Автогазовое дугогасительное устройство Советский патент 1982 года по МПК H01H33/76 

(3) АВТОГАЗОВОЕ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным стреляющим предохранителям ( к обычным и управляемым), предназначенным к защите силового оборудования сетей. К такому оборудованию можно отнести силовые понижающие трансформаторы с высшим напряжением 35-220 кВ.

Известно автогазовое дугогасительное устройство, содержащее газогенерирующие трубки-патроны, установленные на опорных изоляторах, производящие выхлоп газов вниз. При этом производится сброс на землю и гибкого электрода предохранителя, выбрасываемого наружу в момент срабатыванияр J.

Недостатком является то, что при срабатывании устройство сбрасывает на землю свои гибкие токоведущие связи, являющиеся внешними токоведущими электродами предохранителей, в связи с чем возможно поражение обслуживающего персонала падающим на землю

С большой скоростью электродом и травмирование людей электрическим током при одновременном воздействии раскаленным потоком плазмы. Кроме того, сброшенные на землю электроды загрязняются, изнашиваются от ударов, теряют защитные покрытия и усиленно окисляются и т.д.

Наиболее близким к предложенному , является автогазовое дугогасительное

10 устройство, состоящее из двух колонок опорных изоляторов, стойки, соединяющей изоляторы, патрона, выполненного из твердого изоляционного материала, способного под воздейст15вием дуги генерировать газ, наружного коммутирующего элемента, и установленного открытым концом вниз, снабженного нижним разъемным контактным узлом. Наружный коммутирующий

X электдод жестко соединен с внешним электродом патрона.

При срабатывании такого устройства наружный коммутирующий элемент вместе с внешним электродом патрона с большой энергией сбрасывается вниз При этом осуществляется размыкание нижнего разъемного контактного узла и освобождение наружного коммутирующего элемента от нижнего опорного из лятора. Этим осуществляется защита нижнего опорного изолятора от захлес тывания электродом и от разрушения его конструкции. При этом оба электрода с большой энергией падают на землю 2. Недостатками такого дугогасительного устройства являются низкая надежность эксплуатации из-за сбрасыва ния электродов на землю; сложность и недостаточная надежность конструкции обусловленные наличием нижнего разъе ного контактного узла, потребность в специальном ограждении для предот ращения попадания людей под выхлоп предохранителя, снижение полезной площади подстанций из-за наличия ог раждения зоны выхлопа предохранителей и т.д. Цель изобретения - повышение надежности и безопасности работы, а также удешевление конструкции. Поставленная цель достигается тем, что нижний опорный изолятор сн жен связеулавливающим устройством, выполненным в виде плоского кольца с центром, установленным на осевой линии патронаJ и плазмораспыляющим устройством, выполненным в виде объ ного тела с поверхностью, имеющей образующую, расположенную к оси патрона под углом от О до 90, вершиной направленным в сторону пат рона. Наружный коммутирующий электрод жестко закреплен на опорном изоляторе . Вынесение кольца на осевую линию патрона отдаляет его от поверхности изолятора, зто дает возможность избежать удара конца внешнего электро да патрона по фарфору изолятора,так как выброшенный наружу электрод имеет конечную длину. Связеулавливающее устройство мож иметь и другую форму, например, прямоугольника или полукольца, у которых отсутствует сторона, против положная местонахождению изолятора, и т,д. Выполнение плазмораспыляющего ус ройстза а виде объемной фигуры позв ляет внести в струю выхлопных газов (плазмы) рассеиватель этих газов (плазмы). Лучший эффект рассеивания достигается в том случае, когда тело имеет форму острого телесного угла (конуса), находящегося на осевой линии потока (патрона) и направленного острием в сторону патрона. При этом рассеиваемый поток имеет плавное растекание в пространстве. Добавление к основанию такой поверхно.сти плавного закругления позволяет без отраженного вверх потока деионизмровать и охлаждать газ и плазму на достаточной высоте. Все плазмораспыляющие поверхности должны обеспечивать плавность в истечении и рассеивании плазмы и газа. В противном случае образующийся отраженный восхбдящий поток плазмы может привести к перекрытию патрона по поверхности и его отказу. Кроме того, отсутствие плавности в движении потока требует увеличения прочностных характеристик и плазмораспылителя, и опорного изолятора, что ведет к удорожанию конструкции предохранителя , На фиг. 1 показано дугогасительное устройство (один полюс), установлен рабочем положении, разрез, на фиг. 2 - Связеулавливающее плазмораспыляющее приспособление, разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2. Опорно-изоляционный узел устройства состоит из опорных верхнего 1 и нижнего 2 изоляторов, жестко закрепленных на основании 3. Узел коммутации (гашения) электрической дуги содержит камеру гашения (патрон) k, выполненную из твердого газогенерирующего изоляционного материала. Внутри камеры расположены подпружиненные электроды, соединенные между собой с помощью коммутирующего элемента, напри.ер плавкой вставКИ; плавкой вставки и контакта, одного контакта и т.п. Камера загерметизирована со стороны верхнего конца и открыта со стороны нижнего. Она укреплена верхним концом в ловителе 5 жестко соединенном с верхним опорным изолятором 1. Крепление камеры осуществлено в виде штыкового замка, (с помощью ушка 6 камеры). Внешний выбрасываемый наружу электрод камеры соединен с наружным коммутирующим электродом 7

