Дугогасительное устройство маломасляного выключателя

 

1. ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ УСТ- •РОЙСТВО МАЛОМАСЛЯНОГО ШКЛЮЧАТЕЛЯ, содержащее резервуар с дугогасящей жидкостью, расположенную над нею полость со сжатым газом, ограниченную колпаком, и автоматический выпускной клапан с 'запирающим элементом, снабженный дополнительным резервуаром с жидкостью, о т л ич а-ю ц, е е с я тем, что, с целью : упрощения конструкции, повышения надежности и увеличения коммутационного ресурса, дополнительный резервуар выполнен в виде двух сообщающихся между собой посредством канала сосудов, один из которых глу- ' кой, а другой связан также с полостью со сжатым газом, причем запирающий элемент установлен на стенке последнего сосуда, выше указанного канала.(ЛэX)э \srsD:^

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮ Н

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . И. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 355386 8/24-07 . (22) 14.12.82 (46.) 15.03.84. Бюл. Р 10

{72) В.И. Горбунов, А ° А. Иофин, З.С. Овчинникова, В.Е. Оленев и, А.Р. Ротблют (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт Производственного ,объединения "Уралэлектротяжмаш" им. В.И. Ленина (53) 621.316.524(088.8) (56) 1. Патент Швейцарии 9 524884, кл. Н 01 Н 33/54, 1970.

2. Авторское свидетельство. СССР

9 668023., кл. Н 01 Н:33/75, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

У 828252, кл. Н 01 Н 33/75, 1979. ива ) ио 4 (54) (57) 1. ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ УСТ POACTBO МАЛОМАСЛЯНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ, содержащее резервуар с дугогасящей жидкостью, расположенную над нею полость со сжатым газом, ограниченную колпаком, и автоматический вы-. пускной клапан с запирающим элементом, снабженный дополнительным резервуаром с жидкостью, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью . упрощения конструкции, повышения надежности и увеличения коммутационного ресурса, дополнительный резервуар выполнен в виде двух сообщающихся между собой посредством канала сосудов, один из которых глухой, а другой связан также с полостью со сжатым газом, причем запирающий элемент установлен на стенке последнего сосуда, выше указанного канала.

10Â0223

2. Дугогасительное устройство ,по п. 1, отличающееся тем,I что указанные сосуды установлены один в другом с кольцевым зазором, причем внутренний сосуд выполнен в виде стакана, а наружный размещен в отверстии стенки колпака и закрыт снизу крышкой.

3. Дугогасительное устройство по п.п. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации, наружный сосуд резервуара снабжен направленным вверх патрубком с пробкой, который установлен между крышИзобретение относится к области

° высоковольтного аппаратостроения, в частности к конструкции дугогасительного устройства, преимущественно для маломасляных выключателей.

Известны дугогасительные устройства маломасляных выключателей, которые для надежного отключения емкостных токов без повторных. пробоев находятся под постоянным рабочим давлением газа, а для автоматического сброса избыточного давления при отключении тока короткого замыкания снабжены выпускным клапаном, который после выпуска газа должен закрыться, когда давление в дугогасительном устройстве достигнет рабочего значения. При этом надежная герметизация всех разъемных уплотняемых соединений как подвижных, так и неподвижных элементов клапана обеспечивается жидкостным подпором (1) .

Известны дугогасительные устрой" ства, в которых выпускной клапан снабжен дополнительным резервуаром с жидкостью, заливающей все стыки между уплотняемыми элементами, чем обеспечивается надежная герметичность уплотнений клапана в процессе эксплуатации С23.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является дугогасительное устройство жидкостного выключателя, содержащее резервуар с дугогасящей жидкостью, расположенную над нею расширительную полость со сжатым газом и автоматический выпускной клапан с запирающим элементом, снабженный дополнительным резервуаром с жидкостью. При этом впускная полость запирающего элемента клапана сообщается с дополникой и запирающим элементом, а его верхний конец расположен на уровне, соответствующем уровню жидкости в дополнительном резервуаре при его заливке.

4. Дугогасительное устройство поп.1,отличающееся тем, что запирающий элемент выполнен в виде шарикового клапана с седлом.

