Разъединитель поворотно-проходного типа

 

Изобретение относится к технике высоких напряжений. Техническим результатом является создание компактного аппарата, удобного для компановки распределительных устройств, и уменьшение расхода проводниковых и вспомогательных материалов. Разъединитель состоит из одного или более полюсов, токоведущие системы которых с контактными выводами содержат подвижные контакты-ножи, размещенные внутри полых поворотных изоляторов, укрепленных на валу основания, а неподвижные контакты и ножи заземления размещены на опорных изоляторах, установленных сверху и снизу на основании. Подвижные контакты-ножи выполнены в виде тонкостенных сегментов окружности с боковыми стенками. Боковые стенки сегментов, расположенные параллельно осевой плоскости полюса разъединения, имеют плоские рабочие контактирующие поверхности. Неподвижные контакты выполнены в виде тонкостенных уголков, одни из сторон которых расположены параллельно друг другу с зазором между ними и симметрично относительно осевой плоскости полюса, образуя с внешней стороны полок плоские рабочие контактирующие размыкаемые поверхности. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным разъединителям, у которых подвижный контакт-нож разъединителя размещен внутри полого, симметричного по длине поворотного изолятора, укрепленного в своей средней по длине части на валу основания разъединителя, причем его размыкаемые рабочие контактирующие поверхности расположены в его внешних, открытых частях, т.е. за пределами торцов поворотного изолятора. Неподвижные контакты токоведущей системы и ножей заземления закреплены на опорных изоляторах, установленных сверху и снизу на основании разъединителя. Такие разъединители получили распространение в мировой практике.

Поворотные разъединители известны двух принципиально отличающихся видов по устройству их токоведущих систем.

У одних, например, типа GN30-10/1250, нож каждого полюса разъединителя выполнен конструктивно единым, обычно в виде стержня или замкнутой трубы, в том числе заполненной внутри дополнительными, параллельно работающими стержнями, а замыкание осуществляется через подпружиненные ламели, установленные на неподвижных контактах разъединителя (см. фиг. 6).

У других, например, типа GN30-10/630.100 0, нож каждого полюса разъединителя выполнен из параллельно работающих элементов, обычно прямоугольного сечения, подпружиненных на своих внешних частях относительно друг друга, замыкающихся непосредственно на подвижные контакты разъединителя (см. фиг. 7).

Разъединители первого вида имеют по сравнению с разъединителями второго вида два лишних переходных контактных сопротивления вдоль токоведущей системы между ее внешними контактными выводами, а следовательно, два лишних источника тепловых потерь.

Поэтому в качестве прототипа предлагаемого изобретения выбираются разъединители второго вида, т.е. типа GN30-10/630.1000.

Однако в токоведущих системах разъединителей, выбранных в качестве прототипа, а как следствие, и в самих разъединителях, в которых они применяются, имеются и весьма существенные недостатки, снижающие их технико-экономическую эффективность.

Основными недостатками прототипа являются большие толщины стенок элементов токоведущих систем при относительно малых поверхностях естественного теплоотвода в окружающую среду и относительно больших коэффициентах поверхностного эффекта и эффекта близости, снижающих экономичность конструкций и ограничивающих возможность создания аналогичных конструкций разъединителей на более высокие параметры по номинальным токам, электродинамической и термической стойкости в аварийных режимах работы.

К другим недостаткам прототипа относятся: а) применение специальных размыкаемых неподвижных контактов в цепи заземления, присоединяемых к неподвижным контактам токоведущей системы разъединителя, что усложняет конструкцию аппарата в целом, б) отсутствие возможности присоединения подводящих шин одновременно как горизонтально, так и вертикально, в) повышенный перегрев стального основания разъединителя во включенном положении.

Технической задачей, на решение которой направлено данное предполагаемое изобретение, является устранение отмеченных недостатков прототипа, снижение расхода проводниковых и вспомогательных материалов, уменьшение габаритов.

