NO317117B1 - Et slukkekammer for en kretsbryter med selvslukkende utvidelse og roterende lysbue - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et slukkekammer for en høyspennings-kretsbryter isolert med en gass av høy dielektrisk fasthet, utstyrt med en innretning for slukking av en lysbue ved selvutvidelse av gassen, hvilket kammer omfatter: - en innkapsling tilvirket av isolerende materiale, inneholdende en stasjonær kontaktinnretning som samvirker med en bevegelig kontakt anordnet ved enden av et ledende rør, som passerer ved glidning gjennom et av panelene i innkapslingen og som beveger seg mellom en lukket posisjon og en åpen posisjon for kontaktene, - en elektromagnetisk spole for rotasjon av lysbuen på kontaktsporet som befinner seg på frontflaten av spolen, der nevnte spole er sikkert fastgjort på den stasjonære kontaktinnretningen for å danne en overhengende modul på det motsatte panelet i innkapslingen, - midler for å forbinde kammeret med det ytre volumet for innkapslingen når selvutvidelsen av gass finner sted etter at kontakten er blitt adskilt, - der den stasjonære kontaktinnretningen er koaksialt omgitt av den sylindriske spolen, og omfatter et flertall av kontaktfingre anordnet langs omkretsen for å avgrense et hulrom for mottak av den bevegelige kontakten, hvor hver kontaktfinger i den stasjonære kontaktinnretningen omfatter en sammensatt metallisk struktur som har: - en hoveddel av kobber, formet som en sylindersektor, for flyt av den permanente strømmen i den lukkede posisjonen for den bevegelige kontakten, - en elektrode tilvirket av et motstandsdyktig, ledende materiale, slagloddet på den fremre enden av hoveddelen for å utgjøre en stasjonær lysbuekontakt anordnet nær lysbue-rotasjonssporet, - og et segment tilvirket av et ferromagnetisk materiale slagloddet på periferien av elektroden og av en del av hoveddelen, hvilket segment er anbrakt inne i spolen for å oppnå optimal føring av lysbuen langs sporet.

I kjente slukkekamre av den ovennevnte typen finner flyt av den nominelle strømmen generelt sted i en hovedkrets utstyrt med stasjonære og bevegelige hovedkontakter som adskilles før lysbuekontaktene åpner, og som lukkes etter at lysbuekontaktene har lukket. Hovedkretsen er dannet av en krets uavhengig av lysbuekretsen og er anordnet enten koaksialt omkring spolen eller forskjøvet sideveis i forhold til lysbuekretsen (særlig beskrevet i dokumentet EP-A-768.692). Den komplekse arkitekturen for et slikt slukkekammer for kretsbryteren er ikke velegnet for en sub-stasjon som krever små dimensjoner.

I kretsbryteren i dokumentet US-A-4.431.886, er spolen permanent eksitert av den nominelle strømmen når kontaktene er lukket.

Formålet med oppfinnelsen er å frembringe et forbedret lukkekammer for en selvslukkende utvidelses-kretsbryter som kan inneholdes i en kompakt sub-stasjon. Slukkekammeret ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at elektroden og segmentet for hver kontaktfinger er adskilt fra kontaktsporet med et aksialt mellomrom av liten tykkelse, for å muliggjøre kopling av lysbuen for eksitering av spolen når den bevegelige kontakten adskilles fra elektroden. Hver kontaktfinger er utstyrt med en bakre kant festet med sperring på en sentrerende del av en strømførende stift.

Den kombinerte virkemåten for den sammensatte strukturen av den stasjonære kontaktinnretningen som hovedkontakt og lysbuekontakt, i de indre dimensjonene for spolen, muliggjør oppnåelsen av et svært kompakt slukkekammer.

Ifølge en foretrukket utførelse er elektroden tilvirket av en kobber-wolfram-legeringsbase, og segmentet er tilvirket av stål.

Ifølge ett trekk ved oppfinnelsen er spolen forbundet til stiften med støttearmer av kobber som danner avstandsstykker, adskilt fra kontaktfingrene med isolerende underlag. En fjær i form av et buet blad er innsatt mellom hvert isolerende underlag og den tilhørende kontaktfingeren.

