Газовый выключатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

I 1.966774 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.04.81. (21) 3270885/24-07 (53)М. Кл.

Н 01 Н 33/91 с присоединением заявки И— (23) Ркударстокинмй комитет

gCCP и долам изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 15.10 82. Бюллетень 1тк38 (53) УДК 621.316..524(088.8) Яата опубликования описания 15.10.82

В. П. Курицын, К. А. Поздняков, А. М. Бронштейн, Ю. И. Вишневский (72) Авторы (54) ГАЗОВЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к газовым, в частности, злегазовым выключателям. высокого напряжения с автокомпресснонным дугогасящим устройством.

Известен газовый выключатель, у которого контактная система выполнена в виде двух

5 соцлообразных контактов, один иэ которых жестко соединен, с крышкой подвижного цилиндра вблизи, изоляционного сопла. Внутри цилиндра вокруг соплообразного контакта раз-, мещен неподвижный поршень, установленный на стоиках. Тяга управления присоединена

° к подвижному цилиндру сбоку. Гашение дуги осуществляется потоком газа, сжимаемого в подвижном цилиндре, через соплообраэные кон-, такты и изоляционное сопло 11).

Недостатком такого выключателя является то, что истечение газа через соппообраэный контакт, расположеннын внутри цилиндра, происходит в окружающую цилиндр среду с давлением, равным давлению газа в оболочке. Поскольку к моменту размыкання контактов давление в цилиндре иэ-за малого хода поднимается незначительно, то такое дутье является малоэффективным, что ограннчивает отключающую способность выключателя.

Известна также конструкция дутогасительной камеры газонаполненного выключателя, содержащая подвижный и неподвижный контак ты и дутьевое устройство, расположенное вокруг подвижного контакта сооспо с ним.

Дутьевое устройство состоит из двух соосных цилиндров, жестко соединенных с одного торца общим днищем, к которому так å прикреплен подвижный контакт, а с другого торца цилиндры снабжень| раздельными крьпаками с изоляционными соплами. Поршень установлен иа стойках, которые проходят сквозь упомянутое общее днище. Гашение дуги осуществляется двухсторонним потоком сжатого газа, вытесняемого нз объема между двумя цилиндрами и поршнем. Один as потоков дугогасящей среды, проходящий через изоляционное сопло внутреннего цилтпщра, обдувает подвижный контакт н проходит дальше через кольцевой зазор между этим

96677 контактом и внутренним цилиндром и затем через отверстия в упомянутом общем днище .в пространство, окружающее камеру (2).

Однако такой дутьевой тракт обладает высоким аэродинамическим сопротивлением, а дутье является малоэффективным.

Кроме того, внутренний цилиндр, вместе с упомянутым кольцевым зазором занимает: значительную часть полезного объема сжатия, что приводит к быстрому спаду давления по- 10 еле открытия сопла. Все это ухудшает дугогасительные характеристики устройства или требует увеличения его размеров и массы.

Наиболее бчиэким техническим решением к предлагаемому является газовый выклю- 13 чатель, в котором внутри подвижного цилиндра, закрытого с одной стороны крышкой с установленными на ней подвижным полым контактом и изоляционным соплом, а с другой — днищем с уплотняющей манжетой, раз- ge мешен неподвижный поршень, установленный на центральной трубчатой ножке. Внутри трубчатой ножки поршня проходит трубчатый шток„ служащий для управления подвижным контактом и цилиндром, а также каналом дутья эа через подвижный контакт. При отключении выключателя паэ, сжимаемый над поршнем, проходит через подвижный контакт, трубчатый шток, отверстия в его боковой стенке, . кольцевой зазор между штоком и трубчатой ножкой поршня, через отверстия в т1аубчатой ножке поршня и попадает в пространство под поршнем, где газ к этому моменту находится в разреженном состоянии. Между зонами сжатия газа над поршнем и разрежения газа под поршнем достигается высокий . перепад давления, благоприятно сказывающийся на истечение газа через подвижный контакт (3(.

