Многопроволочная плавкая вставка

 

1. МНОГОПРОВОЛОЧНАЯ ПЛАВКАЯ ВСТАВКА для стреляивдих предохранителей , содержащая крепежные площад и с отверстиями, отдельные проволоки равного диаметра, собранные в пучки и пропущенные в указанные.отверстия крепежных площадок, о .т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения путем по.вышения чувствительности к токам малой величины, отдельные пучки проволоки в средней части ffepeвиты друг с другом так, что образуют утолщение. 2.Вставка по п. 1, о т л и-ч аю щ а я с я тем, что пучки проволоки в месте перевива жестко соединены между собой с помощью пайки, выполненной медью, оловом, свинцом § или их сплавами. 3.Вставка по п. 2, о т л и ч а (Л ю щ а я с я тем, что место жесткого соединения пучков проволоки между собой снабжено массивным .телом, выполненным из материала припоя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(51) Н 01 Н 85 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ABT0PGHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3464762/24-07 (22) 05. 07. 82 (46) 23.10.83. Бюл. Р 39 (72) А.Я. Эотов и A.В. Клюшин (71) Ульяновский политехнический институт (53) 621.316.923.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 700880, кл. Н 01 Н 85/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 807404, кл. Н Ol Н 85/02, 1979.

3. Васильев А.A. Электрическая часть станций и.подстанций, ч. 1 Электрические аппараты и распределительные устройства, M. — Ë., Госэнергоиэдат, 1963, с. 496.

4. Авто(ское свидетельство СССР

Р 542260, кл. Н 01 Н 85/02, 1975.

4 (54) (57) 1. МНОГОПРОВОЛОЧНАЯ ПЛАВКАЯ

ВСТАВКА для стреляющих предохранителей, содержащая крепежные площад RH с отверстиями, отдельные проволоки р вного диаметра, собранные в пучки и пропущенные в укаэанные отверстия крепежных площадок, о .т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения путем по.— вышения чувствительности к токам малой величины, отдельные пучки проволоки в средней части (перевиты друг с другом так, что образуют утолщение.

2. Вставка по п. 1, о т л и-ч аю щ а я с я тем, что пучки проволоки в месте перевива жестко соединены между собой с помощью пайки, выполненной медью, оловом, свинцом или их сплавами.

3. Вставкапоп. 2, отлич аю щ а я с я тем, что место жесткого соединения пучков проволоки между собой снабжено массивным .телом, выполненным иэ материала припоя.

1050007

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтному электроаппаратостроению, а именно к плавким вставкам для высоковольтных стреляющих предохранителей, служащих для защиты, например, понижающих трансформаторов на напряжении 6-220 кВ.

Характерной особенностью стреляющих предохранителей является наличие в них, как правило, механичес- 10 ких растягивающих усилий, постоянно действующих на плавкую вставку. Чтобы избежать действия этих усилий, изменить сечение проводящей части плавкой вставки, она оснащается специальным разгружающим элементомвысокоомной державкой, обеспечивающей восприятие на себя механической нагрузки.

Известны @лавкие вставки предназначенные для использования в стреляющих предохранителях, например, типов ПСН-10 — 110, AC-35МУ1, ПС-110-У1, работающих беэ наполнителя. Токоведущие электроды этих предохранителей подпружинены, поэтому узлы плавких вставок оснащаются .высокоомными державками, имеющими хорошие механические характеристики.

Они предохрайяют основную часть вставки, выполненную из меди, серебра и прочих материалов от вытягиваний и разрушений, сами проводят некоторую величину токов и образуют вместе с высокопровадящей частью соб.ственно плавкую вставку. . 35

Высокопроводящая часть вставки изготавливается плоской и состоит из двух плоских крепежных площадок, например, из листовой меди и снабженных отверстиями. Само тело высоко- 49 пРоводящей части собрано из отдельных проволок равного диаметра, объединенных в пучки и закрепленных с помощью пайки с крепежными площадками t1j и (2J .

