Трехстадийный способ коммутации электрической цепи

Изобретение относится к вакуумной коммутационной аппаратуре высокого напряжения. Коммутацию электрической цепи вакуумным выключателем производят трехстадийным размыканием контактов вакуумного выключателя. Устанавливают максимальную скорость размыкания контактов на первой стадии, на второй стадии уменьшают скорость размыкания, как минимум, в пять раз и увеличивают скорость размыкания контактов, как минимум, вдвое на третьей стадии. Длительность первой стадии устанавливают 5-6 мс, длительность второй стадии - 10-12 мс, а третьей стадии - до завершения хода контактов вакуумного выключателя. Технический результат - снижение вероятности повторных пробоев электрического промежутка вакуумного выключателя под воздействием восстанавливающегося напряжения. 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области электротехники, а именно к вакуумной коммутационной аппаратуре высокого напряжения.

Уровень техники

Основным элементом вакуумного выключателя является вакуумная дугогасительная камера (ВДК). При отключении цепи контакты ВДК размыкаются и между ними образуется дуговой промежуток, от длины которого зависит индукция магнитного поля, создаваемого контактной системой, и электрическая прочность промежутка после погасания дуги.

Известен способ коммутации сильноточной электрической цепи вакуумным выключателем, заключающийся в том, что перед размыканием контактов через них пропускают от дополнительного источника импульс тока, направление которого противоположно направлению коммутируемого тока [Патент № RU 2299487, публ. 20.05.2007]. Недостатком этого решения является сложность реализации, обусловленная необходимостью формирования мощного импульса тока противоположного направления.

Указанный недостаток устранен в решении по патенту [№1157334319 (В2), публ. 26.02.2008), который выбран в качестве прототипа.

Согласно прототипу размыкание вакуумных контактов происходит в две стадии, при этом устанавливают максимальную скорость размыкания контактов на первой стадии, уменьшают скорость размыкания на второй стадии и поддерживают ее до завершения хода контактов вакуумного выключателя.

Недостатком прототипа является появление большого количества повторных пробоев (особенно при отключении емкостных токов) под воздействием восстанавливающегося напряжения.

Цель предлагаемого решения - устранение указанного недостатка.

Раскрытие изобретения

Технический результат изобретения - снижение вероятности повторных пробоев электрического промежутка вакуумного выключателя.

Предметом изобретения является способ коммутации электрической цепи вакуумным выключателем, заключающийся в том, что производят трехстадийное размыкание контактов вакуумного выключателя, при этом устанавливают максимальную скорость размыкания контактов на первой стадии, уменьшают скорость размыкания, как минимум, в пять раз на второй стадии и увеличивают скорость размыкания контактов, как минимум, вдвое на третьей стадии.

Изобретение имеет развитие, которое состоит в том, что длительность первой стадии устанавливают 5-6 мс, длительность второй стадии - 10-12 мс, а третьей стадии - до завершения хода контактов вакуумного выключателя.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 приведена зависимость скорости V увеличения межконтактного промежутка ВДК от времени, иллюстрирующая сущность предлагаемого способа.

На фиг.2 показана конструкция ВДК, а на фиг.3 приведены элементы привода выключателя для осуществления предлагаемого способа.

Осуществление изобретения с учетом его развития

ВДК на фиг.2 состоит из подвижного 1 и неподвижного 2 контактов, экранной системы 3, вакуумно-плотного корпуса 4 и отключающей пружины 5. На фиг.3 показаны следующие элементы: вал 6, кинематически связанный с подвижным контактом 1, рычаг 7, установленный на валу 6, рычаг 8, закрепленный на неподвижной оси и связанный с неподвижно закрепленным демпфером 9. Рычаги 7 и 8 сцеплены роликами 10 и 11.

Способ осуществляется следующим образом.

Во включенном положении ВДК, которое фиксируется приводом, контакт 1 примыкает к контакту 2, а пружина 5 растянута. Ролики 10 и 11 рычагов 7 и 8 в составе привода выведены из зацепления и демпфер 9 не имеет кинематической связи с подвижным контактом 1. Для отключения электрической цепи привод освобождает пружину 5 и под ее действием контакт 1 приходит в движение с максимальной скоростью V1 (обычно она выбирается в диапазоне 3-3,5 м/с). С этой же скоростью увеличивается промежуток между контактами 1 и 2. Высокая скорость увеличения межконтактного промежутка на этой стадии необходима для того, чтобы сократить время горения короткой дуги, при которой дуга существует в сжатой форме, а также для того, чтобы как можно быстрее обеспечить длину межконтактного промежутка, при котором дуга становится диффузной и межконтактный промежуток выдерживает переходное восстанавливающееся напряжение.

