Дугогасительное устройство высоковольтного воздушного выключателя

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению и касается конструкции дугогасительного устройства воздушного выключателя с продольно-поперечным гашением дуги, преимущественно с двухсторонним дутьем. Дугогасительное устройство высоковольтного выключателя продольного двухстороннего дутья, содержащее подвижный контакт и неподвижный контакт, имеющий форму сопла, с выхлопной токоведущей трубой, представляющее собой цилиндр с продольными каналами круглого и трапецеидального сечения, разделенными кольцеобразными внутренней и наружной перемычками, при этом на поверхности неподвижного контакта, имеющего форму сопла, перед камерой установлены лопаткообразные ребра, дополнительно на внутренних поверхностях продольных каналов круглого сечения выполнены криволинейные винтообразные канавки, кривизна которых образована по отрицательному вращению винтовой линии, то есть по часовой стрелке, если смотреть на неподвижный контакт со стороны подвижного контакта, а кривизна лопаткообразных ребер на поверхности сопла образована по положительному вращению винтовой линии, то есть против часовой стрелки. Технический результат - уменьшение полного времени включения мощного высоковольтного выключателя и увеличение его отключающей способности. 7 ил.

 

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению и касается конструкции дугогасительного устройства воздушного выключателя с продольно-поперечным гашением дуги, преимущественно с двухсторонним дутьем.

Известна дуговая камера (см. а.с. №324001, МКл. Н 01 Н 33/82. Бюл. №9, 1974), содержащая пары контактов с одним полым в каждой паре, на которых при коммутации возникает дуга, обдуваемая закручивающимся сжатым воздухом, проходящим через газонаправляющее устройство, размещенное непосредственно на неподвижном контакте камеры.

Недостатком является небольшая отключающая способность, обусловленная необходимостью центрирования дуги при гашении вдоль оси подвижного и неподвижного контактов.

Наиболее близким к предлагаемому является дугогасительное устройство воздушного высоковольтного выключателя (см. а.с. №909724, МКл. Н 01 Н 33/82, 1982. Бюл. №8), содержащее подвижный и неподвижный контакты с выхлопными токоведущими трубами и соплом для продольного дутья, камеру в виде цилиндра, на торце которого выполнены щели, представляющие собой концентрически расположенные кольцеобразные проточки, каждая из которых сообщена с рядом выхлопных каналов для поперечного дутья, при этом на поверхности сопла перед камерой установлены лопаткообразные ребра.

Недостатком устройства является длительное время гашения дуги при отключении мощного высоковольтного воздушного выключателя из-за снижения скорости потока продольного дутья в сопле, что определяется однонаправленностью вращения поперечной части дуги по концентрически расположенным щелям камеры.

Технической задачей изобретения является уменьшение полного времени выключения мощного высоковольтного выключателя и увеличение его отключающей способности.

Технический результат достигается тем, что дугогасительное устройство высоковольтного выключателя продольного двухстороннего дутья, содержащее подвижный контакт и неподвижный контакт, имеющий форму сопла, с выхлопной токоведущей трубой, представляющее собой цилиндр с продольными каналами круглого и трапецеидального сечения, разделенными кольцеобразными внутренней и наружной перемычками, при этом на поверхности неподвижного контакта, имеющего форму сопла, перед камерой установлены лопаткообразные ребра, дополнительно на внутренних поверхностях продольных каналов круглого сечения выполнены криволинейные винтообразные канавки, кривизна которых образована по отрицательному вращению винтовой линии, то есть по часовой стрелке, если смотреть на неподвижный контакт со стороны подвижного контакта, а кривизна лопаткообразных ребер на поверхности сопла образована по положительному вращению винтовой линии, то есть против часовой стрелки.

На фиг.1 показано дугогасительное устройство, продольный разрез; на фиг.2 - поперечное сечение сопла; на фиг.3 - внутренняя поверхность сопла; на фиг.4 - поперечное сечение камеры; на фиг.5 - поперечное сечение центрального выхлопного канала; на фиг.6 - его внутренняя поверхность; на фиг.7 - продольный разрез выхлопного канала.

Дугогасительное устройство содержит высоковольтный изолятор 1, соединенный герметично с корпусом пневмопривода 2 и фланцем 3 токоведущей выхлопной трубы 4, на другом конце которой закреплен неподвижный контакт 5, имеющий форму сопла с диаметром выходного сечения Dc. Подвижный контакт 6 соединен с поршнем привода 2 и также выполнен в виде сопла и соединен с выхлопной трубой 4. Неподвижный контакт 5 и подвижный контакт 6 образуют дугогасящий разрыв в среде воздуха высокого давления с двухсторонним продольным дутьем. Отверстие трубы 4 закрыто клапаном 7, соединенным со вторым поршнем привода 2 через изоляционную тягу 8 и рычаг 9, имеющий ось вращения 10. Клапан прикрыт корпусом 11, выполненным из изоляционного материала. В трубе 4 за неподвижным контактом установлена дугогасительная камера 12 поперечного гашения дуги. Камера выполнена из изоляционного материала, в виде цилиндра с продольными каналами, параллельными оси цилиндра, и расположена соосно с трубой. Центральный канал 13 камеры выполнен круглого сечения. На торце камеры со стороны входа дутья выполнены кольцеобразные дугогасящие щели 14 и 15, расположенные концентрически соосно с трубой, которые разделены кольцеобразными перемычками 16. Далее по ходу дутья каждая щель переходит в ряд каналов 17 круглого сечения и 18 - трапецеидального. Труба 4 за камерой облицована изоляционным материалом 19, например фиброй. Перед камерой по стенке сопла установлены лопаткообразные ребра 20, кривизна которых образована по положительному вращению винтовой линии (см, например, стр.509. Справочник по высшей математике. Выгодский М.Я. М., 1966 - 872 с.), направляющие воздух по спирали и являющиеся приспособлением для вращения поперечной части дуги против направления движения часовой стрелки. На внутренней поверхности каналов 13, 17 выполнены криволинейные винтообразные канавки 21, кривизна которых образована по отрицательному вращению винтовой линии, направляющие воздух по спирали и являющиеся приспособлением для вращения поперечной части в каналах 13, 17 по направлению движения часовой стрелки. Устройство работает следующим образом.

