Высоковольтный стреляющий предохранитель

 

Высоковольтный стреляющий предохранитель содержит патрон I из газогенерирующего материала, внутри которого в полости 2 расположены подпружиненные электроды 3 и 4. К наконечникам 9 и 10 электродов 3 и 4 присоединены концы плавкой вставки, представляющей собой высокоомную державку 5 и проводящую часть, состоящую из двух элементов 6 и 7, электрически и механически соединенных между собой с помощью спая из легкоплавкого металла (шарика 8). Для повышения надежности срабатывания элемент 7 державки 5 вьтолнен в виде пружины с воздействием усилий упругой деформации, направленных на размыкание элементов проводящей части. Элемент 7 может быть вьтолиен в виде цилиндрической пружины, расположенной симметрично относительно высокоомной державки. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. (Л ю со со Од со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д!) 4 Н 01 Н 85/02, 33/76

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 ффЯДфцтЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3812449/24-07 (22) 10.11.84 (46) 23.06.86. Бюл. В 23 (7)) Ульяновский политехнический институт (72) А. Я. Зотов, В. В. Ваховский и Я. А. Зотов (53) 621.316.923(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 982113, кл. Н Ol Н 33/76, 1982.

Патент СНА 1! 3681731, кл. Н 01 Н 85/08, 1972.

Авторское свидетельство СССР

1050008, кл. Н 01 Н 85/02, 1983. (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТРЕЛЯЮЩИЙ

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ (57) Высоковольтный стреляющий предохранитель содержит патрон 1 из газогенерирующего материала, внутри

„„Я0„„1239763 A 1 которого в .полости 2 расположены подпружиненные электроды 3 и 4. К наконечникам 9 и 10 электродов 3 и 4 присоединены концы плавкой вставки, представляющей собой высокоомную державку 5 и проводящую часть, состоящую из двух элементов 6 и 7, электрически и механически соединенных между собой с помощью спая из легкоплавкого металла (шарика 8). Для повышения надежности срабатывания элемент 7 державки 5 выполнен в виде пружины с воздействием усилий упругой деформации, направленных на размыкание элементов проводящей части.

Элемент 7 может быть выполнен в виде цилиндрической пружины, расположенной симметрично относительно высокоомной державки. э. и. ф-лы, 1 ил.

1 1239

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным стреляющим предохранителям, применяемым, например, для защиты силовых понижающих трансформаторов на напря5 жение,110 кВ.

Цель изобретения — повышение надежности срабатывания.

На чертеже изображен высоковольтный стреляющий предохранитель.

Высоковольтный стреляющий предохранитель состоит из газогенерирующей трубки (патрона) 1. Внутри патрона в полости 2 расположены подпружиненные электроды 3 и 4. Между собой электроды механически и электрически соединены плавкой вставкой, содержащей высокоомную державку 5 (последняя может выполняться в виде диэлектрической трубки) и проводящую часть, изготовленную из двух раздельных элементов: обычного 6 (например, прямого, выполненного из проволоки и прочего) и элемента 7, выполненного, в частности, в виде цилиндрической предварительно .растянутой пружины, стремящейся сжаться, как только нарушится связь с элементом б. Элемент 7 может выполняться также в виде плоской отогнутой пружины и т.д.

Между собой элементы соединены с помощью легкоплавкого металла, Пос ледний может выполняться в виде наплава (шарика) 8. Наружные конць1 дер— жавки и проводящей части присоедине- ны к наконечникам: верхнему 9 и ниж35 .нему 10. Последние механически и электрически присоединены к электродам 3 и 4 предохранителя соответственно.

В нормальном режиме работы элект40 рический ток нагрузки протекает через электроды 3 и 4 и плавкую вставку, соединяющую электроды. Если державка изготовлена не из диэлектрика, а из высокоомного материала, наприЯ мер нихрома, то ток в плавкой вставке дробится, незначительная часть протекает через державку 5 и основная — через проводящую часть 6 и 7.

При этом теплообмен соответствует

5Î длительно допустимому режиму работы и температура вставки достигает

100-150 С. При возникновении перегрузки происходит изменение тепловоro баланса в узле плавкои вставки— температура начинает подниматься, а тепло накапливать. Тепло, сосредоточенное между витками и в витках

763 2 упругой части 7, конвективным и контактным способами передается к месту спая — наплаву (шарику) 8, также к наконечникам 9 и !О, а от них — к электродам 3 и 4. Рост нагрева до 200-300 С приводит к расплавлению легкоплавкого металла 8, после чего сразу же осуществляется выдергивание (отвод) верхней части подпружиненного элемента 7 из соприкосновения с элементом 6. Разрыв осуществляется до наступления испарения жидкого металла 8. Цепь проводящей части плавкой вставки размыкается и весь ток устремляется через державку 5, расцепляя ее. Пос-е этого электроды 3 и 4 под воздействием пружины патрона (не показана) начинают расходиться в противоположные стороны. Между ними начинает гореть электрическая радуга„ которая вызывает генерацию газа из стенок полости 2 газогенерирующей трубки 1 предохранителя. В полости трубки давление повышается до нескольких атмосфер„ создается газовое дутье, которое охлаждает и гасит электрическую дугу, как правило, при прохождении тока через ноль.

