NO792936L - Effektbryterenhet. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en effektbryterenhet

forbundet med en shuntekapasitetenhet.

Enkelttrykks SFb,-kretsbr<y>tereer følsomme for begynnel-seshastigheten til stigningen av gjenopprettelsespenningstransienten, som på sin side er en funksjon av amplituden og frekvens-en til bryters tr ømmenl di i = 0 .

dt

Begynnelse TRV (Transit Recovery Voltage) kan bli modifisert eller den maksimale hastighetsstigningen til gjen-vinnelsestransienten kan bli forsinket ved å legge shunte-kapasiteten til jord eller over bryteren. Tidsforsinkelsen er i det vesentlige den til en R-C-krets, i hvilken "R" represen-terer den karakteristiske impedansen til transmisjonslinje eller systemet og "C" er den til tilleggskapasiteten.

Dersom kapasiteten blir ført til jord, blir den kontinuerlig energisert og må motstå alle spenninger hele tiden. Videre må sluttisolasjonen fra systemet bli gjort av en sent-virkende avbrytende bryter, som kan frembringe transienter som resulterer i overdrevne overspenninger eller feil rele-opera-sjoner. Også kapasitetskostnadene kan være hindrende dersom de blir anvendt til både bus-siden og til linjesiden av kretsbryteren.

Kapasiteten kan blirlagt over selve bryteren som resulterer i følgende viktige fordeler: Kapasiteten er ikke energisert kontinuerlig, den påvirker ikke releoperasjonen når det blir koplet ved avbrytning, den modifiserer begynnelsegjenopp-rettelsehastigheten til begge linjene og bus-sidetransientene, den er tettere koplet til kretsbryteren og derfor mer effektiv og den er i sin alminnelighet mer økonomisk.

Der er også visse ulemper forbundet med denne kapasitets-anvendelsen, d.v.s. kapasiteten kan kople overskridende spenning over den åpne kretsbryteren og store kapasitetsverdier kan skape resonans med seriekrets-induktansene og må motstå den åpne krets, lavfrekvens, en-minuttsspenningstesten.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er en effektbryterenhetkarakterisert vedat den omfatter et par atskillbare effektbryterkontakter, anordning for å utføre atskillelsen av kontaktene for å opprette en bue derimellom, anordning for å tvinge en strøm av komprimert gass mot den opprettede effektbue for å ut-føre slukkingen derav, en shuntekapasitet og dens seriesammenknyttede isolerende atskillbare kapasitetskontakter plassert i elektrisk parallell ordning med effektbryterenheten, og anordning for å utføre atskillelsen av de isolerende atskillbare kapasitetskontakter som følger den tidligere atskillelsen av effektbryterkontaktene.

I alminnelighet omfatter slike effektbryterenheter

f.eks. en vakuumbryter "flaske" eller enhet eller alternativt kan en slik effektbryterenhet omfatte en effektenhet av komprimert gasstype av enten enkel eller dobbel trykkgasstype tatt i forbindelse med deneélektriske shuntkapasiteten, som har sin egen kapasitetsisoleringsbryter.

Foreliggende oppfinnelse funksjonerer ved å først åpne effektbryterens atskillbare kontakter, mens kapasitetsisolerings-bryterkontaktene ennå er lukket og som omsetter effektbryter-kretsen'lettere til å avbryte, på grunn av tilstedeværelsen av den elektriske shuntkapasiteten, som senker hastighetsstigningen til gjenopprettelsespenningstransienten.

Ved å følge avbrytingen av effektbryterstrømmen ved effektbryterenheten (som kan anta forskjellige former som beskrevet ovenfor) åpner de isolerende atskillbare avbrytende kontaktene til kapasitetsisoleringsbryteren for avbryting av restshunt-kapasitetstrømmen. Ved anordningens fulle åpne kretsstilling er således begge parene med atskillbare kontakter i deres fulle åpne kretsisolerende stilling.

