PL243768B1 - Urządzenie i sposób zmniejszania czasu wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia przedstawionym na rysunku jest urządzenie zmniejszające czas wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia. Urządzenie zabezpieczające zawiera zbiornik z czynnikiem gaszącym, przy czym do zbiornika poprzez przepustnice wylotową oraz przepustnice wlotową dołączony jest układ odpływowy sterująco-zabezpieczający. Przepustnica wlotowa dołączona jest do układu odpływowego sterująco-zabezpieczającego poprzez układ sprężarki. Układ odpływowo sterująco-zabezpieczający dołączony jest do miejsca styku elektrody ruchomej z elektrodą nieruchomą wyłącznika wysokiego napięcia. Przedmiotem zgłoszenia jest również sposób zmniejszania czasu wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób zmniejszające czas wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia (WN).

Aparatura zabezpieczająca wysokiego napięcia zapewnia bezpieczeństwo użytkowania sieci i instalacji elektroenergetycznych przesyłających i przekształcających energię elektryczną. Wyłączniki wysokiego napięcia zapewniając możliwość wyłączenia napięcia oraz przerwania prądów zwarciowych a także roboczych w układach energetycznych wysokiego napięcia w przypadku pracy normalnej, serwisowej lub też w przypadku. Wyłączniki wysokiego napięcia stanowią niezbędne wyposażenie np. stacji rozdzielczych WN, stacji transformatorowych oraz układów wyprowadzenia mocy.

Z opisu wynalazku US20090134123 A1 znany jest sposób odprowadzania gorących gazów powstających w operacji przerywania prądu przez wyłącznik wysokiego napięcia składającego się z metalowego zbiornika zewnętrznego wypełnionego gazem izolacyjnym, obudowy z otworami wylotowymi gazu i umieszczonej wewnątrz metalowego zbiornika zewnętrznego z którym jest połączony przez wspomniane otwory. Polega to na tym, że gaz izolacyjny jest zasysany z wnętrza obudowy w kierunku równoległym do przepływu gorących gazów wytwarzanych przez bieżącą operację przerywania, tak aby zmieszać gazy wewnątrz obudowy przed ich opróżnieniem, przez wspomniane otwory wylotowe gazu obudowy, do wnętrza metalowego zbiornika zewnętrznego. Wynalazek dotyczy również powiązanego wyłącznika wysokiego napięcia, który zawiera środki do zasysania gazu izolacyjnego z wnętrza obudowy w kierunku równoległym do strumienia gorącego gazu.

Z opisu wynalazku US5187339 A znany jest wyłącznik wysokiego napięcia w izolacji gazowej z napędem pneumatycznym zawierający pierwszą komorę z SF6 pod ciśnieniem, mającą w niej nieruchome i ruchome styki, oraz drugą uszczelnioną obudowę przedziału, mającą mechanizm roboczy z siłownikiem pneumatycznym uruchamianym przez gaz zawarty w pierwszej komorze poprzez zawory zamykające i otwierające. Druga uszczelniona obudowa jest pod niskim ciśnieniem, odgrywając rolę rozszerzania objętości gazu wypychanego z podnośnika na końcu ruchu tłoka. Ciśnienie gazu w podnośniku jest kontrolowane za pomocą urządzenia sterującego wrażliwego na zmiany temperatury gazu pod ciśnieniem w pierwszej komorze.

Wynalazek pozwala na zwiększenie pewności wyłączenia łuku elektrycznego wewnątrz wyłącznika wysokiego napięcia. Urządzenie pozwala również na ograniczenie do niezbędnego minimum czasu w jakim postępuje degradacja termiczna elektrod wyłącznika WN ze względu na palący się łuk elektryczny wynikły z rozłączenia zestyków wyłącznika pod obciążeniem, a tym samym wynalazek pozwala na zwiększenie czasu pracy i niezawodności wyłącznika WN. Wynalazek pozwala również na ograniczenie ilości czynnika (gazu SF6) wewnątrz wyłącznika, co powoduje zwiększenie bezpieczeństwa dla środowiska naturalnego oraz możliwe ograniczenie potrzeby produkcji tego gazu.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie zmniejszające czas wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia. Urządzenie zabezpieczające zawiera zbiornik z czynnikiem gaszącym, przy czym do zbiornika poprzez przepustnicę wylotową oraz przepustnicę wlotową dołączony jest układ odpływowy sterująco-zabezpieczający. Przepustnica wlotowa dołączona jest do układu odpływowego sterująco-zabezpieczającego poprzez układ sprężarki. Układ odpływowo sterująco-zabezpieczający dołączony jest do miejsca styku elektrody ruchomej z elektrodą nieruchomą wyłącznika wysokiego napięcia.

