Выключатель максимального тока

 

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к генераторным выключателям. Цель изобретения - повышение допустимой нагрузки. Выключатель содержит полый токопровод в антимагнитной оболочке, который разветвляется на токопровод номинального тока с коммутирующим элементом и силовой токопровод, причем дополнительно к первому силовому токопроводу с вакуумной дугогасительной камерой установлен по крайней мере еще один токопровод, имеющий одинаковый с первым импеданс с преимущественно индуктивной составляющей. Возможны варианты размещения силового токопровода снаружи или внутри токопровода номинального тока, а до и после камеры возможно включение дугогасящих катушек. Для автоматизации процесса отключения введен вычислительный блок, связанный с датчиком и ограничителем тока. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А3

09) (И) (51)5 Н 01 Н 33/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTHRM.

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4355237/24-07 (22) 19.02.88 (31) P 3705719.7 (32) 23.02.87 (зз) Dz (46) 07,02.90. Бюл. ¹ 5 (71 ) ББЦ Браун Бовери АГ (CH) (72) Дитер Браун (СН) и Кпаус

Фрелих (DF. ) (53) 621.316.524 (088.8) (56) Патент С!цА №- 3701866, кл. 200144, 1971. (54) ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области электротехники, конкретно к генераторным выключателям. Цель изобретения— повьппение допустимой нагрузки, ВыкИзобретение относится к электротехнике, а именно к генераторным выключателям с вакуумными дугогасительными камерами.

Цель изобретения — повышение допустимой нагрузки на выключатель.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема выключателя максимального тока; на фиг.2 — то же, первый вариант испол- нения; на фиг.3 — то же, второй вариант исполнения; на фиг.4 — то же, третий вариант исполнения; на фиг.5— то же, четвертый вариант исполнения °

Выключатель 1 максимального тока может быть выполнен однофазным или многофазным. Токопровод 2 входит в

2 лючатель содержит полый токопровод в антимагнитной оболочке, который разветвляется íà TQKoIIpoBop номинального тока с коммутирующим элементом и силовой токопровод, причем дополнительно к первому силовому токопроводу с вакуумной дугогасительной камерой установлен по крайней мере еще один токопровод, имеющий одинаковый с первым импеданс с преимущественно индуктивной составляющей, Возможны варианты размещения силового токопровода снаружи или внутри токопровода номинального тока, а до и после камеры возможно включение дугогасящих катушек. Для автоматизации процесса

-отключения введен вычислительный блок, связанный с датчиком и ограничителем тока, 6 з.п. ф-лы, 5 ил. выключатель 1 максимального тока и там разветвляется на токопровод 3 номинального тока и параллельно с ним токопровод 4 силового тока. Токопровод 3 номинального тока имеет вспомогательный выключатель 5 с пальцевыми контактами, который шунтируется токопроводом 4 силового тока с вакуумной дугогаситеиьной камерой 6 с разрывом 7. Перед вакуумной дугогасительной камерой 6 и после нее расположены катушки 8 и 9, создающие в месте 7 разрыва осевое магнитное поле. Катушки 8 и 9 концентрически окружают вакуумную коммутационную ка,меру 6 в зоне места разрыва 7 и меха"

1542428 нически соединены с ней с помощью изолирующих крепежных устройств. Катушки 8 и 9 расположены на одинаковом расстоянии от разомкнутого места

7 разрыва и их продольная,ось совпа5 дает с продольной осью вакуумной дугогасительной камеры 6. Расстояние между обеими катушками 8 и 9 не больше, чем расстояние, примерно соответ- 1О

Ствующее внутреннему диаметру- катушек. Каждая из обеих катушек 8 и 9 имеет одинаковое количество витков, ф именно по меньшей мере один и макСимум пять, однако предпочтительно

Два витка. Катушки 8 и 9 могут быть навиты однослойно или многослойно, причем количество витков может быть нецелочисленным. Входная клемма 10 соединена с концом катушки 8 электропроводящим соединительным элементом, другой конец катушки 8 соединен с йомощью электропроводящего соединительного элемента с вакуумной дугогасительной камерой 6. С помощью друго» 25

Го соединительного элемента вакуумная дугогасительная камера 6 соединена с концом катушки 9, другой конец которой соединен с выходной клеммой 11.

