RU162782U1

RU162782U1 - HIGH CURRENT DISCONNECTOR WITH AUTONOMOUS LIQUID COOLING

Info

Publication number: RU162782U1
Application number: RU2015153693/07U
Authority: RU
Inventors: Алексей Анатольевич Шалагинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт морских систем"
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2016-06-27

Abstract

Сильноточный разъединитель с автономным жидкостным охлаждением, включающий основание, неподвижные контакты, подвижные контакты (ножи) в виде полых медных шин с каналами для водяного охлаждения, изоляторы, радиаторы с распределителями, трубки радиатора, штуцеры, соединительные трубки, датчики давления поршневого типа, микровыключатели аварийной сигнализации, отличающийся тем, что разъединитель имеет расположенную над радиаторами крышу с водосливами по краям, защищающую аппарат от атмосферных осадков, оборудованную снизу кабелями для обогрева, закрепленную на стойках и размещенную на основании, систему контроля температур токоведущих контактов и охлаждающей жидкости в радиаторах, расположенную под крышей на диэлектрическом основании.High-current disconnector with autonomous liquid cooling, including base, fixed contacts, movable contacts (knives) in the form of hollow copper busbars with water cooling channels, insulators, radiators with distributors, radiator tubes, fittings, connecting tubes, piston type pressure sensors, emergency microswitches alarm system, characterized in that the disconnector has a roof located above the radiators with weirs at the edges, protecting the device from atmospheric precipitation, equipped with cables for the bottom bogreva fixed to the rack and disposed on the base, the temperature control system of current carrying contacts and the coolant in the radiator beneath the roof on the dielectric base.

Description

Устройство относится к электротехнике, в частности, к сильноточному аппаратостроению и может быть использовано при разработке сильноточных выключателей и разъединителей.The device relates to electrical engineering, in particular, to high-current apparatus engineering and can be used in the development of high-current switches and disconnectors.

Известен разъединитель типа РВК-20 / 12000 с естественным охлаждением на 12000 ампер (Филиппов Ю.А. Разработка конструкций и исследования разъединителей на номинальные токи 12000-14000 А. - Сб. «Высоковольтное аппаратостроение» под ред. проф. В.В. Афанасьева, «Энергия», 1969, с. 173-181.)Known disconnector type RVK-20/12000 with natural cooling at 12000 amperes (Filippov Yu.A. Development of designs and studies of disconnectors for rated currents 12000-14000 A. - Sat. "High-voltage apparatus" under the editorship of Prof. V.V. Afanasyev , "Energy", 1969, p. 173-181.)

На стальном сварном цоколе установлены семь опорных изоляторов и один поворотный изолятор, служащий элементом привода разъединителя. Между изоляторами и цоколем расположен дюралюминиевый лист служащий, используемый, как часть экрана при установке разъединителя в закрытом токопроводе, чем значительно снижается нагрев цоколя от воздействия электромагнитного поля. На изоляторах закреплены неподвижный разъемный контакт и неподвижный неразъемный контакт, в сторону которого уходит нож при отключении разъединителя. Коробчатая конструкция неподвижных образуется из четырех уголков и четырех пластин между ними. Уголки и пластины обоих неподвижных контактов выполнены из листовой меди и закреплены на стальных сварных контактодержателях. Нож разъединителя выполнен из восьми одинаковых шин, имеющих в сечении швеллеробразный профиль полками наружу, расположенных по две с каждой из четырех сторон неподвижных контактов. Заданная ориентация шин ножа относительно друг друга и относительно неподвижных контактов достигается с помощью сварной неподвижной коробки, которая, в свою очередь, ориентирована относительно неподвижного контакта посредством регулируемых роликов, установленных на внутренних стенках контактодержателя.Seven support insulators and one rotary insulator, which serves as an element of the disconnector drive, are installed on the steel welded base. An employee duralumin sheet is located between the insulators and the base, which is used as part of the screen when installing the disconnector in a closed conductor, which significantly reduces the heating of the base from exposure to an electromagnetic field. On insulators fixed fixed detachable contact and fixed one-piece contact, towards which the knife goes when disconnecting the disconnector. The box-shaped fixed structure is formed of four corners and four plates between them. The corners and plates of both fixed contacts are made of copper sheet and are mounted on steel welded contact holders. The knife of the disconnector is made of eight identical tires having a channel-shaped profile in cross sections with the shelves outward, two on each of the four sides of the fixed contacts. The predetermined orientation of the knife tires relative to each other and relative to the fixed contacts is achieved using a welded fixed box, which, in turn, is oriented relative to the fixed contact by means of adjustable rollers mounted on the inner walls of the contact holder.