Oppfinnelsen kan være anvendbar ved ikke bare en enkel enhetskonstruksjon, men for høyere linjespenninger hvor linjespenningen kan være høyere enn en enhet er istand til alene å overkomme og hvor flere effektenheter i elektrisk serie kan bli benyttet med atskillbare effektkontakter som opererer samtidig sammen med om ønskelig en enkel shuntspenningsdelekapasitets-anordning, som forblir konstant i kretsen som forståelig for fagmannen på området. Funksjonen av denne ytterligere shuntkapasiteten for flere effektenheter i serie deler naturligvis den høye linjespenningen likt mellom flere serieenheter, slik at hver enkelt enhet behøver å motstå bare dens egen del av den totale åpne kretsspenningen.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempel med henvisning til medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 viser en anvendelse av foreliggende oppfinnelse

i en enkel enhet "buffer-type" komprimert gasskretsbryter, med atskillbar effektkontaktanordning, som er vist i lukket kretsstilling,

fig. 2 viser et riss liknende det på fig. 1, men viser stillingen til flere kontakter i åpen kretsstilling,

fig. 3 viser, i forstørret målestokk, en mulig sperre-hakeanordni.ng for en kretsbryter av den type vist på fig. 2 ved tidspunktet i løpet av åpningsoperasjonen, når holdesperrehaken er ved å bli klar til å bli frigjort av åpningsbevegelsen til påvirkningstverrstangen festet til den bevegelige effektbryterkontakten,

fig. 4 viser et skjematisk riss av kretsanordningen på fig. 2,

fig. 5 viser et delri.ss av en. annen forsinkelsesanord-ning for å sikre en hemmet bevegelse av den bevegelige kapasitets^-isolerende bryterkontakt,

fig. 6 viser enda en ytterligere tapsbevegelsesanordning, i forbindelse med den bevegelige kapasitetsisolerende kontakt, hvori igjen friksjonsmessig forbindelse mellom de atskillbare kapasitetskontaktene frembringer en ønskelig tidsforsinkelse, slik at effektkontaktene åpner og avbryter effektbuen, mens de atskillbare isolerende kapasitetskontaktene forblir i en nogen-lunde friksjonsmessig kontaktforbindelse,

fig. 7 viser en modifikasjon av foreliggende oppfinnelse som omfatter et antall serieef fektbrytere,. tilpasset for de høyere linjespenningene med alle effektenhetene opererende samtidig i elektri.sk serie, hvor anordningen er vist i lukket kretsstilling,

fig. 8 viser en skjematisk riss av flerenhetskrets-anordningen vist på fig. 7,

fig. 9 viser delvis et delsnitt av høyspenningsmodifi-kasjonen på fig. 7, hvor flere effektenheter i serie, atskillbare effektkontakter er vist i lukket kretsstilling,

fig. 10 viser i en forstørret målestokk en av serieef f ektenhetene på fig. 7 og 9 med atskillbare kontakter vist i åpen kretsstilling,

fig. 11 viser en anvendelse av foreliggende oppfinnelse ved en høyspenningskrets, som har flere serie vakuumbryterenheter i stedet for "buffer"-gassenheter,

fig. 12 viser et detaljsnitt av en av effektenhetene

med kapasitetskontaktene lukket og effektbryterkontaktene i åpen stilling, og

fig. 13 viser et riss som på fig. 12, men med kapasitetskontaktene åpne.

Fig. 1-3 viser en øvre linjeterminal-forbindelse 1, formet i et hele med en øvre domformet kappedel 2, hvor sistnevnte er festet med passende monteringsbolter 3 til en opprettstående, isolerende kappe 4, bestående av epoksyharpiks eller porselen, som ønsket sammen med et nedre hovedbæreplateelement 6, som danner en bærer for en nedre linjeterminalforbindelse 8

og også en bærer for et fast stempelelement 10.

Glidbar over det faste stempelelement 10 er en bevegelig operasjonsventil 10,. en bevegelig dyse 13 og en bevegelig kontakt-anordning 14, hvor sistnevnte utgjør kont&ktforbindelsen med en nedoverragende stasjonær kontakt 16. Det er naturligvis klart at på tross av at foreliggende spesielle utførelsesform av oppfinnelsen viser en vertikal opprettstående anordning, er ikke oppfinnelsen begrenset til en slik orientering, og den er naturligvis tilpassbar til andre mulige orienteringsretninger,dersom ønsket.