Недостатком этих вставок является малая их чувствительность к токам перегрузки незначительной величины. При защите стреляющими предохранителями с такими плавкими вставками силовых понижающих трансформаторов в распределительных сетях 10-110 кВ не удается обеспечить чувствительность предохранителей к токам повреждения малой величины из-эа их 55 круто падающих времятоковых характеристик. Это приводит к тому, что короткие замыкания на низковольтных выводах трансформаторов могут,. не отключаться бесконечно большое время, Щ что приводит к термическому разрушению трансформаторов и отключению потребителей на длительное время.

Релейная защита питающих линий к таким повреждениям также нечувствиf тельна, особенно если на линии находится несколько подстанций с предохранителями, отстоящих друг от друга на большие расстояния и оснащенных силовыми трансформаторами различной мощности.

Именно из-эа этого не нашли применения стреляющие предохранители

10 кВ типа ПСН-10 на потребительских подстанциях напряжением

l0/0,4 кВ. Вместо них применяются более дорогие насыпные предохранители 10 кВ типа ПК-10. Последние являются устройствами однократного действия, не подлежащими перезарядке. в условиях эксплуатации. Их приходится просто выбрасывать без повтор- . ного применения, что наносит большой ущерб народному хозяйству.

Такие круто падающие времятоковые характеристики указанных вставок объясняются тем, что тепло от них очень быстро отводится к массивным подпружиненным электродам. Этого можно было бы в некоторой степени избежать при выполнении электродов .. менее массивными, а плавкой вставки - более длинной. Но такое техническое решение привело бы к снижению номинального тока патрона предохранителя из-за избыточных пере-. гревов как электродов, так и стенок патрона, выполненных из органического изоляционного гаэогенерирующего материала.

Известны плавкие вставки, применяющиеся в насыпных предохранителях, тело которых вырубается. штампом из медной или серебряной пластины. При этом оно снабжается сужениями и утолщениями, служащими для аккумулирования тепла и для срабатывания именно при перегрузочных токах. При коротких замыканиях, сопровождающихся адиабатическим (быстрым) нагревом суженных мест (без отдачи тепла утолщениям),первоочередно расплавляется и испаряется, металл в суженных местах вдоль тела вставки. Кроме того, для повышения чувствительности этого устройства к токам перегрузок незначительной величины могут производиться напайки капель олова или свинца на утолщенные части тела плавкой вставки. Это способствует аккумулированию тепла в утолщениях, так как здесь на единицу поверхности, излучающей тепло, приходится большая масса тела, чем в перешейках, поэтому температура перегрева всегда выше в утолщенных местах вставки.

Кроме того, олово и свинец имеют более низкую температуру плавления (соответственно 200 и 327 C), при расплавлении металла найайки происходит растворение в нем тугоплавких меди и серебра, вследствие чего вставка разрушается при температуре

1050007 значительно более низкой, чем"темпе. ратура плавления основного материала вставки: меди или серебра, что ведет к повышению чувствительности предохранителей к малым токам перегрузки или коротких замыканий при . 5 сохранении неизменным сечения основного материала вставки f3) .

Однако эта плавкая вставка применима только в предохранителях с наполнителем, когда нет механическо- 10 .го воздействия,на нее со стороны электродов предохранителя ° В противном случае потребовалось:бы применение высокоомной державки, что вызвало бы необходимость изгибания медной (серебряной) части вставки при ее закреплении параллельно с державкой с помощью крепежных винтов к подпружиненным электродам предохранителя. Такое изгибание может повлечь разрушение вставки в местах сужений. При выполнении этой вставки из тонкой фольги последняя, помимо низкой механической прочности, имела бы очень высокую подвержен...ность коронированию по обводу выруба из-за наличия в нем острых кромоК, зубцов и проч.