дугогасительного устройства. Его внешний конец заканчивается кпиновидным контактом 8, входящим в зацепление со скользящим контактом 9Этот контакт может выполняться и не подвижным: контакты 8 и 9 соединены между собой с помощью жесткого болтвого соединения.

Для предотвращения смерзания при гололеде патрона 4 и наружного электрода 7 служит влагоотражательный козырек 10.

Питание к полюсу дугогасительного устройства подводится с помощью шины 11, а отводится шиной 12.

Устройство содержит жесткий металлический кронштейн 13 связеулавливающего-плазмоотражательного приспособления, состоящего из плазмоотражателя 1 Ki связеулавливающего элемента 1 5 ( фиг .2 и ЗК

Плазмораспыляющее устройство выпонено в виде сварного или выштампованного пространственного конуса с вершиной, направленной в сторону открытого- конца патрона, и лежит на его осевой линии. Материалом конуса должен быть металл, например сталь, способствующий охлаждению плазмы при соприкосновении с нею, кроме того, для упрощения конструкции он должен хорошо свариваться с крепежными элементами приспособления - ребрами 16, также выполняемыми из стали или аналогичного материала. Ребра верхней частью приварены к телу плоского связеулавливающего кольца 17. выполненного из стали или подобных ей материалов. Для лучшего механического сцепления и обеспечения высокой прочности конструкции ребра по концам снабжены загибами, способствующими увеличению сварного шва между соединяемыми деталями. Вся конструкция, состоящая из связеуяавливающего кольца 17, выполняемого, например, из металлического прута, ребра 16 и плазмоотражателя It, изготавливаемого из металлического (стального) листа, жестко объединенная способом сварки в монолитную конструкцию, закрепляется на нижнем конце кронштейна 13 путем механической заделки с последующей сваркой всех точек соприкосновения как с нижней стороной плазмоотражателя 1 конуса, так и с внутренней стороной кольца 17.

Вершина конуса 18 образована под углом ef- , который не может превышать 90. Таким образом, конус получен вращением образующей под этим углом вокруг осевой линии патрона.

Верхний конец кронштейна 13 соединен с верхним основанием нижнего опоного изолятора 2 (фиг.1) с помощью например, болтового соединения, как и отводящая шина 12.

Устройство работает следующим образом.

При срабатывании коммутирующего элемента патрона , например после сгорания плавкой вставки, вследствие возникновения в защищаемой сети токов короткого замыкания внутри патрона образуется в электрической цепи воздушный разрыв. Под воздействием высокой напряженности электрического поля этот разрыв пробивается электрическими зарядами и в нем загорается дуга. Она горит тем интенсивнее, чем больше ток повреждения в защищаемой цепи. Электрическая дуга имеет высокую температуру нагрева (тысячи и десятки тысяч градусов вследствие чего при ее соприкосновении с внутренними стенками патрона начинается интенсивный процесс абляции, испарение и унос минерала стенок в полость патрона. Давление внутри патрона быстро нарастает и начинает воздействовать на наружный электрод