Перемещающийся контакт 1 вращает вал 6 с рычагом 7 вправо (см. фиг.3). По истечении 5-6 мс от начала процесса размыкания, когда ролик 10 входит в зацепление с роликом 11, начинает поворачиваться рычаг 8, связанный с демпфером 8, и начинается вторая стадия.

Кинематическая связь подвижного контакта 1 с демпфером на этой (второй) стадии снижает скорость перемещения контакта 1, как минимум, в пять раз (до скорости V2). При этом создаются наиболее благоприятные условия для гашения вакуумной дуги. Здесь индукция магнитного поля, создаваемого контактной системой, близка к оптимальной, а межконтактный промежуток способен выдержать переходное восстанавливающееся напряжение. Пониженная скорость V3 контакта 1 на второй стадии позволяет сохранить благоприятные условия гашения дуги в течение 10-12 мс (на время горения дуги), за которые длина межконтактного промежутка мало изменяется, а дуга гаснет.

По истечении 10-12 мс от начала второй стадии процесса размыкания ролик 10 выходит из зацепления с роликом 11 и демпфер 8 теряет кинематическую связь с подвижным контактом 1, после чего скорость движения контакта 1 возрастает, как минимум, вдвое до скорости V3 (скорость V3 не достигает скорости V1 из-за ослабления усиления пружины 5, стягивающейся до свободного состояния).

Соотношения скоростей движения контакта 1 на трех стадиях размыкания иллюстрирует фиг.1.

Ниже приводятся экспериментальные примеры, подтверждающие достижение вышеуказанного результата.

Пример 1. Была собрана ВДК на напряжение 110 кВ и изготовлен выключатель на напряжение 110 кВ.

Размыкание контактов осуществлялось в две стадии. На первой стадии скорость подвижного контакта составляла 3 м/с в течение 5 мс. Затем на второй стадии скорость уменьшалась до 0,5 м/с до полного размыкания контактов. Полный ход контактов составлял 60 мм. На первой стадии контакт перемещался на расстояние 15 мм. Остальные 45 мм хода контакт преодолевал с малой скоростью за время 90 мс. Такое длительное воздействие напряжения на промежуток привело к возникновению 4-х повторных пробоев в серии из 48 опытов по отключению ненагруженных линий.

Примеры 2 и 3. Был изготовлен вакуумный выключатель на напряжение 110 кВ, размыкание контактов в котором осуществлялось в три стадии в соответствии с предлагаемым способом. При этом на первой стадии скорость движения контакта 1 совпадала с указанной в примере 1.

В примере 2 на второй стадии скорость движения подвижного контакта составляла 0,6 м/с, а на третьей стадии - вдвое больше (1,2 м/с). Продолжительность третьей стадии - 30 мс. В серии из 48 опытов по отключению ненагруженных линий наблюдался один повторный пробой.

В примере 3 на второй стадии скорость движения контакта 1 составляла 0,5 м/с, а на третьей стадии - 2 м/с. Продолжительность третьей стадии - 22,5 мс. В серии из 48 опытов по отключению ненагруженных линий повторных пробоев не наблюдалось.

Способ коммутации электрической цепи вакуумным выключателем, заключающийся в том, что производят трехстадийное размыкание контактов вакуумного выключателя, при этом устанавливают скорость размыкания контактов в диапазоне 3-3,5 м/с на первой стадии длительностью 5-6 мс, уменьшают скорость размыкания контактов, как минимум, в пять раз на второй стадии длительностью 10-12 мс и увеличивают скорость размыкания контактов, как минимум, вдвое на третьей стадии - до завершения хода контактов вакуумного выключателя.



 

Похожие патенты:

Устройство прерывателя включает в себя параллельное ответвление (4), в которое подключена вакуумная камера (6) переключателя для прерывания тока. Ответвление не действует при нормальной работе, при этом ток протекает через него лишь, когда разъединитель (2) начинает свое размыкающее движение за счет увеличивающейся передачи тока из основной линии (1) питания в ответвление (4).

