Автогазовое дугогасительное устройство

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

О Л И С А H И Е ()936070

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву3 (22)Заявлено 25.04.80 (21) 2915519/24-07 (51)NL. Кд. с присоединением заявки Р&Н 01 Н 33/76

Государственный комитет (23) Приоритетпо делам изобретений и открытнй

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень Ле 22

Дата опубликования описания 15. 06. 82 (53) УДК 621 ° 316.. 524 (088.8) (72) Автор изобретения

А.Я.Зотов

:-. 1 1

1,а

J 1

1 " -, у,,-;-, C

Ульяновский политехническйй институт (71) Заявитель (54) АВТОГАЗОВОЕ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным стреляющим предохранителям 1,к обычным и управляемым), предназначенным к защите силового оборудования сетей.

К такому оборудованию можно отнести силовые понижающие трансформаторы с высшим напряжением 35-220 кВ.

Известно автогазовое дугогасительное устройство, содержащее газогенерирующие трубки-патроны, установ1О ленные на опорных изоляторах, производящие выхлоп газов вниз. При этом производится сброс на землю и гибкого электрода предохранителя, выбра15 сываемого наружу в момент срабатывания11 j.

Недостатком является то, что при срабатывании устройство сбрасывает на землю свои гибкие токоведущие

20 связи, являкщиеся внешними токоведущими электродами предохранителей, в связи с чем возможно поражение обслуживающего персонала падающим на землю с большой с корост ью зле кт родом и травмирование людей электрическим токам при одновременном воздействии раскаленным потоком плазмы. Кроме того, сброшенные на землю электроды загрязняются, изнашиваются от ударов, теряют защитные покрытия и усиленно окисляются и т.д.

Наиболее близким к предложенному является автогазовое дугогасительное устройство, состоящее из двух колонок опорных изоляторов, стойки, соединяющей изоляторы, патрона, выполненного из твердого изоляционного материала, способного под воздействием дуги генерировать гаэ, наружного коммутирующего элемента, и установленного открытым концом вниз, снабженного нижним разъемным контактным узлом. Наружный коммутирующий электрод жестко соединен с внешним электродом патрона.

При срабатывании такого устройства наружный коммутирующий элемент

93607 вместе с внешним электродом патрона с большой энергией сбрасывается вниз.

При этом осуществляется размыкание нижнего разъемного контактного узла и освобождение наружного коммутирующегс элемента от нижнего опорного изолятора, Этим осуществляется защита нижнего опорного изолятора от захлестывания электродом и от разрушения его конструкции. При этом оба элект- 10 рода с большой энергией падают на землю12 ).

Недостатками такого дугогасительного устройства являются низкая надежность эксплуатации из-за сбрасывания электродов на землю; сложность и недостаточная надежность конструкции обусловленные наличием нижнего разъемного контактного узла, потребность в специальном ограждении для предотвращения попадания людей под выхлоп предохранителя, снижение полезной площади подстанций из-за наличия ограждения зоны выхлопа предохранителей и т д.

Цель изобретения — повышение надежности и безопасности работы, а также удешевление конструкции, Поставленная цель достигается тем, что нижний опорный изолятор снаб- о жен связеулавливающим устройством, выполненным в виде плоского кольца с центром, установленным на осевой линии патрона, .и плазмораспыляющим устройством, выполненным в виде объем35 ного тела с поверх Ьстью, имеющеи образующую, расположенную к оси о патрона под углом от 0 до 90, вершиной направленным в сторону патрона.

Наружный коммутирующий электрод жестко закреплен на опорном изоляторе.

Вынесение кольца на осевую линию патрона отдаляет его от поверхности

45 изолятора. то дает возможность избежать удара конца внешнего электрода патрона по фарфору изолятора,так как выброшенный наружу электрод имеет конечную длину.

Связеулавливающее устройство может 5О иметь и другую форму, например, прямоугольника или полукольца, у которых отсутствует сторона, противоположная местонахождению изолятора, и т.д„

i5

Выполнение плазмораспыляющего устройства в виде объемной фигуры позво.ляет внести в струю выхлопных газов

0 4 (плазмы) рассеиватель этих газов (плазмы) . Лучший эффект рассеивания достигается в том случае, когда тело имеет форму острого телесного угла (конуса), находящегося на осевой линии потока (патрона) и направленного острием в сторону патрона.

При этом рассеиваемый поток имеет плавное растекание в пространстве. Добавление к основанию такой поверхности плавного закругления позволяет без отраженного вверх потока деионизировать и охлаждать газ и плазму на достаточной высоте.

