EA001575B1

EA001575B1 - Дугогасительная камера для высоковольтного выключателя

Info

Publication number: EA001575B1
Application number: EA199900061A
Authority: EA
Inventors: Дени Рафар; Доминик Серв; Филипп Марешаль
Original assignee: Шнейдер Электрик С.А.
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2001-06-25
Also published as: FR2774212B1; EA199900061A2; DE69833638D1; CN1094640C; NO990379L; BR9900176B1; JPH11265641A; NO317117B1; CN1224904A; BR9900176A; ES2259202T3; EP0932176B1; NO990379D0; DE69833638T2; ID21803A; EP0932176A1; TW418415B; AU1323099A; FR2774212A1; AU735933B2

Abstract

Дугогасительная камера высоковольтного выключателя с самогасительным расширением газа SF6 содержит неподвижное контактное средство 16, работающее в сочетании с подвижным контактом 14, и катушку 18 для вращения дуги на кольцевой контактной дорожке 32. Неподвижное контактное средство 16 соосно окружено цилиндрической катушкой 18 и содержит множество контактных пальцев 42, расположенных по кругу, ограничивая полое пространство, принимающее подвижный контакт 14, причем каждый контактный палец 42 содержит композитную металлическую структуру, имеющую медное основное тело 52, имеющее конфигурацию сегмента цилиндра, для протекания постоянного тока в замкнутом положении подвижного контакта 14, электрод 54, выполненный из тугоплавкого проводящего материала, припаянного твердым припоем к переднему концу тела 52, для образования неподвижного дугогасительного контакта, расположенного вблизи контактной дорожки 32 для вращения дуги, и сегмент 58, изготовленный из ферромагнитного материала, припаянного твердым припоем к периферии электрода 54 и части тела 52, для получения оптимального направления дуги на контактной дорожке 32.

Description

Изобретение относится к дугогасительной камере для высоковольтного выключателя, изолированного газом с высокой диэлектрической прочностью и оснащенного дугогасительным средством, работающим на основе саморасширения газа, при этом указанная камера содержит

- оболочку, изготовленную из изолирующего материала, содержащую неподвижное контактное средство, работающее в сочетании с подвижным контактом, расположенным на конце проводящей трубки, которая проходит со скольжением через одну из панелей оболочки, двигаясь между замкнутым положением и разомкнутым положением контактов,

- электромагнитную катушку для вращения дуги на контактной дорожке, расположенной на передней поверхности катушки, указанная катушка прочно прикреплена к неподвижному контактному средству, формируя выступающий модуль на противоположной панели оболочки,

- средство для сообщения камеры с наружным пространством относительно оболочки, когда саморасширение газа происходит после размыкания контактов,

- неподвижное контактное средство, соосно окруженное цилиндрической катушкой и содержащее множество контактных пальцев, расположенных по окружности и ограничивающих полое пространство, принимающее подвижный контакт.

В известных дугогасительных камерах упомянутого типа протекание номинального тока, в целом, имеет место в главной цепи, оснащенной неподвижным и подвижным главными контактами, которые размыкаются до размыкания дугогасительных контактов и которые замыкаются после замыкания дугогасительных контактов. Главная цепь формируется цепью, которая независима от дугогасительной цепи и расположена либо соосно вокруг катушки или с боковым смещением относительно дугогасительной цепи (в частности, как описано в документе ЕР-А-768692). Комплексная конструкция такой дугогасительной камеры выключателя не пригодна для подстанции, требующей малых размеров.

В выключателе, описанном в патенте США № А-4431886, катушка постоянно возбуждена номинальным током, когда контакты замкнуты.

Целью настоящего изобретения является получение усовершенствованной дугогасительной камеры для выключателя с самогасительным расширением, способного помещаться в компактной подстанции.

Дугогасительная камера, согласно изобретению, отличается тем, что каждый контактный палец содержит композитную металлическую структуру, имеющую

- медное основное тело, имеющее конфигурацию сектора цилиндра для протекания по стоянного тока в замкнутом положении подвижного контакта,

- электрод, изготовленный из тугоплавкого проводящего материала, припаянный твердым припоем к переднему концу тела и составляющий неподвижный дугогасительный контакт, расположенный вблизи дорожки для вращения дуги,

- сегмент, изготовленный из ферромагнитного материала, припаянный твердым припоем к периферии электрода и части тела, причем указанный сегмент расположен внутри катушки для получения оптимального направления дуги на дорожке.