Все механические элементы привода (фиг,1-5), которые приводят в действие вспомогательный выключатель 5 и оответствующие вакуумные дугогасительые камеры 6, не ббозначены. Кроме

toI.o на фиг,1 не изображена анти1

Магнитная металлическая оболочка, укрывающая каждую фазу выключателя 1

Максимального тока.

В первом варианте выключателя 1

Максимального тока (фиг ° 7) В Верхнеи 40 половине выключатель изображен во включенном положении, а в нижней — в выключенном,.Токопровод 2 выполнен полым и установлен на изоляторах 12 относительно расположенного соосно 45 также полого металлического кожуха 13, выполненного из антимагнитного металла, Расположенные на металлическом кожухе 13 ножки 14 позволяют осуществить крепление выключателя 1 максимального тока на фундаменте. Соответ" ствующие торцовые концы металлического кожуха 13 и токопровода 2 имеют воэможность подключения для электрического соединения с .однофазными выводами генератора, заключенными в металлическую оболочку. В металлическом кожухе 13 предусмотрены монтажные отверстия и отверстия для осуществления проверки, а также отверстия для механических элементов привода (не показаны), Эти отверстия и окна в выключателях максимального тока для более высокой мощности, как правило, закрыты герметично, так как весь вывод генератора находится под незначительным избыточным давлением, чтобы поддерживать на низком уровне опасность загрязнения изолятора 12. Часто подобного рода выводы генератора имеют принудительную вентиляцию, чтобы добиться хорошего отвода потерь тепла.

Во втором варианте (фиг.3) токопроводы 4 силового тока расположены снаружи вокруг toKoIIpoBopà 3 номинального тока. Такое симметричное исполнение позволяет расположить большее количество равномерно распределенных по периметру токопроводов

4 силового тока. Выключатель 1 максимального тока по фиг.3 пригоден для более высоких номинальных токов, чем представленный на фиг.2. Во включенном положении в этом выключателе 1 максимального тока вследствие вытеснения тока к поверхности по токопроводам 4 силового тока длительное время протекают незначительные токи.

Однако эти незначительные токи ограничиваются полным сопротивлением соответствующих токопроводов 4 тока до пренебрежимо малой величины, так что предварительной термической нагрузкой соответствующих вакуумных дугогасительных камер 6 можно прейебречь, На фиг.4 представлена комбинация схем в соответствии с фиг,2 и 3, которая пригодна для очень больших токов. В этом выключателе 1 максимального тока, необходимо, чтобы полные сопротивления токопроводов 4 силового тока, расположенных внутри токо-. провода 3 номинального тока,,и пол-. ные сопротивления токопроводов 4 силового тока, расположенных снаружи, были одинаковыми, Если имеется относительно небольшое пространство для установки выключателя 1 максимального тока, то можно также выполнить изоляторы 12 в виде герметичных дисковых изоляторов и также герметично закрывать токопровод 2 тока изнутри на обеих сторонах

1 выключателя 1 максимального тока.

Созданное таким образом пространство может быть заполнено изолирующей

5 15 средой, например сжатым воздухом или элегазом ° Благодаря этому расстояние между изоляторами и размеры выключателя могут быть уменьшены, кроме то.го, и токопровады 4 силового тока и относящиеся к ним вакуумные дугогасительные камеры 6 могут быть ближе

1 расположены друг к другу.

На фиг.5 представлен модифицированный вариант исполнения выключателя 1 максимального тока, который аналогичен варианту исполнения в соответствии с фиг,3 и возможен также при всех остальных вариантах исполнения. В каждом из токопроводов 4 силового тока дополнительно установлен ограничитель 15 тока и последовательно с ним включен чувствительный элемент 16. Поступающие от чувствительных элементов 16 сигналы контролируются и обрабатываются в вычислительном блоке 17, Вычислительный блок

17 может, как показано пунктирными линиями функциональных связей 18, одновременно воздействовать на совокупность всех ограничителей 15 тока и размыкать их одновременно, однако он может быть также рассчитан так, чтобы размыкать только определенные ограничители 15 тока.

Выключатель работает следующим образом.