Все плазмораспыляющие поверхности должны обеспечивать плавность в истечении и рассеивании плазмы и газа.

В противном случае образующийся отраженный восходящий поток плазмы может привести к перекрытию патрона по поверхности и его отказу. Кроме того, отсутствие плавности в движении потока требует увеличения прочностных характеристик и плазмораспылителя, и опорного изолятора, что ведет к удорожанию конструкции предохранителя, На фиг. 1 показано дугогасительное устройство (один полюс), установленное в рабочем положении, разрез, на фиr. 2 — связеулавливающее плазмораспыляющее приспособление, разрез," на фиг. 3 - разрез А-A на фиг.2.

Опорно-изоляционный узел устройства состоит из опорных верхнего 1 и нижнего 2 изоляторов, жестко закрепленных на основании 3.

Узел коммутации (гашения) электрической дуги содержит камеру гашения (патрон) 4, выполненную из твердого газогенерирующего изоляционного материала. Внутри камеры расположены подпружиненные электроды, соединенные между собой с помощью коммутирующего элемента, например плавкой вставки, плавкой вставки и контакта, одного контакта и т.п.

Камера загерметизирована со стороны верхнего конца и открыта со стороны нижнего. Она укреплена верхним концом в ловителе, жестко соединенном с верхним опорным изолятором 1.

Крепление камеры осуществлено в виде штыкового замка, (с помощью ушка 6 камеры), Внешний выбрасываемый наружу электрод камеры соединен с наружным коммутирующим электродом 7

936070 дугогасительного устройства. Fro внешний конец заканчивается клиновидным контактом 8, входящим в зацепление со скользящим контактом 9.

Этот контакт может выполняться и неподвижным: контакты 8 и 9 соединены между собой с помощью жесткого болтового соединения.

Для предотвращения смерзания при гололеде патрона 4 и наружного электрода 7 служит влагоотражательный козырек 10.

Питание к полюсу дугогасительного устройства подводится с помощью шины 11, а отводится шиной 12.

Устройство содержит жесткий металлический кронштейн 13 связеулавливающего-плазмоотражательного приспособления, состоящего из плазмоотража- 20 теля 14 и связеулавливающего элемента 15 (фиг.2 и 31.

Плазмораспыляющее устройство выполнено в виде сварного или выштампованного пространственного конуса с 25 вершиной, направленной в сторону открытого- конца патрона, и лежит на

его осевой линии. Материалом конуса должен быть металл, например сталь, способствующий охлаждению плазмы 30 при соприкосновении с нею, кроме -того, для упрощения конструкции он должен хорошо свариваться с крепежными элементами приспособления — ребрами 16, также выполняемыми из стали или аналогичного материала. Ребра верхней частью приварены к телу плоского связеулавливающего кольца 17, выполненного из стали или подобных ей материалов. Для лучшего механического сцепления и обеспечения высокой прочности конструкции ребра по концам снабжены загибами, способствующими увеличению сварного шва между соединяемыми деталями.

Вся конструкция, состоящая из связеулавливающего кольца 17, выполняемого, например, из металлического прута, ребра 16 и плазмоотражателя 14, изготавливаемого из металлического (стального) листа, жестко объединенная способом сварки в монолитную конструкцию, закрепляется на нижнем конце кронштейна 13 путем механической заделки с последую55 щей сваркой всех точек соприкосновения как с нижней. стороной плазмоотражателя 14 конуса, так и с внутренней стороной кольца 17.

Вершина конуса 18 образована под углом в(, который не может превышать 90 . Таким образом, конус получен вращением образующей под этим углом вокруг осевой линии патрона.

Верхний конец кронштейна 13 соединен с верхним основанием нижнего опорного изолятора 2 (фиг.l) с помощью например, болтового соединения, как и отводящая шина 12.

Устройство работает следующим образом.

