Высоковольтный коммутационный аппарат

 

1. ВЫСОКОЮЛЬТНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ с магнитным гашением дуги, содержащий герметизированный от внешней среды корпус, заполненный элегазом, в котором расположены контактные системы в &иде подвижных и неподвижных контактов, постоянные магниты, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целЫо расширения области применения по напря-/ жению путем повышения дугогасямей способности, контактные системы в плане взаимно расположены Лод углом 120 и смонтированы на трех симметрично расположенных относительно контактов разгрузочных изоляционных стержнях в виде трех последовательно включенных, соосно расположенных дугогасительных промежутков, подвижные контакты связаны с управляющим ытоком посредством планки,на которой укреплены -подвижный контакт нижнего разрыва и изоляционные тяги разной длины для управления подвижными контактами среднего и верхнего разрывов, а расстояние между электродами выбрано таким, что при заданной электрической износо-устойчивости контактной системы V-B (Л максимально m с V - электрическая прочность. где В/см, БГТ,- радиальная составляющая индукции магнитного поля, Тл. 2. Аппарат по п. 1, о т л и .ч а ю щ и и с я тем, что изоляционная тяга верхнего подвижнрго контак та отнесена к стенке корпуса и этот контакт укреплен на тяге консольно. ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИК

РЕСПУБЛИН (19) ПП

3I511.Н 01 В 33 74 /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

\, (\, F . Л

4i - )р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ = -:„":...„., К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ максимально, (21) .3425375/24-07 (22) 23..04.82 (46) 15.09.83. Вюл. Р 34 (72) A.È. Полтев и A.Н. Филимонов: (71) Северо-Западное отделение Все.союзного государственного проектноизыскательского и научно-исследовательского института-энергетических .систем и электрических сетей "Энерго. . сетьпроект" и Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина

f53) 421.316.524(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР:

Р 320833, кл. Н 02 Ь 3/00, 1971.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 189061, .1966. (54)(57) 1 . ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ с магнитным гаше. нием дуги, содержащий герметизированный от внешней среды корпус, заполненный элегазом, в котором расположены контактные системы в виде подвижных и неподвижных контактов, постоянные магниты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области применения по напря-. жению путем повышения дугогасящей способности, контактные системы в плане взаимно расположены йод углом1

120С и смонтированы на трех симметрично расположенных относительно контактов разгрузочных изоляционных стержнях в виде трех последовательно включенных, соосно расположенных дугогасительных промежутков., подвижные контакты связаны с управляющим штоком посредством планки,на которой укреплены подвижный контакт нижнего разрыва и изоляционные тяги разной длины для управления подвижными контактами среднего и верхнего разрывов, а расстояние меж" ду электродами выбрано таким, что при заданной электрической износоустойчивости контактной системы где Ч вЂ” электрическая прочность, С"

В/см, 8 радиальная составляющая ин- дукции магнитного поля, Тл.2. Аппарат по п. 1, о т л и .ч а ю щ и й.с я тем, что изоляционная тяга верхнего подвижного контакта отнесена к стенке корпуса и этот контакт укреплен на тяге консольно..

104 2100

Изобретение относится к электроаппаратостроению и касается конструкции высоковольтного коммутационного аппарата (выключателя нагрузки, выключателя с ограниченной мощностью отключения ) с гашением дуги в элега- 5 зе.

В распределительных сетях напряжением 35-220 кВ в качестве оперативных и защитных аппаратов широко используют выключатели различного ис- )p полнения. Выключатели — достаточно сложные и дорогостоящие аппараты;

Их применение существенно увеличивает стоимость распределительных сетей.

Известны распределительные устройства высокого напряжения с однофаэными элегазовыми коммутационными аппаратами на одно, два и три направления (1 g.

