Выключатель нагрузки высокого напряжения
Владельцы патента RU 2287200:
Общество с ограниченной ответственностью "Радиочастотные Идентификационные Технологии" (RU)
Изобретение относится к энергетике, а именно к трехфазным высоковольтным аппаратам, и может быть использовано для коммутации отдельных участков электрических распределительных сетей на 6-10 кВ при токах нагрузки до нескольких сотен ампер и при отсутствии тока, а также для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания. Технический результат - повышение надежности работы выключателя при одновременном снижении веса. Для этого выключатель нагрузки высокого напряжения содержит два опорных изолятора, установленную на изоляторах пространственную раму, на которой размещены верхние проходные и нижние закрытые камеры гашения дуги, токопроводящие стержни, обеспечивающие электрическую связь верхних и нижних камер гашения дуги, планку, жестко связанную с токопроводящими стержнями. Планка установлена с возможностью перемещения между верхними и нижними камерами гашения дуги. Кроме того, выключатель содержит привод перемещения планки, выполненный в виде тяги и пружин сжатия, одним концом связанных с планкой, а другим - с тягой. Нижний конец тяги жестко связан с планкой, верхний - с пружинами с возможностью разъединения. Рама и планка выполнены из изоляционного материала. 2 ил.
Изобретение относится к энергетике, а именно к трехфазным аппаратам, и может быть использовано для коммутации отдельных участков электрических распределительных сетей 6-10 кВ при токах нагрузки до нескольких сотен ампер и при отсутствии тока, а также для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания. В последнем случае к выключателю нагрузки последовательно присоединяют высоковольтные предохранители.
Известны выключатели высокого напряжения, содержащие дугогасительную камеру с неподвижным контактом, вывод и токопровод для соединения вывода с контактом (Каталог фирмы EIB №21,5 01e, 1975, фиг.1).
В этом выключателе положение камеры с неподвижным контактом жестко фиксировано, без возможности регулировки, что затрудняет взаимодействие неподвижного контакта с подвижным из-за возможной несоосности этих элементов, что снижает надежность работы устройства.
Известен выключатель высокого напряжения, содержащий дугогасительную камеру с неподвижным контактом, вывод и токопровод, соединяющий вывод с неподвижным контактом, причем сочленение двух элементов токопровода выполнено по рабочим контактам, имеющим форму тел вращения (SU 442525, 1975).
Недостатком этого технического решения является невысокая надежность работы, вследствие того, что при многократных операциях включения и выключения может нарушиться регулировка и контактное натяжение между соединяемыми элементами токопровода.
В настоящее время известны выключатели нагрузки двух типов: автогазовые (например, ВНП-10/630-20) и вакуумные (ВНВП-10/320-2). Изготовление вакуумных выключателей требует больших затрат материала, рабочего времени, оборудования. Поэтому данный тип выключателей большого распространения в странах СНГ не получил.
Размыкание дугогасительных контактов автогазовых выключателей нагрузки в этих выключателях происходит в камерах, выполненных из пластмассы, имеющих вкладыши из органического стекла. Конструкция камер позволяет производить отключение до 200 раз при токе в 100 А и 3 раза при токе в 400 А, после чего необходима замена вкладышей, которая требует полного снятия напряжения цепи и демонтажа камер гашения. В соответствии с этим основным недостатком существующих автогазовых выключателей является:
- необходимость частой замены вкладышей из оргстекла в дугогасительных камерах;
- частые аварии из-за непопадания дугогасительных контактов в узкую щель рога выключателя нагрузки, а также частое заклинивание этих же контактов;
- наличие только одного контактного разрыва на фазу;
- сложность опорной конструкции привода;
- большой вес аппарата.
Кроме того, описанные выше выключатели нагрузки встраиваются в ячейки распределительных устройств неподвижно, т.е. стационарно, что затрудняет их эксплуатацию.
Известен выключатель высокого напряжения, содержащий дугогасительную камеру, которая состоит из неподвижной плиты, выполненной из жаростойкого изоляционного материала в виде усеченного конуса, на которой смонтирована контактная система, и подвижного цилиндра, выполненного из того же изоляционного материала, внутри которого вырезана поверхность конической формы, соответствующая усеченному конусу неподвижной плиты. В нижнюю часть подвижного цилиндра вмонтированы контакты (SU 729680, 1980). При срабатывании, надвигаясь на неподвижную плиту, а следовательно, и на дугу, подвижный цилиндр осуществляет быстрое сужение узкой щели коническими поверхностями, чем достигается охлаждение и гашение дуги.
Недостатком данного технического решения является:
- наличие только одного контактного разрыва на фазу;
- сложность опорной конструкции привода;
- большой вес аппарата.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении надежности работы выключателя при одновременном снижении веса.
Сущность изобретения заключается в достижении указанного технического результата в выключателе нагрузки высокого напряжения, который содержит два опорных изолятора, установленную на изоляторах пространственную раму, на которой размещены верхние проходные и нижние закрытые камеры гашения дуги, токопроводящие стержни, планку, жестко связанную с токопроводящими стержнями и установленную с возможностью перемещения между верхними и нижними камерами гашения дуги, и привод перемещения планки, выполненные в виде пружин растяжения, одним концом связанных с планкой, а другим - с тягой, при этом нижний конец тяги жестко связан с планкой, верхний - с пружинами с возможностью разъединения, а рама и планка выполнены из изоляционного материала
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен выключатель нагрузки высокого напряжения; на фиг.2 - токопроводящий стержень.
