RU2037228C1

RU2037228C1 - Single-piston three-pole load switch

Info

Publication number: RU2037228C1
Application number: RU93029501A
Authority: RU
Inventors: Р.А. Микаелян; В.С. Чемерис
Original assignee: Всероссийский электротехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: single-piston three-pole load switch has arc chutes, mobile and immobile contacts, piston cylinder with piston for pressure pumping which is common for three poles arranged around piston cylinder. Arc chutes of each pole border on piston cylinder and communicate with its space. Mobile contacts of three poles are anchored on insulation cross-piece which is coupled to piston by means of rod. EFFECT: enhanced switching efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к коммутационным аппаратам среднего напряжения, например к трехполюсным автопневма- тическим или автокомпрессионным выключателям нагрузки с гашением электрической дуги потоком воздуха, создаваемого непосредственно при отключении, однако может быть применено и в качестве коммутационного аппарата высокого или низкого напряжения. The invention relates to medium voltage switching devices, for example, to three-pole autopneumatic or autocompression load switches with an electric arc extinguishing by a stream of air created directly upon shutdown, however, it can also be used as a high or low voltage switching device.

Известны автокомпрессионные трехполюсные высоковольтные выключатели переменного тока, в которых гашение дуги осуществляется дутьем на нее газом, сжимаемым под поршнем в цилиндре в процессе отключения выключателя. Такое дутьевое устройство с механизмом движения поршня содержится в каждом из трех полюсов выключателя [1] Одновременно с движением поршневого цилиндра, связанный с ним подвижный контакт отходит от неподвижного контакта. Дуга, образованная между расходящимися контактами, гасится потоком сжатого газа, вытекающего из дугогасительного сопла этого цилиндра при выходе из сопла неподвижного контакта. Autocompression three-pole high-voltage alternating current circuit breakers are known in which the arc is extinguished by blowing gas onto it, compressed under a piston in the cylinder during the circuit breaker tripping process. Such a blasting device with a piston movement mechanism is contained in each of the three poles of the switch [1] Simultaneously with the movement of the piston cylinder, the movable contact associated with it moves away from the fixed contact. The arc formed between the diverging contacts is extinguished by a stream of compressed gas flowing from the extinguishing nozzle of this cylinder when the fixed contact exits the nozzle.

Недостатком такой конструкции выключателя является весьма значительная масса подвижного поршневого цилиндра каждого полюса. С увеличением масс подвижных частей затрудняются возможности увеличения скорости отключения и включения выключателя, тем самым ухудшаются временные характеристики аппарата. Кроме того, затрудняется возможность торможения этих масс в конце хода движения механизма. The disadvantage of this design of the switch is the very significant mass of the movable piston cylinder of each pole. With an increase in the mass of the moving parts, it becomes difficult to increase the speed of opening and closing the circuit breaker, thereby deteriorating the temporal characteristics of the apparatus. In addition, the possibility of braking these masses at the end of the movement of the mechanism becomes more difficult.

Известен ряд трехполюсных выключателей нагрузки, в которых каждый полюс имеет дугогасительную камеру, поршневой цилиндр с поршнем, подвижный и неподвижный контакты, и гашение возникающей между контактами дуги производится описанным выше путем. Так элегазовый выключатель нагрузки [2] для КРУЭ, способный отключать относительно небольшие токи, но при повышенном восстанавливающемся напряжении; выключатель нагрузки [3] в котором гашение дуги происходит путем дутья элегаза в верхней части камеры; выключатель нагрузки с поворотным ножом [4] расположенный в корпусе, заполненном элегазом; автопневматический выключатель нагрузки [5] трехполюсный автопневматический выключатель нагрузки фирмы ASEA [6] имеющий сложную конструкцию и большие габариты. A number of three-pole load switches are known in which each pole has an arcing chamber, a piston cylinder with a piston, movable and fixed contacts, and the arcing between the contacts of the arc is extinguished by the method described above. So SF6 load switch [2] for switchgear, capable of disconnecting relatively small currents, but with an increased recovery voltage; load switch [3] in which the extinction of the arc occurs by blowing gas in the upper part of the chamber; a load switch with a rotary knife [4] located in a body filled with SF6 gas; autopneumatic switch-disconnector [5] three-pole autopneumatic switch-disconnector from ASEA [6] having a complex design and large dimensions.