Таким образом, выполнение элемента 7 в виде пружины повышает быстродействие высоковольтного стреляющего предохранителя при протекании токов перегрузки.

При 200-300 С пружина, выполненная из стали, как и пружина, изго— товленная, например из берриллиевой бронзы (из высокопроводящего материала), не теряет своих упругих свойств. Подпружиненный элемент 7 после расплавления слоя 8, сжимаясь под действием упругих сил, садится виток на виток. Этим снижается нагрев его под воздействием тока: ток теперь переходит от витка к витку и через торцовую поверхность витков, что пре— кращает дальнейшее испарение металла в электрической дуге, Последнее способствует росту отключающей способности предохранителя при заданной массе плавкой вставки.

В случае выполнения державки 5 в виде диэлектрической трубки, разрушающейся ттод воздействием электрической дуги„ разрыв защищаемой цепи плавким элементом начинается в момент расплавления шарика 8, под действием упрутих сил элемент 7 сразу

1239763 з 4 же отбрасыв ается (прижимается) к торцу нижнего наконечника 10. Отсутствие нихромовой или ее подобной электрически проводящей державки ведет к более быстрому отклонению токов перегрузки.

При токах КЗ нагрев элементов 6 и 7 до температуры плавления происходит быстрее, чем наплава 8. Это объяс— няется меньшей массой металла, при- 1р ходящейся на единицу длины у элементов 6 и 7, чем в наплаве 8.

Происходит взрыв проводящей части плавкой вставки. Если к тому времени осталась цела державка 5, то вся энергия электрического тока устрем— ляется на разрушение державки 5. Державка разрушается и освобождает электроды 3 и 4 предохранителя.

После этого механизм гашения электрической дуги остается одинаковым с описанным.

При этом вполне вероятно, что упругие свойства элемента 7 от избы— точного его нагрева могут исчезнуть.

Однако теперь надобность в них отпадает, так как цепь проводящей части плавкой вставки разрушается за счет расплавления самих элементов 6 и 7.

В ряде случаев сечение проволоки (полосы и т.д.) упругого элемента 7 Ф о р м у л а и з о б р е т Ь н и я может выбираться большим, чем у элемента 6. Это объясняется тем, что для упругого элемента может идти материал худшей проводимости (например, сталь) или в целях снижения тем—

35 пературы упругого элемента для более длительного сохранения его упругих свойств. Это позволит снизить коли1. Высоковольтный стреляющий предохранитель, содержащий патрон, выполненный из изоляционного газогене40

BHHHIIH Заказ 3402/52 Тираж 643 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород; ул. Проектная, 4 чество паров металла в дуге из-за наиболее вероятного возникновения состояния упругого элемента 7, характеризующегося посадкой витка на виток". Подбором сечения, материала и числа витков у элемента 7, а также

45 длины, материала и сечения у элемента 6 можно регулировать времятоко— вую характеристику высоковольтного стреляющего предохранителя и его отключающую способность при соответ50 ствующих токах.

Изготовление одного из проводящих элементов плавкой вставки, имеющей легкоплавкий наплав, подпружиненным устраняет влияние стекания металла

55 наплава на работу плавкой вставки, так как разрыв цепи плавкого элемента происходит в момент перехода металла наплава в жидкое состояние, что исключает его стекание, ведущее к изменению объема и формы наплава.

Соответственно времятоковая характеристика такой плавкой вставки остается неизменной. Таким образом, вы полнение части плавкого элемента в виде пружины способствует повышению надежности работы предохранителя.

Предлагаемый предохранитель имеет высокую короностойкость при выполнении подпружиненного элемента в виде цилиндрической пружины, через середину которой пропущена высокоомная державка. В этом случае эквивалентный радиус коронирующего тела равен внешнему диаметру цилиндра, образованного витками элемента 7. Повышенная короностойкость, как указывалось, способствует повышению надежности работы предохранителя.

Таким образом>предлагаемая конструкция предохранителя по сравнению с известным имеет более высокие эксплуатационные показатели: быстродействие, коммутационную способность и надежность. рирующего матариала, в котором расположены подпружиненные электроды, соединенные между собой плавкой встав" кой, состоящей из высокоомной державки и проводящей части, выполненной из двух элементов, электрически и механически соединенных друг с дру гом с помощью спая из легкоплавкого

,металла, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, один из элементов проводящей части выполнен в виде пружины с воздействием усилий упругой деформации, направленных на размыкание элементов проводящей части.

2. Предохранитель по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что элемент в виде пружины выполнен в виде цилиндрической пружины и расположен симметрично относительно высокоомной де ржавки .