Коммутационное устройство

 

КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее основание с расположенными на нем верхним опорным изолятором, конец которого соединен с ловителем патрона, выполненного из твердого изоляционного газогенерирующего материала с расположенными внутри него верх1г1им и Н1$жним электродами, соединенными коммутирующим элементом,и нижним опорным изоляторе, соединен , ным с пс 1011ц ю гибкого электрода с токоведущим элементом патрона, о тл и ч а ю 1ц е е с я тек, что, с целью повыаения быстродействия и коммутационной способности, оно снабжено расположенным на нижнем открытом конце патрона полым .цилиндрическим корпусе с подпружиненным поршнем, причем указанный поршень снабжен кольцевой перегородкой, делящей цилиндрический корпус на две части, и взрывчатым элементом, расположенным на перегородке со стороны патрона, а электрозапал взрывчатого ,., ;элемента соединен с дополнитепьно . :введенным блоком питания. о: ос о:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) Н 01 Н 33/76

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) . 3355820/24-07 (22) .20.11.81 (46) 15.12,83. Бюл, Р 46 (72) А,Я. Зотов и Ю.В. Карлов (71) Ульяновский политехнический институт (53) 621.316.524(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 527760, кл. Н 01 Н 33/76 . 1976. (54) (57) КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО содержащее основание с расположенными на нем верхним опорным изолятором, конец которого соединен с ловителем патрона, выполненного из твердого изоляционного газогенерирующего материала с расположенными внутри него верхним и нижним электродами, сое„„Su„„1061186 А д иненными коммутирующим элементом, и нижним опорным изолятором, соединен, ным с помощью гибкого электрода с токоведущим. элементом патрона, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения быстродействия и коммутационной способности, оно снабжено расположенным на нижнем открытом конце патрона полым цилиндрическим корпусом с подпружиненным поршнем, причем указанный поршень снабжен кольцевой перегородкой, делящей цилиндрический корпус на двечасти, и взрывчатым элементом, расположенным на перегородке со стороны патрона, а электрозапал взрывчатого

;элемента соединен с дополнитечьно, ф 2 введенным блоком питания, 1061186 цом патрона вниз, вид сбоку на фиг.2 - полый цилиндрический корпус, закрепленный на нижнем открытом; конце патрона, разрез (здесь же по5 казан поршень, снабженный кольцевой перегородкой, подпружиненный снизу, и взрывчатый элемент); на фиг.3электрическая цепь силовой части, обеспечивающей подачу импульса тока на электрозапал взрывчатого элемен»

10 та в момент, когда требуется отключение коммутирующим устройством защищаемого оборудования электрической сети.

На основании 1 смонтированы верхний и нижний опорные изоляторы 2.

Патрон 3 выполнен из твердого изоляционного газогенерирующего материала, расположен открытым концом вниз и закреплен на верхнем опорном иэоля-. м,20 торе с помощью ловителя 4. Закрепление осуществлено с помощью ушка 5 патрона, заходящего эа упорный выступ в ловителе 4. На нижнем конце патрона жестко закреплен полый ци2с линдрический корпус - цилиндр 6.

Внутри патрона 3 располагается токоведущий элемент патрона, состоящий из верхнего и нижнего электродов, соединенных между собой с поЗО мощью коммутирующего элемента: плавкой вставки, контакта или их последовательного соединения. Нижний электрод патрона с помощью накидной гайки 7 присоединен к гибкому электроду 8, расположенному снаружи па° трона. Этот электрод заканчивается клиновидным стержнем,9,.являющимся подвижной частью разъемного контактного узла, расположенного под влагозащитным кожухом 10 °

Узел блока питания устройства содержит передающее устройство 11, например, ультразвуковых сигналов, расположенное под потенциалом земли нижнего опорного изолятора, и прием45 ное устройство этих же сигналов 12, закрепленное под потенциалом фазы этого же изолятора. Внутри приемного устройства 12 располагается силовой элемент для питания электрозапала, г50 представляющий иэ себя, например, один или несколько сухих элементов типа Крона,являющихся источником постоянного тока. Такими же источниками могут быть аккумуляторы или батарея предварительно заряженных конценсаторов °. Изобретение относится к высоко вольтному электроаппаратостроению, а именно к стреляющим предохранителям на 35-110 кВ; В этих предохранителях используются полые камеры гашения, выполненные иэ твердого изоляционного газогенерирующего матернала. При размыкании коммутирующего элемента (плавкой вставки или контакта) в разрыве между электродами возникает электрическая дуга.