Для решения этой задачи в разъединителе поворотно-проходного типа, состоящем из одного или более полюсов, токоведущие системы которых с контактными выводами содержат подвижные контакты-ножи разъединителя, размещенные внутри полых поворотных изоляторов, укрепленных на валу основания разъединителя, а неподвижные контакты токоведущей системы и ножей заземления размещены на опорных изоляторах, установленных сверху и снизу на основании разъединителя, подвижные контакты-ножи разъединителя выполнены в виде тонкостенных сегментов окружности с одной или с двумя боковыми стенками, в том числе замкнутыми друг на друга, расположенных попарно и симметрично относительно осевой плоскости полюса разъединителя, причем боковые стенки сегментов, расположенные параллельно осевой плоскости полюса разъединителя, на своих внешних концах за торцами поворотных изоляторов имеют плоские рабочие контактирующие поверхности ножа полюса разъединителя. Попарно расположенные сегменты свободно укреплены симметрично с двух сторон на введенной вновь тонкостенной ферромагнитной пластине, опирающейся через промежуточные регулируемые натяжные звенья на торцы поворотного изолятора, каждая пара сегментов в случаях применения двух или более таких пар внутри поворотного изолятора может быть смещена относительно друг друга или средней пары последовательно самой себе в зоне контактирования с неподвижными контактами, причем внутри каждого сегмента ножа разъединителя могут быть размещены по всей их длине параллельно работающие токоведущие вкладыши.

Неподвижные контакты выполнены в виде тонкостенных уголков, одни из сторон которых расположены параллельно друг другу с зазором между ними и симметрично относительно осевой плоскости полюса, образуя с внешней стороны плоские рабочие контактирующие размыкаемые поверхности неподвижных контактов полюса разъединителя и одновременно ножей заземления, а другие стороны-полки уголков развернуты в противоположные стороны перпендикулярно к осевой плоскости полюса, образуя плоские горизонтальные поверхности контактных выводов. В центральных зонах плоских рабочих контактирующих поверхностей подвижных или неподвижных контактов выполнены местные выпуклости, имеющие сферическую форму в центре этих выпуклостей. Стороны-полки уголков неподвижных контактов, развернутые в противоположные стороны, в зоне напротив рабочих размыкаемых контактирующих поверхностей могут иметь местные отгибки в обратную сторону до выхода на параллельность. Параллельные стороны уголков неподвижных контактов или их отогнутые части могут образовывать дополнительные контактные вертикальные выводы аппарата.

В конструкцию токоведущей системы введены направляющие нож отбортовки под острым углом к осевой плоскости разъединителя как на торцах параллельных сторон уголков неподвижных контактов, так и сбоку на контактных элементах самого ножа. Плоские рабочие контактирующие поверхности подвижных контактов имеют между местными сферическими выпуклостями симметрично расположенные, ограниченные по длине продольные шлицы. Основание разъединителя выполнено из немагнитного материала или в зоне его сочленения с валом разъединителя имеет немагнитные вставки с одной или с двух сторон этого основания. Опорные изоляторы неподвижных контактов разъединителя могут быть выполнены спаренными, т.е. состоящими из двух изоляторов, расположенными по обе стороны относительно осевой плоскости полюса разъединителя.

Неизвестны поворотные разъединители с изложенными отличительными признаками.

Выполнение подвижных контактов-ножей разъединителя из тонкостенных (с толщиной стенок до 2-4 мм) сегментов окружности с боковыми стенками, расположенных попарно и симметрично относительно осевой плоскости разъединителя со свободным креплением на расположенной между ними тонкостенной ферромагнитной пластины, позволяет высокоэффективно использовать проводниковый материал подвижного контакта, обычно медь, как проводника тока при сниженных тепловых потерях вследствие достижения весьма малой величины коэффициента поверхностного эффекта, значительного увеличения, с учетом боковых стенок сегментов и, если это необходимо, введения токоведущих вкладышей, теплоотдающих поверхностей, а следовательно, улучшения теплового режима токоведущей системы аппарата.

