зоны изолируют дугу от выхлопной зоны устройства и тем самым устраняют шунтирующее действие выхлопных раскаленных газов на участки поперечной дуги. Вследствие этого увеличивается сопротивление

50 поперечного участка, что приводит к увеличению скорости восстанавливающегося напряжения на этом участке и снижению скорости на продольном участке; кроме того, увеличивается суммарное сопротивление участков и тем самым

55 снижается последуговой ток. В результате резко снижается выделение энергии на продольном участке и предотвращается тепловой пробой в начальной части восстановления напряжения. . ЯВЛЯЮЩИЙСЯ обычно препятствием для увеличения отключающей способности воздущных выключателей продольного дутья. Возможные пробои восстанавливающимся напряжением с дуги на выхлопную трубу и шунтирование всего поперечного участка предотвращаются изоляцией стенок трубы. На фиг. 1 показано дугогасительное устрой ство, продольный разрез; на фиг. 2 - дугога сительная камера, поперечный разрез по щеля Дугогасительное устройство содержит высоковольтный изолятор 1, соединенный герметич с корпусом пневмопривода 2 и с фланцем 3 токоведущей выхлопной трубы 4, на другом конце которой закреплен неподвижный контакт 5, имеющий форму сопла. Подвижный контакт 6 соединен с поршнем привода 2 и также выполнен в виде сопла, и соединен с другой выхлопной трубой (не показана). Контакты 5 и 6 образуют дугогасящий разрыв в среде воздуха высокого давления с двусторонним продольным дутьем. Отверстие трубы закрыто клапаном 7, соединенным со вторым поршнем привода 2 через изоля1{ионную тягу 8 и рычаг 9, имеющий ось 10 вращения. Клапан прикрыт корпусом 11, выполненным из изоляционного материала. В трубе 4 за соплом 5 установлена дугогасительная камера 12 попе речного гашения дуги. Камера выполнена из изоляционного материала, например фторопласта, в виде цилиндра с продольными каналами, параллельными оси цилиндра и расположена соосно с трубой. Центральный канал 13 камер выпотшен круглого сечения. На торце камеры со стороны входа дутья выполнены кольцеобразные дугогасящие щели 14 и 15, расположенные к жцеитрически соосно с трубой, которые разделены кольцеобразными перемычками 16. Далее по ходу дутья каждая щель переходит в ряд каналов, например 17, круглото сечения или 17 трапецеидального. Труба 4 за камерой облицована изоляционным материалом 19, например фиброй. ПРПСД камерой на стенк сопла могут быть установлены лопаткообразны ребра 20, направляющие воздух по спирали и являющиеся приспособлением для вращения поперечной части дуги по концентрическим щелям 14 и 15. Устройство работает следующим образом. Включение устройства протводится замыка нием контактов S и 6 с помощью привода 2. При этом полость дугогасительного устройства заполнена сжатым воздухом, клапан 7 закрыт. I При отключении привод 2 посредством тя, ги 8 и рычага 9 открывает клапан 7, сообщая объем трубы 4 с атмосферой. Одновременно привод 2 размыкает контакты 5 и 6, между которыми возникает электрическая дуга. Давление в трубе 4 падает и начинается дутье воздуха через сопла 5 и 6, образуя продольный участок дуги, далее дуга изгибается по щелям 14 и 15 дугогасительной камеры, образуя поперечньш участок. Двигаясь в продольном направлении сопла, часть воздуха ударяе.ся в стоящие под углом лопатки 20 и от них направляется по спирали, закручивая перед камерой всю струю воздуха. Вращательное движение воздуха перемещает поперечную часть дуги по кольцеобразным перемычкам 16 и щелям И и 15 и вращает ее вокруг оси камеры, способствуя охлаждению и гашению дуги. Кроме того, перемещаясь по щелям камеры, дуга проходит последовательно над рядами отверстий каналов 17 и 18. Вследствие этого в каналах отверстий раскаленный воздух чередуется с холодным, который изолирует дугу от зоны выхлопа трубы 4, чем предотвращает шунтирование дуги по каналам 17 и 18 через раскаленный газ и способствует гашению дуги. Раскаленный газ продольной части дуги проходит преимущественно через центральный канал 13 в атмосферу, не шунтируя поперечный участок дуги, так как выхлопной тракт изолирован от токоведущих частей облицовкой трубы 19 и изоляционным корпусом 11. Использование предлагаемого дуг 51гасительного устройства обеспечит снижение времени гащения дуги при высокой отключающей схгособности, что позволит иметь мощный и быстродействующий воздушный выключатель. Формула изобретения 1.Дугогасительное устройство высоковольтного воздушного выключателя продольно-поперечного двустороннего дутья, содержащее подвижный и неподвижный контакты с выхлопными токоведущими трубами и соплами для продольного дутья н камеру со щелями и выхлопными каналами для поперечного дутья, отличающееся тем, что, с целью снижения времени гашения дуги, указанная камера установлена в выхлопной токоведущей трубе одного из контактов, например, за соцлом. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанная камера выполнена в виде цилиндра, расположенного соосно с трубой. 3.Устройство по пп.. 1и 2, отличающее с я тем, что на торце цилиндра выполнены щели в виде концентрически расположенных кольцеобразных проточек, причем каждая ель сообщается с рядом выхлопных каналов, ыполненных параллельно трубе и распределеных по окружности щели.