При срабатывании коммутирующего элемента патрона 4, например после сгорания плавкой вставки, вследствие возникновения в защищаемой сети токов короткого замыкания внутри патрона образуется в электрической цепи воздушный разрыв. Под воздействием высокой напряженности электрического поля этот разрыв пробивается электрическими зарядами и в нем загорается дуга. Она горит тем интенсивнее, чем больше ток повреждения в защищаемой цепи. Электрическая дуга имеет высокую температуру нагрева (тысячи и десятки тысяч градусов7, вследствие чего при ее соприкосновении с внутренними стенками патрона начинается интенсивный процесс абляции, испарение и унос минерала стенок в полость патрона. Давление внутри патрона быстро нарастает и начинает воздействовать на наружный электрод патрона, выталкивая его в окружающее пространство. При этом избыточное количество газа по неплотностям устремляется в атмосферу, унося тепловую энергию от дуги, охлаждая и деионизируя ее. По истечении определенного периода времени, исчисляемого сотыми долями секунды, внешний электрод патрона совместно с наружным коммутирующим электродом 7 выбрасывается полностью в окружающее пространство и под давлением газов устремляется вдоль осевой линии патрона, попадая внутрь кольца 17 и ударяясь о коническую поверхность плазмоотражателя 14 (фиг.2). При этом происходит гашение его механической энергии внутри объема тела, образованного кольцом 17, ребрами 16 и конусом. Таким образом, выброшенный патроном электрод, жестко соединенный с наружным коммутирующим электродом 7, не падает на землю под полюс предохранителя.-и не закручивается вокруг контактов 8 и 9, что могло бы привести

936070 к удару о фарфоровые ребра изолятора 2 и их повреждению, Поэтому отпадает необходимость иметь скользящий разъемный контакт между контактами 8 и 9, который раньше пре- 5 дотвращал удар электрода по ребрам, обеспечивая его падение на землю. Выполнение этого контакта болтовым значительно повышает надежность его работы в наружных условиях и упрощает конструкцию дугогасительного устройства, так как проскальзывающий контакт имеет сложное устройство.

Выброшенные вслед за электродом раскаленные газы патрона (их истечение резко возрастает, как только освободится от электрода основной дутьевой канал1 ударяются о коническую поверхность плазмоотражателя

14 и по его обводам начинают уходить 2о в стороны от осевого направления патрона, которого они придерживались на начальном этапе пути в атмосфере. Распыленный в пространство плазменный поток начинает взаимодей- 25 ствовать с массой воздуха окружающей среды, интенсивно отдавая тепло.

Таким образом, плазмораспылитель осуществляет два процесса; so-первых, меняет направление газового потока зо от вертикального до почти горизонтального уровня земли, и, во-вторых, обеспечивает его интенсивное охлаждение за счет резкого увеличения масс воздуха„ входящих в соприкосновение с частицами плазменного потока. Последнее служит ликвидации проводимости в выброшенных газах. Таким образом, устраняется опасность поражения обслуживающего персонала, находящегося в зоне под камерой гашения в момент ее срабатывания.

Перезарядка устройства происходит следующим образом.

Процесс перезарядки аналогичен такому же процессу при обслуживании, например, современных серийных предохранителей на напряжение 110 кВ.

Для этого снимают разъединителем напряжение 110 кВ с патрона предох50 ранителя (камеры гашения) и с помощью приставной лестницы снимают вручную патрон 4, освобождая его от штыкового замка в ловителе. Одновременно с патроном снимают и выброшенный электрод.

Для этого разъединяют болтовое контактное соединение между контактами

8 и 9. Вместо сработавшего патрона движением вверх с одновременным незначительным разворотом устанавливают запасной заряженный патрон в ловитель до вступления в зацепление штыкового замка и ушка 6. После этого производят смазку контактов

8 и 9 и их болтовое соединение между собой. Снимают переносную лестницу, и полюс дугогасительного устройства снова готов к работе. Отключают выключателем ввода 10 кВ нагрузку подстанции и с помощью разъединителя стороны высшего напряжения на трансформатор подают напряжение от питающей линии через перезаряженное дугогасительное устройство. Затем включают выключателем ввода 10 кВ нагрузку подстанции, которая снова вступает в работу.

Сработавший патрон подвергают тщательной ревизии, заменяют обгоревшие элементы, выправляют погнутые электроды, смазывают и готовят к работе. После повторной зарядки он занимает место резервного дугогасительного устройства.

Формула изобретения

Автогазовое дугогасительное устройство, содержащее верхний и нижний опорные изоляторы, газогенерирующий патрон, установленный .открытым концом вниз, внутренний и наружный коммутирующие электроды, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и безопасности работы, нижний опорный изолятор снабжен связеулавливающим устройством, выполненным в виде плоского кольща с центром, установленным на осевой линии патрона, и плазмораспыляющим устройством, выполненным в виде объемного тела с поверхностью, имеющей образующую, расположенную к оси о патрона под углом от 0 до 90, вершиной направленным в сторону патрона.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью удешевления конструкции, нару;I.íûé коммутирующий электрод жестко присоединен к опорному изолятору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 514368, кл, Н 01 H 33/76, 1976.

2, Авторское свидетельство ГССР по заявке и 2666054/07, кл. H 01 H 33/76, 1978