Дугогасительное устройство автокомпрессионного газового высоковольтного выключателя Советский патент 1982 года по МПК H01H33/91 

1

Изобретение относится к газовым, в частности элегазовым, автокомпрессионным выключателям высокого напряжения.

Известна конструкция дугогасительного устройства автокомпрессионТного выключателя, содержащего подвижной цилиндр, несущий дутьевое сопло и соединенный с подвижным контактом, неподвижный поршень и вспомогательный поршень, расположенный между соплом и неподвижным поршнем. Вспомогательный поршень удерживается пружиной и снабжен клапаном, который открывается в сторону сопла , когда давление в полости между передвижным и вспомогательным поршнями будет больше давления между вспомогательным поршнем и соплом PJ.

Для того, чтобы обеспечить эффективное повышение давления в полости, пружина, удерживающая вспомогательный поршень, обеспечивать большие усилия. Это значительно усложняет и утяжеляет конструкцию. Другой существенный недостаток этой конструкции состоит в том, что истечение газа из объема между основными и вспомогательными поршнями в сторону сопла происходит лишь после того, как давление перед соплом начнет снижаться и снизится до величины меньЪей, чем давление между поршнями. Анализ показывает, что спад давления в области перед соплом после его открытия происходит очень

,j быстро, отношение давление перед и за соплом может снижаться до 1,21,5. Такое снижение давления в цилиндре, причем в момент выхода контакта из сопла, т«ег в период наи