патрона, выталкивая его в окружающее пространство. При этом избыточное количество газа по неплотностям устремляется в атмосферу, унося тепловую энергию от дуги, охлаждая и деионизируя ее. По истечении определенного периода времени, исчисляемого сотыми долями секунды, внешний электрод патрона совместно с наружным коммутирующим электродом 7 выбрасывается полностью в окружающее пространство и под давлением газов устремляется вдоль осевой линии патрона, попадая внутрь кольца 17 и ударяясь о коническую поверхность плазмоотражателя 1А (фиг.2). При этом происходит гашение его механической энергии внутри объема тела, образованного кольцом 17, ребрами 16 и конусом. Таким образом, выброшенный патроном электрод, жестко соединенный с наружным коммутирующим электродом 7, не падает на землю под полюс предохранителя,и не закручивается вокруг контактов 8 и 9, что могло бы привести 7 к удару о фарфоровые ребра изолятора 2 и их повреждению. Поэтому отпадает необходимость иметь скользящий разъемный контакт между контактами 8 и 9 который раньше предотвращал удар электрода по ребрам, обеспечивая его падение на землю. Вы полнение этого контакта болтовым зна чительно повышает надежность его работы в наружных условиях и упрощает конструкцию дугогасительного устройства, так как проскальзывающий контакт имеет сложное устройство. Выброшенные вслед за электродом раскаленные газы патрона (их истечение резко возрастает, как только освободится от электрода основной дутьевой канал) ударяются о коническую поверхность плазмоотражателя 14 и по его обводам начинают уходить в стороны от осевого направления патрона, которого они придерживались на начальном этапе пути в атмос фере. Распыленный в пространство плазменный поток начинает взаимодействовать с массой воздуха окружающей среды, интенсивно отдавая тепло. Таким образом, плазмораспылитель осу ществляет два процесса: во-первых, меняет направление газового потока от вертикального до почти горизонтального уровня земли, и, во-вторых, обеспечивает его интенсивное охлаждение за счет резкого увеличения масс воздуха, входящих в соприкосновение с частицами плазменного пото ка. Последнее служит ликвидации проводимости в выброшенных газах. Таким образом, устраняется опасность поражения обслуживающего персонала, нахо дящегося в зоне под камерой гашения в момент ее срабатывания. Перезарядка устройства происходит следующим образом. Процесс перезарядки аналогичен такому же процессу при обслуживании, например, современных серийных предохранителей на напряжение 11 О кВ. Для этого снимают разъединителем напряжение 110 кВ с патрона предохранителя (камеры гашения и с помощ приставной лестницы снимают вручную патрон Ц, освобождая его от штыково замка в ловителе. Одновременно с па роном снимают и выброшенный электрод Для этого разъединяют болтовое контактное соединение контактами 8 и 9. Вместо сработавшего патрона движением вверх с одновременным не0значительным разворотом устанавливают запасной заряженный патрон в ловитель 5 до вступления в зацепление штыкового замка и ушка 6. После этого производят смазку контактов 8 и 9 и их болтовое соединение между собой. Снимают переносную лестницу, и полюс дугогасительного устройства снова готов к работе. Отключают выключателем ввода 10 кВ нагрузку подстанции и с помощью разъединителя стороны высшего напряжения на трансформатор подают напряжение от питающей линии через перезаряженное дугогасительное устройство. Затем включают выключателем ввода 10 кВ нагрузку подстанции, которая снова вступает в работу. Сработавший патрон подвергают тщательной ревизии, заменяют обгоревшие элементы, выправляют погнутые электроды, смазывают и готовят к работе. После повторной зарядки он занимает место резервного дугогасительного устройства. Формула изобретения 1.Автогазовое дугогасительное устройство, содержащее верхний и нижний опорные изоляторы, газогенерирующий Ъатрон, установленный -открытым концом вниз, внутренний и наружный коммутирующие электроды, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности работы, нижний опорный изолятор снабжен связеулавливающим устройством, выполненным в виде плоского коль|ца с центром, установленным на осевой линии патрона, и плазмораспыляющим устройством, выполненным в виде объемного тела с поверхностью, имеющей образующую, расположенную к оси патрона под углом от О до 90 , вершиной направленным в сторону патрона. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью удешевления конструкции, наруи-иь1Й коммутирующий электрод жестко присоединен к опорному изолятору. Источники информации, принятые ВО внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 01 Н 33/76, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 266605 /07, кл. Н 01 Н 33/76, 1978.