CS256811B1

CS256811B1 - Switching-off system for power switch

Info

Publication number: CS256811B1
Application number: CS867804A
Authority: CS
Inventors: Josef Tesar; Vladimir Novotny; Otakar Prajs; Vladimir Belohlavek
Original assignee: Josef Tesar; Vladimir Novotny; Otakar Prajs; Vladimir Belohlavek
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS780486A1

Abstract

Zhášecí systém výkonového vypínače elektrického přoudu s 3P§, který zhasí sacím účinkem pístu ve válci, jehož zhášecí prostor je spojen s výtokovým prostorem otvorem, který je na straně zhášecího prostoru opatřen zpětnou klapkou. Systém umožňuje zmenšení celkových rozměrů bez zvýšení nároků na energii, nutnou pro pohon pístu.Power switch quenching system electric current with 3P§, which goes out the suction effect of the piston in the cylinder whose quencher the space is connected to the outlet space through an opening that is on the side of the quencher fitted with a non-return valve. The system can reduce overall dimensions without increasing energy demands, necessary for piston drive.

Description

'Vynález se týká shášecího systému výkonového vypínače elektrického proudu, používajícího pro přerušení elektrického oblouku plyn, zejména SF^ a jehož pólové těleso je rozděleno na prostor elektrického oblouku, zhášecí prostor, sací prostor, výtokový prostor a expansní prostor a je opatřeno pístovým mechanismem, který při vypínacím pohybu vyvolává ve zhášecím prostoru proudění plynu sacím účinkem pístu.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a quenching system of a power circuit breaker using a gas, in particular SF 4, for interrupting an electric arc, the pole body of which is divided into an arc space, a quenching space, suction space, discharge space and expansion space. during the cut-off movement, it causes the flow of gas in the quenching space by the suction effect of the piston.

Je známo, že pohybem pístu ve válci vzniká na jedné straně pístu podtlak, kdežto na druhé straně přetlak. U známých zhášecích systémů vypínačů SFg, které využívají pro vyvolání potřebného proudění plynu ve zhášecím prostorů podtlak, není druhá strana pístu, vyvolávající přetlak, využita. Při tomto řešení musí být objem prostoru na straně, vyvolávající přetlak, tak veliký, aby hodnota přetlaku byla poměrně malá.It is known that by moving the piston in the cylinder, a vacuum is generated on one side of the piston, while an overpressure on the other side. In the known arc quenching systems of SFg circuit-breakers, which use vacuum to induce the necessary gas flow in the quenching space, the other side of the overpressure-inducing piston is not used. In this solution, the volume of the space on the side causing the overpressure must be so large that the value of the overpressure is relatively small.

Je to z toho důvodu, aby se nezvyšovaly nároky na energii, potřebnou pro vypínací pohyb pístu. Síla, vytvořená tímto přetlakem na ploše p‘ístu, působí totiž proti směru vypínacího pohybu, což má za následek zvětšení celkových rozměrů zhášedla. Tepelná energie elektrického oblouku vyvolává ve zhášecím prostoru přetlak zvýšením teploty SFg. Tento přetlak zvyšuje rychlost proudění SF^ ve zhášecím prostoru, což výrazně podporuje zhášecí proces. Hodnota přetlaku, vytvořenéhQ zvýšením teploty, je přímo úměrná hodnotě tlaku chladného SFg ve zhášecím prostoru v okamžiku vzniku elektrického oblouku. Jelikož sací účinek; pístu hodnotu chladného SF^ ve zhášecím prostoru snižuje, snižuje se i hodnota přetlaku vytvořeného zvýšením teploty, což je pro zhášecí proces nevýhodné.This is in order not to increase the energy requirements required for the shut-off movement of the piston. The force created by this overpressure on the piston surface acts against the direction of the tripping movement, which results in an increase in the overall dimensions of the interrupter. The thermal energy of the electric arc induces an overpressure in the arc quench by increasing the temperature SFg. This overpressure increases the flow velocity SF 4 in the arc quenching space, which significantly promotes the arc quenching process. The overpressure generated by the temperature increase is directly proportional to the value of the cold SFg in the arc quench at the time of the arc. Because the suction effect; The value of the cold SF 4 in the arc quenching chamber decreases, and the value of the overpressure created by the temperature increase decreases, which is disadvantageous for the arc quenching process.