Andre fordeler og trekk vil fremstå tydeligere av den følgende beskrivelse av en utførelse av oppfinnelsen, gitt bare som et ikke-begrensende eksempel og vist i de vedføyde tegninger, hvor: fig. 1 er et tverrsnittsriss av slukkekammeret ifølge oppfinnelsen, vist i kontaktenes lukkede posisjon;

fig. 2 er et riss identisk med flg. 1 i den åpne posisjon;

fig. 3 er et perspektivriss av den forhåndsmonterte spolen og den stasjonære kontaktinnretningsmodulen;

fig. 4 viser et høyderiss av fig. 3;

fig. 5 er et tverrsnittsriss langs linjen 5-5 i fig. 4;

fig. 6 viser et perspektivriss av en elementær kontaktfinger for den stasjonære kontaktinnretningen;

fig. 7 er et toppriss av en kontaktfinger;

fig. 8 viser et tverrsnittsriss langs linjen 8-8 i fig., 7;

fig. 9 er et tverrsnittsriss langs linjen 9-9 i fig. 7.

I fig. 1 og 2 omfatter et slukkekammer 10 for en pol av en høyspennings-kretsbryter av den selvslukkende utvidelsestypen med en innkapsling 12 tilvirket av isolerende materiale og fylt med en gass med høy dielektrisk fasthet, særlig svovelheksafluorid SF6. Det indre volumet av slukkekammeret 10 inneholder en rørformet bevegelig kontakt 14 som samvirker med en stasjonær kontaktinnretning 16 assosiert med en elektromagnetisk spole 18 for rotasjon av lysbuen. Den bevegelige kontakten 14 befinner seg i enden av et langstrakt rør 20 tilvirket av ledende materiale, som er i stand til å gli tett gjennom et av panelene 22 i den isolerende innkapslingen 12. Den ytre enden av røret 20 er forbundet med en drivmekanisme (ikke vist) konstruert for å flytte den bevegelige kontakten 14 mellom en lukket posisjon (fig. 1) og en åpen posisjon (fig. 2).

Den stasjonære kontaktinnretningen 16 er forlenget med en ledende stift 24 av sylindrisk form som passerer gjennom det motsatte panelet 26 i den langsgående retningen av innkapslingen 12, og forbundet til utsiden med koplingslisten 28 for polen. Det hule røret 20 tillater slukkekammeret 10 å kommunisere med det ytre volumet av innkapslingen 12 så snart kontaktene 14, 16 adskilles og derved tillater selvutvidelse av gassen.

Den isolerende innkapslingen 12 er dannet ved tilstøtning av to halv-skall 12A, 12B, begge tilvirket ved støping av et polymer-plaststoff som har god mekanisk styrke og termisk motstand.

Med referanse til fig. 3-5 omfatter den elektromagnetiske spolen 18 som brukes for å slukke lysbuen, en aksial stabling av ledende kobbervindinger 18A som tilstøter hverandre, og som elektrisk er koplet i serie ved hjelp av festeskruer 30 med mellomliggende innskutte deler 18B tilvirket av isolerende materiale. Frontflaten 31 av spolen 18 er utstyrt med et lysbueførende spor 32 av ringform, og som har en indre diameter litt større enn diameteren for den bevegelige kontakten 14. Den bakre vindingen 33 på motsatt side av frontflaten 31 er forbundet med den ledende stiften 24 med støttearmer 34 som utgjør avstandsstykker av kobber, som er adskilt fra den indre stasjonære kontaktinnretningen 16 med isolerende underlag 36. To stålskiver 38, 40 er festet med skruer 30 til den bakre flaten av spolen 18, med isolerende skiver 41 satt imellom.

Den stasjonære kontaktinnretningen 16 for den selvslukkende utvidelseskrets-bryteren omfatter tre kontaktfingre 42 i form av sirkelsektorer, omkretsmessig anordnet for å danne en sylindrisk hul kontakt. Den indre diameteren for denne hule kontakten tilsvarer merkbart den ytre diameteren for den bevegelige kontakten 14, for å tillate teleskopisk glidning, henholdsvis ved begynnelsen av åpningsbevegelsen og ved slutten av lukkebevegelsen for den bevegelige kontakten 14.