Вакуумный выключатель содержит вакуумную камеру (2) с коммутирующим контактом, имеющим неподвижную контактную деталь, которая находится в электрическом контакте с контактным зажимом (11) неподвижного контакта, а также подвижную контактную деталь и приводной блок (7).

Изобретение касается вакуумной переключающей лампы (1) с корпусом, который имеет два размещенных и выполненных симметрично относительно средней плоскости (S) участка (16, 17) корпуса из изолирующего материала.

Контакт для вакуумного прерывателя содержит: множество вырезов, проходящих к внешней периферийной поверхности от множества положений, соответственно, отнесенных от центра контактной поверхности; лепесток, сформированный между парой смежных вырезов так, чтобы минимизировать механическую хрупкость части, имеющей малую ширину в лепестке, вызывая вращательное движение дуги.

Изобретение относится к вакуумному прерывателю в вакуумном выключателе для выполнения операции по гашению дуги. Согласно изобретению предусматривается притягивающий элемент, изготовленный из ферромагнитного материала, для образования пространства между неподвижным электродом и подвижным электродом для притягивания радиального магнитного поля, сгенерированного в радиальном направлении между неподвижным электродом и подвижным электродом посредством притягивающего элемента.

Двигательный привод прямого действия предназначен для осуществления операций включения и отключения вакуумного выключателя. Привод содержит электродвигатель, приводящий в круговое вращательное движение, напрямую или через редуктор, кулачок в форме диска, который имеет участки с низким и высоким профилем, а также пружину отключения, механическую защелку и рычажный механизм, рычаги которого соединены с подвижными контактами вакуумных дугогасительных камер и с пружиной отключения, и который совершает качательные движения между включенным и отключенным положениями.
Способ тренировки ведут путем подачи высокого напряжения постоянного тока на полный межконтактный зазор ступенями, начиная с 0,3…0,5 номинального рабочего напряжения.

Гибкий шунт предназначен для обеспечения проводящего пути между сегментом подвижного электрода и терминалом основной цепи в вакуумном выключателе. Гибкий шунт содержит пару проводящих пластин.

Электрораспределительная ячейка среднего напряжения выполнена с возможностью установки между двумя частями электрической схемы для осуществления, по меньшей мере, функций, соответственно, протекания тока между этими частями, прерывания тока между этими частями, разъединения схемы и заземления.

Изобретение относится к коммутационным аппаратам высокого напряжения. Баковый вакуумный выключатель содержит, по меньшей мере, один газонаполненный бак с размещенными внутри него полым изолятором, формирующим герметичную камеру, и вакуумной дугогасительной камерой (ВДК), состоящей из изолятора с двумя фланцами, один из которых герметично скреплен с первым фланцем полого изолятора.