- 2 256 811- 2,256,811

Popsané nevýhody odstraňuje zhášecí systém podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zhášecí prostor je spojen s vý tokovým prostorem otvorem, který je na straně zhášecího prostoru opatřen zpětnou klapkou.The described disadvantages are eliminated by the arc extinguishing system according to the invention, which is characterized in that the arc extinguishing space is connected to the discharge space through an opening which is provided with a non-return flap on the side of the arc extinguishing space.

K výhodám zhášecího systému podle vynálezu patří možnost zmenšení výtokového prostoru umístěného na kompresnívstraně pístu, čímž se zmenší celkové rozměry zhášecího systému bez zvýšení nároků na energii pohonu pro pohyb pístu. Pokud z konstrukčních důvodů nelze určit velikost objemu výtokového prostoru na kompresní straně pístu optimálně, pak je možno jej zmenšit rozdělením na dva prostory pomocí přepážky, případně je možno jej zvětšit trvalým propojením 8 jinými vhodnými prostory v pólovém tělese. Při správném objemu výtokového prostoru na kompresní straně pístu se při vypínacím pohybu tlak chladného SFg ve zhášecím prostoru zvyšuje, což umožňuje optimální využití energie elektrického oblouku pro zhášecí proces.Advantages of the arc extinguishing system according to the invention include the possibility of reducing the discharge space located on the compression side of the piston, thereby reducing the overall dimensions of the arc extinguishing system without increasing the energy requirement of the drive for moving the piston. If, for design reasons, the volume of the discharge space on the compression side of the piston cannot be determined optimally, it can be reduced by dividing it into two spaces by means of a partition, or it can be increased by permanently connecting 8 other suitable spaces in the pole body. With the correct volume of the discharge space on the compression side of the piston, during the cut-off motion, the cold SFg pressure in the arc quench space increases, allowing optimal use of the arc energy for the arc quench process.

Příklad zhášecího systému podle vynálezu je schematicky uveden na přiloženém výkrese, který znázorňuje osový řez a to tak, že v jedné polovině je zhášecí systém v zapnutém a ve druhé polovině ve vypnutém stavu.An example of an arc extinguishing system according to the invention is shown schematically in the attached drawing, which shows an axial section, so that in one half the arc extinguishing system is in the on state and in the other half in the off state.

V pólovém tělese 2 je umístěn horní kontakt 2, v jehož ose je uspořádána pevná tryska 2, opatřená dutinou 2· Pevná tryska 2 zasahuje v zapnuté poloze do pohyblivého roubíku 2 s dutinou 6. Pohyblivý roubík 2 3θ pevně spojen s pístem 2» uloženým ve válci 8 a dále je spojen s táhlem 2 nezakresleného pohonu. Pólové těleso 2 Ó® rozděleno na několik prostorů, a to prostor 100 elektrického oblouku, zhášecí prostor JÉl ,sací prostor 102. výtokový prostor 103 a expansní prostor 104. Prostor 100 el'ektrického oblouku je spojen jednak se zhášecím prostorem 101 štěrbinou 10 a dále dutinou 2 a otvorem 22 ^se sacím prostorem 102. Dutina 2 v pevné trysce 2» spojující prostor 100 elektrického oblouku s expansním prostorem 104 je ve své horní části opatřena zpětnou klapkou 12.In the pole body 2, an upper contact 2 is arranged, in the axis of which a fixed nozzle 2 is provided, provided with a cavity 2. cylinder 8 and is further coupled to a rod 2 of a non-illustrated drive. The pole body 2 is divided into several spaces, namely the arc space 100, the arc extinguishing space JEL, the suction space 102, the discharge space 103 and the expansion space 104. The electric arc space 100 is connected to the arc extinguishing space 101 by slot 10 and further. the cavity 2 and the opening 22 ^{to the} suction chamber 102. the cavity 2 in the fixed nozzle 2 »connecting the space 100 with capillary arc chamber 104 is at its upper part provided with a backflow preventer 12th

- 3 256 811- 3,256,811

Sací prostor 102 je spojen s výtokovým prostorem 103 štěrbinou zakrytou během větší části vypínacího pohybu pístem 2· Zhášecí prostor 101 je spojen s výtokovým prostorem 1 03 otvorem 14, zakončeným ve zhášecím prostoru 1 01 zpětnou klapkou 15» Přepážka 16 ve výtokovém prostoru 103 se použije jen tehdy, je-li objem tohoto prostoru příliš velký (zejména u vypínačů vvn).The suction space 102 is connected to the discharge space 103 by a slot covered during most of the shut-off movement by the piston 2. The arc space 101 is connected to the discharge space 10 by an aperture 14 terminating in the arc space 1 01 by a non-return valve 15. only if the volume of this space is too large (especially for HV switches).

