Высоковольтное устройство

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К AATEHTV

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (11) 575049 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 13.02.74 (21) 1996878/07

2 (5!) М. Кл, Н01 В 9/06

Н02 G 5/06

Н02 В 13/02 (23) Приоритет (32) 14.02,73;

29.11.73 (33) ФРГ

Государственный номитет

Совете Министров СССР оо делам изобретений и открытий (31) Р 2307195.6;

Р 2360070.6 (43) Опубликовано 30.09.77. Бюллетень № 36 (45) Дата опубликования описания 06,09.77. (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Рольф Дюршнер и Вернер Леманн (ФРГ) Иностранная фирма

"Сименс АГ" (ФРГ) (71) Заявитель(54} ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ УСТРОЙСТВО подобные сплошные оболочки из алюминия могут прожигаться в любом месте, и это может происходить уже при токах короткого замыкания в несколько КА, Известно также высоковольтное устройство, содержащее внутренний проводник, поддерживаемый непроходимыми для электрической дуги изоляционными распорками относительно герметичной металлической оболочки, внутреннее пространство которой заполнено сжатым газом, снабженной с внутренней стороны на участках, подверженных при аварии воздействию стоячей электрической дуги, защитными металлическими элементами, имеющими с оболочкой электрический контакт (2).

Устойчивый к обгоранию защитный элемент служит для того, чтобы возникающая в герметичной металлической оболочке аварийная электрическая дуга, которая из-за электродинвйических сил неизбежно прижмется к ближайшей изоляционной распорке, лежащей по направлению тока, своим основанием попадала не на оболочку, а на устойчивый к обгоранию элемент.

Однако известное устройство не обладает достаточной надежностью, так как при горении аварийной электрической дуги защитныя элемент, обраИзобретение относится к высоковольтной тех-, нике, а именно к высоковольтным устройствам для передачи распределения электроэнергии.

В настоящее время высоковольтные сети в возрастающем объеме оборудуются полностью закрытыми распределительными устр ойствами с изоляцией при помощи сжатого газа не только в узловых точках, но и на линейных; участках

Известны высоковольтные устройства, содержаШие внугренний проводник, поддерживаемый изоляционными распорками относительно герметичной металлической оболочки, внутреннее .пространство которой заполнено сжатым газом (1) .

В таких устройствах обгорание оболочки и проводника от аварийной электрической дути зависит от материала, из которого mrотовлены упомянутые элементы устройства. Например, при прочих равных условиях аварийная дуга прожигает оболочку из алюминия значительно быстрее, чем стальнчю. Это создает определенные преимушества, так,. как, чем скорее после аварии произошло падение давления, тем менее вероятны дополнительный рост давления и большое скопление горяJ чих газов и паров металлов, образующихся под воздействием аварийной электрической дуги. Однако (53) УДК 621 3I5.618(0888) 575049 зующий с оболочкой замкнутую кольцевую по. лость, находится под дополнительным воздействиемм давления.

Цель изобретения — повьтцтение надежности устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве защитнь;е элементы расположены относительно оболочки с зазором, пространство которого сообщается с внутренним. пространством оболочки, причем част" этого зазора может быть зайслнена теплоизоляционным материалом, а защитные зле1 менты могут быть снабжены прорезями, непроходимыми для электрической дуги. Это позволяет. выравнять давление между двумя участками устройства, благодаря чему изоляционные распорки между этими участками не подвергаются дополнительно нагрузкам от давления.

Для защити внутреннего проводника m сбгсpa3I3Ia на участь<ах, подвержен";ых воздействию стоячей электрической дуги, он может быть выполНоН из материатта, Tap ìèaññI<333 усеойчгвОсть котс рсГО Вьптхе терм3Р3есксй pстсйчттвссти сстильнсй его

I части илн на этих учасп<ах мс..;ет быть снабжен слоем материала, термическая устой пптссть котсрого вьппе термической устойчивости материала внутреннего прсвсдтика, причем этот защиптьтй слой может быть самснесущи а

При другом варианте заттв3тъ3 внутреннего проводника последний иа участках, подверженных воздействию стоячей электрической дуги, выполнен з виде медной трубки, снабженной на концах алюминиевыми цяйтбаьят, а на остальных участкахиз алюминия.

На фиг. 1 изображен участок предлагаемого устройства; на фиг.2 - сечение А — А на фиг. 1; ча фиг. 3 - предлагаеьтое устройство на участке изменения направления внутреннего проводника,. на фнг,4 - вариант выполнения устройства на прямолинейном участке; на фиг. 5 - вариант выполяен3тя устройства на учасп<е изм:пения направления внутреннего . проводника; на фттг. б - участок ян iреннего прсвсдтптт<а с промежуточной деталью.