Комбинированная работа композитной структуры неподвижного контактного средства в качестве главного контакта и дугогасительного контакта в пределах внутренних измерений катушки обеспечивает получение очень компактной дугогасительной камеры.

Согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения, основа электрода изготовлена из медно-вольфрамового сплава, и сегмент изготовлен из стали. Электрод и сегмент каждого контактного пальца отделены от контактной дорожки осевым зазором небольшой толщины, позволяющим переключать дугу для возбуждения катушки, когда подвижный контакт отделяется от электрода. Каждый контактный палец снабжен задней кромкой, установленной с возможностью защелкивания на центрирующей части токопроводящего штифта.

Согласно одному аспекту изобретения, катушка соединена со штифтом медными опорными плечами, формирующими прокладки, отделенные от контактных пальцев изолирующими подушками. Пружина в форме изогнутой пластины помещена между каждой изолирующей подушкой и соответствующим контактным пальцем.

Другие преимущества и отличительные признаки будут более понятны из следующего описания одного варианта воплощения изобретения, приведенного здесь только как неограничивающий пример и поясняемого на сопутствующих чертежах, на которых фиг. 1 изображает вид сечения дугогасительной камеры, выполненной согласно изобретению и представленной в положении, когда контакты замкнуты;

фиг. 2 изображает вид, идентичный показанному на фиг. 1, соответственно, когда происходит размыкание контактов (прерывистые линии) и в разомкнутом положении (жирные линии);

фиг. 3 изображает вид в перспективе предварительно смонтированного модуля из катушки и неподвижного контактного средства;

фиг. 4 изображает вертикальный вид, показанный на фиг. 3;

фиг. 5 изображает вид сечения по линии 55 на фиг. 4;

фиг. 6 изображает вид отдельного контактного пальца неподвижного контактного средства в перспективе;

фиг. 7 изображает вид контактного пальца сверху;

фиг. 8 изображает вид сечения по линии 88 на фиг. 7;

фиг. 9 изображает вид сечения по линии 99 на фиг. 7.

На фиг. 1 и 2 показана дугогасительная камера 10 для полюса высоковольтного выключателя самогасительного расширительного типа, содержащая оболочку 12, изготовленную из изолирующего материала и заполненную газом с высокой диэлектрической прочностью, предпочтительно гексафторидом серы 8Р6. Внутренний объем дугогасительной камеры 10 содержит трубчатый подвижный контакт 14, работающий в сочетании с неподвижным контактным средством 16, объединенным с электромагнитной катушкой 18 для вращения дуги. Подвижный контакт 14 расположен на конце удлиненной полой трубки 20, изготовленной из проводящего материала, которая установлена с возможностью скольжения с уплотнением сквозь одну из панелей 22 изолирующей оболочки 12. Наружный конец трубки 20 сопряжен с рабочим механизмом (не показан), предназначенным для перемещения подвижного контакта 14 между замкнутым положением (фиг. 1) и разомкнутым положением (фиг. 2).

Неподвижное контактное средство 16 удлинено проводящим штифтом 24 цилиндрической формы, проходящим через противоположную панель 26 в продольном направлении оболочки 12 и соединенным с наружной средой соединительной планкой 28 полюса. Полая трубка 20 обеспечивает сообщение дугогасительной камеры 10 с наружным пространством относительно оболочки 12, когда контакты 14, 16 размыкаются, обеспечивая саморасширение газа.

Изолирующая оболочка 12 сформирована двумя примыкающими половинами 12А, 12В оболочки, каждая из которых изготовлена формованием из полимерной смолы, имеющей хорошую механическую прочность и термостойкость.