К недостаткам конструкции следует от40 нести сложность конфигурации канала истечения газа через подвижный контакт, т.е. наличие многократного изменения направления потока за счет множества отверстий и перемычек в стенках штока и трубчатой ножке порш45 ня, что создает дополнительное аэродинамическое сопротивление на пути потока газа, чем ограничивается отключающая способность.

Цель изобретения — повышение отключающей способности, упрощение конструкции и уменьшение габаритов выключателя.

Для,достижения поставленной цели в газовом выключателе с автокомпрессионным дугогасящим устройством, содержащим подвижный цилиндр, управляемый штангой и закрытый с обоих торцов крышками, к одной 55 из которых прикреплен трубчатый контакт, а через вторую проходит опора неподвижного поршня, внутри указанного подвижного ци4 4 линдра между торцом трубчатого контакта и второй крышкой имеется зазор, а штанга управления присоединена непосредственно ко второй крышке. В зазоре напротив торца трубчатого контакта на второй крышке подвижного цилиндра имеется рассекатель газового потока.

Для быстрого наполнения газом объема внутри подвижного цилиндра над поршнем, по крайней мере, одна ножка неподвижного поршня выполнена полбй, открыта с одной стороны в пространство, окружающее дутогасящее устройство, а с другой имеет обратный клапан, открывающийся внутрь полости подвижного цилиндра.

Для обеспечения синхронного дутья через контакты выключателя на неподвижном поршне установлен трубчатый уплотняющий элемент, ° охватывающий трубчатый контакт и.имеющий возможность перемещаться вдоль его оси.

На фиг, 1 показан. данный выключатель . в отключенном положении; на фиг. 2 — вариант исполнения выключателя с клапаном на:. трубчатом контакте и скользящими контактами на стойках неподвижного поршня в положении включено (без главных контактов).

Автокомпрессионное дугогасящее устройство размещено в герметизированной оболочке 1, заполненной газом, например элегазом (Seб) с избыточным давлением, и состоит из неподвижных главного 2 и дугогасительного 3 контактов, подвижного цилиндра 4, закрытого с обоих сторон крышками 5 и 6, из которых к крышке 5 прикреплены трубчатйй дугогасительный контакт 7, главный контакт.

8 и изоляционное сопло 9, а к крышке 6 непосредственно или через шарнир присоединена тяга управления 10. Внутри подвижного цилиндра 4 размещен неподвижный поршень (1, делящий объем на две части А и Б и установленный на стойках 12 с проточками

12а и стойках 13 с отверстиями 13а и 13б, закрепленных на токоподводящем основании

14. Количество стоек выбирается из расчета пропускной способности по номинальному току выключателя, но не менее двух. Стойки 12 и 13 могут быть выполнены сплошными или полыми.

При варианте сплошной стойки 12 со стороны токоподводящего основания 14 целесообразно выполнить участок уменьшенного сечения, например, в виде проточки 12а, распо.лагающейся в отключенном положении выключателя напротив крышки 6;

При варианте полой стойки 13 над отверсти. ем 13а через неподвижный поршень установлен клапан 15. открывающийся в объем А над поршнем, а в боковой стенке стойки 13 со

1 стороны токоподводящего основания 14 вы966774

5 полиено хотя бы одно отверстие 13б с любой формы, располагающееся в,отключенном положении выключателя полностью или частично в полости Б.

Поршень 11 может быть снабжен также обратным клапанами .наподобие клапанов 15 (на фиг. 1 и 2 не показано), соединяющих объем А и Б и открывающихся в объем А.

Цепь тока с подвижного цилиндра на стойки поршня осуществляется в одном варианте 10 с помощью скользящих контактов 16, размещенных на самом неподвижном поршне, или в другом варианте — с помощью скользящих контактов 17а или 17б;: установленных на крышке 6 и охватывающих стойки 12, 13 15 (фиг; 2).

Для обеспечения газоплотности все скользящие сочленения снабжены уплотняющими элементами, например поршневыми кольцами 18 и уцлотнительными втулками 19 и 20. 20

-gag улучшения истечения газа через трубчатый контакт 7- на ротив выхлопного торца этого контакта на крышке 6 имеется рассекатель газового потока 21.