Общим недостатком перечисленных автопневматических и автокомпрессионных трехполюсных коммутационных аппаратов является необходимость для каждого полюса наличия своего поршневого устройства и кинематически связанных с ними механизмов движения. Это снижает надежность работы, усложняет конструкцию и значительно удорожает аппарат в целом. A common drawback of the listed autopneumatic and autocompression three-pole switching devices is the need for each pole to have its own piston device and kinematically related movement mechanisms. This reduces the reliability, complicates the design and significantly increases the cost of the device as a whole.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является автопневматический выключатель нагрузки [7] Выключатель имеет общую для трех полюсов металлическую раму, к которой прикреплены верхний и нижний изоляторы. Верхний изолятор каждого полюса содержит неподвижный контакт с главными токонесущими ламелями и подпружиненный дугогасительный контактный стержень. Нижний изолятор содержит корпус, несущий металлический подвижный поршневой цилиндр, заканчивающийся вверху дугогасительным соплом, и неподвижный поршень, удерживающийся с помощью штока на рейке. Перемещение поршневого цилиндра осуществляется с помощью рычага с серьгой, который связан с валом привода. При размыкании контактов и выходе дугогасительного контакта из сопла дуга гасится потоком сжатого под поршнем воздуха. The closest in technical essence to the invention is an auto-pneumatic load switch [7] The switch has a common metal frame for the three poles, to which the upper and lower insulators are attached. The upper insulator of each pole contains a fixed contact with the main current-carrying lamellas and a spring-loaded arcing contact pin. The lower insulator contains a housing supporting a metal movable piston cylinder ending at the top with an extinguishing nozzle, and a stationary piston held by a rod on the rail. The movement of the piston cylinder is carried out using a lever with an earring, which is connected with the drive shaft. When the contacts open and the arcing contact exits the nozzle, the arc is extinguished by the flow of compressed air under the piston.

Недостатком такой конструкции является наличие поршневого устройства для каждого полюса и двух изоляторов, что требует большой металлоемкости, усложняет конструкцию и повышает стоимость аппарата. Кроме того, соосное и последовательное (один над другим) расположение неподвижного контактного устройства с поршневым устройством и рычажной системой, а также горизонтальное расположение изоляторов приводит к необходимости увеличения габаритов аппарата. The disadvantage of this design is the presence of a piston device for each pole and two insulators, which requires high metal consumption, complicates the design and increases the cost of the apparatus. In addition, the coaxial and sequential (one above the other) arrangement of the fixed contact device with the piston device and the lever system, as well as the horizontal arrangement of the insulators, necessitates an increase in the dimensions of the apparatus.

Цель изобретения упрощение конструкции, уменьшение габаритов, повышение надежности работы автопневматического (автокомпрессионного) коммутационного аппарата. The purpose of the invention is to simplify the design, reduce the size, increase the reliability of the autopneumatic (autocompression) switching device.

Поставленная цель достигается тем, что в известном автопневматическом трехполюсном выключателе нагрузки с гашением электрической дуги потоком воздуха, непосредственно создаваемого при отключении, содержащем дугогасительные камеры, подвижные и неподвижные контакты, поршневой цилиндр с поршнем нагнетания воздуха, поршневой цилиндр с поршнем нагнетания воздуха является общим для трех полюсов, расположенных вокруг него и помещенных в одном корпусе с поршневым цилиндром; дугогасительные камеры каждого полюса примыкают к поршневому цилиндру, и полости дугогасительных камер сообщаются с полостью поршневого цилиндра; подвижные контакты трех полюсов закреплены на общей изоляционной траверсе, связанной с поршнем посредством штока. This goal is achieved by the fact that in the well-known autopneumatic three-pole load switch with the extinction of the electric arc by the air flow generated directly during shutdown, containing arcing chambers, movable and fixed contacts, a piston cylinder with an air injection piston, a piston cylinder with an air injection piston poles located around it and placed in one housing with a piston cylinder; the arcing chambers of each pole are adjacent to the piston cylinder, and the cavities of the arcing chambers communicate with the cavity of the piston cylinder; the movable contacts of the three poles are fixed to a common insulating traverse connected to the piston by means of a rod.

