BG112463A - Мощностен превключвател за стъпален регулатор на напрежение с вакуумни дъгогасителни камери и изолирани фази - Google Patents

Abstract

Мощностният превключвател се носи от фланец (1), върху който е монтиран пружинен-енергиен акумулатор (2). Чрез изолационни рейки (4) фланецът (1) е свързан с трите фази, които са раздалечени радиално една от друга така, че между тях има маслено изолационно разстояние (3). Всяка фаза съдържа главна вакуумна дъгогасителна камера (6), свързана с главна контактна система (36), и спомагателна вакуумна дъгогасителна камера (7), свързана със спомагателна контактна система (37). Носещата конструкция на фазата се състои от сегмент (11) от изолационен цилиндър, долен метален сектор (1 О), среден изолационен сектор (8), на който са закрепени двете вакуумни камери (6, 7), и горен изолационен сектор (19), който носи резисторите (25). Между долния и горния сектори е лагеруван централен задвижващ вал (17), който задейства главната контактна система (36) и гърбица (26), въздействаща на ролка (27) от лостова система (12), която командва главната вакуумна камера (6). Върху вала (17) е лагеруван коаксиално кух изолационен вал (18), който задейства спомагателната контактна система (37) и гърбица (28), въздействаща върху ролка (29).

Description

(54) МОЩНОСТЕН ПРЕВКЛЮЧВАТЕЛ ЗА СТЪПАЛЕН РЕГУЛАТОР НА НАПРЕЖЕНИЕ С ВАКУУМНИ ДЪГОГАСИТЕЛНИ КАМЕРИ И ИЗОЛИРАНИ ФАЗИ

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до мощностен превключвател, който се използва в стъпален регулатор на напрежение. Стъпалните регулатори се вграждат в силовите трансформатори и регулират високото им напрежение под товар, т.е. без да се прекъсва електрозахранването на потребителите. Мощностният превключвател е с две вакуумни дъгогасителни камери на фаза, а трите фази са изолирани една от друга.

1/14

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Стъпалните регулатори на напрежение е изолирани фази са предимно от колонков тип е три фази подредени една под друга. Най-често те работят като избирани под товар, т.е. едни и същи контактни системи осъществяват избиране и превключване. По-малко на брой са стъпалните регулатори с изолирани фази, които имат отделни мощностен превключвател и избиран.

Известен е мощностен превключвател (1) съдържащ три еднофазни мощностни превключватели подредени един под друг в изолационен цилиндър и изолирани един спрямо друг. Всеки еднофазен мощностен превключвател има една главна вакуумна дъгогасителна камера и една спомагателна вакуумна дъгогасителна камера свързана последователно е резистор. По вътрешната повърхност на изолационния цилиндър са монтирани две дъги с изолационна междина между тях. Двете вакуумни дъгогасителни камери са свързани в горната си част с по един контактен мост. Двата моста са разположени радиално на определен ъгъл помежду си и контактуват в стационарно положение с една от дъгите. Подвижните контактни елементи на двете камери са свързани с лостова система, която служи за отваряне и затваряне на камерите по време на превключването. Резисторите са разположени около външната повърхност на изолационния цилиндър. Двете вакуумни дъгогасителни камери са монтирани една до друга в средата на изолационния цилиндър между два вала, които се завъртат на 180° при едно превключване, като при това контактните мостове минават последователно през изолационната междина при отворена съответната вакуумна дъгогасителна камера.

Недостатък на този мощностен превключвател е, че заема много място и е неудобен за монтаж и демонтаж в масления съд. Затруднени са наблюдението на действието му, ревизиите и евентуалният ремонт. Друг недостатък е, че не се комутират разделено номиналният и циркулиращият

2/14 ток, което намалява превключващата способност. Недостатък е и това, че свързването на резисторите последователно на спомагателната вакуумна дъгогасителна камера е затруднено.