Inne i kappeanordni.ngen 4 strekker seg sideveis en roterbar drivaksel 18, som har en utvendig fastgjort sveivarm 19 tidsmessig forbundet dermed. Den ytre sveivearmeiriilSablir aktivert av en utvendig anordnet drivmekanisme 20 av en hvilken som helst anordnet type, enten hydraulisk drivmekanisme, solenoid-drivmekanisme, eller pneumatisk drivmekanisme, som ønsket. En Slik drivmekanisme 20 utgjør ikke noen del av foreliggende opp-

finnelse.

I alminnelighet er driften av effektbryterenheten 22 en rotasjon av drivakselen 18, som forårsaker nedovergående åpningsbevegelse av en bevegelig kontaktdreven stang 24, hos sistnevnte er forbundet med en metallisk edderkoppanordning (ikke vist) for å tvinge den bevegelige drivsylinderen 12, den bevegelige kontakten 14 og den bevegelige dysen 13 nedover,

som derved komprimerer gass inne i området 28 mellom den bevegelige drivsylinderen 12 og den stasjonære stempelanordning 10. Den komprimerte gassen blir tvunget oppover forbi den metalliske edderkoppen, gjennom isoleringsdysen 13 for å utføre slukkingen av effektbuen 30 (se fig. 2) .

Foreliggende oppfinnelse omhandler spesielt bruken av en shuntkapasitet 32, som har sine egne seriekapasitetsisoler-ingskontakter 33. Fig. 2 viser de atskillbare kapasitetskontaktene 33 i deres fullstendig åpne kretsstilling og fig. 4 viser bryterenheten som et kretsdiagram rent skjematisk. Det er ønskelig å utføre en åpning av de atskillbare kontaktene 14, 16 før den påfølgende atskillelsen av kapasitetsisolerings-kontaktene 33, som vist på fig. 12. På denne måten er kapasiteten 32 tilgjengelig for lavere hastighetsstigninger av gjenopprettelsespenningstransienten, som derved muliggjør effektbryter-buen 3 0 å-^bcLi lettere avbrutt.

Ved et påfølgende tidspunkt blir de isolerende kapasitetskontaktene 33 atskilt og derved avbrytes shuntkapasi-tetsstrømmen. Stillingen til kapasitetsbuen 3 5 er vist på fig. 13.

For å sikre at kapasitetskontaktene 33 foreblir lukket mens ef f ektbryterkontaktene 14, 16. er åpne trekkende effektbuen 30, må i alminnelighet en tapt bevegelse mekanisk anordning 36 bli anordnet. Som tidligere vist på fig. 3 er den bevegelige kapasitetisolerende bryterkontakten 3 7 sperret i lukket kretsstilling ved hjelp av den dreibare sperrehakearmen 39, forspent av en fjær 41 i en rotasjonsretning mot urviseren og hvor dens sperrhakenesedel 43 er under et fjærsete 45, som påvirkes av en trykkfjær 47, plassert mellom fjærplaten 45 og undersiden av en sideveis utragende påvirkningsarm 49, i dette eksempel integrert formet med den bevegelige drivsylinderen 12.

Nedover gjennom påvirkningsarmen 49 rager også en justerbar "utløser"-bolt 51, som utfører frigjøringen av sperr-hakearmen 39, som vist på fig. 3. Fig. 3 viser stillingen til flere deler i løpet av en mellomliggende del av åpningsoperasjonen, ved hvilken tid sperrehakearmen 39 er ved å bli frigjort, derved utførende hurtig åpningsbevegelse til den bevegelige isolerende kapasitetskontakten 37 under forspenningsvirkningen utøvåt trykkfjæren 41.