Когда выключатель 1 максимального тока проводит номинальный ток, то вспомогательный выключатель 5 замкнут и весь номинальный ток протекает от токопровода 2 тока по токопроводу

3 номинального тока. Токопроводы 4 силового тока расположены в свободном от поля пространстве внутри токопровода 3 номинального тока и поэтому не проводят никакого тока, После ко° манды на выключение для.холостой коммутации или для отключения короткого замыкания вначале размыкается вспомогательный выключатель 5 и весь ток коммутируется и распределяется равномерно по всем токопроводам 4 силового тока. Лишь после этого размыкаются вакуумные дугогасительные камеры 6 и в месте 7 разрыва загораемся элект" рическая дуга.

Через обе катушки 8 и 9, параметры которых выбраны одинаковыми и которые построены идентично, отключаемый ток протекает в одном направлении и эти катушки формируют совместно воздействующее на место 7 разры42428 6 ва осевое магнитное поле. Благодаря геометрическому расположению катушек .8 и 9 это магнитное поле в зоне места

7 разрыва почти однородно, кроме того, это магнитное поле пропорцио-. нально току и способствует тому, что электрическая дуга даже при значениях тока в области 50 кА и значительно выше горит диффузно, так что обгорание контактов места 7 разрыва остается в поддающихся управлению пределах. Таким образом можно управлять процессом дугогашения и отключать токи благодаря сильному осевому маг нитному полю, обусловленному сравнительно большим количеством витков катушек 8 и 9.

При включении вначале замыкаются вакуумные дугогасительные камеры 6 .

20 ограничители 15 тока. При трехфазной группе выключателей 1 максимального и протекает ток включения, равномерно распределенный по тбкопроводам 4 силового тока, Непосредственно после этого замыкается также вспомогатель25 ный выключатель 5 и ток коммутируется от токопроводов 4 силового тока на токопровод 3 номинального тока.

При обоих коммутационных процессах вакуумные камеры 6 всякий раз нагру30 жаются током лишь кратковременно, так что не происходит существенной термической нагрузки этих камер. Поэтому вакуумные дугогасительные камеры 6 могут выдерживать даже следую е друг за другом чеРез коРоткие ийтервалы коммутационные циклы.

Для большинства сфер применения вакуумная камера 6 в расчете на каждый токопровод 4 силового тока может

40 обеспечить достаточную электрическую прочность. Однако в расчете на каждый токопровод 4 силового тока можно сразу включать последовательно две или больше вакуумных дугогасительных камер 6, чтобы тем самым добиться более высокой электрической прочности. В случае, если. вакуумная дугогасительная камера 6 не отключилась, срабатывает чувствительный элемент 16 соответствующего дефектного токопровода 4 силового тока и в вычислительном блоке 17 определяется, что в одном из токопроводов 4 силового тока гасящейся первой фазы еще протекает общий РазРываемый ток, поэтому вычислительный блок. 17 мгно-. венно размыкает все без исключения

1542428 тока были бы разомкнуты все ограничители 15 тока во всех трех фазах.

Чтобы не нужно искать причины размыкания ограничителей 15 тока во всех токопроводах 4 силового тока, в вычислительном блоке 17 предусмотрено устройство, которое позволяет идентифицировать чувствительный элемент

16, который: послужил причиной размыка-1О ния, и тем самым и дефектный,Жокопро-! вод 4 силового тока. Ограничители 15 после размыкания должны быть провере ны вручную. Эти затраты оправданы, так как дают возможность устранения различных повреждений в генераторе и прочих частях установки.

При упомянутой неисправности допустимо также размыкать только ограни1

Ф чители 15 тока фазы, которая гасится .2g первой, или только ограничитель 15 тока дефектного токопровода 4 силового тока, а две другие фазы трехфазной группы могут отключаться нормально. Однако, для этой схемы требуется 25 очень быстро работающий электронный вычислительный блок 17. Точно так же целесообразно, если неисправность ,появляется в одной из фаз, которые гасятся во вторую очередь, размыкать у) только ограничители 15 тока этой дефектной фазы или только ограничитель

15 тока дефектного токопровода 4 силового тока, потому что благодаря этому могут быть сокращены затраты времени и труда на проверку ограничителей 15 тока, Вычислительный блок

17 после размыкания ограничителя 15 тока должен блокировать любое включение выключателя 1 максимального тока до тех пор, пока этот ограничитель не будет проверен и полностью приведен в готовность к эксплуатации.