Выполнения трехполюсного выключателя с одним общим для трех полюсов поршнем, позволяет значительно сократить габариты аппарата, уменьшить число подвижных частей, тем самым увеличить надежность работы выключателя. The implementation of a three-pole circuit breaker with one piston common to three poles can significantly reduce the dimensions of the apparatus, reduce the number of moving parts, thereby increasing the reliability of the circuit breaker.

Расположение подвижных токонесущих контактов трех полюсов на одной общей траверсе связанной с поршнем посредством штока, позволяет также сократить значительно габариты аппарата и повысить надежность его работы. The location of the movable current-carrying contacts of the three poles on one common traverse connected to the piston by means of the rod, can also significantly reduce the dimensions of the apparatus and increase the reliability of its operation.

Выполнение поршня и траверсы с закрепленными на ней подвижными контактами трех полюсов, на одном штоке, связанном с приводом, позволяет наиболее просто достичь одновременности замыкания и размыкания контактов трех полюсов, так как подвижные контакты жестко связаны с одной общей траверсой, что исключает возможность разновременности их перемещения (в соответствии с ГОСТ 687-78 разновременность размыкания или замыкания контактов не должна превышать 0,01 с). The execution of the piston and the traverse with the movable contacts of three poles fixed on it, on one rod connected to the drive, makes it most simple to achieve the simultaneous closure and opening of the contacts of the three poles, since the movable contacts are rigidly connected to one common traverse, which eliminates the possibility of their simultaneous displacement (in accordance with GOST 687-78, the time difference between opening or closing of contacts should not exceed 0.01 s).

На фиг.1 изображен предлагаемый выключатель, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1 (справа показано включенное положение выключателя, а на разрезе слева отключенное). Figure 1 shows the proposed switch, General view; in Fig. 2, section A-A in Fig. 1 (on the right, the on position of the switch is shown, and in the section on the left, it is turned off).

Однопоршневой трехполюсный выключатель нагрузки имеет изоляционный поршневой цилиндр 1 с поршнем 2, примыкающий к дугогасительным камерам 3 трех полюсов. В каждой камере 3 имеется стакан 4 с подпружиненными токонесущими контактами 5 и дугоулавливающим кольцом 6, выполненным из тугоплавкого металла. Камеры сообщаются с атмосферой (с окружающей выключатель средой, например воздухом или другим электроизоляционным газом) через соплообразные отверстия 7, а также через щель 8 с полостью цилиндра 1. Шток 9, проходящий через отверстия в дне цилиндра 1, соединен с поршнем 2, с изоляционной траверсой 10 и с приводом. При включении выключателя подвижный контакт 11 охвачен подпружиненными скользящими контактами 5 и 12, соединенными с токоотводами-шинопроводами 13 и 14 через стакан 4. A single-piston three-pole load switch has an insulating piston cylinder 1 with a piston 2 adjacent to the arcing chambers 3 of the three poles. In each chamber 3 there is a glass 4 with spring-loaded current-carrying contacts 5 and an arc collecting ring 6 made of refractory metal. The chambers communicate with the atmosphere (with the medium surrounding the switch, for example, air or other insulating gas) through nozzle-shaped openings 7, and also through a slot 8 with the cylinder cavity 1. The rod 9 passing through the openings in the bottom of the cylinder 1 is connected to the piston 2, with an insulating traverse 10 and with a drive. When the switch is turned on, the movable contact 11 is surrounded by spring-loaded sliding contacts 5 and 12 connected to the down conductors-busbars 13 and 14 through the cup 4.