Korzystnie, układ odpływowy sterująco-zabezpieczający dołączony jest do miejsca styku poprzez otwór w elektrodzie ruchomej.

Korzystnie, układ odpływowy sterująco-zabezpieczający dołączony jest do miejsca styku za pomocą rurki doprowadzającej czynnik gaszący.

Korzystnie, rurka doprowadzająca czynnik gaszący mocowana jest do elektrody ruchomej za pomocą tulei łączeniowej gwintowanej.

Korzystnie, rurka doprowadzająca czynnik gaszący mocowana jest do dolnej części elektrody ruchomej za pomocą nakrętki przepustu.

Korzystnie, zbiornik zawiera układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem.

Korzystnie, układ sprężarki składa się z kolumny sprężarki i silnika elektrycznego.

Korzystnie, układ odpływowy sterująco-zabezpieczający połączony jest z przepustnicą wylotową oraz przepustnicę wlotową oraz układem sprężarki za pomocą rurek.

Korzystnie, przepustnica wlotowa i przepustnica wylotowa składa się tłoczka z uszczelką, zabezpieczonego sprężyną dociskową.

Korzystnie, czynnik gaszący stanowi gaz sześciofluorek siarki SF6.

Przedmiotem wynalazku jest sposób zmniejszania czasu wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia. W stanie normalnym urządzenie zabezpieczające posiada w zbiorniku sprężony czynnik gaszący, przepustnica wylotowa i przepustnica oraz układ odpływowy sterująco-zabezpieczający są zamknięte, a układ sprężarki pozostaje w bezruchu. Po pojawieniu się łuku elektrycznego pomiędzy elektrodą ruchomą i elektrodą stałą dostarcza się czynnik gaszący, gasi się łuk elektryczny, spręża się czynnik gaszący. Po osiągnięciu wartości progowej ciśnienia czynnika gaszącego w zbiorniku sygnał z układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem przekazywany jest do układu odpływowo sterująco-zabezpieczającego który zamyka przepływ czynnika gaszącego i urządzenie zabezpieczające jest gotowe do ponownego wyzwolenia.

Korzystnymi skutkami wynalazku są:

- ograniczenie uzupełnia gazu SF6, co powoduje zwiększenie bezpieczeństwa dla środowiska naturalnego oraz możliwe ograniczenie potrzeby produkcji tego gazu,

- zwiększenie zdolności łączeniowej (zwiększenie prądu przy którym może nastąpić poprawne wyłączenie),

- zwiększenie trwałości aparatu elektrycznego, poprzez ograniczenie erozji elektrycznej styków,

- zwiększenie powtarzalności wyłączania poprzez kontrolę czasu palenia się łuku elektrycznego.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schemat złożeniowy urządzenia,

Fig. 2 przedstawia widok wnętrza szafy zbiornikowej,

Fig. 3 przedstawia przekrój przez część wyłącznika wysokiego napięcia z modyfikacjami umoż- liwiającymi funkcjonowanie przedmiotu wynalazku,

Fig. 4 przedstawia przekrój przepustnicy sterującej przepływem gazu,

Fig. 5 przedstawia przekrój zaworów sterująco-zabezpieczających,

Fig. 6 przedstawia widok wnętrza wyłącznika WN w miejscu usytuowania zestyku (łączenia) wraz z modyfikacjami,

Fig. 7 przedstawia przekrój podstawy wyłącznika WN z przyłączem rurki, do izolatora styku ruchomego wyłącznika WN, doprowadzającej sprężony gaz,

Fig. 8 przedstawia etapy działania wyłącznika WN wraz z podstawą działania wynalazku.

Wynalazek dotyczący urządzenia i sposobu zmniejszania czasu wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia zostanie bliżej objaśniony w przykładach wykonania dla każdej z kategorii wynalazku.