V případě, že výtokový prostor 103 je z konstrukčních důvodů příliš malý, pak je nutno jej propojit otvorem 17 s expansním prostorem 1 04. Elektrický obvod celého zhášecího systému je vyveden na;přívodní svorky 18, 19.In case the outlet space 103 is too small for design reasons, it is necessary to connect it through the opening 17 with the expansion space 1 04. The electrical circuit of the entire arc quenching system is connected to the supply terminals 18, 19.

Působením síly na táhlo 2 nenaznačeného pohonu ve směru šipky VIP se pohybuje píst 2 ve válci 8 a s ním současně i pohyblivý roubík 2 ^z polohy ZAP do polohy VYP. Při tomto pohybu vzniká v sacím prostoru 102 podtlak a ve výtokovém prostoru 103 přetlak, který nadzvedne zpětnou klapku 15 tak, že přetlak vznikne i ve zhášecím prostoru 101. V okamžiku, kdy pohyblivý roubík je v polozey ve které pevná tryska 2 opouští dutinu proudí plynný SFg ze zhášecího prostoru 101 štěrbinou 10 do prostoru 100 elektrického oblouku a dále dutinou 6 pohyblivého roubíku 2 ^a otvorem 11 do sacího prostoru 102. Ve zhášecím prostoru 101 však tlak SFg neklesá, protože je trvale doplňován přetlakem SFg, vznikajícím ve výtokovém prostoru 103 pohybem pístu 2., Zpětná klapka 12 uzavírá v průběhu tohoto pohybu dutinu 2 ^v pe.vné trysce 2 tak, že expansní prostor 1 04 je odělen od ostatních prostorů. Těsně před dosažením koncové polohy VYP se odkryje štěrbina 13, čímž se spojí sací prostor 102 s výtokovým prostorem 103, což způsobí vyrovnání tlaku SF^ ve všech prostorech zhášecího systému.By applying force to the rod 2 of the unlabeled drive in the direction of the VIP arrow, the piston 2 in the cylinder 8 and the movable bolt 2 move ^from the ON position to the OFF position. During this movement, an underpressure is created in the suction chamber 102 and an overpressure in the outlet space 103, which raises the non-return valve 15 so that the overpressure also occurs in the arc extinguishing space 101. At the moment the movable gag is in position. SFg from the quenching space 101 through the slot 10 into the arc space 100 and the cavity 6 of the movable gag 2 ^{and the} opening 11 into the suction space 102. However, in the quenching space 101 the pressure SFg does not decrease because it is permanently replenished 2. The non-return flap 12 closes the cavity 2 ^{in the} nozzle 2 during this movement so that the expansion space 10 is displaced from the other spaces. Just before reaching the end position OFF, the slot 13 is uncovered, thereby connecting the suction space 102 with the discharge space 103, which causes a pressure equalization SF SF in all the spaces of the quenching system.

V okamžiku, kdy pevná tryska 3, opouští dutinu 6 .pohyblivého roubíku 2» ^se současně rozpojí elektrický obvod a v prostoru 100 elektrického oblouku vznikne elektrický oblouk 20.When the fixed nozzle 3 exits the cavity 6 of the movable gag 2 ^{, the} electric circuit ^is simultaneously disconnected and an electric arc 20 is formed in the arc space 100.

Při vypínání malých proudů je energie elektrického oblouku 20 tak malá, že neovlivní tlakové poměry ve zhášecím systému.When switching off small currents, the energy of the arc 20 is so low that it does not affect the pressure conditions in the arc quenching system.

IAND

- 4 256 811- 4,256,811

K přerušení oblouku stačí proudění SFg sacím účinkem pístu 2 ze zháŠecího prostoru 101 do prostoru 1 00 elektrického oblouku a dále do sacího prostoru 102.To interrupt the arc, it is sufficient to flow SFg by the suction effect of the piston 2 from the arc extinguishing space 101 into the arc space 100 and further into the suction space 102.

