Высоковольтный предохранитель

 

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕДОХРА .НИТЕЛЬ, содержащий трубчатый корпус из изоляционного материала с контактными колпачками, размещенными на его торцах, камеру сжатия с соплом, в которой расположена плавкая вставка, заполненную элегазом и размещенную в трубчатом корпусе, отличающийся тем, что, с цепью расвшрения области применения, он снаб жен другой идентичной камерой сжатия, заполненной элегазом с плавкой вставкой и соплом, механизмом для механического разрушения плавких вставок, выхлопным отсеком с отверстием, заглушками и датчиками давления, причем выхлопной отсек размещен между камерами сжатия так, что его.стенки являются днищами камер сжатия, сопла с заглушками размещены в днищах каг мер сжатия и механически связаны с датчиками давления. 2. Предохранитель по п. 1, о т личающийся тем, что он снабжен герметичным кожухом, заполненным элегазом, в который заключен трубчатьй корпус.

СОЮЗ COBKTCHHX

РЕСПУБЛИК (1Ю (111

3159 Н 01 Н 8 /42

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3528233/24-07 (22) 27. 12.82 (46) 23.10.84. Бюл. У 39 (72) А.И.Полтев, А.Н.Филимонов и А.Н..Ярунов (71) Северо-Западное отделение

Ордена Октябрьской Революции всесоюзного государственного проектноизыскательского н научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" и Ленинградский политехнический институт им. И.И.Калинина (53) 621. 316. 923 (088. 8) (56) 1. "Электрические станции".

1978, В 4, с. 46.

2. Заявка ФРГ У 2905691, кл. Н 01 Н 85/42, 1980. (54)(57) 1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕДОХРА.НИТЕЛЬ, содержащий трубчатый корпус из изоляционного материала с контактными колпачками, размещенными на его торцах, камеру сжатия с соплом, в которой расположена плавкая вставка, заполненную элегазом и размещенную в трубчатом корпусе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области применения, он снабжен другой идентичной камерой сжатия, заполненной элегазом с плавкой вставкой и соплом, механизмом для механического разрушения плавких вставок, выхлопным отсеком с отверстием, заглушками н датчиками давления, причем выхлопной отсек размещен между камерами сжатия так, что его,стенки являются днищами камер сжатия, сопла с заглушками размещены в днищах камер сжатия и механически связаны с датчиками давления.

2. Предохранитель по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что он снабжен герметичным кожухом, заполненным элегазом, в который заключен трубчатый корпус.

1 11204

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции элегазовых предохранителей высокого напржкения.

В настоящее время в сетях напряжением до 35 кВ широко применяют плавкие предохранители.

Известны стреляющие предохранители на 35 и 110 кВ (1 3.

Однако при срабатывании эти пре- !О дохранители выбрасывают в окружающее пространство раскаленные газы, причем рона выхлопа оказывается достатонно большой, в результате чего размеры распределительного устройства сущест- 15 венно возрастают.

Наиболее близким к предлагаемому является высоковольтный предохранитель, содержащий трубчатый корпус иэ изоляционного материала с контак- 0 тными колпачками, размещенными на его торцах, камеру сжатия с соплом, в ко" торой расположена плавкая вставка, заполненную элегаэом и размещенную в трубчатом корпусе (2 3

Однако для известного высоковольтного предохранителя характерна не« четкость работы дугогасительного уст-. ройства предохранителя при малых токах, так как при малых токах в дуговом промежутке камеры сжатия выделяется небольшая энергия, из-за чего элегаз в ней нагревается недостаточно н вытекает через открытое сопло в течение всего полупериода, вследствие чего устройство не срабатывает >5 при малых токах.

Кроме того, при наличии постоянно открытого сопла невозможно обеспечить (при заданном нижнем пределе отключаемого тока) больное значение верх- 40 него предела отключаемого тока, так как увеличение сечения сопла приводит к соответствующему увеличению нижнего предела отключаемого тока, а при наличии постоянно открытого сопла 45 (при заданном диапазоне отключаемых токов) высокую интенсивность элегаэо» вого дутья, необходимую при весьма высоких напряжениях.

Прн напряжениях свыше 110 кВ дуго-50 гасительное устройство е одним соплом (одноразрывное) не может надежно работать, поэтому известный предохранитель пригоден только для ограни ченных диапазонов как но току, так-и 55 по напряжению.

Цель изобретения — расширение области применения предохранителя.