I løpet av lukkeoperasjonen utfører operasjonsmekanismen 20 rotasjon av hovedoperasjonsakselen 18 i urviserretningen,

som derved påvirker gjennom det flytende leddet 21 oppoverdrr ving-en og lukkeoperasjonen av den bevegelige kontaktstangen 24. Denne fører naturligvis den bevegelige operasjonssylinderen 12 oppover i en lukket stilling og fører også påvirkningsarmen 49 oppover. Sistnevnte støter mot stopp-platen 53 som er festet til den bevegelige isolerende kontakten 37, og fører sistnevnte oppover

dermed for å utføre i alminnelighet en samtidig lukkebevegelse av begge de atskillbare effektbryterkontaktene 14, 16 og også de atskillbare kapasitetskontakter 33 til stillingen vist på fig. 1.

Fig. 5 viser en modifisert type av tapt bevegelses-anordning 36, i hvilken sperrhakeanordningen på fig. 3 er fjernet og kun den friksjonsmessige innbyrdes forbindelse mellom de atskillbare kapasitetsisolerende kontakter 33 opprettholder dem i deres lukkedé kretsstilling, som følger åpningen av effektbryterkontakten 14, 16. Den nedovergående åpningsbevegelsen til påvirkningsarmen 49 kan enten tvinge trykkfjæren 47 "massivt", og derved kraftig påvirke nedoverbevegelsen til den bevegelige isolerende kontakten 3 7 eller alternativt dersom ønsket kan fjæren 47 bli således sammentrykket for å utføre åpningen av de atskillbare kapasitetskontakter 33 ved fjærpå-virkning i stedet for en direkte påvirkning.

I den lukkede kretsstillingen til anordningen på fig. 5 vil som det klart fremgår stopp-platen 53 støte mot øvre siden av påvirkningsarmen 49, og lukkeoperasjonen vil følge etter, som før bærende begge de bevegelige kontakter 14, 37 oppover i løpet av en slik lukkeoperasjon til den lukkede kretsstillingen, som vist på fig. 1 på tegningene.

Fig. 6 viser enda en annen alternativ anordning for å utføre en tapt bevegelsesforbindelse 36rcirnél'l:cDm de atskillbare

.ka;-kapasitetsisolerende kontaktene 33 og den sideveis utragende

påvirkningsammen" 49. Her behøves det ikke å være anordnet noen trykkfjær, og den bevegelige isolatorkontakten 37 treghet kan bli stolt på med hensyn til den tapte bevegelsesbevegelsen. Som vist på fig. 6 er et par vertikalt med avstandplasserte stopp-plater 55, 56 festet til den bevegelige isolatorkontakten 37,

og i løpet av åpningsoperasjonen kan tregheten til den bevegelige isolatorkontakten 3 7 bli stolt på med hensyn til den ønskede tapte bevegelsesbevegelsen til denne kontakten. Lukkeoperasjonen vil naturligvis skje som tidligere vist i forbindelse med fig.

3 og 5 på tegningene..

De høyere strøm og/eller spenningshastighets, serie-effektenheter 5 er ønskelig for å dele de høyere gjenopprettelses-spenningene slik at hver effektenhet 5 kan bli nødvendig for å avbryte strømmen og gjenopprette bare en segmentdel av den totale gjenopprettelsesspenningen. Fig. 7 viser en høyspenningskrets-bryter 60 i form av en horisontal, " død "-^tankkonstruks jons type,

i hvilken en langsgående utragende jordet metallisk tank 61 er anordnet. Strøm transformatorene 62 kan, som vist, omgi terminal-bøssingene 63, 64 som rager oppover fra motsatte ender av den metalliske tankkonstruksjonen 61. Som vist på fig. 7 kan en operas jons stang anordning 7,0 av i. alminnelighet en stigetype-opererende anordning bli påvirket av en utragende anordnet mekanisme 71, hvor sistnevnte naturligvis ikke utgjør en del av foreliggende oppfinnelse,

