Разъединитель

Изобретение относится к области электротехники, а именно высоковольтным электрическим аппаратам, предназначенным для коммутации электрических цепей без тока и для создания видимого разрыва через воздушный промежуток. Технический результат, достигаемый при осуществлении данного изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей, повышении безопасности и уменьшении габаритных и установочных размеров разъединителя. Данный технический результат обеспечивается тем, что в разъединителе, состоящем из одного или более полюсов, содержащем токопроводящие шины, токопроводящие соединительные пластины, связанные с приводом их перемещения, и изолирующие блоки, разделяющие и несущие указанные токопроводящие шины и соединительные пластины, токопроводящие шины снабжены неподвижными контактами, установленными на их смежных концах, и закреплены на промежуточном изолирующем блоке, стенками и ребрами жесткости которого совместно с ребрами жесткости и основанием нижнего изолирующего блока образован отсек, в котором расположен реверсивный электродвигатель и аппаратура управления этим электродвигателем, приводящим в движение посредством кинематической связи зафиксированные в верхнем изолирующем блоке соединительные пластины с установленными на их концах розеточными контактами. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике (высоковольтным электрическим аппаратам), предназначенным для коммутации электрических цепей без тока и для создания видимого разрыва через воздушный промежуток.

Известны разъединители (1), состоящие из одного или трех полюсов, содержащие раму, закрепленные на опорных изоляторах контактные выводы с неподвижными контактами Г-образной формы, соединяемые между собой попарно ножами, представляющими собой токопроводы из двух полос прямоугольного сечения, зафиксированные одним концом с помощью оси относительно одного из соединяемых ими Г-образных неподвижных контактов полюса.

Ножи полюсов соединены посредством фарфоровых тяг с валом, при вращении которого они вращаются в одной плоскости с осями опорных изоляторов соответствующих полюсов, размыкая либо замыкая электрическую цепь.

Для придания валу вращательного движения предусмотрен ручной привод, представляющий собой систему рычагов и тяг и имеющий устройство блокировки от ошибочных действий разъединителем.

При очевидной простоте рассмотренный разъединитель имеет существенные недостатки, одним из которых являются его значительные габаритно-установочные размеры, обусловленные не только размерами самого разъединителя, но и тем, что вокруг этого аппарата, вследствие того что вся токоведущая система выполнена в открытом (неизолированном) виде, при его использовании в электроустановках необходимо соблюдать зону запрета приближения токоведущими частями других аппаратов и заземленными частями конструкций.

Вторым недостатком, ограничивающим функциональные возможности применения этого и других подобных ему известных (2÷4) разъединителей, является отсутствие возможности дистанционного управления ими.

Наиболее близким к предлагаемому разъединителю является высокочастотный выключатель большой мощности (5), который по своим признакам (включение и отключение электрической цепи без тока) соответствует названию - разъединитель (в дальнейшем разъединитель), принятый в качестве прототипа.

Данное устройство содержит расположенные в одной плоскости с зазором друг относительно друга токопроводящие шины, одна из которых является входной, другая - выходной, и соединительную пластину, связанную с приводом ее перемещения, которая во включенном положении выключателя своими концами перекрывает противостоящие (смежные) концы указанных токопроводящих шин, причем соединительная пластина установлена с возможностью ее перемещения в плоскости, параллельной плоскости расположения токопроводящих шин. Выключатель снабжен промежуточным изолирующим блоком, служащим для закрепления и разделения токопроводящих шин, и крайними изолирующими блоками, посредством которых концы соединительной пластины прижимаются к концам токопроводящих шин с большим усилием с помощью электродвигателя с большим пусковым моментом и ходового винта.

Выключатель также содержит второй - электромагнитный привод для перемещения соединительной пластины относительно концов замыкаемых ею токопроводящих шин в плоскости, перпендикулярной направлению сжатия ходового винта.