Высоковольтное устрбйство сс цержит внутренний проводник 1„ удер3ютваемътт3 при помощи изо. ляционных распорок 2 относительно металлической оболочки 3. Внутрентп;й проводник па обоих концах связан с обмотками 4 и 5 трансформаторов переменного тока, точки звезды которых соответственно заземлены. Оболочка и внутренний проводник изготовлены из алюмтниевьтх сплавов. В области изоляционных распорок 2 оболочка с внутренней стороны снабжена защитными элементами 6, / выполненными, например, E виде ц333вцтдров из нержавеющей стали, имеющими с оболочкой электрический контакт и устансвленньтьвт относительно последней с зазором, пространство которого сообщается с внут3енним пространством Оболочки.

Если в случае аварии, при которой вспыхивает электрическая дуга, через проводник 1 от одного ввода пита33ия протекает к электрической дуге ток

J, а от другого ввода питанчя - ток .1 „, и ток .13

10 т5

29

Зо

45 больше, чем ток J>, то электрическая дуга 13увлекаемая электромагнитными силами, за короткий промежуток времени переместится в область 8, прилегающую к изоляционной распорке, которая лежит ближе к вводу питания S с меньшим током 3 .

Поскольку изоляционные распорки непроходимы для электрической дуги, место, в котором останавливается электрическая дуга, лежит в непосредственной близости от изоляционной распорки. Поэтому установка на этом участке защитного элемента позволяет предотвратить прожигание металлической оболочки.

На участке изменения направления (фиг. 3) внутренний проводник и металлическая оболочка выполнены в месте сгиба со сферической поверх. иостью.

В этом случае термически опасной зоной при возникнсвентпт электрической дуги является участок, лежалтий между пиниями 8а и Зб.

На этом участт<е предусмотрены защитные элементы как на внутреннем прсвоцннке 9, так и на оболочке 10, выполненные з виде полосок или шаровых сегттетттсв, которые могут быть изготовлены нз стали и могут удерживаться на электро. проводных державках. Защитным элементом может являться и слой материала с высокой термической устойчивостью, непосредстветшо нанесенный на внутренний проводник.

На приведенном на фиг. 4 варианте выполнения преднагаемсго устройства воронкообразный изолируюши3 элемент закрепле". на внутреннем провод:33тике 1 через первый кольцеобразный управляющий электрод 11 и через второй управляюцвтй электрод 12 На защитном элементе 13 оболочки, выполненной в виде надвнжной муфты 14.

Управляницие электроды имеют такую форму, что возннкапнцне на краях изоляционных распорок напртг3<еннссти поля ограничиваются допустимыми значениями и электрические свойства устройства не ухудшаются крепежными элементами, например винтами, В области изоляционной распорки внутренний проводник, обычно выполняемый в виде палой тонкостенной трубки, имеет массивный промежуточный участок 15. Последний может быть выполнен из материала, термическая устойчивость которого выше термической устойчивости остальной его части, налример из стали.

Преимущественно и защитный элемент, и массивный прсмежутсчньщ участок простираются по обе стороны изоляционной распорки. При этом элемент хотя бы частично может быть изготовлен из различных материалов. Например, на стороне изоляционной распорки, сбращетптсй к источнику замыкания, может быть изготовлен по меньшей мере часптчно из алюминия и по большей мере из стали, а на другой стороне - только из стали.

Перемещение возникшей аварийной электрической дуги, как это обозначено на рттс. 4 стрелкой б, вызывает нс только повышетше давления, на

575()49 ведет также и к образованию умеренно нагретых следов горения.

Как уже отм чалось, аварийная электрическая дуга останавливается н посредственно перед изоляционн "1 распоркой и в этой: области внутренний проводник и оболочка начинают оплавляться в большей степени. Чем тоньше стенки внутреннего проводника и оболочки, тем скорее протекает процесс и тем раньше вероятны нежелательные реакции между материалом проводника или оболочки и изолирующим газом.

Следствием этих реакций было бы раэруцтение внутреннего проводника и оболочки и дополнительный рост давления, который мог бы привести к разрыву оболочки.

В изображенном на фиг. 4 варианте исполнения в области изоляционной распорки внутренний проводник имеет промежуточный участок 15 в виде круглого стержня постоянного диаметра. Кроме того, в этой области оболочка снабжена защитным элементом 6. Так как этот элемент сделан иэ материала с высокой термической стойкостью,1 то опасность прогоранця и плавления во время стояния электрической дуги исключена.

Преимущество этого варианта исполнения в том, что часть оболочки выполнена в виде удобной пдя монтажа и ремонта устанавливаемой снаружи надвижной муфты.