I alminnelighet, med henvisning til fig. 7 og 9 vil

mot venstre lukkebevegelsen til de to med avstand plasserte betjeningsstengene 70a, 70b utføre tilsvarende lukking av bryter^

anordningen 60, og- en samtidig lukking av alle de tre eff ektenhetene 5, sammen med deres shuntkapasitetsenheter, og mot høyre åpning-sbevegelsen til de to sideveis med avstand plasserte betjeningss.tengene 70a, 70b vil utføre tilsvarende samtidig åpning av de tre eff ektenhetene 5,. Denne åpning ss ti Iling en er skjematisk vist på fig. 8. Det er klart at hver av de tre effektenheter 5 er identisk med bryteranordningen som vist på. fig. 1 og 2, og som er nærmere vist på fig. 10. For å kraftig forårsake en lik deling av den åpne kretsspenningen over flere effektbryterenheter, kan ytterligere spenningsdelende kapasitets-^elementer 80 bli benyttet og av hver av de tre effektbryterenhetene 5 for å forårsake en lik deling av den åpne kretsspenningen mellom dem.. Disse shuntkapasitetelementene er betegnet med hen-

visningstallene 80 på fig.10. Åpnings- og lukke-operasjonene av effektenhetene 5 og deres shuntkapasitetsenheter 83 er beskrevet tidligere i forbindelse med ig. 2 og 3 og dens detaljerte beskrivelse vil ikke bli gjentatt.

Tilstrekkelig er å si at mot høyreåpningoperasjonen til de to sideveis med avstand plasserte betjeningsstengene 70a, 70b vil utføre en tidligere åpning av effektbryterenhetene 5, og trekker derved effektbuer i serie, hvor hver av dem er shuntet ved hjelp av sin egen individuelle henholdsvis relativt svære kapasitet 32. Ved et senere tidspunkt som følger avbrytingen av effektenhetene, vil taptbevegelsen forbundet med den kapasitetsisolerende bryteren bli tatt opp og de atskillbare isolerende kapasitetskontaktene 32 vil bli åpnet som beskrevet tidligere.

Fig. 11 viser en bryteranordning 90 som omfatter serie-effektbrytere av vakuumtypen som kan bli benyttet i stedet for "buffer"-enhetene på fig. 7 og 9. De atskillbare vakuumeffekt-kontaktene 100 blir atskilt i et evakuert innelukke eller hus 101 og effektbuene blir lett avbrutt som følge av det faktum at ingen gassmolekyl er tilstede inne i det evakuerte innelukket 101.

Det er klart at erstatningen av vakuum-"flasker" i stedet for enkle trykkgassbufferbryterenheter, som vist på fig. 11,

viser den brede anvendelsen av foreliggende oppfinnelse. Det er bare ønsket å utføre avbrytingen av effektbuene ved hjelp av en effektiv bueslukningsanordning, som kan anta formen av en tvunget gass-strøm gjennom en isolerende dyse 13, som på fig. 2, eller alternativt kan avbrytelsen av en slik effektbue foregå

inne i en evakuert omhylling 101, som benyttet i vakuumbryter-elementene, vist på fig. 11.

Claims (11)

1. Effektbryterenhet, karakterisert ved at den omfatter et par atskillbare effektbryterkontakter, anordning for å utføre atskillelsen av kontaktene for å opprette en bue derimellom, anordning for å tvinge en strøm av komprimert gass mot den opprettede effektbue for å utføre slukkingen derav, en shuntkapasitet og dens seriesammenknyttede isolerende atskillbare kapasitetskontakter plassert i elektrisk parallell anordning med effektbryterenheten, og anordning for å utføre atskillelsen av de isolerende atskillbare kontaktene som følger den tidligere

atskillelsen av effektbryterkontaktene.

2. Enhet ifølge krav 1, karakterisert ved at kilden for komprimert gass blir oppnådd ved relativ bevegelse av en bevegeligopererende sylinder, som bærer de bevegelige effektbryterkontaktene, og glidbar over en relativ stasjonær stempelanordning.

3. Enhet ifølge krav 2, karakterisert ved at en påvirkningsarm, bevegelig med den bevegelige operasjonssylinderen har en tapt bevegelse mekanisk forbindelse med den bevegelige kapasitetsisolerende kontakten, hvorved den bevegelige isolerende kapasitetskontakten blir tatt opp av den bevegelige arman ved et forutbestemt punkt i opningsoperasjonen til kretsbryteranordningen.