Размещение рабочих контактирующих размыкающихся поверхностей ножа полюса разъединителя на боковых стенках сегментов, расположенных параллельно осевой плоскости полюса вне торцов поворотного изоляторв, позволяет удобно замыкаться при включении на внешние боковые рабочие контактирующие поверхности параллельных сторон неподвижных контактов. Наличие относительно небольшого зазора между параллельными сторонами уголков неподвижных контактов, с одной стороны, позволяет осуществить теплоотвод с их внутренних, обращенных друг к другу поверхностей, а, с другой стороны, вследствие малых толщин стенок и малой величины зазора позволяет усилить электродинамическое взаимодействие сегментов во включенном положении ножа полюса разъединителя, равно как и ножей заземления. Развернутые стороны - полки уголков позволяют осуществить удобное присоединение токоведущих шин к неподвижным контактам с разных сторон, в том числе в зоне местной отгибки противоположно направленных полок.

Местные выпуклости сферической формы в центральных зонах плоских рабочих контактирующих поверхностей подвижных или неподвижных контактов позволяют предельно уменьшить и стабилизировать сопротивление стягивания размыкаемых контактных соединений и также повысить электродинамическую и термическую стойкость контактов в аварийных режимах работы. Продольные шлицы в зоне плоских рабочих контактирующих поверхностей обеспечивают независимость работы расчлененных таким образом контактных зон, каждая со своей сферической контактной выпуклостью, хотя и находящихся в одной токоведущей детали. Выполнение основания из немагнитного материала или введение местных немагнитных вставок в основании разъединителя в значительной мере исключает интенсивный нагрев основания в длительном режиме работы аппарата. Применение спаренных опорных изоляторов вместо одиночных позволяет повысить компактность разъединителя и его механическую стойкость в аварийных режимах работы.

На фиг. 1 в качестве примера показан общий вид предлагаемого разъединителя поворотного типа на напряжение 10 кВ, на фиг. 2 показан вид сверху на один из крайних полюсов трехполюсного разъединителя, на фиг. 3 показано поперечное сечение поворотного изолятора; на фиг. 4 и 5 показаны другие возможные варианты исполнения профилей токоведущих элементов ножа.

На опорном изоляторе 1 каждого полюса трехполюсного разъединителя, установленном на стальном основании 2 с немагнитными вставками 3, смонтирован с помощью держателей 4 неподвижный контакт 5. Этот контакт 5 является размыкаемым одновременно для ножа 6 полюса разъединителя, укрепленного внутри по оси полого изолятора 7, и для ножа заземления 8. Отбортовки 9 неподвижного контакта 5 под углом в сторону осевой плоскости полюса служат для облегчения включения ножей 6 и 8. На опорном изоляторе 10, установленном с противоположной по сравнению с изолятором 1 стороны основания смонтирован второй неподвижный контакт 11 полюса разъединителя, который является размыкаемым только для ножа 6 полюса с другого его конца.

Поворотные изоляторы 7 всех трех полюсов аппарата укреплены на их общем держателе 12 (см. фиг. 2), жестко закрепленном на валу 13 основания разъединителя, становясь по общей длине вала 13 центральной его частью.

Ножи заземления 8 всех трех полюсов разъединителя свободно установлены и ориентированы с помощью осей 14 и 15 на своих П-образных держателях 16, жестко присоединенных к валу ножа заземления 17. На оси 14 крепится и контактная пружина ножа заземления.

Вал ножа заземления 17 установлен параллельно валу разъединителя 13 в общем для них основании 2.

Контакты 18, предназначенные для заземления ножей 6 в отключенном положении, установлены также на основании 2.

