Газовый выключатель Советский патент 1982 года по МПК H01H33/91 

(54) ГАЗОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

1

Изобретенне относится к газовым, в частности, элегазовым выключателям-высокого напряжения с автокомпрёссионным дугогасящим устройством.

Известен газовый выключатель, у которого контактная система выполнена в виде двух соплообразных контактов, один из которых жестко соединен, с крышкой подвижного цилиндра вблизи ,изолЯ1шо1шого сопла. Внутрицилиндра вокруг соплообразного контакта раз- . мещен неподвижный поршень, установленный на стойках. Тяга управления присоединена к подвижному цилиндру сбоку. Гашение осуществляется потоком газа, сжимаемого в подвижном цилиндре, через соплообразные контакты и изоляционное сопло И.

Недостатком такого выключателя является то, что истечение газа через соппообразный контакт, расположенный внутри цилиндра, происходит в окружающую шипшдр среду с 20 давлением, равным давлению газав оболочке. Поскольку к моменту размыкания контактов давление в цилиндре из-за малого хода

поднимается незначительно, го такое дутье яяпяегся малоэффективным, что ограничивает отключающзгю способность выключателя.

Известна также конструкция дугогаснтельной камерт газонаполненного выключателя, содержащая подвижный я неподвижный контакты Н дутьевое устройство, расположенное вокруг подвижного контакта соосно с ним. Дутьевое устройство состоит из двух соосных цилиндров, жестко соединенных с одного торца общим днищем, к которому так же прикреплен подвижньга контакт, а с другого торца цилиндры снабжены раздельными крышками с изоляционными соплами. Поршень установлен на стойках, которые 1фоходят сквозь упомянутое общее днище. Гашение дуги осуществляется двухсюрошшм потоком сжатого газа, вытесняемого из объещ между двумя цилиндрами и порншем. Один йэ , . потоков дугогасящей , проходящий через изолящюнное сопло внутреннего цилиндра, обдувает подвижный контакт и проходит дальше через кольцевой зазор между упол контактом и внутренним цилиндром и затем через отверстия в упомянутом общем днище в пространство, окружающее камеру 2. Однако такой дутьевой тракт обладает высоким аэродинамическим сопротивлением, а дутье является малоэффективным. Кроме того, внутренний щшиидр, вместе с упомянутым кольцевым зазором занимает значительную часть полезного объема сжатия, что приводит к быстрому спаду давления после открытия сопла. Все это ухудшает дугогасительные характеристики устройства .или требует увеличения его размеров и массы. Наиболее бпизким техническим рещеиием к предлагаемому является газовый выключатель, в котором внутри подвижного цилиндра, закрытого с одной стороны крышкой с установленными на ней подвижным полым контактом и ИЗОЛЯ1ЩОШ1ЫМ соплом, а с другой - днищем с уплотняющей манжетой, размещен неподвижный поршень, установленный на центральной трубчатой ножке. Внутри труб чатой ножки поршня проходит трубчатый што служащий для )а1равления подвижным контак том и цилиндром, а также каналом дутья через подвижный контакт. При отключении выключателя паз, сжимаемый над порщнем, проходит через подвижный контакт, трубчатый шток, отверстия в его боковой стенке, кольцевой зазор между штоком и трубчатой ножкой поршня, через отверстия в тдубчатой ножке поршия и попадает в пространство под поришем, где газ к этому моменту находится в разреженном состоянии. Между зонами сжатия газа над поршнем и разрежения газа под поршнем достигается высокий . перепад давления, благоприятно сказывающийся на истечеиие газа через подвижный контакт 31. К недостаткам конструкции следует отнести сложность конфигурации канала истечения газа через подвижный контакт, т.е. наличие многократного изменения направления потока за счет множества отверстий и перемы чек в стенках штока и трубчатой ножке порш ня, что создает дополнительное аэродинамичес кое сопротивление на пути потока газа, чем ограничивается отключающая способность. Цель изобретения - повышение отключающей способности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов выключателя. Для, достижения поставленной цели в газовом выключателе с автокомпрессиониым дугогасящим устройством, содержащим подвижный цилиндр, управляемый штангой и закрытый с обоих торцов крышками, к одной из которых прикреплен трубчатый контакт, а через вторую проходит опора неподвижного поршня, внутри указанного подвижного ци94 линдра мезеду торцом трубчатого контакта и второй крышкой имеется зазор, а штанга управления присоединена непосредственно ко второй крышке. В зазоре напротив торца трубчатого контакта на второй крышке подвижного цилиндра имеется рассекатель газового потока. Для быстрого наполнения газом объема внутри подвижного цилиндра над порщнем, по крайней мере, одна ножка неподвижного поршня вьшолнена полбй, открыта с одной стороны в пространство, окружающее дугогасящее устройство, а с другой имеет обратный клапан, открьгаающийся внутрь полости подг внжного цилиндра.. Для обеспечения синхронного дуть через контакты выключателя на неподвижном поршне установлен трубчатый уплотняющий элемент, охватывающий трубчатый контакт и - имеющий возможность перемешаться вдоль его оси. На фиг. 1 показан данный выключатель , в отключенном положении; на фиг, 2 - варнант исполнения выключателя с клапаиом на трубчатом контакте и скользящими контактами на стЫ|ках неподвижного порщня в положении включено (без главных контактов). Автокрмпрессионное дугогасящее устройство размещено в герметизированной оболочке 1, заполненной газом, например элегазом (SFs) с избыточным давлением, и состоит из неподвижных главного 2 и дугогасительного 3 контактов, подвижного щипоодра 4, закрытого с обоих сторон крышками 5 и 6, из которых к крышке 5 прикреплены тр)гбча1 1й дугогасительный контакт 7, главный контакт 8 и изоляционное сопло 9, а к крышке 6 непосредственно или через шарнир присоединена тяга управления 10. Внутри подвижного цилиндра 4 размещен неподвижный порщенъ И, делящий объем на две части А и Б и установленный на стойках 12 с проточками 12а и стойках 13 с отверстиями 13а и 136, закрепленных на токоподводящем основании 14. Количество CTOieK вь1бирается из расчета пропускной способности по номинальному току выключателя, но не менее двух. Стойки 12 и 13 могут быть выполнены сплошными или полыми. При варианте сплошной стойки 12 со стороны токоподводящего основания 14 целесообразно выполнить участок уменьщенного сечения, например, в виде проточки 12а, располагающейся в отключенном положении выключателя напротив крыщки 6. При варианте полой стойки 13 над отверстием 13а через неподвижный поршень установлен клапан 15, открывающнйся а объем А над поршнем, а в боковой стенке стойки 13 со стороны токоподводящего основания 14 выполнено хотя бы одно отаерстие 136 с любой формы, располагающееся в о-пслюченнрм положешш выключателя полностью или частично в полости Б.Поршень 11 может быть снабжен также обратным клапанами наподобие клапанов 15 (на ф|1г. 1 и 2 не показано), соединяющих объем А и Б и открывающихся в объем А. Цепь тока с содви кного цилиндра на стойки поршня осуществляется в одном варианте с помощью скользящих контактов 16, размещенных на самом неподвижном поршне, или в другом варианте - с помощью скользящих контактов 17а или 176, установленных на крыщке 6 и охватывающих стойки 12, 13 (фиг. 2). Для обеспечения газоплотности все скользящие сочленения снабжены уплотняющими элементами, например поршневыми кольцами. 18 и уплотнительными втулками 19 и 20. Дна улучшения истечения газа через трубчатый контакт 7; напротив выхлопного торца этого контакта на крышке 6 имеется рассекатель газового; потока 21. На фиг. 2 показан вариант выключателя с устройством, обеспечивающим синхронное дутье через трубчатый контакт 7, выполненным в виде трубчатого уплотняющего элемен та 22, изготовленного, например, из изоляиконного материала с бортиками 22а и 226 установленного иа неподвижном поршне 11 и охватывающего трубчатый контакт 7. Трубчатый уплотняющий элемент 22 частичн подвижен относительно поршня, во включенно положении выключателя он своим торцом со стороны бортика 22а, например, с помощью пружины 23 прижат к крышке 6 подвижного цилиндра и тем самь1м отделяет объем Б по поршнем от внутренней полости трубчатого контакта 1. При отключении выключателя срабатывает привод (любой известной конструкции), соединенный с изоляционной тягой 10. Подвижнь1й цилиндр 4-приходит в движение. При этом объем А над поршнем внутри цилиндра уменьшается н газ в нем сжимается, а объем Б под поршнем увеличивается и давление газа в нем падает. Сначала раз мьпсаются главные контакты 2 и 8, затем дугогасительные 3 и 7, и между ними возникает электрическая дуга. Объем Б с пониженным давлением газа связан с внутренней полостью трубчатого контакта 7, так «по после размыкания контактов, одновременно с возникновением электрической дуги через этот трубчатый контакт, за счет высокого перепад давлений образуется интенсивный поток газа, способствующий улучшенному .ее обдуву и эвакуации раскаленных газов. Если отключается значительный ток и до момента схода изоляционного сопла 9 с дугогасительного контакта 3 гашение дуги ке происходит, то при дальнейшем ходе подвижного цилиндра и увеличения давления в объеме А открывается изоляционное сопло 9 и образуется 1П1тенсйвный двухсторонний поток газа, обеспечивающий гашение дуги. В конце хода на отключение крышка 6, перемещаясь по сплошной стойке 12 достигает проточки Па, или в другом вариантепо полой стойке 18 достигает отверстия 136, и объем Б в подвижном цилиндре начинает сообпцаться с объемом, окружающим дугогасящее устройство, быстро наполняя его свежим газом, подготавливая тем самым выключатель к включению. В варианте конструкции, приведеином на фиг. 2, в начале хода подвижной системы на отключение трубчатый уплотняющий элемент 22 перемещается за счет пружины 23 вместе с крышкой 6 до тех пор, пока своим бортиком 226 не упирается в неподвижный поршень 1 Г. После этого крышка 6 отходит от трубчатого уплотняющего элемента 22, появляется зазор и организуется дутье через трубчатый контакт. Начало дутья выбирается так, чтобы дугогасительные контакты разошлись до оптимального для дугогашения расстояния. (или до момента открытия изоляционного сопла). Благодаря отсутствию первоначального расхода газа из объема А, несмотря на размыкание /(угогасительных контактов, давление в этом объеме быстро нарастает, а в объеме Б снижается. При этом одновременный более интенсивный двухсторонний обдув дуги через изоляционное сопло и трубчатый критакт благоприятствует повышению отключающей способности. При включении выключателя и движении подвижного цилиндра вместе с трубчатым контактом и изоляционным соплом в противоположную сторону газ в объеме Б сжимается, а в объеме А происходит разрежение газа, т.