При друг известен мощностен превключвател от този тип (2) е осъществено разделено изключване на номиналния ток от главната камера и на циркулиращия ток - от спомагателната камера. Това е постигнато като двете вакуумни дъгогасителни камери са монтирани неподвижно една до друга до вътрешната стена на изолационния цилиндър, а в средата на цилиндъра е лагеруван между два диска главен задвижващ вал. Коаксиално върху него е лагеруван тръбен спомагателен вал. Към първия вал е свързан главен контактен мост, а към втория - спомагателен контактен мост, като двата моста са разположени един под друг. На всеки от контактните мостове съответстват по две контактни дъги е изолационна междина помежду им, също разположени една под друга. Системата за изключване и включване на камерите е усложнена.

Недостатък на този мощностен превключвател е, че е значително посложен по конструкция. Остават и недостатъците относно трудностите за монтаж и демонтаж, наблюдението и контрола по време на превключване.

Известен е и друг мощностен превключвател с изолирани фази (3), при който трите еднофазни мощностни превключватели са на едно ниво в изолационен цилиндър на маслен съд. Всяка фаза заема сектор от по 120° и е дръпната в радиална посока така, че да се постигне изолационна междина между тях. Фазата съдържа главна вакуумна дъгогасителна камера е главна контактна система и спомагателна вакуумна дъгогасителна камера със спомагателна контактна система. Контактните системи съдържат по един контактен мост, който контактува с вътрешна контактна дъга и външна контактна дъга разделена на две от изолационна междина. Двете контактни системи са разположени една под друга над двете монтирани една до друга вакуумни камери. Задвижването на контактните мостове става от

3/14 вертикален вал лагеруван между два сектора. На този вал има гърбица, която въздейства върху лостова система за изключване и включване на вакуумните камери. Резисторите са разположени над контактните системи. Пружинния-енергиен акумулатор е общ за трите фази, но е свързан с фазите чрез изолационни валове. Той е разположен под фазите. Между него и дъното на масления съд има механизми за задействане на пружиннияенергиен акумулатор. Мощностния превключвател се закрепва към проходни конзолни контактни елементи подредени кръгово на цилиндъра на масления съд.

Недостатък на този мощностен превключвател е, че още в началото на превключването се получава голям съпротивителен момент, защото тогава става отварянето на вакуумна камера. Това изисква пружинен-енергиен акумулатор със специална конструкция. Друг недостатък е, че пружинноенергийния акумулатор е при дъното на масления съд, където има и механизми за зареждане. Тези възли са недостъпни за наблюдение и контрол. Недостатък е и това, че не се комутират разделено номиналният и циркулиращият ток. Също така е затруднено вкарването на мощностния превключвател в масления съд.

В друг известен мощностен превключвател с изолирани фази (4) е постигнато разделено комутиране на номиналния и циркулиращия ток. Той също съдържа три фази раздалечени радиално една от друга и поместени в изолационен цилиндър. Устройството на всяка фаза е аналогично на това от (3). Разликата е, че има два концентрично разположени задвижващи вала, от които централният вал работи с главната вакуумна дъгогасителна камера, а тръбният вал - със спомагателната вакуумна дъгогасителна камера. Изолационната междина на главната контактна система е разположена радиално до главната камера, а изолационната междина на спомагателната контактна система - до спомагателната камера. Централният вал е свързан горе с контактен мост, а долу с гърбица въздействаща на подвижния контакт

4/14 на главната камера. Пружинно-енергийният акумулатор е разположен отдолу и е куплиран към централния вал е претоварващ съединител. Тръбният вал също има горе контактен мост, а долу гърбица, въздействаща на подвижния контакт на спомагателната камера. Той е свързан с централния вал чрез съединител със свободен ход. В началото на превключването се превключва главната вакуумна камера, като контактният мост се завърта на половината от целия ъгъл, който извършва централният вал. Претоварващият съединител преплъзва, а контактният мост се спира от буфер. След това съединителят със свободен ход задейства спомагателната вакуумна камера и спомагателния контактен мост в рамките на втората половина от работния ъгъл. При обратното превключване последователността на действие е същата.

