NO172959B - Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter med en rekke lysbueslukkekammere anordnet parallelt ved siden av hverandre i et kammer med en forseglet kapsel fylt med en gass av høy dielektrisk fasthet, spesielt svovelheksafluorid, hvor lysbueslukkekammeret til hver pol omfatter et lukket hus hvori det finner sted en gasstrykkøkning pga. lysbuens virkning, et par av adskillbart innrettede, stasjonære og bevegelige kontakter som strekker seg i retning av lengdeaksen til huset og hvor minst en av kontaktene er hul for å sikre forbindelse mellom det lukkede hus til hver pol og kapselen, som utgjør et ekspansjonsvolum for lysbuelukkekammeret.

Fra US-PS nr. 3 183 330 er det kjent en effektbryter hvor et lysbuelukkekammer omfatter et lukket hus samt et par av hule kontakter som skaffer forbindelsen mellom huset og en væskefylt ekspansjonstank, idet væsken i tanken benyttes som slukkevæske. Ved den foreliggende oppfinnelse benyttes det derimot gass under trykk som slukkemiddel.

Polhusene anordnet i et felles kammer for en trefaseeffekt-bryter er generelt utført i isolerende eller umagnetisk materiale. Den elektriske lysbue som dannes ved en av polene utsettes for den magnetiske induksjon frembragt av den nærmest liggende pol eller poler og frembringer en kraft som vil være tilbøyelig til å forskyve lysbuen. Denne spredningseffekt for tilgrensende poler er større jo nærmere polene ligger. En stor avstand mellom polene gjør at denne spredningseffekten kan reduseres merk-bart, men dette øker kammerets totale dimensjoner.

Virkningen av det magnetiske spredningsfelt på grunn av nabopoler er spesielt skadelig for lysbueavbrytingen i en gasseks-pans jonsef f ektbryter . Den sideveis forskyvning av lysbuen fører til en desentrering av buerøttene med hensyn på kapselens leng-deakse. Denne desentreringen påvirker gassutstrømningen til kammerets ekspansjonsvolum og kan hindre bryteprosessen.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en flerpols gassekspansjonseffektbryter som har et kammer med små dimensjoner og som er ufølsom overfor virkningen av nærheten mellom forskjellige poler inne i kammeret.

Denne hensikt oppnås i henhold til den foreliggende oppfinnelse ved at en metallskjermvegg som er anordnet i huset til hvert kammer slik at den motvirker virkningen av de magnetiske spredningsfelter til tilgrensende poler og som er tilbøyelige til å forårsake radial forskyvning av lysbuen i en retning perpendikulær på lengdeaksen, idet veggen har en omdreiningssideoverflate som sikrer sentrering av buen for å fremme utstrømning av gass til ekspansjonsvolumet gjennom den hule kontakt.

Skjermingen blir fordelaktig dannet av metallveggen til hvert hus. Nærværet av en slik skjerming mellom polene gjør at buesentreringseffekten kan bevares i hvert lysbueslukkekammer til tross for eksistensen av de magnetiske spredningsfelter.

I henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er skjermveggen utført i et metallmateriale som er en god elektrisk leder og anordnet til å være sete for strømmer indusert ved virkningen av strømmer som går i de nærliggende poler, idet de induserte strømmer frembringer et magnetisk kompensasjonsfelt som motvirker det magnetiske spredningsfelt på grunn av virkningen av nabopoler i overslagsområdet. Skjermveggen kan være basert på aluminium med en tykkelse på minst 4 mm. Den lave elektriske resistivitet av et slikt materiale og den til-strekkelig store tykkelse av veggen gjør at det kan fås store induserte strømstyrker i skjermveggen for å motvirke spred-nings induksj onen.

I henhold til en alternativ utførelse av oppfinnelsen er skjermveggen utført i ferromagnetisk materiale som er i stand til å kanalisere kraftlinjene til de magnetiske forstyrrelsesfelter frembragt av nabopoler. Skjermveggen omfatter minst ett luftgap som er utført for å øke reluktansen på en slik måte at metning av veggen på grunn av feltet selv og de nærliggende felter forhindres.

Gassens ekspansjonseffekt blir fordelaktig fullført ved en lysbuerotasjon på grunn av det magnetiske felt frembragt av en spole eller en permanentmagnet anordnet i hvert lysbueslukkekammer .