На фиг. 2 показан вариант выключателя. с устройством, обеспечивающим синхронное дутье через трубчатый контакт 7, выполнен. ным в виде трубчатого уплотняющего элемента 22, изготовленного, например, из изоляционного материала с бортиками 22а и 22б, установленного на неподвижном поршне 11 и охватывающего трубчатый контакт 7. .Трубчатый уплотняющий элемент 22 частично ,подвижен относительно.поршня, во включенном положении выключателя он своим торцом со стороны бортика 22а, например, с помощью пружины 23 прижат к крышке 6 подвижного цилиндра и тем самым отделяет объем Б под поршнем от внутренней полости трубчатого контакта 7..

При отключении выключателя срабатывает

40 привод . (любой известной конструкции), соедйненный с изоляционной тягой 10. Подвижный цилиндр 4 приходит в движение. При этом объем А над поршнем внутри цилиндра .уменьшается и газ в нем сжимается, а объем Б под поршнем увеличивается и давление газа в нем падает. Сначала раэмьпса ются главные контакты 2 и 8, затем дуто гасительные 3 и 7, и между ними возникает электрическая дуга. Объем Б с пониженным давлением газа связан с внутренней полостью трубчатого контакта 7, так что после раэмыкания контактов, одновременно с возникновением .электрической дуги через этот трубчатый. контакт, за счет высокого перепада 55 давлений образуется интенсивный поток газа, способствующий улучшенному .ее обдуву и. эвакуации раскаленных газов.

Если отключаетея значительный ток и до момента схода изоляционного сопла 9 с дугогасительного контакта 3 гашение дуги не происходит, то при дальнейшем ходе подвижного цилиндра и увеличения давления в объеме А открывается изоляционное сопла 9 и образуется интенсивный двухсторонний поток газа, обеспечивающий гашение дуги.

В конце хода на отключение крышка 6, перемещаясь по сплошной стойке 12 достигает проточки 12а, илн в другом вариантов по полой стойке 18 достигает отверстия 13б, и объем Б в подвижном цилнццре начинает сообщаться с объемом, окружающим дуготьсящее устройство, быстро наполняя его све жим газом, подготавливая тем самым выключатель к включению.

В варианте конструкции, приведенном на фиг. 2, в начале.хода подвижной системы на отключение трубчатый уплотняющий элемент 22 перемещается за счет пружины 23 вместе с крышкой 6 до тех пор, нока своим бортиком 22б не упирается в неподвижный поршень 11 . После этого крышка 6 отходит от трубчатого уплотняющего элемента 22, появляется зазор и организуется дутье через трубчатый контакт. Начало дутья выбирается так, чтобы дутогасительные контакты разошлись до оптимального для дугогашения расстояния. (или до момента открытия изоляционного сопла). Благодаря отсутствию первоначального расхода газа из объема А, несмотря на размыкание дугогасительных контактов, давление в этом объеме быстро нарастает, а в объеме Б снижается. При этом одновременный более интенсивный двухсторонний обдув дуги через изоляционное сопло и трубчатый крнтакт благоприятствует повышению отключающей способности.

При включении выключателя и движении подвижного цилиндра вместе с трубчатым контактом и изоляционным соплом в противоположную сторону газ в объеме Б сжимается, а в объеме А происходит разрежение газа, т.е. газ в него засасывается с одной стороны через изоляционное сопло 9, а с другой стороны через трубчатый контакт 7, через обратные клапаны 15, установленные над полыми стойками 13 неподвижного поршня 11. В конце хода на выключение, когда сонно 9 и подвижный контакт 7 надвигаются на неподвижный дугогасительный контакт

3, заполнение объема А продолжается как эа счет газа. сжимаемого в объеме Б и посту. лающего из объема Б в объем А через обратные клапаны в поршне 11 (на фиг. не показаны), .так и за счет газа, поступающего в объем А иэ окружающего цилиндр пространства через..полые стойки 13 с обратными кла7 9667 панами 15. Это способствует более быстрому заполнению объема А при включении и обеспечивает подготовку выключателя к последующему отключению..