Устройство не обеспечивает высокой20 дугогасящей способности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является высоковольтный коммутационный аппарат с магнитным гашением дуги, содер- 25 жащий герметизированкый от внешней среды объем, заполненный элегазом, в котором расположены подвижные и неподвижные контакты, постоянные маг ниты (2 $. 30 . Однако известному коммутационному аппарату присущи недостаточная дугогасящая способность и наличие только одного междуконтактного промежутка (раэрыва ) на .фазу, что не позволяет выполнять его на повышенные напряжения. Недостаточная также его надежность, вследствие оседания;на поверхностях торцовых контактов пылевидных фторидов металлов, образующихся при горении дуги, а также . существует огасность разрушения постоянных магнитов при включениях с ударом.

Цель изобретения — расширение области применения по напряжению- 45 путем повышения дугогасящей способности.

Цель достигается тем, что в высоковольтном коммутационном аппарате с магнитным гашением дуги, содержащем 50 герметизированный от внешней среды корпус, заполненный элегазом, в котором расположены контактные системы в виде подвижных и неподвижных контактов, постоянные магниты, контактные системы в плане взаимно расположены под углом 120 и смонтированы на трех симМетрично расположенных относительно контактов разгрузочных изоляционных стержнях в виде трех последовательно включенных, соосно расположенных дугогасительных промежутков, подвижные контакты связаны с управляющим штоком посредством планки, на которой укреплены подвижной контакт нижнего разДыва и изо- 65 ляционные тяги разной длины для. управления подвижными контактами среднего и верхнего разрывов, а расстоя- ние между электродами выбрано таким, что при заданной электрической износоустойчивости контактной системы максимально, где < — электрическая прочность;

В/см;

В,„- .радиальная составляющая индукции магнитного поля, Th

Высоковольтный коммутационный аппарат может быть выполнен с изоляционной тягой верхнего подвижного кон- такта, отнесенной к стенке корпуса, и этот контакт. Укреплен на тяге консольно»

На фиг. 1 изображен высоковольтный коммутационный аппарат, вертикаль. ный разрез, на фиг. 2 — контактная: система аппарата, на фиг. 3 — высоковольтный коммутационный аппарат, поперечный разрез.

Высоковольтный коммутационный аппарат (фиг. 1) с тремя междуконтактными промежутками (разрывами ) a фазе, имеет пофазное исполнение.

Этот аппарат может использоваться в качестве выключателя ограниченной мощности отключения на среднее напряжение, например 35 кВ, и в виде выключателя нагрузки на напряжение

110-220.кВ и выше.

Контактные узлы 1 — б конструктивно выполнены так, как это показано на фиг. 2. Они размещены в фарфоровом изоляторе 7, который repi метично закрыт фланцами 8 и 9. Подвижные контакты 10 и.11 (третий— средний подвижный контакт на фиг.1 не показан )либо непосредственно (как контакт 10 1, либо как, например, контакт 11 через изоляционный стержень 12 (удаленный от потен- циальных элементов 4 — б ) связаны ведущей планкой 13. Последняя укреплена на головке сильфонного узла 14, который является подвижным герметичным уплотнителем, отделяющим внутренний объем изолятора 7 от наружной среды и в то же время позволяющий сообщить движение подвижным контактам от ведущего штока 15.

Последний связан с приводом (He показ ай).

Поддерживающие контактные узлы

1-6 деталей 16-21 одеты на стержни

22-24 (фиг. 3) и фиксированы в нужном положении изоляционными трубками

25 - 31. Контактный узел связан с фланцем 8 токоведущей шиной 32. Контактный узел 6 соединен с фланцем 9 токоведущей шиной 33. При включении аппарата ведущий шток 15 поднимается вверх и через сильфонный узел 14

10.4 210.0

Ч. 8 tnax. — 3(P- 1 10 ).

3 сообщает движение ведущей планке 13.

Последняя передает движение всем трем подвижным контактам 10, 11 и третьему (не показан ), которые и осу-, ществляют замыкание цепи.

При отключении образуются три про"-:.-5 межутка, в которых под действием радиальных составляющих магнитного поля дуга быстро перемещается в междуконтактном промежутке. При этом происходит интенсивный теплоотвод .. )0 от дуги и она гаснет при переходе тока через: нуль.