е. газ в него засасывается с одной стороны через изоляционное сопло 9, а с другой стороны через трубчатый контакт 7, через обратные клапаны 15, установленные над полыми стойками 13 неподвижного поршня 11. В конце хода на выключение, когда сопло 9 и подвижный контакт 7 надвигаются ,на неподвижный дугогасительный контакт 3, заполнение объема А продолжается как за счет газа, сжимаемого в объеме Б и поступающего из объема Б в объем А через обратные клапаны в поршне 11 (на фиг. не показаны), .так и за счет газа, поступаюшего в объем А из окружающего цилиндр пространства через полые стойки 13 с обратными кта7панами 15. Это способствует более быстрому заполнению объема А при включении и обеспечивает подготовку выключателя к последующему отключению. Предлагаемая конструкция не ограничивается примерами, приведенными выше, а распространяется на все другие эквивалентные варианты, например, такие как выключатели с неподвижным цилиндром и подвижным поршнем, а также у которых трубчатый упло нительный элемент снабжен фиксаторами, рассекатель-газового потока снаби ен контрэлектродом, трубчатый контакт со стороны сопла выполнен жестсой соплообразной конструкции или соплообразной конструкции с пружинящими контактами, трубчатый контакт вьшолнен ограниченно подвижным в направлении от цилиндра, первая крытшса цилиндра имеет обратные клапана, открывающиеся внутрь цилиндра, вторая крышка цилиндра имеет обратный клапан, открывающийся внутрь цилиндра при заданном перепаде давлений между полостью Б и окружающим цилиндр пространством, а также другие устро ства, содержащие основные конструктивные элементы предлагаемого изобретения . Основным преимуществом данной конструк ции выключателя является уменьшение аэроди намического сопротивления потоку газа через подвижный трубчатый контакт, обеспечивающе большую интенсивность истечения газ и обдува дуги, что вместе с оргшшзадаей синхрон ного дутья через этот контакт с помощью трубчатого уплотнительного элемента способствует увеличению отключающей способности выключателя. Кроме того, улучшаются усло ВИЯ наполнения газом объема А над поршнем при включении выключателя, а объем Б в конце хода на отключение, что достигается созданием дополнительных каналов для заполнения через полые стойки или с помощью участков с уменьшенным сечением на с|щошных стойках неподвижного поршня. Данная Конструкция максимально упрощена облегчён вес подвижных частей и уменьшены габариты выключателя за счет более эффекти ного использова п1я поперечного сечения цилиндра и сокращения аксиальных резисторов. Конструкция предназначена в основном для быстродействующих элегазовых выключателей 4 8 как отдельностоящих, так и для КРУ высокого и CBepxBbicoKoro напряжения. Ожидаемая эффективность применения данной конструкции по сравнению с прототипом определяется увеличением 6тр1ючающей . способности не менее чем на 15-25%, а также снижением габаритов и трудоемкости изготовления. Формула изобретения 1.Газовый выключатель с автокомпрессионным дугогасящим устройством, содержащий подвижный цилиндр, управляемый штангой и закрытый с обоих торцов крышками, к одной из которых прикреплен трубчатый контакт, и через вторую проходят стойки неподвижного поршня, отличающийс я тем, что, с целью повыщения отключают щей способности, упрощения, конструкции и уменьшения габаритов, внутри подвижного цилиндра между торцом трубчатого контакта и второй крышкой выполнен зазор, а щтанга управления присоединена непосредственно ko .второй крышке. 2.Выключатель по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в зазоре напротив торца трубчатого контакта на второй крышке пoдви и oгo цилиндра установлен дополнительно введенный рассекатель газового потока. 3. Выключатель по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что по крайней мере, одна стойка неподвижного поршня вьшолнена полой, открыта с одной стороны в пространство, окружающее дугогасящее устройство, а с другой установлен обратный клапан, открывающийся внутрь полости подвижного цилиндра. 4. Выключатель по пп. 1-3, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, на неподаижном поршнеустановлен дополнительно введенный трубча- , тый уплотняющий элемент, охватывающий трубчатый контакт с возможностью перемещения вдоль его оси. Источники информации, принятые во внимание при экснертизе I. Патент Швейцарии № 519238, кл. Н 01 Н 33/91, 1963. 2.Патент Швеции № 369353, кл. Н 01 Н 33/91, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР N 550696, кл. Н 01 Н 33/91,1969.,