Hver kontaktfinger 42 har assosiert til seg en fjær 44 i form av et buet blad, hvis konvekse flate er tilknyttet det isolerende underlaget for den tilsvarende støttearmen 34. Sentrering av de tre kontaktfingrene 42 i forhold til den langsgående aksen for den stasjonære kontaktinnretningen 16 utføres ved hjelp av kanter 46 tilveiebrakt bak på kontaktfingrene 42 og festet med sperring på en sentrerende skulder 48 for stiften 24.

Spolen 18 omgir den stasjonære kontaktinnretningen 16 koaksialt med en liten ringformet klaring, idet den forhåndsmonterte sammenstillingen danner en overhengende modul festet til panelet 26 ved hjelp av en mutter 50 som er tilgjengelig fra utsiden av innkapslingen 12.

Strukturen av den stasjonære kontaktinnretningen 16 inne i spolen 18 er anordnet for å gi den en dobbel funksjon, som stasjonær hovedkontakt for flyt av den permanente strømmen, og som stasjonær lysbuekontakt i adskillelses- og strømbrytningsfasen i spolen 18.1 fig. 6-9 er hver kontaktfinger tilvirket av en sammensatt metallisk struktur dannet av forskjellige materialer satt sammen ved slaglodding. Hoveddelen 52 av kontaktfingeren 42 er tilvirket av kobber og er dannet som en sylindersektor for flyt av den permanente strømmen når den bevegelige kontakten 14 er i lukket posisjon. En kobber-wolfram-elektrode 54 er slagloddet på den bakre enden av hoveddelen 52 plassert på motsatt side av sperrekanten 46. Denne elektroden 54 utfører funksjonen av en stasjonær lysbuekontakt for beskyttelse av den stasjonære kontaktinnretningen 16 mot virkningene av lysbuen.

Den indre sylindriske delen av hoveddelen 52 er forbundet med elektroden 54 ved en buet, mellomliggende del 56 som tjener til å lette innsettingen av den bevegelige kontakten 14 i kretsbryterens lukkefase. Et segment 58 tilvirket av stål eller annet ferromagnetisk materiale er slagloddet på periferien av elektroden 54 av hoveddelen 52 for å utføre føring av lysbuen og god fordeling av magnetfeltet som genereres av spolen 18 når lysbuen er koplet på sporet 32. Den aksiale lengden av segmentet 58 er større enn tilsvarende for elektroden 54, og strekker seg opp til nærheten av den sylindriske delen av hoveddelen 52.

Virkemåten for slukkekammeret 10 ifølge oppfinnelsen er som følger: 1 den lukkede posisjonen (fig. 1) settes den bevegelige kontakten 14 inn i den stasjonære kontaktinnretningen 16 og er i inngrep med kobber-hoveddelen 52 for flyt av den permanente strømmen, som kan ha en nominell verdi på 630A. Kontakttrykket er påført av fjærene 44 på kontaktfingrene 42, og spolen 18 er ute av drift, siden hele strømmen flyter gjennom stiften 24, kontaktfingrene 42, og den bevegelige kontakten 14 i røret 20. Striksjonskreftene muliggjør en kompensasjonseffekt på kontaktene for å holde dem lukket.

Skulle en kortslutningsstrøm opptre, forårsaker driftsmekanismen at røret 20 glir oppover og at den bevegelige kontakten 14 trekkes tilbake i retning av elektroden 54. En lysbue oppstår så snart den bevegelige kontakten 14 adskilles fra elektroden 54, som er adskilt fra sporet 32 ved et lite aksialt mellomrom. Vandringen av lysbuen på sporet 32 forårsaker så at strømmen flyter i spolen 18 og støttearmene 34, med dannelse av et magnetisk felt som forårsaker hurtig rotasjon av lysbuen omkring sporet 32. Da er det ingen strøm som flyter i kontaktfingrene 42.

Lysbuens temperaturøkning forårsaker en trykkøkning i SF6-gassen inne i innkapslingen 12, fulgt av en gasstrømning via røret 20 til utvidelsesvolumet av tanken (ikke vist). Utslukking av lysbuen finner sted så snart lysbuen er tilstrekkelig nedkjølt av gasstrømningen (fig. 2).