Вакуумный выключатель содержит стальное основание с вертикальными ребрами и горизонтальными полками, на которые в верхней и средней части корпуса установлено не менее двух одинаковых фазных модулей, разделенных между собой вертикальными ребрами. В нижней части корпуса расположены общие для всех модулей блокировочный и синхронизирующий валы и, по крайней мере, один поворотный электромагнит. Блокировочный вал соединен с валом поворотного электромагнита и снабжен рычагом, к которому прикреплен один конец пружины. Второй конец пружины прикреплен к основанию. Каждый из фазных модулей содержит расположенные в верхней части корпуса вакуумную камеру с неподвижным и подвижным контактами, токопроводы, опорные и тяговый изоляторы, расположенные вертикально вдоль центральной оси модуля, шток, соосные с ним отключающую и поджимающую пружины, а также расположенный в средней части корпуса пофазный линейный электромагнитный привод. Якорь привода размещен во внутренней полости статора и закреплен на штоке. Статор выполнен с осевым вертикальным пазом. В пазу размещен с возможностью перемещения закрепленный на штоке фиксирующий штифт. Каждый шток верхним концом связан с тяговым изолятором. На нижнем конце шток снабжен подшипником качения и опирается на эксцентрик, установленный на общем блокировочном валу. Штоки всех фазных модулей снабжены линейными зубчатыми венцами, выполненными с возможностью их зацепления с шестернями, установленными на общем синхронизирующем валу. Технический результат - обеспечение надежной фиксации включенного состояния выключателя и уменьшение времени размыкания контактов его вакуумных камер. 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для прерывания в системах распределения питания. Электрический разъединитель включает в себя тело, ограничивающее проем, проделанный сквозь него, первый электрический контакт, расположенный у первого конца проема, второй электрический контакт, расположенный с возможностью перемещения у второго конца проема, причем конфигурация упомянутого второго контакта обеспечивает оперативное перемещение через проем для электрического соединения с первым контактом или отсоединения от него, и, по меньшей мере, два вогнутых управляющих электрическим полем экрана, прикрепленных к телу у соответствующих концов проема и вокруг него так, что экраны пролегают поперек проема, а открытые концы каждого экрана направлены друг к другу. 5 н. и 22 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению. Вакуумный выключатель нагрузки содержит: раму, с установленными на ней изоляторами; двухконтурную контактную систему, в виде контура главных контактов и шунтирующего контура дугогасительных контактов; вакуумную дугогасительную камеру; и рычажный вал с приводом. Согласно данному изобретению в шунтирующий контур дугогасительных контактов введен второй дополнительный разрыв в виде клинового устройства, состоящего из клинообразного сегмента, установленного на размыкающем контакте, и расклинивающегося механизма. При этом расклинивающий механизм содержит упор, неподвижно связанный с неподвижным дугогасительным контактом, и двуплечий рычаг, шарнирно связанный с указанным упором и воздействующий на подвижный дугогасительный контакт. Технический результат - повышение надежности включения и отключения контактов, снижение радиальных нагрузок на шток вакуумной дугогасительной камеры и уменьшение требований к уровню внешней изоляции вакуумной дугогасительной камеры, что позволяет уменьшить её габариты. 4 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении вакуумных дугогасительных камер (ВДК) для вакуумных выключателей на номинальное напряжение 110 кВ и выше. Осуществляют сборку предварительно спаянных первым припоем узлов, имеющих один или несколько незапаянных швов между ними. Закладывают второй припой с более низкой, чем у первого припоя, температурой плавления. Проводят герметизацию изготавливаемой ВДК в вакуумной печи. Осуществляют откачку газа из объема печи с дополнительной выдержкой при температуре не более 100°С длительностью, достаточной для удаления газа из внутреннего объема изготавливаемой ВДК через незапаянные швы. Осуществляют нагрев до температуры обезгаживания узлов ВДК со скоростью, выбранной из условия обеспечения давления внутри ВДК не более 10-2 Па, с выдержкой при этой температуре. Проводят кратковременный нагрев и выдержку при температуре плавления второго припоя. После снятия нагрева герметизируют швы. В способе используют бесштенгельную откачку и герметизацию, при этом он обеспечивает возможность групповой обработки вакуумных дугогасительных камер большого размера и совмещение операций сборки, откачки и герметизации. 3 ил.