Urządzenie zmniejszające czas wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia według przykładu wykonania zawiera zbiornik (6) z czynnikiem gaszącym (7), przy czym do zbiornika (6) poprzez przepustnicę wylotową (1A) oraz przepustnicę wlotową (1B) dołączony jest układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2). Przepustnica wlotowa (1B) dołączona jest do układu odpływowego sterująco-zabezpieczającego (2) poprzez układ sprężarki (8). Układ odpływowo sterująco-zabezpieczający (2) dołączony jest do miejsca styku (11) elektrody ruchomej (12) z elektrodą nieruchomą (13) wyłącznika wysokiego napięcia (14). Układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) dołączony jest do miejsca styku (11) poprzez otwór (15) w elektrodzie ruchomej (12). Układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) dołączony jest do miejsca styku (11) poprzez otwór (15) w elektrodzie ruchomej (12). Układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) dołączony jest do miejsca styku (11) za pomocą rurki (16) doprowadzającej czynnik gaszący (7). Rurka (16) doprowadzająca czynnik gaszący (7) mocowana jest do elektrody ruchomej (12) za pomocą tulei łączeniowej gwintowanej (17). Rurka (16) doprowadzająca czynnik gaszący (7) mocowana jest do dolnej części elektrody ruchomej (12) za pomocą nakrętki przepustu (18). Zbiornik (6) zawiera układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem (10). Układ sprężarki (8) składa się z kolumny sprężarki (3) i silnika elektrycznego (9). Układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) połączony jest z przepustnicą wylotową (1A) oraz przepustnicę wlotową (1B) oraz układem sprężarki (8) za pomocą rurek (20). Przepustnica wlotowa (1A) i przepustnica wylotowa ( 1B) składa się tłoczka (20) z uszczelką (21), zabezpieczonego sprężyną dociskową (22). Czynnik gaszący (7) stanowi gaz sześciofluorek siarki SF6.

Sposób zmniejszania czasu wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia według przykładu wykonania w stanie normalnym fig. 11 urządzenie zabezpieczające (1) posiada w zbiorniku (6) sprężony czynnik gaszący (7), przepustnica wylotowa (1A) i przepustnica (1B) oraz układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) są zamknięte, a układ sprężarki (8) pozostaje w bezruchu. Po pojawieniu się łuku elektrycznego (19) pomiędzy elektrodą ruchomą (13) i elektrodą stałą (12) dostarcza się czynnik gaszący (7), gasi się łuk elektryczny (19), spręża się czynnik gaszący (7). Po osiągnięciu wartości progowej ciśnienia czynnika gaszącego w zbiorniku -1.1 atmosfery (6) sygnał z układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem (10) przekazywany jest do układu odpływowo sterująco-zabezpieczającego (2) który zamyka przepływ czynnika gaszącego (7) i urządzenie zabezpieczające (1) jest gotowe do ponownego wyzwolenia. Przy czym w momencie pojawienia się zdarzenia polegającego na wyzwoleniu działania wyłącznika WN, powodującego w efekcie końcowym rozłączenie się elektrod łączących jak to przedstawiono na znaczniku IV na rysunku fig. 11. W stanie pracy urządzenia (1) (znacznik II, III) po wyzwoleniu działania wyłącznika (14) pojawia się łuk elektryczny (19) pomiędzy elektrodą ruchomą (13) i elektrodą stałą (12) jednocześnie załączana jest przepustnica wylotowa (1A) uwalniając znajdujący się wewnątrz zbiornika (6) czynnik gaszący (7), czynnik gaszący przechodzi od zbiornika (6) poprzez rurki doprowadzające (20) oraz otwartą przepustnicę wylotową (1A) do układu odpływowego sterująco-zabezpieczającego (2) kanałem zasilającym (25), zasilając czynnikiem gaszącym (7) włącznik wysokiego napięcia (14) w miejsca styku (11) elektrody ruchomej (12) z elektrodą nieruchomą (13) gasząc łuk elektryczny (19) stan pracy (IV), jednocześnie zamknięta zostaje przepustnica wylotowa (1A), a otworzona zostaje przepustnica wlotowa (1B) zbiornika (6) i uruchomiony układ sprężarki (8) oraz przestawiony zostaje układ odpływowo sterująco-zabezpieczający (2) zamykając kanał zasilający (25) przepustnicy wylotowej (1A), przy czym otworzenie kanału sprężającego (24) przez układ odpływowo sterująco-zabezpieczający (2) powoduje sprężanie czynnika gaszącego (7) w zbiorniku (6) poprzez układ sprężarki (8), przy czym po wykryciu przez układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem (10) odpowiedniego ciśnienia w zbiorniku (6) układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem (10) zamyka przepustnicę wlotową (1B) i wyłącza układ sprężarki (8) oraz układ odpływowo sterująco-zabezpieczający (2) zamyka przepływ czynnika gaszącego (7) i urządzenie zabezpieczające (1) jest gotowe do ponownego wyzwolenia. Ciśnienie gazu w układzie odpływowo sterująco-zabezpieczającym (2) powoduje popchnięcie tłoczka (20) z uszczelką (21), zabezpieczonego sprężyną dociskową (22). Przestawienie układu odpływowego sterująco-zabezpieczającego (2) zamykające kanał przepustnicy wylotowej (1A) realizowane jest poprzez siłownik elektryczny (23). W następstwie tego działania wychłodzony zostanie łuk elektryczny co spowoduje znaczące zwiększenie się jego rezystancji, a tym samym w kolejności spowoduje jego przerwanie i zgaszenie.