I henhold til en utvikling av oppfinnelsen er skjermveggen

til hvert hus jordet at den danner en beskyttelsesring for hver pol inne i kapselen. I tillegg til skjermingsfunk-sjonen forhindrer hvert lysbueslukkekammerhus overslag over krypeavstanden mellom polkontaktene.

I henhold til en ytterligere utvikling er de motsatte ender

av den ledende skjermvegg parallellkoblet av en målesensor for den nominelle strøm som går i hver pol, idet sensoren kan være en strømtransformator eller et strømrelé.

Skjermveggene til forskjellige poler kan kobles sammen inne

i kammeret ved hjelp av elektriske forbindelser.

Andre trekk og fordeler vil fremgå tydeligere av den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel av oppfinnelsen, idet dette utelukkende er gitt som et ikke-begrensende eksempel og vist på den ledsagende tegning. Fig. 1 viser et snitt av en trefaseeffektbryterpol med gass-ekspansjon og roterende bue i henhold til oppfinnelsen, Fig. 2 viser et skjematisk tverrsnitt av en ledende skjermvegg til en pol utsatt for virkningene av et magnetisk spredningsfelt til en nabopol. Fig. 3 viser en innretning av de tre identiske poler inne i det forseglede effektbryterkammer, idet formen på hvert bueslukkekammer er forskjellig fra den på fig. 1. Fig. 4 viser et skjematisk riss av en pol hvor jordingen av huset virker som en beskyttelsesring. Fig. 5 viser et skjematisk riss av en pol i tilknytning til en strømmålesensor. Fig. 6 viser en alternativ utførelse av fig. 5 for de tre poler i en trepolig effektbryter. Fig. 7 viser et tverrsnitt av en alternativ utførelse av oppfinnelsen sett langs linjen VII-VII på fig. 8. Fig. 8 viser et tverrsnitt sett langs linjen VIII-VIII på fig. 7.

På fig. 1-3 er en trefases gassekspansjonseffektbryter utført med tre identiske poler som strekker på linje i en forseglet kapsel fylt med en elektronegativ, isolerende gass med høy dielektrisk fasthet, spesielt svovelheksafluorid. Montasjen utgjør et kammer for en mellomspennings elektrisk understasjon med innebygget gassisolasjon.

Den forseglede metallkapsel er forbundet til jord og effektbryteren 10 styres av en treposisjons pådragsmekanisme (ikke vist) koblet til en transmisjonsveiv 20 som er utført for å forskyve den bevegelige montasje av de tre poler 12,14,16 ved translasjon mellom en første senket lukket stilling F (fig. 1 og 3), en annen åpen mellomstilling O (ikke vist) og en tredje hevet jordet stilling T (fig. 4-6) . De tre polene er anordnet parallelt etter hverandre på en slik måte at de danner en vertikal rekke inne i kapselen 18.

Hver pol 12 til 16 omfatter et lysbueslukkekammer 22 avgrenset av et lukket hus 24 hvor det skjer en gasstrykkøkning på grunn av virkningen av lysbuen. Inne i huset 24 finnes et par av adskillbare kontakter 26,28 og en permanentmagnet 30 som forår-saker rotasjon av buen på en ringformet bane som består av en radiell utvidelse av den stasjonære kontakt 26. Den bevegelige kontakt 28 blir pådratt glidende ved en ledende stang 32 meka-nisk koblet til veiven 20 ved en isolerende stang 34 og elektrisk ved en fleksibel leder 38 til en hylse 37 som har en koblingskontakt 36. Den stasjonære kontakt 26 er forbundet ved en strømførende hylse 40 til en samleskinne 42 plassert utenfor huset 24 ved bunnen av kapselen 18. Motsatt den bevegelige kontakt 28 er den ledende stav 32 forsynt med et inntrekksgrep 44 som kan samvirke i den tredje stilling T med en jordings-stift festet i en isolator 47 på toppartiet av kapselen 18 (fig. 1).

Utløpskanaler 48,50 er anordnet aksialt gjennom kontaktene 26,28, magneten 30 og staven 32 for å skaffe forbindelse mellom huset 24 til hver pol 12,14,16 og ekspansjonsvolumet til kapselen 18.