При выходе подвижного контакта, например 10, иэ роэеточного втычного контакта 34 между ними возникает::.15 дуга 35. Взаимодействие тока дуги с радиальной составляющей магнитного поля В„, созданного постоянными встречно-включенными магнитами 36, вызывает появление силы, которая . заставляет дугу быстро перемещаться..:.-.З) по поверхностям дугогасительным электродам ) 37 контактных узлов 1-6::-. ..-.

При этом обеспечивается интенсивный : теплоотвод от дуги, следовательно, соответствующий дугогасительный эффект.

В данной конструкции постоянные магниты 36, укрепленные неподвижно, : при включениях .аппарата не восприни- - .мают ударные нагрузки. Подвижные 30 контакты, например контакт 10, само--"зачищаются при вхождении во втычные розеточные контакты 34. Пля них не опасны пылевидные фториды металлов, возникающие при горении дуги 35 на З5 металлических электродах. Кроме того, втычные контакты обеспечивают более .:, высокую электродинамическую устой-. чивость.

Взаимное располОжение контактных 40 узлов в плане показано на фиг. 3. Ду. гогасительные электроды с магнита; ми расположены соосно в изоляторе 7.:.

Контактные же узлы 1-2, 3-4 и 5-.6 развернуты и взаимно расположены под углом 120 . При таком их распо-,:-<5 ложении обеспечивается минималЬный;."; диаметр фарфорового изолятора.

- Изоляционные стержни 22 — 24 расположены симметрично относитель-"-, но контактных узлов на радиусах - =:,: 50 биссектрисах упомянутых узлов. Они выполняют две функции. Обычное их назначение - разгружать фарфоровый изолятор .от механических растягиваа,=."щих усилий .Возникающих под Воэ»,- -,.55 действием внутреннего избыточного давления на крышку.

Если внутренний диаметр фарфо- рового изолятора равен д(м),.то при абсолютном давления газа во внутренней его полости Р (Па) уса лие F (Н ) равно

Здесь (P-1 10 l — избыточное давление, Па;

F — усилие, Н.

Однако фарфор хорошо воспринимает сжимающие усилия и очень плохо — растягивающие. Поэтому во внутреннюю полость изолятора с внутренним давлением газа помещают изоляционные стержни (или изоляционный цилиндр ), которые разгружают фарфор от механических растягивающих усилий.

В предлагаемой конструкции таких раэгружающих стержней три. Но эти стержни помимо этой основной раэгружающей функций выполняют и вторуЮ функцию — конструкционную. Именно на этих стержнях монтируется дугогасительное устройство.

В предлагаемой конструкции наиболее жизненно важные элементы — контактные узлы — находятся в герметизированном от внешней среды объеме, заполненном защитной .средой - .элегаэом. Благодаря .этому существенно повышается надежность аппарата.

При заданной электрической износоустойчивости., определяемой числом включений — отключений, на которые рассчитана контактная система аппарата, его дугогасителъная способность примерно одинаково зависит как от электрической прочности V (B )

"холодного" промежутка между контактами, так и от радиальной сос" тавляющей индукции В „, (Т ) магнитного поля в койтактном промежутке, создаваемого постоянными маг нитами, причем В„„ пропорционально силе F вызывающей движение электрической дуги в междуконт кт Гом промежутке.

Поэтому оптимальным расстоянием (мм ) между электродами является такое, при котором обеспечивается максимум произведения электрической прочности V на радиальную составляю щую В„„ магнитного поля

Для каждого размера. электродной системы коммутационного аппарата существует свое расстояние между электродами, S, при котором произведение Ч.S принимает максимальное значение. Эта оптимальная величина расстояния SK выбрана в *онтактной системе предлагаемого коммутационного аппарата.

Благодаря существенному повышению отключающей способности и надежности аппарата расширяется область применения предлагаемого высоковольтного коммутационного аппарата. Он может найти широкое применение в сетях 35, 110 и 220 кВ (aIIпараты на одно, два и три направле.ния ).

1042100

23

Составитель В. Попова

Редактор Т. Парфенова Техред= И.Метелева Корректор,М. Демчик

Заказ 7138/53 Тираж.703 Подписное

hHHHIIH Государственного комитета СССР по -делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4