Предлагаемая конструкция не ограничивается примерами, приведенными выше, а распространяется на все другие эквивалентные варианты, например, такие как выключатели с неподвижным цилиндром и подвижным поршнем, а также у которых трубчатый уплот.10 нительный элемент снабжен фиксаторами, рассекатель-газового потока снабжен контрэлекI тродом, трубчатый контакт со стороны сопла выполнен жес кой соплообразной конструкции или соплообразной конструкции с пру- 15 жинящими контактами, трубчатый контакт выполнен ограниченно подвижным в направлении от цилиндра, первая крышка цилиндра имеет обратные клапана, открывающиеся внутрь цилиндра, вторая крышка цилиндра щ имеет обратный клапан, открывающийся внутрь цилиндра при заданном перепаде давлений между полостью Б и окружающим цилиндр пространством, а также другие устройства, содержащие основные конструктивные элементы предлагаемого изобретения, Основным преимуществом данной конструкции выключателя является уменьшение аэродинамического сопротивления потоку газа через подвижный трубчатый контакт, обеспечивающее

30 большую интенсивность истечения газ и обдува дуги, что вместе с организацией синхрон. ного дутья через этот контакт с помощью трубчатого уплотнительного элемента способствует увеличению отключающей способности выключателя. Кроме того, улучшаются условия наполнения газом объема А над поршнем при включении выключателя, а объем Б в конце хода на отключение, что достигается созданием дополнительных каналов для заполнения через полые стойки пли с помощью 40 участков с уменьшенным сечением на сплошных стойках неподвижного поршня.

Данная Конструкция максимально упрощена облегчен вес подвижных частей и уменыпены габариты выключателя за счет более эффективного использования поперечного сечения цилиндра и сокращения аксиальных резисторов.

Конструкция предназначена в основном для быстродействующих элегазовых выключателей 50

74 8 как отдельностоящих, так и для Кру сокого и сверхвысокого напряжения.

Ожидаемая эффективность применения данной конструкции по сравнению с прототипом определяется увеличением отключающей, способности не менее чем на 15-25%, а также снижением габаритов и трудоемкости изготовления.

Формула изобретения

1. Газовый выключатель с автокомпрессионным дугогасящим устройством, содержащий подвижный цилиндр, управляемый. штангой и закрытый с обоих торцов крышками, к .одной из которых прикреплен трубчатый контакт, и через вторую проходят стойки неподвижного поршня, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения отключаю-. ,щей способности, упрощения, конструкции и уменьшения габаритов, внутри подвижного цилиндра между торцом трубчатого контакта и второй крышкой выполнен зазор, а штанга управления присоединена непосредственно ко второй крышке.

2. Выключатель по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в зазоре напротив торца трубчатого контакта на второй крышке подвижного цилиндра установлен дополнитель. но введенный рассекатель газового потока.

3, Выключатель по пц. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что по крайней ме ре, одна стойка неподвижного поршня выпалнена,полой, открыта с одной стороны в пространство, окружающее дугогасящее устройство, а с другой установлен обратный клапан, открывающийся внутрь полости подвижного цилиндра.

4. Выключатель по пп. 1 — 3, о т л и ч аю шийся тем, что, на неподвижном поршне* установлен дополнительно введенный трубчатый уплотняющий элемент, охватывающий трубчатый контакт с возможностью перемещения вдоль его оси.

Источники информации, принятые во внимание при эксяертизе

1, Патент Швейцарии К 519238, кл. Н 01 Н 33/91, 1963.

2, Патент Швеции Р 369353, кл. Н Ol Н 33/91, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР 9 550696, кл. Н 01 Н 33/91, 1969., 966774

Редактор А. Долинич

Составитель Е. Грачев

Техред М.Рейвес

КОРРектор Е. Рошко

Подписное

Тираж 761

ВНИИПИ Государственного: комитета СССР по делам изббретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7889/71

Филиал ППН "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, .4