Как показано на фиг. 3-5, электромагнитная катушка 18, используемая для гашения дуги, содержит осевую укладку медных проводящих витков 18А, примыкающих друг к другу и имеющих последовательное электрическое соединение, скрепленных винтами 30 с перемежающимися частями 18В, изготовленными из изолирующего материала. Передняя поверхность 31 катушки 18 снабжена дорожкой 32 для перемещения дуги, причем указанная дорожка 32 с кольцевой конфигурацией имеет внутренний диаметр, который немного больше диаметра подвижного контакта 14. Задний виток 33, противоположный передней поверхности 31, соединен с проводящим штифтом 24 опорными плечами 34, составляющими медные прокладки, которые отделены от внутреннего неподвижного контактного средства 16 изолирующими подушками 36. Две стальные шайбы 38, 40 прикреплены винтами 30 к задней поверхности катушки 18 с применением помещенных между ними изолирующих шайб 41.

Неподвижное контактное средство 16 самогасительного расширением выключателя содержит три контактных пальца 42 в форме секторов круга, расположенных кольцом и формирующих цилиндрический полый контакт. Внутренний диаметр этого полого контакта соответствует наружному диаметру подвижного контакта 14 таким образом, чтобы допускать телескопическое скольжение, соответственно, в начале движения при размыкании и в конце движения при замыкании подвижного контакта 14.

Каждый контактный палец 42 имеет соединенную с ним пружину 44 в форме изогнутой пластины, чья выгнутая поверхность упирается в изолирующую подушку соответствующего опорного плеча 34. Центрирование трех контактных пальцев 42 относительно продольной оси неподвижного контактного средства 16 выполняется при помощи кромок 46, выполненных на задней части контактных пальцев 42 и установленных с возможностью защелкивания на центрирующем пояске 48 штифта 24.

Катушка 18 соосно окружает неподвижное контактное средство 16 с небольшим кольцевым зазором, и предварительно смонтированная сборка, формирующая выступающий модуль, крепится к панели 26 при помощи гайки 50, доступной снаружи оболочки 12.

Конструкция неподвижного контактного средства 16 внутри катушки 18 устроена так, чтобы придать ему двойную функцию неподвижного главного контакта для протекания постоянного тока и неподвижного дугогасительного контакта в период размыкания и переключения тока на катушку 18. Как показано на фиг. 6-9, каждый контактный палец 42 изготовлен из композитной металлической структуры, сформированной различными материалами, соединенными пайкой твердым припоем.

Основное тело 52 контактного пальца 42 изготовлено из меди и имеет конфигурацию сектора цилиндра для протекания постоянного тока, когда подвижный контакт 14 находится в замкнутом положении. Электрод 54 из медновольфрамового сплава припаян твердым припоем к задней части тела 52, расположенного против защелкивающейся кромки 46. Этот электрод 54 выполняет функцию неподвижного дугогасительного контакта для защиты неподвижного контактного средства 16 от воздействий дуги.

Внутренняя цилиндрическая часть тела 52 соединена с электродом 54 изогнутой промежуточной частью 56, выполненной для облегчения введения подвижного контакта 14 в период за мыкания выключателя. Сегмент 58, изготовленный из стали или другого ферромагнитного материала, припаян твердым припоем к периферии электрода 54 тела 52 для направления дуги и хорошего распределения магнитного поля, генерируемого катушкой 18, когда дуга переключается на дорожку 32. Осевая длина сегмента 58 превышает длину электрода 54 и простирается до района, расположенного вблизи цилиндрической части тела 52.

Работа дугогасительной камеры 10, в соответствии с настоящим изобретением, происходит следующим образом.

В замкнутом положении (фиг. 1) подвижный контакт 14 вставлен в неподвижное контактное средство 16 и находится в зацеплении с медным телом 52 для протекания постоянного тока, который имеет номинальную силу 630А. Контактное нажатие прилагается пружинами 44 к контактным пальцам 42, и катушка 18 не работает, поскольку весь ток протекает по штифту 24, контактным пальцам 42 и подвижному контакту 14 трубки 20. Определенные силы дают возможность получения компенсирующего воздействия на контакты для поддержания их замкнутого положения.

В случае возникновения тока короткого замыкания, рабочий механизм заставляет трубку 20 двигаться вверх, и подвижный контакт выводится в направлении электрода 54. Дуга возникает как только подвижный контакт 14 отделяется от электрода 54, который отделен от дорожки 32 небольшим осевым зазором. Перемещение дуги на дорожку 32 вызывает протекание тока в катушке 18 и опорных плечах 34 с образованием магнитного поля, заставляющего дугу вращаться с высокой скоростью на дорожке 32. В этом случае ток не протекает в контактных пальцах 42.