Вычислительный блок всегда должен рассчитываться так, чтобы всякий раз бы-.. 45 ло обеспечено оптимальное использова.ние ограничителей 15 тока. К тому же он должен обеспечить, чтобы при вклю-: чениях не происходило ошибочных размыканий ограничителей 15 тока.

Предлагаемые оснащенные вакуумными дугогасительными камерами 6 выключатели 1 максимального тока вследствие крайне незначительной подверженности проверкам вакуумных камер 6 особенно пригодны для насосно-аккумулирующих гидростанций, выключатели генераторов которых должны быть рассчитаны на экстремально большое количество в ключ е ний, Для выключателей 1 максимального тока, в которых к отключающим возможностям предъявляются невысокие требо вания, как это, например, могло бы иметь место в силовых выключателях максимального тока, было бы достаточно предусмотреть только один токопровод 4 силового тока по меньшей мере с одной вакуумной дугогасительной камерой 6 без катушек 8 и 9. Для отключения токов нагрузки было бы достаточно отключающих возможностей этой по меньшей мере одной вакуумной дугогасительной камеры 6, контакты которой построены так, что возникает сравнительно слабое осевое магнитное поле.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Выключатель максимального тока, IIo меньшей мере одним токопроводом на фазу, имеющим по меньшей мере одну первую вакуумную дугогасительную камеру и окруженным антимагнитной металлической оболочкой, причем по меньшей мере одна перваб вакуумная дугогаситепьная камера имеет по меньшей мере одно место разрыва, нагружаемое осевым магнитным полем, причем по меньшей мере один токопровод имеет по меньшей мере один полый токопровод номинального тока, включенный параллельно к по.меньшей мере одному первому токопроводу авилового тока, и при включении место разрыва по меньшей мере одной первой вакуумной дугогасительной камеры, находящейся в по меньшей мере одном первом токопроводе силового тока, после коммутации подлежащего прерыванию тока, открывается на по меньшей мере один первый токопровод силового тока, отличающийся тем, что, с целью повышения допустимой нагрузки, предусмотрена по меньшей мере одна вторая вакуумная дугогасительная камера, в по меньшей мере одном вто- . ром токопроводе силового тока, включенном параллельно к по меньшей мере оДному первому токопроводу силового тока, причем каждый из по меньшей мере двух токопроводов силового тока имеет одинаковое значение импеданса с преимущественно индуктивной составляющей.

15424

2; Выключатель по и,1, о т л и— ч а ю шийся тем, что оба токопровода силового тока расположены внутри токопровода номинального тока

3. Выключатель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что один токо-. провод силового тока расположен внутри токопровода номинального тока, а второй токопровод силового тока рас положен снаружи токопровода номинального тока.

4. Выключатель по пп.1-3, о т л ич а ю щ-и и с я тем, что в каждую . 15 из цепей токопроводов силового тока введены дополнительно по меньшей мере две катушки одинаковых размеров, одна из которых включена перед вакуумной дугогасительной камерой, а 20 . другая после нее, причем в обеих ка" тушках направление тока одинаково.

5. Выключать по п.4, отличающийся тем, что указанные катушки концентрически окружают со- 25 ответствующую вакуумную дугогаситель5

28

1О ную камеру в зоне разрыва, причем каждая из катушек расположена íà paifном расстоянии от места разрыва и имеет от одного до пяти витков, однако предпочтительно два витка, à расстояние между катушками не превышает ее внутреннего диаметра.

6. Выключатель по одному из пп.13, отличающийся тем, что в каждом из по меньшей мере двух то-: копроводов силового тока предусмотрен ограничитель тока и чувствительный элемент и совокупность чувствитель.ных элементов соединена с вычислительным блоком, который может воздействовать либо одновременно на совокупность ограничителей тока, либоселективно на определенные ограничители тока.

7, Выключатель по п.6, о т л ич а ю щ и " c я тем, что в вычислительном блоке предусмотрено устройст - во для идентификации чувствительного элемента или чувствительных элемейтов °

1542428

1542428

Составитель Ю. Тор вин

Редактор F.. Папп Техред Л.Олийнык Корректор М, Максимишинец

Заказ 292 Тираж 461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101