Při vypínání středních a velkých proudů se převádí část tepelné energie elektrického oblouku 20 štěrbinou 10 do zhášecího prostoru 101. kde vyvolá zvýšení teploty SFg a tím i nárůst jeho tlaku. V okamžiku, kdy přetlak, vyvolený zvýšením teploty SFg ve zhášecím prostoru 101 dosáhne vyšší hodnoty než je přetlak, vyvolaný ve výtokovém prostoru 103 pohybem pístu 2, ážmvře se zpětná klapka 15 a otevře se zpětná klapka 12. V době hoření elektrického oblouku 20 pak proudí SFg ze zháŠecího prostoru 101 do prostoru 100 elektrického oblouku a dále dutinou 6. a otvorem 11 do sacího prostoru 102 a také dutinou χ do expansního prostoru 104.When the medium and large currents are switched off, part of the thermal energy of the electric arc 20 is transferred through the slot 10 to the arc quenching space 101 where it causes an increase in the temperature SFg and thus an increase in its pressure. When the overpressure induced by the temperature increase SFg in the quenching space 101 reaches a higher value than the overpressure induced in the outlet space 103 by the movement of the piston 2, the non-return flap 15 is opened and the non-return flap 12 opens. SFg from the arc quenching space 101 to the arc space 100, and through the cavity 6 and the opening 11 to the suction space 102 and also through the cavity χ to the expansion space 104.

Těsně před dosažením koncové polohy VYP se odkryje štěrbina u a SFg pak proudí dále ze sacího prostoru 102 do výtokového prostoru 103. Při průchodu elektrického oblouku 20 nulou pak toto proudění způsobí jeho přerušení.Just before reaching the end position OFF, the gap u is exposed and SFg then flows further from the suction space 102 to the discharge space 103. When the arc 20 passes through zero, this flow causes it to be interrupted.

Hodnota přetlaku, vyvolaného zvýšením teploty ve zhášecím prostoru 101 je přímo úměrná hodnotě tlaku chladného SFg v okamžiku vzniku elektrického oblouku Ž0. Poněvadž tlak chladného SFg ve zhášecím prostoru 101 sacím účinkem pístu 2 neklesá, lze využít tepelnou energii elektrického oblouku 20 pro vyvolání potřebného proudění SFg optimálně. Přetlak ve výtokovém prostoru 103 je třeba regulovat velikostí jeho objemu. V případě, že výtokový prostor 103 je příliš velký, je nutno jej rozdělit přepážkou 16 tak, že se ^ýtokový prostor zmenší o prostor 1030.¹ V případě, že výtokový prostor 103 je příliš malý, je nutno jej zvětšit tím, že se propojí otvorem 17 s expansním prostorem 104.The value of the overpressure induced by the temperature increase in the arc quenching space 101 is directly proportional to the value of the cold SFg pressure at the time of the electric arc ZO. Since the pressure of cold SFg in the arc-quenching space 101 does not decrease by the suction effect of the piston 2, the thermal energy of the arc 20 can be utilized optimally to induce the required flow SFg. The overpressure in the outlet space 103 is to be controlled by its volume. If the outlet space 103 is too large, it is necessary to divide it by the partition 16 so that the rim space is reduced by space 1030. ¹ If the outlet space 103 is too small, it must be enlarged by interconnecting opening 17 with expansion space 104.

Zhášecí systém podle vynálezu, využívající pro zhášení oblouku plynu, zejména SFg, a opatřený pístovým systémem, který při vypínacím pohybu vyvolává’ proudění SFg ve zhášecím prostoru sacím účinkem pístu, umožňuje zmenšeníA quenching system according to the invention using a gas arc quenching system, in particular SFg, and provided with a piston system which causes the flow of SFg in the quenching space by the suction effect of the piston during the shut-off movement

- 5 256 811 celkových rozměrů zhášedla a současně též optimální využití tepelné energie elektrického oblouku pro zhášecí proces.5,256,811 the overall dimensions of the arc interrupter and at the same time the optimal use of the thermal energy of the arc for the arc interrupting process.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A quenching system of a power circuit breaker using a gas for interrupting an electric arc, in particular SFg, and having a piston mechanism which causes a flow of gas in the quenching space by the suction effect of the piston. an outlet space (103) through an opening (14) which is provided with a non-return flap (15) on the side of the arc extinguishing space (101).

Power circuit breaker system according to claim 1, characterized in that a partition (16) is arranged in the discharge space (103).

3. The circuit breaker system according to claim 1, characterized in that the outlet space (103) is permanently connected to the expansion space (104) through the opening (17).

1 drawing

256 811