Рост температуры дуги вызывает повышение давления газа 8Р6 внутри оболочки 12, вследствие чего газ протекает по трубке 20 в расширительную емкость бака (не представлена). Гашение дуги происходит, когда дуга оказывается в достаточной степени охлажденной потоком газа (фиг. 2).

Комбинированная работа неподвижного контактного средства 16 в качестве главного контакта и дугогасительного контакта в пределах внутренних измерений катушки 18 делает возможным получение очень компактной дугогасительной камеры при низких производственных затратах.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Дугогасительная камера для высоковольтного выключателя, изолированная газом с высокой диэлектрической прочностью и снабженная дугогасительным средством, действующим на основе саморасширения газа, содержащая оболочку (12), выполненную из изолирую щего материала, неподвижное контактное средство (16), взаимодействующее с подвижным контактом (14), расположенным на конце проводящей трубки (20), которая проходит со скольжением через одну из панелей (22) оболочки (12), перемещаясь между замкнутым положением и разомкнутым положением контактов, электромагнитную катушку (18) для вращения дуги на контактной дорожке (32), расположенной на передней поверхности катушки (18), причем катушка прочно прикреплена к неподвижному контактному средству (16), формируя выступающий модуль на противоположной панели (26) оболочки (12), средство для сообщения камеры (10) с наружным относительно оболочки (12) пространством, когда происходит саморасширение газа после размыкания контактов, причем неподвижное контактное средство (16) соосно окружено цилиндрической катушкой (18) и имеет множество контактных пальцев (42), расположенных по окружности, ограничивая полое пространство, принимающее подвижный контакт (14), отличающаяся тем, что каждый контактный палец (42) неподвижного контактного средства (16) содержит композитную металлическую структуру, имеющую медное основное тело (52), имеющее форму сегмента цилиндра для протекания постоянного тока в замкнутом положении подвижного контакта (14), электрод (54), выполненный из тугоплавкого проводящего материала, припаянного твердым припоем к переднему концу тела (52), для образования неподвижного дугогасительного контакта, расположенного вблизи дорожки (32) для вращения дуги, и сегмент (58), изготовленный из ферромагнитного материала, припаянного твердым припоем к периферии электрода (54) и части тела (52), причем сегмент расположен внутри катушки (18) для получения оптимального направления дуги по контактной дорожке (32).
2. Дугогасительная камера по п.1, отличающаяся тем, что электрод (54) изготовлен на основе медно-вольфрамового сплава.
3. Дугогасительная камера по п.1 или 2, отличающаяся тем, что сегмент (58) изготовлен из стали.
4. Дугогасительная камера по п. 1 , отличающаяся тем, что электрод (54) и сегмент (58) каждого контактного пальца (42) отделены от контактной дорожки (32) осевым зазором небольшой толщины, позволяющим переключать дугу для возбуждения катушки (18), когда подвижный контакт (14) отделяется от электрода (54).
5. Дугогасительная камера по п. 1, отличающаяся тем, что на каждом контактном пальце (42) выполнена задняя кромка (46), установленная с возможностью защелкивания на центрирующей части (48) проводящего ток штифта (24).
6. Дугогасительная камера по п.5, отличающаяся тем, что катушка (18) соединена со штифтом (24) медными опорными плечами (34), образующими прокладки, отделенные от контактных пальцев (42) изолирующими подушками (36).
7. Дугогасительная камера по п.6, отличающаяся тем, что пружина (44) в форме изогнутой пластины помещена между каждой изолирующей подушкой (36) и соответствующим контактным пальцем (42).
8. Дугогасительная камера по п.6, отличающаяся тем, что катушка (18) сформирована осевой укладкой проводящих витков (18А), изолированных друг от друга изолирующими перемежающимися частями (18В), и тем, что задняя поверхность катушки (18), противоположная контактной дорожке (32), оснащена стальными шайбами (38, 40), и сборка скреплена крепежными винтами (30).
9. Дугогасительная камера по п. 1, отличающаяся тем, что средство для сообщения сформировано полой проводящей трубкой (20) подвижного контакта (14).