Включение устройства производится замыканием контактов 5 и 6 с помощью привода 2. При этом полость дугогасительного устройства заполнена сжатым воздухом, клапан 7 закрыт.

При отключении привод 2 посредством тяги 8 и рычага 9 открывает клапан 7, сообщая объем трубы 4 с атмосферой. Одновременно привод 2 размыкает контакты 5 и 6, между которыми возникает электрическая дуга. Давление в трубе 4 падает и начинается дутье воздуха через контакты 5 и 6, образуя продольный участок 22 дуги, далее дуга изгибается кольцеобразными перемычками 16, образуя поперечный участок 23 дуги.

Двигаясь в продольном направлении сопла, часть воздуха ударяется в стоящие под углом лопаткообразные ребра 20, кривизна которых образована по положительному вращению винтовой линии, и от них направляется против часовой стрелки, закручивая перед камерой всю струю воздуха. Вращательное движение воздуха перемещает часть дуги по кольцеобразным перемычкам 16 и продольным трапецеидальным каналам 14 и 18 и вращает ее вокруг оси камеры, способствуя охлаждению и гашению дуги. Кроме того, перемещаясь по трапецеидальным каналам, дуга проходит последовательно над рядами отверстий каналов 17. Вследствие этого на входах в каналы 13, 17 раскаленный воздух чередуется с холодным, который изолирует дугу от зоны выхлопа трубы 4, чем предотвращает шунтирование дуги по каналам 13 и 17 через раскаленный газ и способствует дальнейшему гашению дуги. Дальнейшее поступление воздуха в каналы 13 и 17 приводит к перемещению его по криволинейным винтообразным канавкам 21, кривизна которых образована по отрицательному направлению вращения винтовой линии. В результате изменения вращения потока воздуха на входах в каналы 13 и 17 с положительного направления на отрицательное в торцевых сечениях данных каналов возникают микрозавихрения, осуществляющие микровзрывы, обеспечивающие микровытягивание частей дуги, вдуваемой в каналы, что интенсифицирует ее гашение.

Вращение поперечной части дуги по концентрически расположенным щелям камеры (наряду с процессом дополнительного охлаждения - см. прототип) против направления движения часовой стрелки с последующим переходом во вращение в каналах 13 и 17 по направлению движения часовой стрелки приводит к пульсирующему воздействию микрозавихрений на дугу во входной торцевой части каналов 13 и 17. В результате образуются скачки давления сжатого воздуха, которые обеспечивают дополнительное вытягивание дуги на большую длину, чем достигается повышение и стабилизация распределения напряжения по длине дуговой камеры.

Надежность недопущения шунтирования поперечного участка дуги обеспечивается не только тем, что выхлопной тракт изолирован от токоведущих частей изоляционным материалом 19 трубы 4 и изоляционным корпусом 11, но и преимущественно тем, что гашение в каналах 13 и 17 осуществляется закрученным потоком сжатого воздуха, т.е. компактной, сжатой относительно центра трубы, струей сжатого воздуха, как это соответствует природе вихревых потоков.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что сокращение полного времени мощного высоковольтного воздушного выключателя двухстороннего продольно-поперечного гашения дуги осуществляется за счет создания микрозавихрений сжатого воздуха в процессе дутья через межконтактный промежуток путем вращения продольной части дуги против часовой стрелки, в результате последовательного перемещения сжатого воздуха по лопаткам сопла, кривизна которых образована положительным вращением винтовой линии и вращением поперечной части дуги по часовой стрелке, за счет перемещения сжатого воздуха по криволинейным канавкам в выхлопных каналах, кривизна которых образована отрицательным вращением винтовой линии.

Дугогасительное устройство высоковольтного выключателя продольного двухстороннего дутья, содержащее подвижный контакт и неподвижный контакт, имеющие форму сопла с выхлопной токоведущей трубой, в которой за неподвижным контактом соосно с трубой установлена дугогасительная камера из изоляционного материала, представляющая собой цилиндр с продольными каналами круглого и трапецеидального сечения, разделенные кольцеобразными перемычками кольцеобразных дугогасительных щелей, выполненных на торце дугогасительной камеры со стороны входа дутья и переходящих по ходу дутья в ряд каналов круглого и трапецеидального сечения, при этом на поверхности неподвижного контакта, имеющего форму сопла, перед камерой установлены лопаткообразные ребра, отличающееся тем, что на внутренних поверхностях продольных каналов круглого сечения выполнены криволинейные винтообразные канавки, кривизна которых образована по отрицательному вращению винтовой линии, т.е. по часовой стрелке, если смотреть на неподвижный контакт со стороны подвижного контакта, а кривизна лопаткообразных ребер на поверхности сопла образована по положительному вращению винтовой линии, т.е. против часовой стрелки.