Недостатками этого аппарата являются: ограничение номинального тока, большой расход цветных (меди) и драгоценных (серебра) металлов, сравнительно невысокая надежность и ограниченный срок эксплуатации.The disadvantages of this apparatus are: limitation of the rated current, high consumption of non-ferrous (copper) and precious (silver) metals, relatively low reliability and a limited lifetime.

Известен разъединитель типа РВП(З)-20/36000 с автономным жидкостным охлаждением на номинальный ток 36000 Ампер (Шалагинов А.А., Беляев В.Л. Патент №136230, Разъединитель с автономным жидкостным охлаждением, 2012.).Known disconnector type RVP (Z) -20/36000 with autonomous liquid cooling for a rated current of 36,000 Amps (Shalaginov A.A., Belyaev V.L. Patent No. 1366230, Disconnector with autonomous liquid cooling, 2012.).

По конструкции разъединитель имеет основание, неподвижные контакты, подвижные контакты (ножи) в виде полых медных шин с каналами для водяного охлаждения, изоляторы, площадку (основание), радиаторы с распределителями, трубки радиатора, штуцеры, соединительные трубки, датчики давления поршневого типа, микровыключатели аварийной сигнализации.By design, the disconnector has a base, fixed contacts, movable contacts (knives) in the form of hollow copper busbars with water cooling channels, insulators, a platform (base), radiators with distributors, radiator tubes, fittings, connecting tubes, piston type pressure sensors, microswitches emergency alarm.

Недостатками этого аппарата являются: невозможность работать на улице, невысокая надежность и ограниченный срок эксплуатации вследствие отсутствия приспособлений ограничивающих действие таких атмосферных явлений, как дождь, снег, мороз и другие и способствующих безаварийной работе контактной системы разъединителяThe disadvantages of this device are: the inability to work on the street, low reliability and a limited service life due to the lack of devices restricting the effects of atmospheric phenomena such as rain, snow, frost and others and contributing to the trouble-free operation of the contact system of the disconnector

Целью полезной модели являются: получение возможности круглогодичной работы на улице, повышение надежности работы и увеличение срока эксплуатации.The purpose of the utility model is: obtaining the possibility of year-round work on the street, increasing the reliability of work and increasing the life of the device.

Указанная цель достигается тем, что разъединитель имеет расположенную над радиаторами крышу с водосливами по краям, оборудованную снизу кабелями для обогрева, защищающую аппарат от атмосферных осадков, систему сбора талой воды с водосливов с системой контроля температур токоведущих контактов и охлаждающей жидкости в радиаторах.This goal is achieved by the fact that the disconnector has a roof located above the radiators with weirs at the edges, equipped with heating cables from below, protecting the device from atmospheric precipitation, a system for collecting melt water from weirs with a temperature monitoring system for current-carrying contacts and coolant in the radiators.

Общий вид разъединителя с автономным жидкостным охлаждением показан на Фиг. 1. Здесь токопровод коробчатого сечения образует два укрепленных на изоляторах неподвижных контактов 1 и 2, перемыкаемых четырьмя подвижными контактными ножами 3 с серебряными напайками, с использованием электропроводящих паст и смазок 4. Эти ножи 3 сделаны из полых медных шин с каналами для водяного охлаждения. Они соединены между собой трубками 5. Над аппаратом расположены два радиатора 6 и 7 расположенные на площадке 8 закрепленной на изоляторах 9, 10 и 11, 12 установленных на неподвижных контактах 1 и 2. Над радиаторами 6 и 7 размещается крышка 13 с водосливами 14 по краям и кабелями для обогрева крыши 15, закрепленная на стойках 16 расположенными на площадке 8. В конструкции предусматривается система контроля температуры (система КТ) 17 охлаждающей жидкости на входах и выходах в радиаторах 6 и 7, а также неподвижных 1 и 2 и подвижных контактов 3 при помощи специальных датчиков температуры (на рисунках не показаны). Система КТ 17 размещается под крышей 13 на диэлектрическом основании 18 на верхних плоскостях радиаторов 6 и 7.A general view of an autonomous liquid cooled disconnector is shown in FIG. 1. Here, the box-shaped conducting conductor forms two fixed contacts 1 and 2 mounted on insulators, interconnected by four movable contact knives 3 with silver brazing, using electrically conductive pastes and greases 4. These knives 3 are made of hollow copper busbars with channels for water cooling. They are interconnected by tubes 5. Above the apparatus are two radiators 6 and 7 located on the platform 8 mounted on insulators 9, 10 and 11, 12 mounted on fixed contacts 1 and 2. Above the radiators 6 and 7 there is a cover 13 with weirs 14 at the edges and cables for heating the roof 15, mounted on racks 16 located on platform 8. The design provides for a temperature control system (CT system) 17 of coolant at the inlets and outlets in radiators 6 and 7, as well as fixed 1 and 2 and movable contacts 3 when specialist help temperature sensors (not shown in the figures). The CT system 17 is located under the roof 13 on a dielectric base 18 on the upper planes of the radiators 6 and 7.