4. Enhet ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at en sperrehakeanordning holder den bevegelige isolerende kapasitetskontakten i dens lukkede kretsstilling, og en frigjøringsanordning forbundet med den bevegelige armen som utfører frigjøringen av sperrehakeanordningen for å muliggjøre åpningsoperasjonen til den bevegelige isolerende kapasitetskontakten, og en forspenningsanordning for å forspenne den bevegelige kapasitetsisolerende kontakt til dens fullstendig åpne kretsstillingen.

5. Enhet ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at den bevegelige isolerende kapasitetskontakten går gjennom en spalte anordnet i den bevegelige armen, og har et par med avstand plasserte stopp-*plater fastgjort dertil, hvor en av de med avstand plasserte stopp-platene som gir et fjærsete for en fjærforspenningsanordning plassert mellom fjærplaten og den ene siden til den bevegelige påvirkningsarmen.

6. Enhet ifølge krav 5, karakterisert ved at en ytterligere sperrehakeanordning er anordnet for å fast^ holde fjærplaten i en lukket kretsstilling og en frigjørings^ anordning bevegelig med den bevegelige påvirkningsarmen som utfører frigjøringen av sperrehakeanordningen.

7. Enhet ifølge krav 6, karakterisert ved at den friksjonsmessige forbindelsen mellom de atskillbare isolerende kapasitetskontaktene forårsaker en senere åpning av kapasitetskontaktene enn atskillelsen av effektbryterkontaktene, hvorved effektbuen blir velegnet påvirket av tilstedeværelsen av shuntkapasiteten.

8- Enhet ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at den omfatter flere seriesammenknyttede effekt-vakuumbryterenheter, hvor hver av vakuumbryterenhetene har sine individuelle par med atskillbare effektkontakter, hvor hver av vakuumbryterenhetene er shuntet av en seriekretskombi-nasjon av kapasitet og seriesammenknyttede atskillbare isolerende kapasitetskontakter, og anordning for å forårsake samtidig åpning av effektbryterkontaktene til alle vakuumeffektenhetene, og en påfølgende åpning i tidspunktet til shuntatskillbare kapasitetskontakter for å utjevne spenningsforstillingen mellom de serieforbundne enhetene.

9. Enhet ifølge krav 8, karakterisert ved at en påvirkningsarm er forbundet med hver av de bevegelige kontaktene til flere vakuumavbryterelementer, og at den bevegelige isolerende kapasitetskontakten har en tapt bevegelses-mekanikkforbindelse med sin respektive påvirkningsarm, hvorved kapasitetskontaktene blir åpnet med et senere tidspunkt enn den tidligere åpningen av effektbryterkontaktene til den respektive vakuumbryterenheten.

10. Enhet ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at de omfatter flere seriesammenknyttede komprimerte gasseffektbryter-enheter anordnet i elektrisk serie for å avbryte relativ høye gjenopprettelses-spenninger, hvor hver av de komprimerte gassenhetene omfatter en elektrisk shuntkrets som omfatter én kapasitet og et serie-sammenknyttet par med atskillbare kapasitetsisolerende kontakter, anordning for å åpne effektkontakten til hver av kompresjons-gassenhetene, anordning for å tilføre gass-strømmen til hver av effektbuene trukket ved de komprimerte gasseffektbryterenhetene, og anordning som frembringer en påfølgende åpning av de atskillbare isolerende kapasitetskontakter ved et senere tidspunkt i tid som følger den tidligere atskillelsen av effektbryterkontaktene.

11. Enhet ifølge krav 10, karakterisert ved at en arm er forbundet med hver av kompresjonsgass^ effektbryterenhetene, og at de atskillbare kontakter: blir påvirket av en tapt bevegeIsemekanisk forbindelse til den respektive armen... !2. Bryterenhet konstruert og tilpasset for bruk i hoved-saken som ovenfor beskrevet og vist med henvisning til medfølg-ende tegninger.