Из сечения поворотного изолятора (фиг. 3) видно, что нож 6 разъединителя состоит из двух параллельно работающих контакт-деталей 19, каждая из которых по своему профилю состоит из двух сегментов 20 окружности, которые имеют боковые стенки с обоих сторон, причем стенки, параллельные осевой плоскости полюса, являются общими для этих сегментов, объединяющими их в контакт-деталь, на концах которой с внешней стороны стенки образуется рабочая контактирующая поверхность 21 (см. фиг. 2 и 3) подвижного контакта-ножа разъединителя. На этой поверхности выполнены выпуклости сферической формы 22. На осях 23 установлены контактные пружины, которые могут быть как спирального, так и пластинчатые рессорного типа.

При отключении разъединителя усилие от привода через приводной рычаг (на чертеже не показан) передается на вал 13, который, поворачиваясь из включенного в отключенное положение, выводит из контактирования ножи 6 разъединителя с его неподвижными контактами 5 и 11. При дальнейшем повороте вала до отключенного положения создаются необходимые электрические промежутки между ножами 6 и неподвижными контактами 5 и 11. В отключенном положении одним своим концом контакты ножа 6 замыкаются на контакт 18, обеспечивающий заземление ножа 6 в отключенном положении.

Ножи заземления 8 включаются с помощью своего привода после окончания операции отключения ножа разъединителя. Возможность его более раннего включения, равно как и включение ножа разъединителя при включенном ноже заземления, исключается соответствующими общепринятыми системами блокировки.

Процесс включения разъединителя осуществляется в обратном порядке.

В результате практического освоения данного изобретения достигается большой технико-экономический эффект за счет значительного снижения расхода электротехнической меди, уменьшения расхода других материалов, уменьшения габаритов и веса создаваемых разъединителей, сокращения трудоемкости их изготовления, а также за счет повышения компактности создаваемых распределительных устройств и улучшения условий эксплуатации аппаратов.

Формула изобретения

1. Разъединитель поворотно-проходного типа, состоящий из одного или более полюсов, токоведущие системы которых содержат контактные выводы, подвижные контакты-ножи, размещенные внутри полых поворотных изоляторов, укрепленных на валу основания, неподвижные контакты токоведущей системы и ножей заземления, размещенных на опорных изоляторах, установленных сверху и снизу на основании, причем подвижные контакты-ножи выполнены каждый по своему профилю в виде тонкостенных сегментов окружности с боковыми стенками, расположенных попарно и симметрично относительно осевой плоскости полюса разъединителя, боковые стенки сегментов окружности, расположенные параллельно осевой плоскости полюса разъединителя, образуют на своих внешних концах за торцами полых поворотных изоляторов плоские рабочие контактирующие поверхности, а попарно расположенные сегменты окружности свободно укреплены на тонкостенной ферромагнитной пластине, опирающейся через промежуточные регулируемые натяжные звенья на торцы полого поворотного изолятора, причем неподвижные контакты выполнены в виде тонкостенных уголков, одни из полок которых расположены параллельно друг другу с зазором между ними и симметрично относительно осевой плоскости полюса, образуя с внешних сторон полок плоские рабочие контактирующие размыкаемые поверхности для подвижных контактов-ножей и ножей заземления, а другие полки уголков развернуты в противоположные стороны перпендикулярно к осевой плоскости полюса разъединителя, образуя плоские горизонтальные поверхности контактных выводов.

2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что внутри каждого сегмента окружности подвижного контакта-ножа размещены по всей их длине параллельно работающие токоведущие вкладыши.

3. Разъединитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что в центральных зонах плоских рабочих контактирующих поверхностей подвижных контактов-ножей или неподвижных контактов выполнены выпуклости, имеющие сферическую форму.

4. Разъединитель по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что основание разъединителя выполнено из немагнитного материала или имеет немагнитные вставки с одной или с двух сторон в зоне его сочленения с валом.

5. Разъединитель по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что опорные изоляторы неподвижных контактов выполнены спаренными, состоящими из двух изоляторов, расположенных по обе стороны относительно осевой плоскости полюса разъединителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7