Данный выключатель (разъединитель) имеет ряд недостатков:

- система управления перемещением соединительной пластины сложна и не технологична, требует высокой точности изготовления и сборки, предполагает использование электродвигателя большой мощности, способного обеспечить большие усилия нажатия для создания надежного плоскостного электрического контакта;

- конструкция не обеспечивает получение видимого разрыва в отключенном состоянии аппарата;

- в связи с тем что ходовой винт работает на «упор», коническая зубчатая передача должна быть изготовлена с большим запасом прочности;

- вследствие сложной конструкции с использованием нескольких приводов аппарат по предлагаемому техническому решению имеет габаритные размеры, превышающие размеры известных (1-4) аналогов при одинаковых их электрических параметрах;

- из формулы изобретения и описания сущности технического решения прототипа не просматривается возможность освобождения зажатых большим усилием (давлением 2×10⁶ Па) концов шин при необходимости срочного отключения выключателя в случаях отказа электродвигателя или исчезновении напряжения его питания;

- известное решение не содержит обязательные для разъединителей устройства блокировки от ошибочных действий персонала и устройства блокировки от отключения выключателя во время прохождения через аппарат токов высокого напряжения.

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей, повышение безопасности и уменьшение габаритных и установочных размеров разъединителя.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в разъединителе, состоящем из одного или более полюсов, содержащем токопроводящие шины, токопроводящие соединительные пластины, связанные с приводом их перемещения, и изолирующие блоки, разделяющие и несущие указанные токопроводящие шины и соединительные пластины, токопроводящие шины снабжены неподвижными контактами, установленными на их смежных концах, и закреплены на промежуточном изолирующем блоке, стенками и ребрами жесткости которого совместно с ребрами жесткости и основанием нижнего изолирующего блока образован отсек, в котором расположены реверсивный электродвигатель и аппаратура управления этим электродвигателем, приводящим в движение посредством кинематической связи зафиксированные в верхнем изолирующем блоке соединительные пластины с установленными на их концах розеточными контактами, а кинематическая связь между реверсивным электродвигателем и верхним изолирующим блоком выполнена с помощью конической зубчатой передачи, ходового винта и гайки, причем гайка ходового винта установлена в центре тяжести верхнего изолирующего блока, при этом ходовой винт одним своим концом установлен в центре симметрии основания нижнего изолирующего блока и ограничен от осевых и радиальных перемещений с помощью упорного гребня и прижимного кольца, также на нем смонтирована дополнительная кинематическая связь со съемной ручкой привода ручного управления разъединителем, а отверстие в нижнем изолирующем блоке для установки съемной ручки привода оборудовано заслонкой, запираемой электромагнитным замком, для контроля положения заслонки предусмотрен путевой выключатель, а на промежуточном изолирующем блоке выполнена крышка из прозрачного изолирующего материала, в потолочной части которой радиально зафиксирован вторым концом ходовой винт. Токопроводящие соединительные пластины установлены симметрично относительно центра тяжести верхнего изолирующего блока на одной плоскости, параллельной плоскости токопроводящих шин, закрепленных на промежуточном изолирующем блоке, причем контактирующие друг с другом поверхности подвижного и неподвижного контактов выполнены из антифрикционного износостойкого проводникового материала.

Сущность заявляемого технического решения более подробно поясняется чертежами, где:

на фиг.1 приведен поперечный разрез трехполюсного разъединителя плоскостью, проходящей через средний полюс,

на фиг.2 - вид сбоку на разъединитель с вырывом боковых стенок и ребер жесткости нижнего и промежуточного изолирующих блоков и с доступом в низковольтный отсек.

Разъединитель содержит промежуточный блок 1 из прочного изолирующего материала, на котором симметрично относительно продольной оси закреплены токопроводящие шины входных 2 и выходных 3 контактных выводов с неподвижными контактами 4 на смежных концах. Промежуточный блок установлен на нижнем изолирующем блоке 5 таким образом, что ребра жесткости 6 и основание нижнего изолирующего блока создают, совместно с ребрами жесткости 7 промежуточного блока и его стенками, низковольтный отсек 8, изолированный со всех сторон сплошными изоляционными перегородками и лабиринтами как от высоковольтных цепей самого разъединителя, так и соседних аппаратов.

