Газонаполненный разъединитель

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элегазовым разъединителям, входящим в состав комплектных распределительных устройств высокого напряжения с элегазовой изоляцией (КРУЭ). Технический результат - повышение эксплуатационной надежности КРУЭ при коммутации разъединителем путем уменьшения амплитуды и увеличения фронта импульса перенапряжений. Газонаполненный разъединитель содержит жидкостный резистор 2, подвижный контакт 3 и неподвижный контакт 4 с двумя экранами 5 и 6, электрически соединенными резистором 2, размещенные в металлическом корпусе 1, заполненном элегазом. Один конец резистора соединяется с изолированным экраном 5, а другой конец - с экраном 6, соединенным с неподвижным контактом 4. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элегазовым разъединителям, входящим в состав комплектных распределительных устройств высокого напряжения с элегазовой изоляцией (КРУЭ).

Надежность работы KPУЭ, в частности, зависит от коммутаций разъединителем, которые приводят к высоковольтным перенапряжениям, снижающим надежность элегазовой изоляции, и появлению импульсных помех в низковольтных цепях КРУЭ, которые опасны для микроэлектронных и микропроцессорных устройств систем технологического и оперативного диспетчерского управления КРУЭ.

Известен разъединитель КРУЭ [1], содержащий подвижный и неподвижный контакты, в котором для снижения тока нагрузки в момент отключения разъединителем установлен резистор, шунтированный параллельной цепью шинопроводов. Величина такого резистора не превышает нескольких Ом (напряжение до 100 В, ток - 1 А, промышленной частоты). Резистор выполнен в виде экрана дугогасительной камеры, один конец которого соединен с неподвижным контактом разъединителя, а второй конец экрана, выполненный в виде металлического кольца, контактирует с подвижным контактом разъединителя при отключении разъединителя.

Недостатком аналога является конструктивное выполнение дугогасительной камеры (экран неподвижного контакта разъединителя) и резистора, рассчитанных на напряжение 100 В и ниже.

Известен разъединитель КРУЭ [2], принятый за прототип, содержащий размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, резистор, подвижный и неподвижный контакты. Один конец твердого резистора соединяется с торцевой частью экрана неподвижного контакта, а другой конец - с неподвижным контактом. Анализ показал, что для снижения высокочастотных перенапряжений в КРУЭ осевой размер твердого резистора, выдерживаемого импульсное напряжение 2U_ном 2/3, должен примерно в 7 раз превышать расстояние между подвижным и неподвижным контактами разъединителя в отключенном положении. Таким образом, применение такого резистора приводит к существенному увеличению размеров разъединителя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание разъединителя КРУЭ, обеспечивающего повышение эксплуатационной надежности КРУЭ высокого напряжения во время коммутации разъединителем холостых шинопроводов путем уменьшения амплитуды и увеличения фронта импульса перенапряжений до величины, равной или более фронта грозового импульса при сохранении основных размеров разъединителя.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в газонаполненном разъединителе, содержащем резистор, подвижный контакт и неподвижный контакт с двумя экранами, электрически соединенными резистором, размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, один конец резистора соединен с изолированным экраном, другой конец резистора соединен с неподвижным контактом, а резистор выполнен жидкостным.

Применение в разъединителе КРУЭ жидкостного резистора позволяет достичь оптимальной величины сопротивления резистора (порядка 10 кОм) при существенном снижении его габаритов по сравнению с твердым резистором.

Нам не известно применение жидкостных резисторов в газонаполненных разъединителях для повышения эксплуатационной надежности КРУЭ при коммутации путем уменьшения амплитуды, увеличения фронта импульса перенапряжений и уменьшения габаритов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.

Газонаполненный разъединитель содержит металлический корпус 1, заполненный элегазом, внутри которого расположены жидкостный резистор 2, подвижный контакт 3 и неподвижный контакт 4 с его экранами 5 и 6. Один конец резистора 2 соединяется с изолированным экраном 5, а другой конец - c экраном 6, соединенным с неподвижным контактом 4. Экран 5 электрическим соединен с экраном 6 жидкостным резистором 2.

Газонаполненный разъединитель работает следующим образом (см. чертеж). При сближении неподвижного контакта 3 с экраном 5 происходит их перекрытие. При сопротивлении жидкостного резистора в несколько десятков кОм длительность фронта импульса достигает нескольких десятков мкс, что превышает длительность фронта стандартного грозового импульса, таким образом полностью снижаются перенапряжения и повышается надежность элегазовой изоляции и низковольтных цепей КРУЭ. Дальнейшее сближение приводит вначале к касанию подвижного контакта с торцевой частью экрана, а затем с неподвижным контактом разъединителя.

Газонаполненный разъединитель может работать и в обратном направлении - от включенного положения к отключенному положению. Отличие заключается в том, что в первом случае величина напряжения перекрытия изменяется от максимальных значений до минимальных, а во втором - с минимальных значений напряжения до максимальных, когда дальнейшее увеличение промежутка между контактами не сопровождается перекрытием промежутка.

Величина и энергоемкость жидкостного резистора, позволяющего увеличить длительность фронта импульса высокочастотных перенапряжений до величины, превышающей длительность фронта стандартного грозового импульса, определяется емкостью коммутирующего холостого шинопровода, соединенного с подвижным или неподвижным контактом разъединителя.

Размеры жидкостного резистора определяются как максимальной напряженностью электрического поля внутри жидкости, так и величиной энергии, поглощаемой жидкостным резистором при одной коммутации разъединителя. Максимальная напряженность электрического поля составляет порядка 10 кВ/мм по сравнению с 1-2 кВ/мм у твердых резисторов, поскольку при дальнейшем повышении напряженности размер жидкостного резистора определяется электрической прочностью по его наружной поверхности. Выбор величины энергии, поглощаемой жидкостным резистором, определяется номинальным диапазоном температур шинопровода (от -40 до +85^oC), допустимым диапазоном температур жидкости, например от -70 до +240^oC - пропиленкарбонат, от -61 до +152^oC - диметилформамид, от -90 до +117^oC - бутиловый спирт, а также допустимым диапазоном температур изолирующего цилиндра (от -269 до +250^oC - фторопласт-4). Энергия, выделяемая коммутирующим холостым шинопроводом, определяется номинальным напряжением КРУЭ, скоростью перемещения подвижного контакта и длиной холостого шинопровода.

Расчеты и экспериментальная проверка полномасштабного жидкостного резистора для КРУЭ-220 показали, что введение его в разъединитель КРУЭ не требует изменения габаритов и параметров разъединителя, но позволяет резко снизить амплитуду перенапряжения и увеличить длительность фронта импульса перенапряжений до величины, равной или более фронта грозового импульса, что позволит повысить надежность элегазовой изоляции и низковольтных цепей КРУЭ.

Список литературы 1. Патент США 5045652, H 01 H 35/24.

2. Y. Yamfgata at al. "Development of 1100 kV GIS-GAS circu breaker, disconntctors and high-speed droundings", CIG, 1996, rep. 13-304.

Формула изобретения

Газонаполненный разъединитель, содержащий резистор, подвижный контакт и неподвижный контакт с двумя экранами, электрически соединенными резистором, размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, при этом один конец резистора соединен с изолированным экраном, а другой конец - с неподвижным контактом, отличающийся тем, что резистор выполнен жидкостным с допустимым диапазоном температур жидкости от -61 до +240^oC при максимальной напряженности электрического поля внутри жидкости 10 кВ/мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1