Вся система заполнена охлаждающей жидкостью. Нагревание жидкости начинается в ножах, расположенных на нижней поверхности разъединителя. Далее он проходит через ножи, расположенные на боковых сторонах аппарата, и поступает в одну часть радиатора. Охлажденная жидкость вытекает из его другого конца и поступает в контактные ножи на горизонтальной стороне аппарата. Этим создается замкнутый контур циркуляции.The entire system is filled with coolant. Heating of the liquid begins in knives located on the bottom surface of the disconnector. Then it passes through the knives located on the sides of the device, and enters one part of the radiator. The cooled liquid flows from its other end and enters the contact blades on the horizontal side of the apparatus. This creates a closed loop.

Для улучшения условий движения жидкости циркуляционному контуру придана такая форма, что по всей его части нет участков, где бы жидкости приходилось опускаться вниз или подниматься вверх. Каждая секция радиаторов 6 и 7 состоит из пяти оребренных медной проволокой латунных трубок 19 заделанных своими концами в распределители 20, представляющие собой прямоугольные коробки из нержавеющей стали. Они имеют штуцера 21 для соединения с аппаратом и отверстия для заливки жидкости, закрываемые металлическими пробками. Для предохранения системы от чрезмерного повышения давления при парообразовании в верхней части распределителя установлен датчик давления поршневого типа, воздействующий на микровыключатель аварийной сигнализации. Внутри распределителей 20 устанавливаются перегородки, позволяющие использовать желаемое число параллельно включенных трубок 19 радиатора 5.In order to improve the conditions of fluid movement, the circulation loop is shaped so that over its entire part there are no areas where the fluid had to go down or go up. Each section of radiators 6 and 7 consists of five brass tubes finned with copper wire 19 and sealed at their ends in distributors 20, which are rectangular boxes made of stainless steel. They have a fitting 21 for connecting to the apparatus and holes for filling liquid, closed with metal plugs. To protect the system from excessive pressure increase during vaporization, a piston-type pressure sensor is installed in the upper part of the distributor, which acts on the emergency micro-switch. Inside the distributors 20, partitions are installed that allow you to use the desired number of parallel connected tubes 19 of the radiator 5.

На Фиг. 2 показана схема автономного охлаждения подвижных контактов с одной стороны разъединителя. Подвижные контакты - ножи 3, 4 - электропроводящие пасты и смазки, соединительные шланги 5 и радиатор 6.In FIG. 2 shows a diagram of autonomous cooling of movable contacts on one side of a disconnector. Mobile contacts - knives 3, 4 - electrically conductive pastes and greases, connecting hoses 5 and radiator 6.

Разъединитель работает следующим образом: (Фиг. 2). При включении подвижных контактов 3 по разъединителю идет ток нагрузки. Жидкость, находящаяся внутри полых подвижных контактов 3 нагревается, ее плотность уменьшается, и она поднимается вверх в радиатор 6. Холодная жидкость с большей плотностью опускается из радиатора в контакты 3. Наблюдается конвективный обмен тепла между контактами 3 и радиатором 6, в котором жидкость охлаждается. В результате происходит более интенсивный отбор тепловых потерь из контактной системы разъединителя, снижается его температура, и ток нагрузки через разъединитель может быть увеличен. При этом благодаря наличию электропроводящих паст и смазок 4 в зоне контакта обеспечивается более равномерное распределение тока по подвижным контактам (ножам) 3.The disconnector operates as follows: (Fig. 2). When you turn on the movable contacts 3 on the disconnector is the load current. The liquid inside the hollow movable contacts 3 is heated, its density decreases, and it rises up into the radiator 6. Cold liquid with a higher density is lowered from the radiator to contacts 3. There is a convective heat exchange between contacts 3 and radiator 6, in which the liquid is cooled. As a result, a more intensive selection of heat losses from the contact system of the disconnector occurs, its temperature decreases, and the load current through the disconnector can be increased. In this case, due to the presence of electrically conductive pastes and lubricants 4 in the contact zone, a more uniform distribution of current across the movable contacts (knives) 3 is ensured.