Det lukkede hus 24 til hvert lysbueslukkekammer 22 består av en metallskjermvegg 52 med en omdreiningssideoverflate festet til to motsatte, isolerende støtter 54,56. Metallskjermveggen 52 er utført i et ledende materiale med lav elektrisk resistivitet. Tykkelsen av veggen 52 er større enn 4 mm når det ledende materiale er på aluminiumsbasis og større enn 1 mm når skjermveggen 52 er utført i kobber. Et magnetisk spred-

ningsf elt Bp gjør på grunn av virkningen av strømmen "i" som går i den nærmeste pol (fig. 3), at det

går virvelstrømmer "iF" i aluminiummetallveggen 52,

noe som skaper et magnetisk kompensasjonsfelt som motvirker det magnetiske spredningsfelt Bp i lysbueområdet. Dette gjør at lysbuerøttene forblir perfekt sentrert med hensyn på lengdeaksen av huset 24. Buen trekkes i rotasjon på den stasjonære kontaktbane 26 ved virkningen av det magnetisk induk-sjonsfelt til permanentmagneten 30. Buesentreringseffekten frembragt ved nærvær av skjermveggen 52 begunstiger gassutstrøm-ningen til ekspansjonsvolumet i kapselen 18 gjennom de hule kontakter 26,28. På fig. 4 i sideoverflaten til veggen 52 ikke rett, men markert sfærisk eller ellipsoidal rundt overslagsområdet slik at den bidrar til sentrering av buen ved akustisk refleksjon og til å frembringe en profil med homogen dielektrisk fasthet. På fig. 3 er sideoverflaten til veggen 52 sylindrisk og husene 24 til de tre poler er forbundet ved deres motsatte ender med elektriske tilkoblinger 60, slik at virvel-strømmene som går i sløyfer bidrar til å redusere virkningen

av spredningsinduksjoner.

I henhold til en alternativ utførelse er skjermveggen 52 utført i ferromagnetisk materiale, spesielt stål for å kanalisere induksjonslinjene til de magnetiske spredningsfelter og for-hindre en radial forskyvning av den roterende bue. Buerøttene til den siste forblir forankret inne i de hule kontakter 26,28 for å begunstige ekspansjonen av gassen.

På fig. 4 er aluminiumsskjermveggen 52 fullstendig jordet for

å danne en beskyttende ring for hver pol inne i kapselen 18.

På fig. 5 kan den ledende skjerming av huset 24 benyttes til

å forsyne en sensor 62 som måler den nominelle strøm som går i faselederne. Sensoren 62 er forbundet til motsatte ender av aluminiumveggen 52 ved en parallell krets. Sensoren 62 kan bestå av et relé utført for å detektere et terskeloversving for en polstrøm ved å måle spenningen mellom de to ender av veggen 52. Sensoren 62 kan også være dannet av en strømtransfor-mator.

Ifølge fig. 6 er toppendene av skjermveggene 52 til tre side-stilte poler forbundet og befinner seg på jordpotensial. Hver bunnende av veggen 52 er jordet via en strømsensor.

Det er innlysende at den permanente magnet 3 0 kan erstattes

av en elektromagnetisk spole og at de tre polene i trefase-effektbrytéren kan strekke seg inne i kapselen 18 som de parallelle kantene i et rett prisme.

På fig. 7 og 8 er den sylindriske kapsel 24 fremstilt av isolerende plastmateriale, spesielt polykarbonat og omfatter på innsiden vendt mot kontaktene med ferromagnetisk koaksial skjermvegg 52, idet skjermveggen er delt i to halv-

sylindriske skall ved hjelp av et par av diametralt motsatt anordnede elementer som er forsynt med spalter 70,72. Disse elementene er utført i umagnetisk materiale såsom kobber. Spaltene 70,72 er anordnet perpendikulært på innrettingsplanet for de tre polene til effektbrytéren. Den magnetiske reluktans til skjermveggen 52 for hver pol økes ved nærværet av spaltene 70,72 på en slik måte at metning av veggen 52 forhindres på grunn av virkningen av feltet selv, f.eks. B2 og av de nærliggende spredningsfelter B3 og Bl kana-lisert av veggen 52. Egenfeltet B2 til den mellomliggende pol induseres av strømmen 12. Nabofeltet B3 til polen på høyre side induseres av strømmen 13. Nabofeltet Bl til polen på ven-stre side induseres av strømmen II.