Недостатък на този мощностен превключвател е, че претоварващият съединител трябва много добре да е оразмерен и настроен, тъй като при неточното му действие мощностният превключвател ще се повреди. И тук са налице недостатъците отнасящи се до по-специалното изискване към силовата характеристика на пружинно-енергийния акумулатор и неговото разположение под контактната система.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задачата на изобретението е да се създаде мощностен превключвател за стъпален регулатор на напрежение е вакуумни дъгогасителни камери и изолирани фази с разделено комутиране на номиналния ток и на циркулиращия ток от главната и от спомагателната вакуумни дъгогасителни камери. Той трябва да е с компактна и опростена конструкция. Да може леко да се монтира в масления съд и да може да се наблюдава неговото действие. Съпротивителния момент да е най-голям в средната зона на ъгъла на движение на подвижните елементи, в резултат на което да се облекчи работата на пружинно-енергийния акумулатор.

5/14

Задачата е решена с мощностен превключвател за стъпален регулатор на напрежение, съдържащ три фази заемащи сектори от по 120° и раздалечени радиално една от друга с осигурени изолационни разстояния между тях. Всяка фаза има една главна вакуумна дъгогасителна камера свързана с главна контактна система и една спомагателна вакуумна дъгогасителна камера, свързана със спомагателна контактна система. Всяка контактна система съдържа вътрешна контактна дъга, контактен мост и външна контактна дъга прекъсната на конкретно място с изолационна междина. Носещата конструкция е съставена от изолационен сегмент и два етажно подредени сектора. Между секторите са разположени двете вакуумни камери, които в долната си част са свързани с лостов механизъм, който осъществява изключването и включването на вакуумните камери. Има и вертикален задвижващ вал лагеруван към двата сектора. Той в долния си край има гърбица въздействаща на лостовия механизъм, а в горния си край носи главен контактен мост и спомагателен контактен мост. Задвижващият вал е куплиран към пружинен-енергиен акумулатор чрез изолационен вал.

Съгласно изобретението пружинно-енергийният акумулатор е разположен върху носещ фланец, към който чрез изолационни рейки са закрепени трите фази изолирани една спрямо друга. Всяка фаза има централен задвижващ вал свързан горе с контактен мост на главната контактна система и долу - с гърбица контактуваща с търкалящ лагер на главната лостова задвижваща система. Върху задвижващия вал е лагеруван кух вал свързан горе с контактен мост на спомагателната контактна система и долу - с гърбица контактуваща с търкалящия лагер на спомагателната задвижваща система. Двата търкалящи лагера са разположени един под друг в средата на съответната фаза. Изолационните междини на външните дъги на двете контактни системи също са установени една под друга в средата на съответната фаза. Те са радиално насочени спрямо търкалящите лагери.

6/14

Носещата конструкция на всяка фаза е съставена от сегмент от изолационен цилиндър и етажно подредени метален сектор, изолационен сектор, към който са закрепени двете вакуумни дъгогасителни камери, и горен изолационен сектор. Между долния и горния сектор е лагеруван централният задвижващ вал, а върху него коаксиално е лагеруван кухия вал, който за предпочитане е изработен от изолационен материал.

Двете вакуумни дъгогасителни камери са разположени една до друга до изолационния сегмент, симетрично на центъра на фазата. Двата търкалящи лагера са изместени спрямо задвижващите им системи в центъра на фазата. Лагерът на главната вакуумна дъгогасителна камера е закрепен на опашка на носач, лагеруван чрез ос към П-образна скоба монтирана към долния сектор. Тази скоба е разположена радиално срещу главната вакуумна дъгогасителна камера. Другият лагер е закрепен над първия лагер на Г-образна опашка монтирана по аналогичен начин към П-образна скоба разположена радиално срещу спомагателната вакуумна дъгогасителна камера.

Централният вал на всяка фаза е свързан чрез изолационен вал с пружинно-енергийния акумулатор посредством зъбна предавка съставена от централно зъбно колело монтирано на задвижващия вал на пружинноенергийния акумулатор и три сателитни колела свързани с изолационните валове. Така завъртането на 90° на вала на пружинно-енергийния акумулатор се преобразува на завъртане от 120° на централния вал.