В низковольтном отсеке, обособленном таким образом в пределах внутренних объемов разъединителя, размещается асинхронный реверсивный микроэлектродвигатель 9, связанный любой подходящей кинематической связью 10 (на фиг.1 приведена коническая зубчатая передача) с ходовым винтом 11 из прочного электроизолирующего материала с хорошими антифрикционными свойствами.

Ходовой винт установлен одним своим концом в центре симметрии плоскости дна основания нижнего изолирующего блока 5 и ограничен от осевых и радиальных перемещений с помощью упорного гребня 12 и прижимного кольца 27, выполняющих роль радиально упорного подшипника. С ходовым винтом взаимодействует гайка 13, прочно зафиксированная в центре тяжести плоскости верхнего изолирующего блока 14. При вращении ходового винта 11 гайка 13 совершает перемещения в вертикальных направлениях, вместе с изолирующим блоком 14, с закрепленными в ней токопроводящими соединительными пластинами 15 и с подвижными контактами 16. В нижнем положении изолирующего блока 14 неподвижные контакты 16 входят в сочленение с неподвижными контактами 4, образуя надежный электрический контакт цепи полюса: токопроводящие шины контактного вывода 2 - неподвижный контакт 4 - левый подвижный контакт 16 - токопроводящая соединительная пластина 15 - правый подвижный контакт 16 - правый неподвижный контакт 4 - токопроводящая шина контактного вывода 3. Перемещение изолирующего блока с верхнего положения в нижнее происходит за 2-5 секунд. Для отключения реверсивного двигателя 9 в крайних положениях верхнего изолирующего блока 14 предусмотрены обычные путевые микровыключатели, устанавливаемые в низковольтном отсеке (не показаны).

Для ручного управления разъединителем предусмотрена возможность воздействия на ходовой винт съемной ручкой 17 (фиг.2), через кинематическую связь (на чертеже показана коническая зубчатая передача с зубчатым колесом 18), установленную в низковольтном отсеке и имеющую устройство 19 для сочленения с концом съемной рукоятки. Для введения ручки 17 в сочленение с коническим редуктором на передней стенке нижнего изолирующего блока 5 имеется отверстие 24 с заслонкой 20, закрытое положение которой фиксируется электромагнитным замком 26, а для диагностирования открытия заслонки предусмотрен путевой выключатель (на фиг.1 и 2 не показан). Указанные устройства блокировки совместно с датчиками тока, не относящимися к признакам настоящего технического решения, обеспечивают возможность выполнения следующих блокировок от ошибочных действий персонала как при дистанционном, так и ручном управлении разъединителем:

1. Блокирование открытия электромагнитного замка заслонки (запрет ручного управления приводом) при:

- наличии тока через полюсы включенного разъединителя;

- дистанционном управлении разъединителем;

- включенном положении выключателя (выключателей) со стороны источника (источников) питания.

2. Блокирование возможности дистанционного управления разъединителем, если:

- заслонка убрана с отверстия;

- выключатель (выключатели) со стороны источника (источников) питания во включенном состоянии.

Крышка 21 из прозрачного электроизолирующего материала предусмотрена для электрической изоляции токоведущей системы разъединителя, включая неподвижные и подвижные его контакты, от окружающих конструкций и токоведущих частей соседних аппаратов в распредустройстве, а также для радиальной фиксации верхнего конца вала ходового винта 11 и обеспечения визуального наблюдения качества разомкнутого состояния контактов разъединителя.