Выключатель согласно изобретению содержит два изолятора 1, установленную на изоляторах пространственную раму 2, имеющую верхнюю 3 и нижнюю 4 поперечины. На верхней поперечине 3 установлены проходные камеры 5 гашения дуги, на нижней поперечине 4 - нижние закрытые камеры 6 гашения дуги. Между верхними и нижними камерами гашения дуги установлены токопроводящие стержни 7, имеющие контактную (без штриховки) и покрытую изоляцией (например, фторопласт) необходимой толщины (заштрихован) части. Кроме того, токопроводящие стержни со стороны верхних камер гашения дуги завершаются концовкой конической формы из того же изоляционного материала. Длина стержней такова, что после их перемещения вниз при отключении устройства у верхних камер образуются видимые разрывы.
Внутри опорной рамы 2 размещена жестко связанная с токопроводящими стержнями 7 планка 8. Планка 8 установлена с возможностью перемещения между верхней и нижней поперечинами 3 и 4 соответственно с помощью привода перемещения планки, который состоит из тяги 9 и пружин сжатия 10, при этом пружины нижним концом связаны с планкой 8. Тяга привода перемещения выполнена в виде П-образной конструкции, при этом ножки конструкции жестко связаны с планкой 8, а поперечина - с пружинами, установленными по обе стороны от ножек. Пружины и поперечина тяги 9 связаны с возможностью разъединения с помощью расцепителя 11. Для управления автогазовыми выключателями нагрузки советского (в настоящее время российского) производства применяются ручные привода типов ПР-17 и ПРА-17. Указанные приводы снабжены механизмами свободного расцепления, обеспечивающие работу аппарата путем отпуска (расцепления) пружинной системы. Указанные приводы могут быть применены для данного выключателя нагрузки.
В выключателе имеется три верхних проходных и три нижних закрытых камеры гашения дуги и соответственно три токопроводящих стержня.
Камера гашения дуги состоит из контактной системы, из неподвижной плиты из жаростойкого материала, внутри которой вырезана поверхность цилиндрической формы, имеющая диаметр несколько большего диаметра подвижного токоведущего стержня (для создания эффекта узкой щели). Верхняя камера выполнена в виде проходного канала с целью обеспечения видимого разрыва. Нижняя, несколько удлиненная по длине камера конструктивно не отличается от верхней, но выполнена с тупиковым стаканообразной формы каналом и обеспечивает полную изоляцию нижнего контакта после отключения выключателя.
Вся конструкция расположена при хранении на основании 12. При эксплуатации выключатель нагрузки устанавливается непосредственно в шкафу (например, КСО-366) на изоляторах.
Выключатель согласно изобретению работает следующим образом.
Во включенном состоянии выключателя планка 8 и жестко связанные с ней токопроводящие стержни 7 находятся в верхнем положении, обеспечивая электрическую связь между контактными системами верхней проходной 3 и нижней 4 закрытой камер гашения дуги. Поперечина тяги 9 связана с находящимися в сжатом состоянии пружинами 10.
Для отключения выключателя нагрузки тягу 9 освобождают от сцепления с пружинами, под действием пружин планка 8 вместе с токопроводящими стержнями 7 перемещается вниз, обеспечивая гашение дуг в камерах каждой фазы с одновременной изоляцией токоведущих частей. После отключения у верхних камер образуются видимые разрывы.
Представленная конструкция имеет общий для трех фаз каркас из изоляционного материала (изоляторы 1, рама 2 и планка 8), например из асбогетинакса или асботекстолита, при этом для каждой фазы имеются по две контактные системы - верхняя и нижняя. Кроме того, представленная конструкция обеспечивает гашение дуги одновременно с полной изоляцией всех токопроводящих частей друг от друга, что исключает возможность повторного зажигания дуги независимо от электрической прочности промежутка.
Выключатель из-за простоты конструкции и небольшого количества деталей, входящих в него, имеет небольшой вес, около 14 кг, что позволяет его оснастить втычными контактами и сделать выкатным с помощью роликов (на чертеже не показаны) без применения тележки.
Выключатель нагрузки высокого напряжения, содержащий два опорных изолятора, на которых установлена пространственная рама, отличающийся тем, что на раме размещены верхние проходные и нижние закрытые камеры гашения дуги, между которыми установлены обеспечивающие электрическую связь между контактными системами верхних и нижних камер гашения дуги токопроводящие стержни, с которыми жестко связана установленная с возможностью перемещения между верхней и нижней камерами гашения дуги планка, привод перемещения которой состоит из тяги и находящихся в сжатом состоянии пружин, причем нижние концы пружин связаны с планкой, а верхние - с тягой, при этом нижний конец тяги жестко связан с планкой, а верхний связан с пружинами с возможностью разъединения, а рама и планка выполнены из изоляционного материала.