Lista oznaczeń urządzenie zabezpieczające

A przepustnica wylotowa

1B przepustnica wlotowa układ odpływowo sterująco-zabezpieczający kolumna sprężarki wyłącznik wysokiego napięcia podstawa wyłącznika zbiornik czynnik gaszący układ sprężarki silnik elektryczny układ czujnika z przekaźnikiem miejsce styku elektroda ruchoma elektroda nieruchoma rurki doprowadzające otwór rurka doprowadzająca czynnik gaszący tuleja łączeniowa gwintowana nakrętka przepustu łuk elektryczny tłoczek uszczelka sprężyna dociskowa

24

A

B siłownik elektryczny kanał sprężający kanał zasilający urządzenie zmniejszające czas wyłączenia łuku elektrycznego wyłącznik wysokiego napięcia

Claims (11)

1. Urządzenie zmniejszające czas wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia znamienne tym, że urządzenie zmniejszające czas wyłączenia łuku elektrycznego (1) zawiera zbiornik (6) z czynnikiem gaszącym (7), przy czym do zbiornika (6) poprzez przepustnice wylotową (1A) oraz przepustnice wlotową (1B) dołączony jest układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2), przy czym przepustnica wlotowa (1B) dołączona jest do układu odpływowego sterująco-zabezpieczającego (2) poprzez układ sprężarki (8), a układ odpływowo sterująco-zabezpieczający (2) dołączony jest do miejsca styku (11) elektrody ruchomej (12) z elektrodą nieruchomą (13) wyłącznika wysokiego napięcia (14),

2. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) dołączony jest do miejsca styku (11) poprzez otwór (15) w elektrodzie ruchomej (12).

3. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) dołączony jest do miejsca styku (11) za pomocą rurki (16) doprowadzającej czynnik gaszący (7).

4. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 3 znamienne tym, że rurka (16) doprowadzająca czynnik gaszący (7) mocowana jest do elektrody ruchomej (12) za pomocą tulei łączeniowej gwintowanej (17).

5. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że rurka (16) doprowadzająca czynnik gaszący (7) mocowana jest do dolnej części elektrody ruchomej (12) za pomocą nakrętki przepustu (18).

6. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że zbiornik (6) zawiera układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem (10).

7. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że układ sprężarki (8) składa się z kolumny sprężarki (3) i silnika elektrycznego (9).

8. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) połączony jest z przepustnicą wylotową (1A) oraz przepustnicą wlotową (1B) oraz układem sprężarki (8) za pomocą rurek (20).

9. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że przepustnica wlotowa (1A) i przepustnica wylotowa (1B) składa się tłoczka (20) z uszczelką (21), zabezpieczonego sprężyną dociskową (22).

10. Urządzenie zmniejszające według zastrz. 1 znamienne tym, że czynnik gaszący (7) stanowi gaz sześciofluorek siarki SF6.

11. Sposób zmniejszania czasu wyłączenia łuku elektrycznego w wyłącznikach wysokiego napięcia znamienny tym, że w stanie normalnym urządzenie zabezpieczające (1) posiada w zbiorniku (6) sprężony czynnik gaszący (7), przepustnica wylotowa (1A) i przepustnica (1B) oraz układ odpływowy sterująco-zabezpieczający (2) są zamknięte, a układ sprężarki (8) pozostaje w bezruchu, przy czym po pojawieniu się łuku elektrycznego (19) pomiędzy elektrodą ruchomą (13) i elektrodą stałą (12) dostarcza się czynnik gaszący (7) i gasi się łuk elektryczny (19), a następnie spręża się czynnik gaszący (7), po czym po osiągnięciu wartości progowej ciśnienia czynnika gaszącego w zbiorniku (6) sygnał z układ czujnika ciśnienia z przekaźnikiem (10) przekazywany jest do układu odpływowo sterująco-zabezpieczającego (2) który zamyka przepływ czynnika gaszącego (7) i urządzenie zabezpieczające (1) jest gotowe do ponownego wyzwolenia.