Использование такой плавкой вставки в стреляющих предохранителях, где зарядка патронов связана с вращением электродов, приводило бы к постоянному механическому разрушению такого фасонного тела медной (серебряной) части вставки, вследствие чего участились бы аварийные (ложные) З срабатывания предохранителей, ведущие в сетях к большому народнохозяйственному ущербу от недочуска энергии потребителям.

Наиболее близкой к изобретению 40 по технической сущности является многопроволочная плавкая вставка для стреляющих предохранителей, содержащая крепежные площадки с отверстиями, отдельные провдлоки равного диамет- 5 ра, собранные в пучки и пропущенные в,.укаэанные отверстия (4J .

Недостатком -известного устройства является ограниченная область применения из-.за низкой чувствительнос- 5„ ти к токам, малой величины.

Целью изобретения является расширение области применения путем повышениячувствнтельности к токам малой величины, 55

Поставленная цель достигается тем, что в многопроволочной плавкой вставке стреляющих предохранителей, содержащей крепежные площадки с отверсти- ями, отдельные проволоки равного. 66 диаметра, собранные в пучки и пропущенные в указанные отверстия крепежных площадок, отдельные пучки в средней части перевиты друг с другом так, что образуют утолщения.

Кроме того, пучки в месте перевива могут быть жестко соединены между собой.с помощью пайки, выполненной медью, оловом, свинцом или их сплавами.

Место жесткого соединения пучков проволоки между собой может быть снабжено массивным телом, выполненным из материала припоя.

На фиг. 1 представлена двухпроволочная плавкая вставка с перевивом в центре; на фиг. 2 - трехпроволочная плавкая вставка; на фиг. 3 высокоомная державка; на фиг. 4 узел плавкой вставки в сборе, соединяющий подпружиненные электроды стреляющего предохранителя.

Плавкая вставка (фиг. 1) состоит иэ прочных плоских крепежных площадок 1, выполненных, например, иэ листовой-меди способом штамповки.

Площадки снабжены отверстиями 2 и 3.

Первые служат для присоединения площадок к электродам предохранителя, вторые — для механической заделки многопроволочного тела плавкой вставки в крепежных площадках, после чего осуществляется пропайка мест крепления проволок и площадок, например, способом макания площадки в расплавленный припой. Верхняя проволока 4 с нижней проволокой 5 перекручены, например, на угол 360 за счет плотного перевива в средней своей части образуют утолщение 6.

Над местом утолщения 6 может быть образован массивный прилив (капля)7 нанесением припоя (фнг. 1, пунктир), плотно и жестко припаивающего друг к другу проволоки 4 и 5. В качестве припоя может применяться материал, из которого сделаны сами проволоки 4 и 5, а также олово, свинец или их сплавы.

На правой крепежной площадке 1 показано начало Я .и конец к проволоки-нити, из которой сплетено тело этой плавкой вставки.

В трехпроволочной плавкой вставке фиг. 2 третья проволочка 8 в месте перегиба изменяет свое направление, так как перегиб выполнен только на

180 (на утолщении показано пунктиром место возможного нанесения припоя).

Размер Ag высокоомной державки (фиг. 3) меньше размера А (фиг. 2).

Крепление плавкой вставки к элект. родам 9 предохранителя осуществляется с помощью крепежных винтов с roловками 10 (фиг. 4), следующим образом. На-предварительно зачищенную и смазанную соответствующей смазкой, предохраняющей от окисления, контактную поверхность электрода 9 устанавливается крепежная площадка 1 плавкой вставки. Сверху помещается высокоомная державка 11. Над ней