Для исключения перекосов верхнего изолирующего блока 14 при ее движении относительно ходового винта 11 предусмотрены направляющие стержни 22 из антифрикционного материала, зафиксированные своими концами между крышкой 21 и промежуточным блоком 1, вдоль которых при движении изолирующего блока 14 перемещаются связанные с блоком 14 втулки 23, изготовленные также из антифрикционного материала, обеспечивая, совместно с ходовым винтом 11, устойчивость верхнего изолирующего блока 14. Нижний изолирующий блок 5, промежуточный блок 1 и крышка 21 соединяются друг с другом с помощью фланцев 25, образуя внутри себя защищенный от возможности опасного приближения объем, где расположена вся токоведущая система разъединителя. За пределы разъединителя выходят только контактные выводы для подключения разъединителя с помощью шин или кабелей к другим элементам системы электроснабжения. Изоляция выступающих контактных выводов с подключенными к ним жилами высоковольтных кабелей термоусаживающимися трубками позволит обеспечить сплошную изоляцию всех токоведущих частей, примыкающих к разъединителю, что существенно повысит надежность и безопасность обслуживания распредустройства.

Для снижения трения скольжения при движении розеточных контактов 6 относительно неподвижных контактов 4 в моменты включения и отключения разъединителя ламели розеточных контактов и контактные поверхности неподвижных контактов выполнены из антифрикционного материала с хорошей проводимостью, например из кадмиевой, циркониевой или хромовой бронзы, что позволяет использовать приводной механизм существенно малой мощности.

Возможны иные модификации конструкции разъединителя в пределах объема прилагаемой формулы заявляемого технического решения. Прошли опытные испытания заявляемого разъединителя, использование которого планируется в третьем квартале 2004 года.

Источники информации

1. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения под редакцией В.В.Афанасьева. Л., Энергоатомиздат, 1987, стр.203-206, 211-214.

2. Патент РФ № RU 2072109 C1, кл. Н 01 Н 31/24.

3. Патент РФ № RU 2134463 C1, кл. Н 01 Н 31/00.

4. Патент РФ № RU 96123327 А, кл. Н 01 Н 31/20.

5. Патент РФ № RU 2137239 C1, кл. Н 01 Н 31/02.

1. Разъединитель, состоящий из одного или более полюсов, содержащий токопроводящие шины, токопроводящие соединительные пластины, связанные с приводом их перемещения, и изолирующие блоки, разделяющие и несущие указанные токопроводящие шины и соединительные пластины, отличающийся тем, что токопроводящие шины снабжены неподвижными контактами, установленными на их смежных концах, и закреплены на промежуточном изолирующем блоке, стенками и ребрами жесткости которого совместно с ребрами жесткости и основанием нижнего изолирующего блока образован отсек, в котором расположен реверсивный электродвигатель и аппаратура управления этим электродвигателем, приводящим в движение посредством кинематической связи зафиксированные в верхнем изолирующем блоке соединительные пластины с установленными на их концах розеточными контактами.

2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь между реверсивным электродвигателем и верхним изолирующим блоком выполнена с помощью конической зубчатой передачи, ходового винта и гайки, причем гайка ходового винта установлена в центре тяжести верхнего изолирующего блока.

3. Разъединитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что ходовой винт одним своим концом установлен в центре симметрии основания нижнего изолирующего блока и ограничен от осевых и радиальных перемещений с помощью упорного гребня и прижимного кольца.

4. Разъединитель по п.3, отличающийся тем, что на ходовом винте смонтирована дополнительная кинематическая связь со съемной ручкой привода ручного управления разъединителем.

5. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что отверстие в нижнем изолирующем блоке для установки съемной ручки привода оборудовано заслонкой, запираемой электромагнитным замком, а для контроля положения заслонки предусмотрен путевой выключатель.

6. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что на промежуточном изолирующем блоке выполнена крышка из прозрачного изолирующего материала, в потолочной части которой радиально зафиксирован вторым концом ходовой винт.

7. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что токопроводящие соединительные пластины установлены симметрично относительно центра тяжести верхнего изолирующего блока на одной плоскости, параллельной плоскости токопроводящих шин, закрепленных на промежуточном изолирующем блоке.

8. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что контактирующие друг с другом поверхности подвижного и неподвижного контактов выполнены из антифрикционного износостойкого проводникового материала.