24 2

Поставленная цель достигается тем, что высоковольтный предохрайитель, содержащий трубчатый корпус из изоляционного материала с контактными колпачками, размещенными Hà его торцах, камеру сжатия с соплом, в которой расположена плавкая вставка, заполненную элегазом и размещенную в трубчатом корпусе, снабжен другой идентичной камерой сжатия, заполненной элегазом с соплом и плавкой вставкой, механизмом для механического разрушения плавких вставок, выхлопным отсеком с от" верстием, заглушками и датчиками давления, причем выхлопной отсек размещен между камерами сжатия так, что его стенки являются днищами камер сжатия, сопла с заглушками размещены в

I днищах камер сжатия и механически связаны с датчиками давления.

Кроме того, высоковольтный предохранитель может быть снабжен герметичным кожухом, заполненным элегазом, в который заключен трубчатый корпус.

На фнг. 1 изображена принципиальная схема высоковольтного предохранителя; на фиг. 2 - .средняя часть, предохранителя с выхлопным отсеком и нзоляционными перегородками; на фнг. 3 — высоковольтный предохранитель с герметичным кожухом.

Основным элементом высоковольтного предохранителя является патрон (фнг. 1), образованный двумя механически прочнычн трубками 1 н 2 нэ твердого изоляционного материала, армированными с внутренней стороны слоями 3 н 4 нэ дугостойкого изоляционного материала, например фтороиласта.

3 средней части патрона предохраннтеля трубки 1 и 2 жестко сочленены с корпусам выхлопного отсека 5. Протнвеполакные концы трубок 1 и 2 опрессованы металлическими контактными колпачками 6 н 2 с донышсами 8 и 9, колиачки и донышки являются внешними контактами патрона предохранителя.

На донышках с внутренней стороны предусмотрены контактодержатели 10 и 11 плавкнх вставок 12 и 13, противоположные концы которых связаны с устройствами 14 и 15 для механического разрушения не перегоревшей плавкой вставки и укреплены в контактодержателях 16 и 17, установленных на заглушках 18 и 19. Внутренние полости трубок 1 и 2 являются камерами

20 и 21 сжатия.

3 11204

Заглушки 18 и 19 (фиг. 2) в нор мальном рабочем положении закрывают сопла .22 и 23, которые выполнены в стенках (перегородках) 24 и 25, изготовленных из дугостойкого иэоляционно-g го материала.

Стенки (перегородки) отделяют камеры 20 и 21 сжатия от общего для них выхлопного отсека 26.

Рычаги 27 и 28, прикрепленные к 10 заглушкам 18 и 19, и пластинчатая пружина 29 образуют упор, препятствующий открытию заглушек.

В стенки перегородок 24 и 25 встро» ены также датчики давления — вспомо- 1$ гательные поршни 30 и 31, которые с помощью двухзвенных рычагов 32, 33 и 34, 35 передают усилие от давления газов в камерах 20 и 2! на захваты 36 и 37. Рычаги 38-40 состав- 20 ляют тягу, удерживаемую пружинами

41 и 42 и взаимодействующую с рычагами 27 и 28, удерживающими заглушки

18 и 19 в закрывающем отверстия положении. 25

Таким образом, поршни 30 и 31, рычаги 32-35, 38-40, захваты 36 и, 37 пружины 41 и 42 представляют собой датчики давления, которые посредством рычагов 27 и 28, и пружины 29 с по- Зо мощью механической связи управляют заглушками 18 и 19.

Гибкая токоведущая связь 43 обеспечивает протекание тока на участке между камерами 20 и 21 сжатия как в нормальном режиме работы предохраswans, так и в процессе его срабатывания.

Корпус выхлопного отсека 5(фиг.2) имеет отверстие 44, через которое внутренние полости патронов предохранителя сообщаются с внешним герметичным объемом 45 (фиг. 3), кото-, рый образован изолятором 46, герметически закрытым фланцами 47 и 48. 4

Яа фланце 47 установлен контактодер» жатель 49, в который вставлен патрон высоковольтного предохранителя.

Между патроном предохранителя и фланцем 48 ток протекает по гибкой связи 50 (фиг. 3).

Нормальная работа высоковольтного предохранителя обеспечена лишь в том случае, если при возникновении аварийного тока в обеих камерах 20 и 21 сжатия одновременно перегорают плавкие вставки 12 и 13 и, следовательно, в них синхронно повышается давление, 24 вследствие чего одновременно открьгваются сопла 22 и 23 и, следователь но, одновременно начинается элегаэо- вое дутье через оба сопла из обеих камер сжатия.

При одинаковом конструктивном исполнении камер 20 и 21 сжатия в них при горении дуги выделяется одинаковая энергия.