20 более благоприятный для .дугогашения, значительно ухудшает отключающую способность этого дугогасительного , устройства, увеличивает время горения дуги. Известно дугогасительное устройство автокомпрессионного выключателя у которого улучшение дугогасйтельных характеристик достигается за счет дополнительного пневматического устройства, расположенного последовательно с цилиндром вне его .рабочей камеры и состоящего из вспо могательной камеры с дополнительным поршнем и пружиной. При движении на отключение штанга подвижного контакта освобождает дополнительный по шень с пружиной и газ из вспомогательной камеры вытесняется в рабочую полость цилиндра. Это увеличивает количество газа и повышает дав в цилиндре, которое к моменту открытия сопла в этой конструкции может достигать критического 2} Однако наличие вспомогательной каме ры с дополнительным поршнем и пружиной в данной конструкции приводит к увеличению габаритов и массы выключателя. Кроме того, для удержания дугогасительного устройства во включенном положении привод выклю чателя должен иметь защелку, действ ющую против сил упомянутой пружины, взводимой при включении. Для этой конструкции характерен большой начальный объем камеры сжатия и большой рабочий ход сжатия. Такой конструкции свойственен относительно медленный рост давления в объеме сж тия, что ограничивает возможность увеличения отключающей способности и сокращения длительнЬсти горения дуги. Наиболее близким по технической сущности (Г (предлагаемому является автокомпрессионное дугогасительное устройство электрического газового выключателя, содержащее сопло, подвижный цилиндр с двумя крышками, между которыми расположен неподвиж ный поршень, разделяющий полость цилиндра на две полости f3}. Цель изобретения - устранение ук занных недостатков, упрощение конструкции дугогасительного устройств снижение его габаритов и массы, повышение отключающей способности. Указанная цель достигается тем, что в дугогасйтельном устройстве автокомпрессионного газового высоко вольтного выключателя, содержащем с ло, подвижный цилиндр с двумя крышк ми, между которыми расположен непод вижный поршень, разделяющий полость цилиндра на две полости, введен внутренний цилиндр, причем между поршнем и одной из крьниек, обращенных к соплу дугогасительного устройства, расположена герметичная полость, ограниченная стенками внутреннего цилиндра , неподвижным поршнем и крышкой внутреннего цилиндра, причем крышка внутреннего цилиндра и поршень снабжены, по крайней мере, двумя обратными клапанами, имеющими возможность открываться внутрь этой полости,а полость цилиндра под неподвижным поршнем снабжена уплотнениями, расположенными на боковой поверхности неподвижного поршня и на поверхности поршня под обратным клапаном, соединяющим эти две полости. На фиг 1 показано дугогасительное устройство с односторонним дутьем, слева - устройство в процессе отключения, справа - во включенном положении, на фиг. 2 - вариант конструкции устройства с двухсторонним дутьем, слева - устройство в процессе отключения, справа - в процессе включения. Основными элементами дугогасительного устройства автокомпрессионного выключателя являются подвижной цилиндр 1, неподвижный поршень 2, верхняя крышка 3 с соплом 4 и нижняя крышка 5. Поршень 2 крепится на стой-ке 6, а цилиндр 1 управляется тягой 7,прикрепленной к крышке 5, на ко торой смонтирован обратный клапан 8.Подвижный контакт 9 крепится на крестовике 10. Контакт 11 - неподвижный или ограниченно подвижный. Внутри цилиндра 1 часть пространства между крышкой 3 и поршнем 2 заполнена герметизированной камерой переменного объема. Пространство камеры Б ограничено поршнем 2 с обратным клапаном 12, стенкой внутреннего цилиндра 13 и его крышкой 1k с обратным клапаном 15. Клапаны 12 и 15 удерживаются возв|:1атной пружиной 16, На стенке внутреннего цилиндра 13 имеется кольцевой упор 17, ограничивающий расширение камеры. Герметизация камеры осуществляется уплотнениями 18-21. Обратный .клапан 15 имеет упор-головку 22 с направляющими ребрами 23, которые могут быть выполнены J3 виде направляющего аппарата, способстаукйцего I турбулизации или завихриванию (закручиванию) потока газа из камеры Б вокруг от контакта 9, например, за счет кривизны или наклона образующих ребер 23 относительно продольной оси дугогасительного устройства. Для передачи тока от контакта 9 к неподвижным частям дугогасительного устройства имеются скользящие контакты например в виде разрезных ламелЁЙ, связанных с крышкой S Вариант дугогасительного устройствэ (фиг. 2) отличается тем, что контакт 9 выполнен полым и своим основанием соединен с крышкой 5 цилиндра. Токопередача от контакта 9 к стойкам 6 поршня осуществляется скользящими контактами 2. В боковой стенке контакта 9 имеется ряд отверстий 251 перекрываемых-ограниченно подвижным плунжером 2б, вместо которого может быть установлен обратный клапан. Центральная стойка 6 поршня ёаменена двумя или более стойками 6, расположенными эксцентрично и используемыми для то копередачи. Стенка камеры 27 выполнена из эластичного газонепроницаемого материала, например прорезиненной ткани или синтетической пленки и т.п. Жесткие стенки служат для уменьшения механических нагрузок. Дугогасительное устройство работает следующим образом. В отключенном положении крышка 3 находится на максимальном расстояни от контакта П и на минимальном рас стоянии относительно поршня 2. При крышка 1 внутреннего цилиндра упирается в бортик на крышке 3 и объемы А и Б имеют минимальную вели чину. Расстояние между поршнем 2 и крышкой 5 и, соответственно, объем В имеют максимальные величины. Клапаны 8 и 15 открыты, клапан 12 зажа пружиной, Элегаз или иная дугогасящая среда во всех объемах А, Б и В находит ся при одинаковом давлении, равном давлению в оболочке включателя. При включении тяга 7 движет цилиндр 1 в направлении контакте 11. При этом с самого начала движения цилиндра 1 на включение объем В ока зывается герметизированным относительно пространства, окружающего 14илиндр. На некотором участке хода на включение клапан 15 закрывается, после чего клапан 12 получает возможность пропускать сжатый газ из полости В в полость Б. Максимальный 86 объем полости Б (во включенном положении) в 1,2-3 раза меньше максимального объема полости В (в отключенном положении). Объем полости В во включенном положении выбирается минимальным. В конце включения большая часть газа из полости Б перетекает под давлением в полость Б. Давление в полости Б оказывается в 1, раза выше давления в полости А. В этом положении система остается до подачи команды на отключение. Сохранность давления в полости Б обеспечивается системой независимых уплотнений 18, 19 21 дифференциального типа, применением клапанов нипельного типа и т.п. Увеличение объема вспомогательной камеры Б при включении обеспечивает быстрое заполнение полости А. При отключении крышка 3 с цилиндром 1 движутся в направлении поршня 2. При этом объем полости А уменьшается, а объем полости В увеличивается, соответственно давление в А растет, а в В падает. Полость В через клапан 8 быстро заполняется из окружающего пространства и на процесс отключения влияния практически не оказывает. В предлагаемой конструкции по сравнению с известной не требуется защелка для вспомогательного поршня, возвратная пружина крышки герметизированной камеры (которая не является обязательной) на порядок слабее возвратной пружины вспомогатель °° , и отсутствуют многие дополнительные детали, что значительно упрощает конструкцию дугогасительного устройства, а также отчасти и привода, для которого задача удержания дугогдсительного устройства в отключенном положении упрощается или отпадает вовсе. При прочих равных условиях, например При условии равенства масс газа в камерах сжатия, длина цилиндра предлагаемой конструкции будет меньше, что уменьшает и массу подвижных частей, длину и массу ножек поршня. Использование в качестве одной из стенок герметизированной камеры неподвижного поршня, отсутствие вспомогательного поршня с его направляющими, защелками, мощными пружинами, упором на цилиндре также приводит к снижению габаритов и массы предлагаемого устройст ва по сравнению с известным.