При необходимости выключатель может быть помещен в бак, наполненный электроизоляционным дугогасительным газом. При этом шток 9, соединяющий поршень 2 и траверсу 10 с приводом, может либо выступать наружу через отверстие в дне поршневого цилиндра 1 с сальниковым уплотнением, либо может быть соединен посредством рычага с валом, также выступающим наружу для соединения с приводом. If necessary, the switch can be placed in a tank filled with electrical insulating gas. In this case, the rod 9 connecting the piston 2 and the crosshead 10 to the drive can either protrude outward through an opening in the bottom of the piston cylinder 1 with a stuffing box seal, or can be connected via a lever with a shaft also protruding outwardly for connection with the drive.

Выключатель работает следующим образом. Включение и отключение выключателя производится посредством привода, к которому подсоединен шток 9. При включении выключателя шток 9, поршень 2 и траверса 10, закрепленные на штоке 9, и подвижные контакты 11 трех полюсов выключателя, закрепленные на траверсе 10, перемещаются вверх во включенное положение. При этом контакты 11 и 5 замыкаются, поршень 2 находится в крайнем верхнем положении в поршневом цилиндре 1. При отключении выключателя шток 9 опускается вниз вместе с закрепленными на нем поршнем 2 и траверсой 10. При этом контакты 5 и 11 размыкаются. Между контактами возникает электрическая дуга. Когда подвижные контакты 11 выходят из сопла 7, дуга, образованная между расходящимися контактами, гасится потоком сжимаемого поршнем 2 в цилиндре 1 и вытекающего через канал 8 из сопла 7 воздуха (газа). The switch operates as follows. The switch is turned on and off by means of a drive to which the rod 9 is connected. When the switch is turned on, the rod 9, piston 2 and crosshead 10, mounted on the rod 9, and the movable contacts 11 of the three poles of the switch, mounted on the beam 10, are moved up to the on position. In this case, the contacts 11 and 5 are closed, the piston 2 is in the highest position in the piston cylinder 1. When the switch is turned off, the rod 9 goes down together with the piston 2 and the traverse 10 fixed to it. In this case, the contacts 5 and 11 open. An electric arc arises between the contacts. When the movable contacts 11 exit the nozzle 7, the arc formed between the diverging contacts is extinguished by the flow of air (gas) compressed by the piston 2 in the cylinder 1 and flowing out through the channel 8 from the nozzle 7.

Предлагаемая конструкция однопоршневого трехполюсного выключателя нагрузки позволяет весьма значительно уменьшить металлоемкость, массу и стоимость аппарата, упростить конструкцию, предельно сократить разновременность замыкания и размыкания контактов, повысить эффективность, надежность и срок службы аппарата. The proposed design of a single-piston three-pole switch-disconnector can significantly reduce the metal consumption, weight and cost of the apparatus, simplify the design, extremely reduce the simultaneous closure and opening of contacts, increase the efficiency, reliability and service life of the apparatus.

Выполнение одного общего для трех полюсов поршня позволяет выполнить аппарат значительно более компактным, а также упростить конструкцию путем сведения числа ее деталей практически до минимума. The implementation of one common to the three poles of the piston allows you to make the device much more compact, and also to simplify the design by reducing the number of parts to almost a minimum.

Claims

ONE-PISTON THREE-POLE LOAD CIRCUIT BREAKER with extinguishing the electric arc by the air flow generated directly during shutdown, containing arcing chambers, movable and fixed contacts, a piston cylinder with an air discharge piston, characterized in that the piston cylinder with an air discharge piston is common for three poles him and placed in the same housing with the piston cylinder, the arcing chambers of each pole are adjacent to the piston cylinder, and the cavity of the arcing chamber measures communicate with the cavity of the piston cylinder, the movable contacts of the three poles are fixed to a common insulating traverse connected to the piston via the rod.