Наличие зазора 16 определенной величины, а также низкий коэффициент излучения поверхностен элементов конструкции позволяет поддерживать настолько малую передачу тепла, что возникающий при аварии нагрев не приводит к разгерметизации надвижной муфты. Дополнительно для теплОизоляции в зазор между заппттным элементом и надвижной муфтой помещен слой материала 17, плохо проводящего тепло, например асбеста.

Наружная поверхность надвижной муфты окрашена термокраской..Это позволяет по изменению нанесенной термокраски определить место повреждения. Для ослабления роста давления в газовом пространстве, подверженном действию аварийной электрической дуги, в защитном элементе предусмотрены прорези 18, позволяющие уравнивать давление между газовыми пространствами, разделенными изоляционной распоркой.

Для предотврап;ения свободного прохождения продуктов сгорания электрической дуги прорези, перекрыты управляющими электродами.

Описанные меры тем более эффективны, чем более чувствителен к температуре материал оболочки.

В приведенном на фиг. 5 варианте исполнения оболочка имеет участок сферической формы. Этот участок снабжен монтажной крышкой 19, закрепленной на патрубке 20. Внутренний проводник в месте сгиба расположен в зкранирующем шаре 21.

5 !

О

29

ЗО

Для уменьшения обгорания часть 22 экранируюшего шара в данном исполнении изготовлена из материала с высокой термической устойчивостью, например из стали, тогда как оболочка н внутренние проводники изготовлены из алюминия

Монтажная крышка 19 в данном примере исполнения расположена напротив ввода питания (3,) с более сильным током и снабжена расположенным на державках 23 и 24 эащитнътм элементом 25 в виде шарового сегмента, выполненного из материала с высокой термической устойчивостью.

Защитный элемент 25 продолжен до второго защитного элемента 26, также имеющего сферическую форму и установленного на державке 27 с внутренней стороны оболочки напротив второго питания с более слабым током (Зт). Материалом обоих защитных элементов может быть сталь, При варианте исполнения, приведенном на фиг.6 (оболочка не показана) внутренний про. водник вьптолнен в основном в виде алюминиевой

Г трубки, а промежуточный участок - в виде медной трубки 28, снабженной йа концах жестко закрепленными алюминиевыми шайбами 29, по крайней мере одна из которых снабжена отверстием 30, соединенными сваркой с остальными участками в нутр ение го проводника.

Медная трубка на касто монтажа поставляется соединенной с алюг.иниевыми шайбами, причем соединение меди с алюьп нием производится путем сварки трением.

Фор мула изобретения

4r

1. Высоковольтное устройство, содержащее внутренний проводник, поддерживаемьпт непроходимыми для электрической дуги изоляционными распорками относительно герметичной металлической оболочки, внутреннее пространство которой заполнено сжатым газом, снабженной с внутренней стороны на участках, подверженпых при аварии воздействию стоячей электрической дуги, защитными металлическими элементами, имеющими с оболочк и электрический контакт, о т л и ч а ю; ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности, защитные элементъ| расположены относительно оболочки с зазором, пространство которого сообщается с внутренним пространством оболочки.

2. Устройство по п.1,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что часть зазора заполнена теплонзоляциснным материалом.

3. Устройство по п.1 или 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что зя. итные элементы снабжены прорезями,. непроходимыми для электрической дуги.

4. Устройство по mr.1-3, о тлич а ю шее ся тем, что внутренний проводник на участках, подверженных при авар.гя воздействию стоячей электрической дуги, выполнен из материала, термическая устойчивость которого выше термической устойчивости остальной его части.

5. Устройство -о п.4,; о тли чаю ще е ся тем,. что внутренний проводник на участках, подвер%75049 жен при аварии воздействию стоячей электри ческой дуги, выполнен в виде медной трубки, ;снабженной на концах алюминиевьрщ шайбами, а на остальных участках - нз алюминия. б. Устройство по пп.1,2 и 3 о т л и ч а ь щ е е с я тем, что внутренний проводник на участках, подверженных при аварии воздействию стоячей электрическ, и дуги, снабжен слоем материала, термическая устойчивость которого выше термической устойчивости материала внутреннего проводника.

7. Устройство по п.б, о т, л и ч а ю щ е е с я тем, что.слой материала самонесущий.

Приорите; по пунктам:

14,02.73 по пп.1-4 и б,7;

29,11.73 по п,5 °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Fuhuda S. Current carrying and shortLircuit

Tests on ЕНЧ Cables Jnsulated with SF< Оаз, JEEE

Transactions on Power Apparatus Systefns Pas — 88j, 1о 1969, стр. 147-153.

2. Заявка ФРГ Н 2059330, кл. Н02 В 13102»

1972.

575049

Составитель А, Борисова

Техред О. Луговая

Корректор С. Шекмар

Редактор E Караулова

Заказ 2788/700

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 т

Тираж 976 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскал наб., д. 4/5