Технико-экономический эффект предполагаемого технического решения состоит в:The technical and economic effect of the proposed technical solution consists in:

1. Получение круглогодичной работы разъединителя на улице благодаря наличию крыши 13 с водосливами 14 по краям, защищающую аппарат от атмосферных осадков, оборудованную снизу кабелями 15 для обогрева, закрепленную на стойках 16 и размещенную на основании 18, системе КТ 17 токоведущих контактов и охлаждающей жидкости на входе и выходе в радиаторах 6 и 7 расположенной под крышей 13 на диэлектрическом основании 18. Использование в качестве охлаждающей жидкости антифриза позволило получить круглогодичное охлаждение токоведущих контактов 3, а наличие кабелей 15 для обогрева крышки 13 позволяет в зимнее время не только растопить снег и зимние осадки на крыше, но и обеспечить дополнительное охлаждением токоведущим частям.1. Obtaining year-round operation of the disconnector on the street due to the presence of a roof 13 with weirs 14 at the edges, protecting the device from atmospheric precipitation, equipped with heating cables 15 below, mounted on racks 16 and placed on the base 18, KT system 17 of current-carrying contacts and coolant on the inlet and outlet in radiators 6 and 7 located under the roof 13 on a dielectric base 18. The use of antifreeze as a coolant made it possible to obtain year-round cooling of current-carrying contacts 3, and the presence of cables 15 for heating the cover 13 allows in winter not only to melt the snow and winter rainfall on the roof, but also provide additional cooling to live parts.

2. Получение надежности работы стало возможным благодаря наличию крыши 13 с водосливами 14 по краям, защищающую аппарат от атмосферных осадков, оборудованную снизу кабелями 15 для обогрева, закрепленную на стойках 16 и размещенную на основании 18, системе КТ 17 токоведущих контактов и охлаждающей жидкости на входе и выходе в радиаторах 6 и 7 расположенной под крышей 13 на диэлектрическом основании 18. Система КТ 17 занимается мониторингом всех контролируемых температур и при увеличении температуры больше допустимого диапазона температур подает предупреждающие сигналы об опасности. Использование в качестве охлаждающей жидкости антифриза позволило получить надежное круглогодичное охлаждение токоведущих контактов 3, а наличие кабелей 15 для обогрева крышки 13 позволяет в зимнее время не только растопить снег и зимние осадки на крыше, но и обеспечить дополнительное охлаждением токоведущим частям и понизить их температуры нагрева.2. The reliability of operation was made possible thanks to the presence of a roof 13 with weirs 14 at the edges, protecting the device from atmospheric precipitation, equipped with heating cables 15 below, mounted on racks 16 and placed on the base 18, CT system 17 of current-carrying contacts and coolant at the inlet and the output in radiators 6 and 7 located under the roof 13 on a dielectric base 18. The KT 17 system monitors all controlled temperatures and, when the temperature rises above the allowable temperature range, provides hazard warning signals. The use of antifreeze as a coolant made it possible to obtain reliable year-round cooling of current-carrying contacts 3, and the presence of cables 15 for heating the cover 13 allows not only to melt snow and winter precipitation on the roof in winter, but also provide additional cooling to current-carrying parts and lower their heating temperatures.

3. Увеличение срока эксплуатации стало возможным благодаря наличию крыши 13 с водосливами 14 по краям, защищающую аппарат от атмосферных осадков, оборудованную снизу кабелями 15 для обогрева, закрепленную на стойках 16 и размещенную на основании 18, системе КТ 17 токоведущих контактов и охлаждающей жидкости на входе и выходе в радиаторах 6 и 7 расположенной под крышей 13 на диэлектрическом основании 18. Эксплуатация разъединителя на улице позволила уменьшить температуры нагрева токоведущих частей аппарата, снизить переходное сопротивление контактов и уменьшить потери электроэнергии.3. The increase in the service life was made possible thanks to the presence of a roof 13 with weirs 14 at the edges, protecting the device from atmospheric precipitation, equipped with heating cables 15 below, mounted on racks 16 and placed on the base 18, CT system 17 of current-carrying contacts and coolant at the inlet and the output in radiators 6 and 7 located under the roof 13 on a dielectric base 18. Operation of the disconnector on the street allowed to reduce the heating temperature of the live parts of the device, to reduce the transition resistance of the circuit kt and reduce energy losses.

Claims

High-current disconnector with autonomous liquid cooling, including base, fixed contacts, movable contacts (knives) in the form of hollow copper busbars with water cooling channels, insulators, radiators with distributors, radiator tubes, fittings, connecting tubes, piston type pressure sensors, emergency microswitches alarm system, characterized in that the disconnector has a roof located above the radiators with weirs at the edges, protecting the device from atmospheric precipitation, equipped with cables for the bottom bogreva fixed to the rack and disposed on the base, the temperature control system of current carrying contacts and the coolant in the radiator beneath the roof on the dielectric base.