Спомагателният контактен мост е разположен на 20° от центъра на фазата, като завъртането му от 40° се ограничава от буфери. Главният контактен мост се завърта на 120° на едно превключване. Така главната вакуумна дъгогасителна камера е отворена в диапазона от 40° до 80°, а спомагателната вакуумна дъгогасителна камера - в диапазона от 80° до 120°. По този начин се гарантира разделеното комутиране на номиналния и на циркулиращия ток. Резисторите са закрепени върху горния изолационен

7/14 сектор. Трите фази са укрепени в долната си част помежду си чрез оребрени изолатори. За да се избегнат евентуални отклонения в съосност, изолационните валове могат да имат в двата си края полукарданни съединители.

Мощностният превключвател се закрепва чрез носещия си фланец към горен фланец на маслен съд.

Предимство на мощностния превключвател е изолирани фази, съгласно изобретението, е че с опростена и компактна конструкция се постига разделено изключване на номиналния ток от главната вакуумна дъгогасителна камера и на циркулиращия ток от спомагателната вакуумна дъгогасителна камера. При това превключването е напълно симетрично и в двете посоки. Предимство е и това, че големите съпротивителни моменти от отварянето на вакуумните дъгогасителни камери са групирани в средния диапазон на завъртането. По този начин се облекчава натоварването на пружинно-енергийния акумулатор.

Друго предимство е, че при монтиран мощностен превключвател в масления съд може да се наблюдава работата на пружинно-енергийния акумулатор и на контактната система.

Също така предимство е, че на дъното на масления съд няма механизми, а вкарването и изкарването на мощностния превключвател в масления съд е много лесно.

ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Примерно изпълнение на мощностния превключвател за стъпален регулатор на напрежение е вакуумни дъгогасителни камери и изолирани фази, съгласно изобретението е показано на приложените фигури, от които:

Фигура 1 представлява надлъжен разрез през две от фазите на мощностния превключвател.

Фигура 2 - напречен разрез на три нива:

8/14

I - над резисторите; II - над контактната система на главната вакуумна дъгогасителна камера; III - над контактната система на спомагателната вакуумна дъгогасителна камера.

Фигура 3 - напречен разрез на други три нива: IV - над носачите на вакуумните дъгогасителни камери; V - над търкалящите лагери задвижващи вакуумните дъгогасителни камери; VI — през носачите на търкалящите лагери.

Фигура 4 - напречен разрез през носачите на търкалящите лагери в увеличен мащаб.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Мощностният превключвател е закрепен на носещ фланец 1. Върху него е монтиран известен пружинен-енергиен акумулатор 2. Трите фази А, В и С заемат по един сектор от 120°. Те са отдалечени радиално една от друга на изолационно разстояние 3. Контактната система на всяка фаза е закрепена към носещия фланец 1 чрез две радиални изолационни рейки 4 и една периферна изолационна рейка 5. Всяка фаза има по една главна 6 и по една спомагателна 7 вакуумна дъгогасителна камера, монтирани една до друга на изолационен сектор 8 чрез носещи глави 9. Между сектор 8 и метален сектор 10 е закрепен сегмент 11 от изолационен цилиндър. Подвижният контактен елемент на всяка от двете вакуумни дъгогасителни камери 6 и 7 се отваря и затваря чрез известна водеща система 12, подпряна с контактна пружина 13. Токоотвеждането от подвижния контактен елемент на вакуумната дъгогасителна камера става чрез гъвкава медна плетенка 14 и носач 15 на щепселен контактен възел 16.

Задействането на контактните системи става от метален вал 17 и лагеруван върху него кух изолационен вал 18. Вал 17 е лагеруван долу на сектор 10 и горе - на горен изолационен сектор 19. За осъществяване на едно превключване вал 17 се завърта в едната или в другата посока на 120°. Той