5. Дугогасительное устройство по п.п. 1 и 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что седло шарикового клапана выполнено из гидрофобного материала в виде фторопласта. тельным резервуаром с жидкостью через нормально открытый клапан — отсечку (3) .

Однако клапан-отсечка должен мгно5 венно закрываться при срабатывании выпускного клапана, в противном случае из дополнительного резервуара произойдет истечение большого количества жидкости, что приведет к ограничению коммутационного ресурса дугогасительного устройства. Для обеспечения надежности и быстродействия отсечки необходимо создать большой перепад давления между резервуаром с жидкостью и предклапанной полостью. Это достигается выполнением запирающего элемента в виде диафрагмы из резины, которая прижата к седлу цилиндрической формы (выпускной клапан срабатывает, когда избыточное давление воздействует на поверхность диафрагмы, ограниченную цилиндрическим седлом), а после разобщения диафрагмь1 с сед.лом избыточное давление воздействует на всю площаць поверхности диафрагмы, продолжая открывать и удерживать в открытом положении запирающий элемент и при меньшем избыточном давлении, т.е. происходит так называемый "подхват" запирающего элемента, благодаря которому обеспечивается интенсивный сброс давления из впускной полости запирающего элемента, а следовательно, создается необходимый перепад давления для своевременного и надежного отделения дополнительного резер.вуара от впускной полости запирающего элемента действием клапана

4g отсечки. Закрытие выпускного клапана происходит под действием клапан-. ной пружины на запирающий элемент, причем пружина рассчитана так, что

10S0223 клапан закрывается, когда давление в дугогасительном устройстве достигнет рабочего значения.

Таким образом, в известном устройстве для нормальной работы выпускного клапана необходим, чтобы избыточное давление, при котором он открывается, было значительно выше рабочего давления.

Недостатком известного устройства.является сложность конструкции выпускного клапана с "подхватом" запирающего элемента и дополнительным клапаном — отсечкой. Кроме того, из-за существенного превышения избыточного давления, при котором 15 срабатывает выпускной клапан, посравнению с рабочим давлением приходится дугогасительное устройство рассчитывать на длительное воздействие этого избыточного давления, что утяжеляет конструкцию, при понижении температуры окружающего возо духа ниже 0 С происходит повышение давления срабатывания выпускного клапана из-за потери эластичности резинового запирающего элемента и из-за примерзания его к седлу вследствие конденсации влаги, что снижает надежность работы дугогасительного устройства, особенно при эксплуатации выключателя в районах с холодным климатом, каждое срабатывание выпускного клапана сопровождается выбросом некоторого количества жидкости, котоРой заполнены Рабочий канал и впускная полость, возможна также утечка жидкости из резервуара и через рабочий канал клапана — отсечки при замедленном его срабатывании, особенно при низкой температуре. Все это ограничивает 4О коммутационный ресурс дугогасительного устройства.

Цель изобретения — упрощение конструкции, повышение надежности и увеличение коммутационного ресурса дугогасительного устройства.

Указанная цель достигается тем, что в дугогасительном устройстве маломасляного выключателя, содержащем резервуар с дугогасящей жидкостью, расположенную над нею полость со сжатым газом и автоматический выпускной клапан с запирающим элементом, снабженный дополнительным резервуаром с жидкостью, дополнительный резервуар выполнен в виде

1 двух сообщающихся между собой посредством канала сосудов, один из которых глухой, а другой сообщает- . ся также с полостью со сжатым ra- . 6О зом, причем запирающий элемент установлен4 на стенке выше указанного ка йала .

Указанные сосуды могут быть установлены один в другом с кольце- . 65 вым зазором, причем внутренний сосуд выполнен в виде стакана, а наружный врезан в стенку колпака и закрыт снизу крышкой.

При этом с целью улучшения условий эксплуатации наружный сосуд может быть снабжен направленным вверх патрубком с пробкой, который установлен между крышкой и запирающим элементбм, à его верхний конец расположен на уровне, соответствукщем уровню жидкости в дополнительном резервуаре при его заполнении.

Запирающий элемент может быть выполнен в виде шарика с седлом из гидрофобного материала, например фторопласта.