1050007 размещается плоская шайба 12, поверх которой накладывается пружинная шайба 13. Придерживая с боков, например, плоскогубцами крепежную площадку 1, производят ннинчивание до упора тела 14 винта в резьбоное отверстие н электроде 9. Внинчивание должно производиться до полного вы рямления пружинной шайбы 13. В данном случае изображена плавкая вставка, у которой перекручивание проно- 1О лок выполнено на 180 . Тело вставки в месте утолщения снабжено приливом, выполненным н виде шарика. Растягивающие усилия, действующие между электродами 9, воспринимаются высокоомной державкой 11. Тело высокопроводящей (многопроволочной) части плавкой вставки имеет прогиб (сла- бину) и этого тянущего усилия не воспринимает. Этим обеспечивается сохранение сечения плавкой вставки, а значит, и ее времятоконых характеристик неизменными. Последнее очень важно для обеспечения избирательной работы предохранителей с защитами смежных участков сетей.

Многопроволочная плавкая вставка стреляющих предохранителей работает следующим образом.

Нормально весь ток через узел плавкой нстанки протекает, главным образом, через его высокопроводящую часть. При возникновении перегрузки или токов к.з. незначительных величин в теле высокопроводящей (многопроволочной) части начинает выделять-35 ся значительное тепло, пропорциональное квадрату протекающего тока. Это тепло от частей многопроволочного тела, лежащего слева и справа от утолщения (прилива) б (фиг. 4), за счет контактной теплопередачи отводится к электродам 9 и приливу б, а частично, за счет конвекции и лучеиспускания, к окружающему воздуху и стенкам корпуса патрона стреляющего предохранителя. При этом и само утолщение б отдает определенное количество энергии за счет лучеиспускания и конвекции в окружающую среду., Однако этот процесс теплопередачи затруднен 50 слишком малой наружной поверхностью прилива, приходящейся на его единицу объема, по сравнению с прилегающими к приливу справа и слева проволоками многопроволочного тела. Таким образом, прилив 6 начинает интенсивно аккумулировать тепло, повышая температуру материала в середине плавкой вставки.И,если повреждение находится в зоне, защищаемой предохранителями, процесс накопления тепла длится до тех пор, пока прилив 6 не расплавится и не разорвет цепь, идущую через многопроволочную (высокопроводящую) часть плавкой вставки. После этого несь ток устремляется в нысокоомную держанку Il и расплавляет ее. Последняя освобождает электроды патрона предохранителя друг от друга, и они устремляются н различные стороны, унеличивая разрыв по воздуху между собой. В этом разрыве загорается электрическая дуга, которая воздействует на газогенерирующий материал патрона предохранителя. Под действием ее высоких температур материал начинает испаряться, создавая интенсивное газовое дутье, давление которого может достигать десятков атмосфер. Газ охлаждает и деионизирует электрическую дугу. Как правило, при переходе тока через ноль дуга гаснет, что соответствует отключению поврежденной электрической цепи.

В случае отсутствия утолщения или прилива на середине вставки, процесс накопления тепла н середине вставки происходит менее интенсивно, что снижает ее чувствительность к токам повреждения (перегрузки) незначительной величины. A это значительно сужает область использования дешевых предохранителей.

При коротких замыканиях, сопровождающихся токами большой величины, процесс, как правило, носит адиабатический характер, т.е. плавкая вставка от проволок не успевает отдавать тепло ни электродам, ни воздуху, прилегающему к телу плавкой вставки..

Обладая меньшей массивностью, чем место прилива б, прилегающие справа и слева к приливу проволоки нагреваются быстрее, чем сам прилив. В том случае, если повреждение находится н зоне защиты предохранителей

{например, в обмотках внутри бака трансформатора или на его выводах со стороны высшего напряжения), про-) исходит перегорание проволок сйрава и слева от прилива б. После этого весь ток устремляется в высокоомную державку и разрушает ее. В дальнейшем. процесс отключения поврежденной электрической цепи полностью соответствует описанному.

1050007

ФиаЗ

Составитель С. Гордон

Редактор И. Николайчук ТехредМ.Гергель Корректор О. Билак

Заказ 8439/51 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ,по делам изобретений и открытий

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

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