Claims (10)

1. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter som har en rekke lysbueslukkekammere (22) anordnet parallelt ved siden av hverandre i et kammer med en forseglet kapsel (18) fylt med en gass med høy dielektrisk fasthet, spesielt svovelheksafluorid, hvor lysbueslukkekammeret (22) til hver pol omfatter et lukket hus (24) hvori det finner sted en økning i gasstrykket på grunn av lysbuens virkning, et par av adskiltbart innrettede stasjonære og bevegelige kontakter (26,28) som strekker seg i retning av lengdeaksen til huset (24), og hvor minst én av kontaktene er hul for å sikre forbindelse mellom det lukkede hus (24) til hver pol og kapselen (18), som utgjør et ekspansjonsvolum for lysbueslukkekammeret (22),karakterisert vedat en metallskjermvegg (52) er anordnet i huset (24) til hvert kammer slik at den motvirker virkningen av de magnetiske spredningsfelter til tilgrensende poler og som er tilbøyelig til å forårsake en radial forskyvning av lysbuen i en retning perpendikulær på lengdeaksen, idet veggen (52) har en omdreiningssideoverflate som sikrer sentrering av buen for å fremme utstrømning av gass til ekspansjonsvolumet gjennom den hule kontakt (26,28).

2. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav1, karakterisert vedat skjermveggen (52) er utført av et metallmateriale som er en god elektrisk leder, anordnet til å være leder for strømmer indusert ved virkningen av strømmene som går i tilgrensende poler, idet de induserte strømmer frembringer et magnetisk kompensasjonsfelt som motvirker det magnetiske spredningsfelt på grunn av virkningen av nabopoler i overslagsområder.

3. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav2, karakterisert vedat skjermveggen (52) er utført i aluminium med en tykkelse større enn 4 mm.

4. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav 1, karakterisert vedat skjermveggen (52) er utført av ferromagnetisk materiale som er i stand til å kanalisere kraftlinjene til de magnetiske forstyrrelsesfelter frembragt av nabopoler, idet veggen (52) omfatter et par av spalter (70,72) som er diametralt motsatte i relasjon til innrettingsplanet for polene.

5. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav 1, karakterisert vedat den omfatter en magnetisk slukkeinnretning som har en vikling eller en hul permanent magnet (30) anordnet i hvert lysbueslukkekammer (22) for å få lysbuen til å dreie på en bane i en ringformet elektrode som er koaksialt omgitt av skjermveggen (52), idet elektroden er elektrisk forbundet med den stasjonære kontakt (26) og strekker seg langs en forside av den magnetiske slukkeinnretning, anordnet vendt mot den bevegelige kontakt (28).

6. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav 1, karakterisert vedat omdreiningsskjermveggen (52) til hver pol (12-16) omfatter en sylindrisk eller ikke rett sideoverflate i nærheten av et overslagsområde anordnet mellom kontaktene (26,28) ved åpningen av effektbrytéren, idet polene (12-16) strekker seg enten på rekke innrettet med planet som går gjennom lengdeaksen av husene (24) eller som de parallelle kanter i et prisme.

7. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav 2, karakterisert vedat den omfatter et par av koblingskontakter i elektrisk forbindelse med de adskillbare kontakter på hver pol, idet skjermveggen (52) til hvert hus (24) er jordet slik at den utgjør en beskyttelsesring for hver pol inne i kapselen (18).

8. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav2, karakterisert vedat de motsatte ender av den ledende skjermvegg (52) er parallellkoblet ved en målesen.sor (62) som måler den nominelle strøm som går i polen, idet sensoren er i stand til å være en strømtransformator eller strømrelé.

9. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav i, karakterisert vedat skjermveggene (52) til de forskjellige poler (12-16) er forbundet til hverandre inne i kammeret ved hjelp av elektriske forbindelser (60).

10. Flerfases elektrisk gassekspansjonseffektbryter i henhold til krav2, karakterisert vedat skjermveggen (52) er utført av kobber med en tykkelse større enn 1 mm.