важным преимуществом изобретения является 1,5 2-кратное увеличение давления & зоне дугогашения.. Это достигается благодаря тому, что например двухкратное уменьшение объема А в предлагаемой конструкции иожет быть достигнуто на значительно меньшем ходе, чем такое же уменьшение суммарного объема в известном устройстве.

Дугогасительное устройство обладает высокой степенью надежности, так как позволяет использовать подпружиненные уплотнения, усилие прижатия которых тем больше, чем дольше давление в камере Б.

Вариант конструкции (фиг. 2) обе печивает дополнительное увеличение отключающей способности за счет интенсификации дутья внутрь полого котакта благодаря всасыванию газа в полость В при отключении. Причем конструкция обеспечивает минимальные аэродинамические потери в указанном тракте. Следует заметить, что в таком варианте осуществляется двуфункциональное использование полости В. I

Увеличению отключающей способнос способствует возможность турбулиэировать поток газа, вытекающий из полости Б в направлении сопла, что, как известно, повышает теплоотвод от дуги, особенно в области перехода тока через нуль.

Предлагаемая конструкция дугогасительного устройства автокомпрессионного выключателя обладает меньг шими габаритами и материалоёмкостью повышенной эффективностью использования ограниченного в полостях А и Б запаса газа на гашение и рядом других преимуществ по сравнению с

известнь1м устройством, однако в стоI

имостном выражении ее экономическую эффективность в настоящее время подсчитать затруднительно.

Преимущества изобретения возрастают с увеличением напряжения и отключенного тока. Наиболее перспективным является прим енение его а выключателе и аппарате типа включатель-отключатель на классы напряжения 330 кВ и выше при отключаемых токах 50 кА и более.

Формула изобретения

Дугогасительное устройство автокомпрессионного газового высоковольтного выключателяj содержащее сопло, подвижный цилиндр с двумя крышками, между которыми расположен неподаиж- ный поршень, разделяющий полость цилиндра на две полости, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов, массы и повьшения отключающей способности , оно снабжено внутренним цилиндром, между стенками которого неподвижным поршнем и крышкой внутоеннего цилиндра образована герметичная полость, причем крышка внутреннего цилиндра и поршень снабжены, по крайней мере, двумя обратными клапанами, открывающимися внутрь этой Полости, а также введены уплотнения, расположенные на 6efковой поверхности неподвижного поршня и на поверхности поршня под обратными клапанами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Англии № 1 438708. кл. Н 01 Н 33/91, 965.

2.Патент Швейцарии If 524886, кл. 21 С 35/10, 1972.

3.Заявка ФРГ № , кл. К 01 Н 33/91, 12.09.77.