При выполнении дополнительного резервура выпускного клапана в виде двух сообщающихся между собой сосудов вышеуказанным образом в глухом сосуде получается газовая полость (воздушная подушка), а жидкость в дополнительном резервуаре, заключенная между двумя газовыми полостями, под действием избыточного давления может перемещаться в глухую полость, сжимая воздушнук подушку и освобождая запирающий элемент для доступа газа.

При снижении давления жидкость поднимается и при заданном рабочем давлении перекрывает запирающий элемент, заливая все его уплотняемые стыки. Таким образом, при срабатывании выпускнс. ro клапана жидкость не может вытекать из дополнительного резервуара и, следовательно, отпадает необходимость в .клапане отсечке и в так называемом "подхвате" запирающего элемента, который нужен только для обеспечения надежной работы отсечки.

Поэтому открытие выпускного клапана происходит даже при незначительном превышении давления внутри дугогасительного устройства. При этом повышается надежность работы ° дугогасительного устройства, так как оно,подвергается воздействию более низкого избыточного давления, исключается малонадежный элемент в виде клапана — отсечки, увеличивается коммутационный ресурс: при срабатывании клапана не происходит истечения жидкости из дополнительного резервуара, упрощается конструкция — из устройства исключается клапан — отсечка и предклапанная полость, а запирающий элемент можно выполнять без "подхвата", например в виде шарика с седлом.

Установка сосудов дополнительного резервуара один в другом с кольцевым зазором; когда один сосуд врезан в стенку колпака, а другой выполнен в виде стакана, позволяет наибо1080223 лее компактно расположить элементы выпускного клапана и способствует повышению надежности (при таком расположении сосуды находятся в зоне действия практически одинакового дав- ления, благодаря чему исключается утечка воздуха из глухого сосуда через поры в его стенках)..

Установка на наружном сосуде патрубка с пробкой ниже запирающего элемента облегчает условия эксплуатации, так как его"используют для заполнения дополнительного резервуара жидкостью, в этом случае нет необходимости частично сливать из дугогасительного устройства масло и снимать колпак.

Выполнение запирающего элемента в виде шариковьго клапана с седлом и выполнение седла иэ гидрофоб- 20 ного материала повышает надежность работы дугогасительного устройства, особенно при эксплуатации в районах с холодным климатом, так как свойства материалов, применяемых в этом случае, не меняются при низких температурах и исключается примерэание шарика к седлу, а следовательно, обеспечивается стабильность давления, при котором срабатывает кла- . 30 пан °

На фиг. 1 изображено дугогасительное устройство маломасляного выключателя, на фиг. 2 — выпускной клапан в закрытом положении при ра- 35 бочем давлениир на фиг. 3 — то же, в открытом положении при избыточном давлении в дугогасительном устройстве.

Дугогасительное устройство име- .40 ет полый фарфоровый изолятор 1, который вместе с закрывающим его колпаком 2 образуют герметичный резервуар, заполненный трансформаторным маслом до уровня 3, над которым и имеется газовая полость 4, ограниченная указанным колпаком. Внутри изолятора расположены дугогасительная камера 5, подвижный 6 и неподвижный 7 контакты. Дугогасительное устройство снабжено выпускным кла- . паном 8, который расположен выше уровня масла 3, в то время как все остальные элементы, имеющие уплотняемые стыки, расположены ниже указанного уровня и, следовательно, 55 имеют масляный подпор, исключающий утечку сжатого газа из полости 4.

Выпускной клапан состоит из резервуара с жидкостью и запирающего элементаа. 60

Резервуар выполнен в виде двух сосудов 9 и 10, причем сосуд 9 врезан в стенку колпака и приварен к нему, а сосуд 10 выполнен в виде стакана и вставлен в сосуд 9 с кольцевым зазором 11. Оба сосуда закрыты снизу крышкой 12 с уплотнением 13.

Сосуды 9 и 10 сообщаются между собой посредством канала в виде отверстий 14 в стакане сосуда 10, а сосуд 9 сообщается также и с газовой полостью 4 через отверстие 15 в верхней его части.

Запирающий элемент представляет собой металлический шарик 16, прижатый пружиной 17 к седлу 18, которое выполнено из гидрофобного материала, например фторопласта. Седло установлено во фланце 19, который приварен к стенке сосуда 9 и содержит канал 20, соединяющий седло с кольцевым зазором 11. Седло 18 через уплотнение 21 прижато к фланцу 19 корпусом 22. Регулирование усилия пружины 17 производится перемещением по резьбе корпуса 22 пробки

23, содержащей канал 24 для сообщения с атмосферой. Во избежание попадания влаги в запирающий элемент, он снабжен колпаком 25.