Под воздействием высоких ее .температур иэ стенок камеры генерируется газ, в потоке которого, устремляюще гося в окружающее пространство, происходит деионизация (охлаждение) и гашение электрической дуги.

Наиболее близким к предлагаемому является коммутационное устройство, содержащее основание с расположений ми на нем верхним опорным изоляторо конец которого соединен с ловителем патрона, выполненного из твердого: изоляционного газогенерирующего материала с расположенными внутри него верхним и нижним электродами, соединенными коммутирующим элементом, и нижним опорным изолятором, соединенным с помощью гибкого электрода с токоведущим элементом патро на 513.

Однако это устройство характеризуется малым быстродействием при токах повреждейия незначительной вели> чины: при перегрузках и удаленных коротких замыканияху недостаточной коммутационной способностью, особен но в электрических сетях, имеющих незначительную протяженность .

Цель изобретения - повышение быст родействия и коммутационной способности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что коммутационное устройство, .содержащее основание с расположенными на нем верхним опорным изолятором, конец которого соединен с ловителем патрона, выполненного из твердого изоляционного газогенерирующеi o материала с расположенными внутри него верхним и нижним электродами, соединенными коммутирующим элементом и нижним опорным изолятором, соединенным с помощью гибкого электрода с токоведущим элементом патрона, снабжено расположенным на нижнем открытом конце патрона полым цилиндрическим корпусом с подпружиненным поршнем, причем указанный поршень снабжен кольцевой перегородкой, делящей цилиндр на две части, и взрывчатым элементом, расположенным на перегородке со стороны патрона, а электроэапад взрывчатого .элемента соединен с дополнительно введенным блоком питания.

На фиг.1 показано устройство в рабочем положении — открытым конЧерез разъемный контакт 13, изолированные проводники 14 и 15, имеющие между собой разъемный контакт

l6, осуществляется подводка от источников питания электрического импульса к электрозапалу взрывчатого элемента, например пиропатрона. Обратным проводом силовой цепи служит масса

65 полюса устройства — ее металлические

1061186 (О обеспечивающий замыкание контакта

37 (фиг.3}. Его замыкание производят подачу питания от батареи 35 на электрозапал 38 взрывчатого элемента 25. Элемент взрывается, образуя большое количество газов. Газы за.полняют объем 24 внутрй полого цилиндрического корпуса 6 (фиг.2) °

Они с одинаковой силой давят на все стенки объема, в том числе и .на перегородку 22. Последняя начинает быстро перемещаться вниз, увлекая за собой и поршень 21, с которым она имеет жесткую связь. Со своей стороны поршень давит на шпильку 33, а через нее — на нижний электрод

31 патрона 3. Мощное усилие, образованное давлением газов, разрывает тело плавкой вставки (или контакта),I в разрыве которого образует-я элект3О рическая дуга. Под ее воздействием из внутренних стенок патрона 3 начинает генерироваться газ, который в равной степени своим давлением воздействует и на верхний и на ииж35 ний электроды патрона. Верхний дав лением газов поднимается в верхнюю часть внутренней полости патрона, нижний — выбрасывается наружу в окружающее пространство. При этом . 4p его скорость возрастает из-за допол йительного воздействия на него газов пиропатрона, направленных попут- но его движению. Суммирование усилий от давлений газов патрона и

45 взрывчатого элемента способствует повышению скорости движения нижнего; электрода 3l,а значит и росту отключающей способности коммутирующего устройства.

После выбрасывания наружу электрода 31 (фиг.2), а с ним и электрода

8 (фиг.l), происходит поворот вокруг неподвижной части контакта клиновидного наконечника (стержня) 9. Стержень высвобождается и вместе с элект55 родами 31 и 8 падает на землю, чем защищаются ребра нижнего опорного изолятора от разрушений, которые могли бы произойти вследствие удара электродом 31 по ребрам. Вместе с

Щ этими электродами на землю падает и изолированный проводник 14, освобожб5 части. Проводник 14 закрепляется на гибком электроде 8 с помощью скобы 17.

Фаза питающей линии, в которую врезано коммутационное устройство, подводится к верхнему опорному изолятору с помощью шины 18, защищаемая цепь, например фаза защищаемого трансформатора, присоединяется к нижнему опорному изолятору с помощью шины 19.