9/14 е свързан с пружинно-енергийния акумулатор 2 чрез изолационен вал 20. Понеже пружинно-енергийният акумулатор 2 завърта изходния си вал 21 на 90° на превключване е предвидена зъбна предавка съставена от централно зъбно колело 22 и три сателитни зъбни колела 23 свързани с валове 20. За коригиране на евентуална несъосност вал 20 има на двата си края полукарданни съединители 24. Върху изолационния сектор 19 са закрепени резистори 25. В долния си край вал 17 има гърбица 26, която при превключване взаимодейства с търкалящ лагер 27, привеждащ в действие главната вакуумна дъгогасителна камера 6. В долния си край и кухия вал 18 има гърбица 28, която взаимодейства с търкалящ лагер 29, привеждащ в действие спомагателната вакуумна дъгогасителна камера 7. Връзката между вал 17 и вал 18 става чрез съединител със свободен ход 30, съставен от палец 31 свързан с вал 17 и муфа 32 с дъгова хлабина 33 (Фиг. 3), свързана с вал 18. На долния край на вал 17, под сектор 10, има буфер 34, който ограничава завъртането в двете посоки. За укрепване на трите фази в долния им край може да се използват изолатори 35.

Между изолационните сектори 8 и 19 са разположени една под друга главна контактна система 36, свързана с главната вакуумна дъгогасителна камера 6 и спомагателна контактна система 37, свързана със спомагателната вакуумна дъгогасителна камера 7. Спомагателната контактна система 37 има носещо рамо 38, свързано с горния край на вал 18. Върху рамото 38 са монтирани контактни ламели 39 с оси и контактни пружини 40. Ламелите 39 контактуват с вътрешна контактна дъга 41 и две външни контактни полудъги 42 и 43, между които има изолационна междина 44. Контактните ламели 39 са установени на ъгъл от 20° спрямо междината 44. При превключване те се завъртат на ъгъл 40°, който се ограничава от буфери 45.

Главната контактна система 36 има аналогично устройство с носещо рамо 46, свързано с вал 17, върху което са монтирани чрез оси с пружини 47 контактни ламели 48. При едно превключване те се завъртат на ъгъл 120°,

10/14 като контактуват с вътрешна контактна дъга 49 и външни контактни полудъги 50 и 51. Между тях, в средата на сектора, има изолационна междина 52, разположена над междината 44 на спомагателната контактна система 37. За облекчаване на преминаването на ламели 48 през междината 52 могат да се използват пластмасови дъги 53. За свързване е известни контактни елементи на маслен съд са предвидени щепселни контактни възли 54, разположени на двата края на главната контактна система 36. Двата превключващи търкалящи лагера 29 и 27 са разположени един под друг в средата на контактните системи, срещу междините 44 и 52 (Фиг. 3, Фиг. 4). Лагер 27 е закрепен на опашка 55 на носач 56, лагеруван чрез ос 57 към П-образна скоба 58, монтирана към сектор 10. Закрепването на лагер 29 е същото, но опашката 59 е Г-образна.

Действието при превключване на мощностният превключвател е следното:

Пружинно-енергийният акумулатор 2 завърта изходния си вал 21 на ъгъл 90°, който чрез зъбната предавка 22-23 се трансформира на ъгъл 120° за валове 20 и 17. Главните контактни ламели 48 се въртят по часовата стрелка (Фиг. 2). Изключването на главната вакуумна дъгогасителна камера 6 става от гърбица 26 и лагер 27 след 40°, а включването - при 80°. В този интервал става безтоковото преминаване на ламели 48 през междината 52. През това време товарният ток тече през спомагателната вакуумна дъгогасителна камера 7 и през резисторите 25. След 80° палец 31 е изминал свободния ход 33 и се завъртат контактни ламели 39, при което по аналогичен начин се превключва спомагателната контактна система 37, в рамките на последните 40° завъртане. Обратното превключване става по същия начин.

Claims (7)

1. ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

   1. Мощностен превключвател за стъпален регулатор на напрежение с вакуумни дъгогасителни камери и изолирани фази, съдържащ три раздалечени радиално фази на едно ниво, свързани с пружинененергиен акумулатор, всяка фаза има една главна вакуумна дъгогасителна камера е главна контактна система и една спомагателна вакуумна дъгогасителна камера със спомагателна контактна система, като всяка контактна система е съставена от вътрешна контактна дъга, контактен мост куплиран с вертикален задвижващ вал и външна контактна дъга, прекъсната на конкретно място с изолационна междина, а подвижният контактен елемент на всяка вакуумна дъгогасителна камера е свързан с лостова система с ролка или с търкалящ лагер периодично контактуващ с гърбица монтирана на долния край на задвижващия вал, характеризиращ се е това, че пружинно-енергийният акумулатор (2) е разположен върху носещ фланец (1), към който чрез изолационни рейки (4, 5) са закрепени трите фази (А, В, С), всяка фаза има централен задвижващ вал (17) свързан горе е контактен мост (46) на главната контактна система (36) и долу - с гърбица (26) контактуваща с търкалящия лагер (27) на главната лостова задвижваща система (12), върху задвижващия вал (17) е лагеруван кух вал (18) свързан горе с контактен мост (38) на спомагателната контактна система (37) и долу - с гърбица (28) контактуваща с търкалящия лагер (29) на спомагателната задвижваща система, като двата търкалящи лагера (27, 29) са разположени един под друг в средата на съответната фаза, а изолационните междини (44, 52) на външните дъги (42,43, 50, 51) на двете контактни системи (36, 37) също са установени една под друга

   12/14 в средата на съответната фаза, радиално насочени спрямо търкалящите лагери (27, 29).
2. 2. Мощностен превключвател съгласно претенция 1, характеризиращ се е това, че носещата конструкция на всяка фаза (А, В, С) е съставена от сегмент (11) от изолационен цилиндър и етажно подредени метален сектор (10), изолационен сектор (8), към който са закрепени двете вакуумни дъгогасителни камери (6, 7) и горен изолационен сектор (19), като между сектори (10 и 19) е лагеруван централният задвижващ вал (17), а върху него коаксиално е лагеруван кухият вал (18) за предпочитане изработен от изолационен материал.
3. 3. Мощностен превключвател съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че двете вакуумни дъгогасителни камери (6, 7) са разположени до изолационния сегмент (11) една до друга симетрично спрямо центъра на фазата, а двата търкалящи лагера (27, 29) са изместени спрямо задвижващите им системи (12) в центъра на фазата, като лагер (27) е закрепен на опашка (55) на носач (56) лагеруван чрез ос (57) към П-образна скоба (58) монтирана на сектор (10) и разположена радиално срещу главната вакуумна дъгогасителна камера (6), а лагер (29) е закрепен над лагер (27) на Г-образна опашка (59) монтирана по аналогичен начин към П-образна скоба (58) разположена радиално спрямо спомагателната вакуумна дъгогасителна камера (7).
4. 4. Мощностен превключвател съгласно претенции 1, 2 и 3, характеризиращ се с това, че централният вал (17) на всяка фаза (А, В, С) е свързан чрез изолационен вал (20) с пружинно-енергийния акумулатор (2) посредством зъбна предавка съставена от централно зъбно колело (22) монтирано на задвижващия вал (21) на пружинноенергийния акумулатор (2) и три сателитни колела (23) свързани с

   13/14 изолационните валове (20), като по този начин завъртането от 90° при превключване на вал (21) се преобразува на завъртане от 120° на вал (20).
5. 5. Мощностен превключвател съгласно претенции 1, 2, 3 и 4, характеризиращ се с това, че спомагателният контактен мост (38) е разположен на 20° от центъра на фазата, като завъртането му от 40° се ограничава от буфери (45), главният контактен мост (46) се завърта на 120° при едно превключване така, че главната вакуумна дъгогасителна камера (6) е отворена в диапазона от 40° до 80°, а спомагателната вакуумна дъгогасителна камера (7) - в диапазона от 80° до 120°, като по този начин се гарантира разделеното комутиране на номиналния и на циркулиращия ток.
6. 6. Мощностен превключвател съгласно претенции 1, 2, 3, 4 и 5, характеризиращ се с това, че резисторите (25) са закрепени върху горния изолационен сектор (19), а трите фази са укрепени помежду си чрез оребрени изолатори (35).
7. 7. Мощностен превключвател съгласно претенции 1, 2, 3, 4, 5 и 6, характеризиращ се с това, че с цел поемане на грешките от съосност изолационните валове (20) могат да имат на краищата си полукардани (24).