Резервуар выпускного клапана снабжен патрубком 26, который приварен к сосуду 9 между крышкой 12 и запирающим элементом, т.е. ниже уровня канала 20. Патрубок герметично закрыт пробкой 27 с самоуплотняющейся конической резьбой, причем его верхний конец находится на уровне, соответствующем уровню жидкости в сосуде 9 в момент

его заполнения, т.е. при атмосферном давлении в дугогасительном устройстве.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском выключателя в эксплуатацию в резервуар выпускного клапана заливается трансформаторное масло. Заливка осуществляется чере. патрубок 26 до появления масла у его кромки. При этом сосуд 9 заполняется маслом до уровня 28, а глухой сосуд 10 — до уровня 29, так как остальную его часть занимает газовая полость 30. После закрытия патрубка 26 пробкой 27 в дугогасительное устройство до рабочего давления нагнетается сжатый газ.

Часть масла из сосуда 9 под действием рабочего давления вытесняется через отверстия 14 в сосуд 10, сжимая газовую полость 30, таким образом в сосуде 9 устанавливается уровень масла 31, а в сосуде

10 — уровень масла 32. Место расположения запирающего элемента выбрано таким образом, что при рабочем давлении уровень масла 31 не опускается ниже канала 20, так что все уплотняемые стыки запирающего элемента имеют масляный подпор, чем обеспечивается его герметичность.

1080223

При отключении тока в дугогасительном устройстве резко возрастает давление в результате разложения масла под действием высокой температуры электрической дуги, загорающейся между контактами 6 и 7. 5

Под воздействием указанного избыточного давления масло иэ сосуда

9 вытесняется через отверстия 14 в сосуд 10, дополнительно сжимая газовую полость 30 и устанавливая уров- 10 ни масла 33 и 34 соответственно в сосудах 9 и 10, освобождая тем самым канал 20 запирающего элемента.

Преодолевая усилие пружины 17, избыточное давление отжимает шарик 15

16 от седла 18, а сжатый газ устремляется из полости .4 через каналы 20 и 24 в атмосферу. По..мере истечения газа и снижения давления в полости 4, масло из сосуда 10 вы-. давливается обратно в сосуд 9. .При снижении избыточного давления до значения равного давлению закрытия шарик 16 под действием пружины 17 пррекрывает седло 18, причем усилие пружины 17 отрегулировано таким образом, что закрытие, запирающего элемента происходит до подхода уровня масла в сосуде 9 к каналу 20. После закрытия запираю-:Зо щего элемента за счет утечек через его уплотняемые стенки возможно некоторое снижение давления в дугогасительном устройстве и как следствие повышение уровня масла в сосуде 9.

После того, как уровень масла в сосуде 9 перекроет канал 20 и будет обеспечен масляный подпор всех уплотняемых стыков запирающего элемента, утечка газа иэ полости 4 прекращается, и давление в дугогасительном устройстве поддерживается на требуемом уровне.

Условия работы запиракщего элемента не зависят от температуры окружающего воздуха, так как свойства металлического шарика 16 и фторопласта, из которого выполнено седло 18, не изменяются с понижением температуры.

Резервуар клапана может быть конструктивно выполнен также в виде двух сообщающихся между собсй посредством канала сосудов, раздельно расположенных в пространстве, например параллельно или под острым углом друг к другу.

Однако выполнение резервуара в соответствии с вь|аеописанным обеспечивает наибольшую компактность и простоту конструкции.

Выполнение запирающего элемента в .виде шарикового клапана имеет преимущество в простоте и надежности работы перед клапанами другой конструкции, например тарельчатыми и игольчатыми.

Изобретение позволяет создать простую и надежную конструкцию дугогасительного устройства маломасляного выключателя с более высокой коммутационной способностью и коммутационным ресурсом.

1080223

108022 3

/О

Составитель В. Попова

Редактор Л. Веселовская Техред A. Бабинец Корректор И. Эрдейи

Заказ 1368/53 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ 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