Изобретение относится к выключателю среднего напряжения. Выключатель содержит контактную сборку, имеющую для каждой фазы камеру прерывания, вмещающую первый неподвижный контакт и второй подвижный контакт, взаимно соединяемые/разъединяемые между разомкнутым и замкнутым положением; причем выключатель среднего напряжения дополнительно содержит привод для приведения в действие операции размыкания и замыкания выключателя и изолирующую несущую раму, поддерживающую контактную сборку и привод. Выключатель содержит кинематическую цепь, оперативно соединяющую привод с подвижным контактом, размещенную в изолирующей несущей раме. Техническим результатом является улучшение условий изоляции и снижение электродинамических нагрузок. 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано для соединения реактивной пайкой металлических элементов, а именно первого элемента в виде концевой крышки (5, 6) вакуумного патрона со вторым элементом в виде цилиндрического корпуса (4) с использованием присадочного сплава. Первый металлический элемент содержит никель и серебро. Второй элемент содержит ионно-ковалентный оксид по меньшей мере на своей поверхности. Присадочный сплав образует жидкий припой (1), содержащий титан и серебро, который обеспечивает смачивание подлежащих соединению поверхностей. Состав припоя выбирают с учетом содержания никеля в первом элементе из условия получения стабильного реакционного слоя заданной толщины на границе второго элемента и сведения к минимуму образования интерметаллических соединений в паяном соединении. Обеспечение хорошей смачиваемости припоем поверхности второго элемента и отсутствие интерметаллических соединений дает возможность получить паяное соединение высокой прочности. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Электромагнитный привод (5) с двумя устойчивыми состояниями содержит по меньшей мере одну электрическую катушку (7) для переключения ферромагнитного якоря (6) между первым крайним положением и вторым крайним положением под действием электромагнитного поля, и по меньшей мере один постоянный магнит (8) для удержания якоря (6) в одном из двух крайних положений, соответствующих разомкнутому или замкнутому положению коммутации механически соединенного с ним автоматического выключателя. Якорь (6) содержит верхний плунжер (9), опирающийся на ферромагнитный сердечник (10) одной электрической катушки (7) для статического удержания якоря (6) в первом крайнем положении, соединенный с плунжерным штоком (12), проходящим через ферромагнитный сердечник (10) и через постоянный магнит (8), для механического соединения привода (5) с автоматическим выключателем. Якорь (6) содержит также нижний плунжер (13), разъемно установленный на противоположной стороне плунжерного штока (12) с осевым зазором относительно сердечника (10) и с возможностью перемещения относительно сердечника (10) для перевода якоря (6) во второе крайнее положение при уменьшении магнитного потока, проходящего через верхний плунжер (9). Технический результат - создание компактного электромагнитного привода, позволяющего осуществлять операцию размыкания средневольтного автоматического выключателя с небольшими энергозатратами. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Вакуумный выключатель содержит три полюса с вакуумными дугогасительными камерами, установленными на корпусе. Два электромагнитных привода с магнитными защелками установлены на том же корпусе между средней и крайними изоляционными тягами полюсов, причем подвижные части приводов соединены с изоляционными тягами дугогасительных камер общей тягой. Третий магнитный привод содержит два разъединяемых блока, при этом первый блок соединен с корпусом, а второй - с общей тягой. Как минимум один из блоков третьего магнитного привода содержит постоянный магнит. Технический результат - повышение скорости включения и выключения выключателя за счет увеличения скорости перемещения механических частей привода, а также обеспечение высокой вибро- и удароустойчивости выключателя в выключенном состоянии. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Вакуумный прерыватель содержит неподвижный и подвижный контакты, разнесенные друг относительно друга в осевом направлении. Кроме того, вакуумный прерыватель содержит два цилиндра керамического изолятора, каждый из которых окружает неподвижный контакт и подвижный контакт, а также содержит плавающий экран, расположенный внутри упомянутых керамических цилиндров и имеющий фланец плавающего потенциала, расположенный между двумя керамическими цилиндрами и высвобожденный в окружающую среду. Вакуумный прерыватель инкапсулирован с помощью инкапсулирующего материала, включая в себя инкапсулирование, по меньшей мере, одной контактной клеммы, проходящей от металлического концевого наконечника соответствующих упомянутых контактов, и покрытие соответствующего керамического цилиндра на перекрывающее расстояние. Технический результат - создание компактного вакуумного прерывателя, обладающего повышенной устойчивостью к напряжению. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к встроенной полюсной части с изоляционным корпусом, изготовленным из термопласта, в которую встроен прерыватель, а также электрические клеммы, как задано в п.1 формулы изобретения. Поэтому, к внешней поверхности корпуса присоединены горизонтально и/или вертикально выровненные трехмерные структуры, выполненные из термопласта, для достижения более высокой жесткости, а также большей длины пути тока утечки полюсной части. Технический результат - усиление механических и диэлектрических параметров полюсной части, особенно для случая тока короткого замыкания. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вакуумной коммутационной аппаратуре высокого напряжения. Коммутацию электрической цепи вакуумным выключателем производят трехстадийным размыканием контактов вакуумного выключателя. Устанавливают максимальную скорость размыкания контактов на первой стадии, на второй стадии уменьшают скорость размыкания, как минимум, в пять раз и увеличивают скорость размыкания контактов, как минимум, вдвое на третьей стадии. Длительность первой стадии устанавливают 5-6 мс, длительность второй стадии - 10-12 мс, а третьей стадии - до завершения хода контактов вакуумного выключателя. Технический результат - снижение вероятности повторных пробоев электрического промежутка вакуумного выключателя под воздействием восстанавливающегося напряжения. 3 ил.

Наверх