Выделяющаяся в дуге энергия идет на нагревание элегаэа, заключенного в

% камере сжатия.

При одинаковом конструктивном исполнении камер давление в них изменяется синхронно.

Однако из-за неоднородности характеристик плавких вставок перегоранке одной кз них может произойти со значительным запаздыванием, а .при токах, близких к нижнему пределу, перегорание второй плавкой вставки может вообще не произойти, В этом случае гашение дуги осуществляется только одним соплом, при напряжениях свыше 110 кВ дуга не гаснет (возникает аварийная ситуация как для защищаемой цепи, так и для самого аппарата).

Чтобы избежать опасных последствий в обеих камерах сжатия предусмотрены устройства 14 и 15 для механического разрушения не перегревшей плавкой вставки, которые действуют следующим образом.

При нормальной работе заглушки

18 и 19 и упор, состоящий из рычагов

27 и 28, на которых укреплены заглушки, с помощью центрирующей. пластинчатой пружины 29 установлены в среднем положении.

При перегорании плавкой встав1 acs, например, только в нижнем отсеке в нем загорается дуга и растет давление. Возникнет сила F, которая давит на заглушку 19. Эта сила равна

Г1 =АР, У„ где 4Р— разность давлений в камерах

21 и 20; ., - площадь заглушки.

Под действием этой силы система, состоящая из заглушек 18 и 19 и рычагов (упора) 27 и 28, перемещается вверх и приводит в действие устройство 14 для механического разрушения не перегоревшей вставки 12.

В месте разрушения плавкой вставки

12 возникает дуга, под ее воздействиS 11204 ем оставшаяся часть вставки, 12 сгорает и в камере 20 сжатия также начинается повмяение давления (с незначительным запаздыванием по сравнению с камерой 21 сжатия. 5

При больших аварийных токах плавкие вставки объязательно перегорают в обеих камерах.

Дальнейшая работа нредохранителя после нерегорания плавкой вставки в обеих камерах происходит следующим. образом. усилия FbPf, действующие на вспомогательные поршни 30 и 31, через двухзвенные рычаги 32, 33 и 34, 35 И передаются на захваты 36 и 32.

Эти усилия стремятся повернуть. захваты и освободить тягу, составлен. ную из рычагов 38-40. Но этому ос.вобождению препятствуют пружины 41 2б и 42. И только тогда, когда давление в камерах сжатия достигает вполне определенной величины, достаточной для надежного гашения дуги, усилия

F становятся достаточными, чтобы пре- 2> одолеть усилия пружин 41 и 42.

В этом случае захваты 36 н 32 освобождают тягу (рычаги 38-40).

Под совместным действием пружин

41 и 42 тяга (рычаги 38-40) переме- 36 щается вправо и переводит рычаги 22 и 28 упора из жесткого состояния в нежесткое.

Под действием сил внутреннего давления в камерах 20 и 21 сжатия на заглушки 18 и 19 последние не удерживаются более жестким упором и выдавливаются в выхлопной отсек 26.С этого мо" мента из камер 20 и 21 сжатия через сопла 22 и 23 начинается элегазовое дутье, обеспечивающее надежное гашение дуг, возникших в камерах сжатия, при перегорании плавкнх вставок

12 и 13.

Пружины 41 и 42, таким образом, выполняют двойную функцию: обеспечивают уставку давления (при котором происходит открытие сопл), зависящую от натяга пружин, и через тягу воздействуют на упор и переводят его иэ жесткого состояния в нежесткое, приводя, таким образом, в действие дугогасительное устройство предохранителя.

Горячие газы, вытекающие в процессе гашения дуги из камер 20 и 21 сжатия попадают из выхлопного отсека

26 (фиг. 2) во внешний герметичный объем 45, где смешиваются с элегазом, содержащимся в объеме 45, и охлаждаются.

Таким образом, горячие газы при срабатывании предохранителя в окружающее пространство не попадают, что позволяет существенно сократить размеры распределительного устройства.

В герметическом внешнем объеме может быть размещен как один высоковольтный предохранитель, так и блок из нескольких автоматически заменяемых с помощьв переключателя высоковольтных предохранителей. Предлагаемые высоковольтные предохранители могут найти широкое применение в распределительных сетях 110-220 кВ и, в частности, для защиты понижающих силовых трансформаторов и измерительных трансформаторов напряжения.

1 120424

1120424

Фи@2

MHHHH Заказ 7752/41

Тираж 682 Подиисиое

Филиал ППП. "Патеит", r. Уигород, ул. Проехтиая, 4