Den kombinerte virkemåten for den stasjonære kontaktinnretningen 16 som hovedkontakt og lysbuekontakt, innen de indre dimensjonene av spolen 18, gjør det mulig å tilveiebringe et meget kompakt slukkekammer til en lav fremst i llingskostnad.

Claims (8)

1. Slukkekammer for en høyspennings-kretsbryter isolert med en gass av høy dielektrisk fasthet, utstyrt med en innretning for slukking av en lysbue ved selvutvidelse av gassen, hvilket kammer omfatter: - en innkapsling (12) tilvirket av isolerende materiale, inneholdende en stasjonær kontaktinnretning (16) som samvirker med en bevegelig kontakt (14) anordnet ved enden av et ledende rør (20), som passerer ved glidning gjennom et av panelene (22) i innkapslingen og som beveger seg mellom en lukket posisjon og en åpen posisjon for kontaktene, - en elektromagnetisk spole (18) for rotasjon av lysbuen på kontaktsporet (32) som befinner seg på frontflaten av spolen (18), der nevnte spole er sikkert fastgjort på den stasjonære kontaktinnretningen for å danne en overhengende modul på det motsatte panelet (26) i innkapslingen (12), - midler for å forbinde kammeret (10) med det ytre volumet for innkapslingen (12) når selvutvidelsen av gass finner sted etter at kontakten er blitt adskilt, - der den stasjonære kontaktinnretningen er koaksialt omgitt av den sylindriske spolen (18), og omfatter et flertall av kontaktfingre (42) anordnet langs omkretsen for å avgrense et hulrom for mottak av den bevegelige kontakten (14), hvor hver kontaktfinger (42) i den stasjonære kontaktinnretningen (16) omfatter en sammensatt metallisk struktur som har: - en hoveddel (52) av kobber, formet som en sylindersektor, for flyt av den permanente strømmen i den lukkede posisjonen for den bevegelige kontakten (14), - en elektrode (54) tilvirket av et tungt smeltelig, ledende materiale, slagloddet på den fremre enden av hoveddelen (52) for å utgjøre en stasjonær lysbuekontakt anordnet nær lysbue-rotasjonssporet, - og et segment (58) tilvirket av et ferromagnetisk materiale slagloddet på periferien av elektroden (54) og av en del av hoveddelen (52), hvilket segment er anbrakt inne i spolen (18) for å oppnå optimal føring av lysbuen langs sporet (32), karakterisert ved at elektroden (54) og segmentet (58) for hver kontaktfinger (52) er adskilt fra kontaktsporet (32) med et aksialt mellomrom av liten tykkelse, for å muliggjøre kopling av lysbuen for eksitering av spolen (18) når den bevegelige kontakten (14) adskilles fra elektroden (54).

2. Slukkekammer som angitt i krav 1, karakterisert ved at elektroden (54) er tilvirket av en kobber-wolfram-legeringsbase.

3. Slukkekammer som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at segmentet (58) er tilvirket av stål.

4. Slukkekammer som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver kontaktfinger (42) er utstyrt med en bakre kant (46) festet med sperring på en sentrerende del (48) av en strømledende stift (24).

5. Slukkekammer som angitt i krav 4, karakterisert ved at spolen (18) er forbundet med stiften (24) med kobber-støttearmer (34) som danner avstandsstykker adskilt fra kontaktfingrene (42) med isolerende underlag (36).

6. Slukkekammer som angitt i krav 5, karakterisert ved at en fjær (44) i form av et buet blad, er satt inn mellom hvert isolerende underlag (36) og den tilhørende kontaktfinger (42).

7. Slukkekammer som angitt i krav 5, karakterisert ved at spolen (18) er dannet ved aksial stabling av ledende vindinger (18A) isolert fra hverandre med isolerende innskutte deler (18B), og at den bakre flaten av spolen (18) på motsatt side av sporet (32) er utstyrt med stålskiver (38, 40), der sammenstillingen er fastgjort med festeskruer (30).

8. Slukkekammer som angitt i krav 1, karakterisert ved at forbindelsesmidlene er dannet av det hule røret (20) i den bevegelige kontakten (14).