Полый цилиндрический корпус 6 (фиг.2) имеет нижнюю крышку 20,приваренную к корпусу. Через круглое отверстие этой крышки может свободно перемещаться поршень 21, снабженный кольцевой перегородкой 22, приваренной к поршню ° В перегородку снизу упирается подъемная пружина

23, снизу располагающаяся на крышке

20 цилиндрического корпуса 6. Кольце вая перегородка 22 делит цилиндр б на две части. В верхней части 24, на перегородке 22, располагается взрывчатый элемент .(пиропатрон) 25.

Электрозапал взрывчатого элемента своим электродом 26 .присоединен к массе устройства, а другим электродом 27 - к изолированному проводнику 15, идущему к блоку питания.

Присоединение осуществляется через контакт 28 штеккерного типа. Верхний левый аонец 29 изолированного проводника 14 (фиг.l) соединен с проводником 15 через штеккерный ,разъем 30. Нижний электрод 31 патрона 3 заканчивается наконечником 32, снабженным резьбой. С помощью накидной гайки 7 он жестко присоединен к гибкому электроду 8 (фиг.l) патрона. От втягивания вовнутрь патрона токоведущий элемент патрона страхует ся шпилькой 33р просунутой через отверстие в наконечнике 32 и упирающейся внизу в торец поршня 21 Для защиты от прямого попадания влаги и: образования гололеда служит козырек

34 °

На Фиг. 3 изображена электрическая цепь силовой части устройства.

В силовую часть входит батарея

35, масса 36, нормально разомкнутый контакт 37, помещенный в приемном устройстве 12 (фиг.l), разъемные контакты 13 (штеккер 13, фиг.l) и

30 (штеккерный разъем 30, фиг. 2),. а также электрозапал 38, расположенный внутри взрывчатого элемента 25 (фиг.2), наружный конец которого, электрод 26, присоединен к массе устрдйства, Коммутационное устройство работает следующим образом. При появлении токов повреждения небольшой величины, плавкая вставка (коммутирующий элемент) не реагирует бесконечно долго на этот ток повреж,дения, Тогда трансформаторы, тока, установленные в ту же цепь, что и коммутирующее устройство, подают свой импульс на передающее устройство 11, входящее в блок питания, Токовый импульс трансформаторов тока преобразуется, например, в ультразвуковые колебания, которые по телу изолятора передаются под потенциал фазы и воспринимаются там приемным блоком 12. В неМ эти сигналы преобразуются в токовый импульс, дающийся вследствие размыкания штек-, керных контактов 30 и 13.

При отключении больших токов плавкая вставка перегорает раньше, чем

1061186

Составитель В. Попова

Техред М. Надь

Редактор Н. Киштулинец КорректорА. Зимокосов

Заказ 10051/54 Тираж 703 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Срабатывает взрывчатый элемент. В этом случае гашение электрической дуги происходит так же, как и s конструкции прототипа, только за счет газов, генерированных патронов 3, В том случае, когда нет плавкой вставки и она заменена контактной системой, (контактом), то и при отклю-. чении больших токов газы от взрыва взрывчатого элемента участвуют в выбросе нижнего электрода 31, раз- f0 гоняя его и увеличивая скорость введения в разрыв воздушного промежутка.

Перезарядка патрона. Для перезарядки .из ловителя 4 извлекается па- f5 трон 3. С земли подбирают электроды

8 и 14, очищают их от загразнений и копоти и готовят к повторному. использованию. В приемном устройстве 12 контакт 37 возвращают в исходное (разомкнутое) положени . . Проверяютэнергоемкость силового источника— батареи 35, Вывинчивают из патрона 3 верхний электрод и очищает его от .копоти.

После этого патрон перезаряжается вновь, для чего устанавливается ,в его полость оба электрода, соединенных между собой с помощью коммутирующего элемента, например плавкой вставки. При этом токоведущий элемент патрона вытягивается наружу и стопорится от втягивания шпилькой 33.

Затем патрон устанавливается в ловитель 4,к электроду 31 с помощью . накндной гайки 7 присоединяется гибкий электрод 8, внешний конец которого (клиновидный стержень 9) устанавливается.в разъемный контактный узел, расположенный под кожухом

10. При этом концы изолированного проводника 14 обеспечивают контах» тирование в штеккерах 30 и 13. Устройство подготовлено к повторной работе.