RU2037229C1

RU2037229C1 - Three-pole vacuum switch

Info

Publication number: RU2037229C1
Application number: RU93016241/07A
Authority: RU
Inventors: ков С.П. Чист; С.П. Чистяков; С.В. Салмин; В.И. Трефилов; В.П. Чернов
Original assignee: Научно-производственное объединение "ЭЛВЕСТ"
Priority date: 1993-03-29
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: arc control device with higher high-voltage and arc control characteristics as compared with two other poles which contacts close with lagging is installed in pole which contacts break first in three-pole vacuum switch which contacts in pole do not break simultaneously. EFFECT: increased value of interrupting current with keeping mass and dimensions same. 6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению и касается трехполюсных вакуумных выключателей, предназначенных для отключения нагрузок в цепях с изолированной нейтралью. The invention relates to high-voltage apparatus engineering and relates to three-pole vacuum circuit breakers designed to disconnect loads in circuits with isolated neutral.

Известен трехполюсный выключатель Л.1, в котором первоначально размыкаются контакты на одном из трех полюсов, а через промежуток времени, по крайней мере, не менее 1/3 периода промышленной частоты сети, размыкаются контакты двух оставшихся полюсов. При такой коммутации нагрузки достигается чрезвычайно эффективное снижение коммутационных перенапряжений вследствие предотвращения явления виртуального среза тока. Однако необходимый эффект достигается лишь при стабильном срабатывании полюсов с заданной последовательностью, что трудно выполнить при независимом управлении полюсами [1]
Известен трехполюсный вакуумный выключатель Л.2 с неодновременным размыканием контактов полюсов, снабженный устройством, обеспечивающим размыкание контактов одного из полюсов и последующее одновременное размыкание двух других полюсов выключателя через заданный промежуток времени. Использование этого устройства позволило повысить надежность работы выключателя и одновременно упростить его конструкцию [2]
Однако в вышеперечисленных выключателях Л. 1 и 2 в связи с тем, что размыкание контактов второго и третьего полюсов происходит после погасания дуги в первом полюсе, эти два полюса практически работают в режиме двухфазного отключения, т.е. в условиях облегченных по сравнению с первым полюсом. Таким образом уровень коммутационных перенапряжений при отключении нагрузок, возникающий при гашении дуги, во втором и третьем полюсах ниже уровня перенапряжений, имеющих место в первом полюсе.A three-pole switch L.1 is known, in which the contacts at one of the three poles initially open, and after a period of at least at least 1/3 of the industrial frequency of the network, the contacts of the two remaining poles open. With this switching load, an extremely effective reduction of switching overvoltages is achieved due to the prevention of a virtual current cutoff. However, the necessary effect is achieved only with stable operation of the poles with a given sequence, which is difficult to accomplish with independent control of the poles [1]
Known three-pole vacuum switch L.2 with non-simultaneous opening of the contacts of the poles, equipped with a device that provides the opening of the contacts of one of the poles and the subsequent simultaneous opening of the other two poles of the switch after a specified period of time. The use of this device allowed to increase the reliability of the circuit breaker and at the same time simplify its design [2]
However, in the above switches L. 1 and 2 due to the fact that the opening of the contacts of the second and third poles occurs after the extinction of the arc in the first pole, these two poles practically work in the two-phase shutdown mode, i.e. in conditions facilitated in comparison with the first pole. Thus, the level of switching overvoltages when disconnecting the loads that occurs during the quenching of the arc in the second and third poles is lower than the level of overvoltages that occur in the first pole.

Однако, несмотря на разный уровень перенапряжений между различными полюсами, полюса в известных выключателях выполняются одинаковыми, что не согласуется с требованиями, предъявляемыми к выключателям при их разработке: высокие электрические параметры по напряжению, току, мощности, простота конструкции, малые габариты и материалоемкость, унификация и т.д. However, despite the different level of overvoltage between different poles, the poles in the known circuit breakers are identical, which is not consistent with the requirements for circuit breakers during their development: high electrical parameters in terms of voltage, current, power, simplicity of design, small dimensions and material consumption, unification etc.

Задачей изобретения является увеличение тока отключения при сохранении массы и габаритов выключателя. The objective of the invention is to increase the tripping current while maintaining the mass and dimensions of the circuit breaker.

Указанная задача достигается тем, что в трехполюсном вакуумном выключателе с неодновременным размыканием контактов полюсов, в каждом полюсе которого размещено дугогасительное устройство, содержащее, по меньшей мере, одну камеру, в полюсе, контакты которого размыкаются первыми, установлено дугогасительное устройство с более высокими высоковольтными и дугогасительными характеристиками по сравнению с характеристиками дугогасительных устройств двух других полюсов, контакты которых размыкаются с задержкой. This problem is achieved by the fact that in a three-pole vacuum circuit breaker with non-simultaneous opening of the pole contacts, in each pole of which there is an arcing device containing at least one chamber, an arcing device with higher high-voltage and arrester is installed in the pole whose contacts are opened first. characteristics compared to the characteristics of the arcing devices of the other two poles, the contacts of which open with a delay.

Существует несколько вариантов реализации предлагаемого технического решения. There are several options for implementing the proposed technical solution.

Дугогасительное устройство полюса, контакты которого размыкаются первыми (первогасящего полюса), выполнено в виде дугогасительного устройства, аналогичного дугогасительным устройствам двух других полюсов, к которому дополнительно последовательно подсоединена, по меньшей мере, еще одна камера либо на другой класс напряжения, например, в выключателе на напряжение 35 кВ устанавливается камера на 10 кВ, либо с целью унификации изделия аналогичная камерам второго и третьего полюсов. Это позволит при незначительном увеличении массы и габаритов выключателя значительно увеличить его номинальный ток отключения. Кроме того, в качестве дугогасительного устройства первогасящего полюса может быть использовано дугогасительное устройство, аналогичное дугогасительным устройствам двух других полюсов, в котором одна из камер заменена на камеру с более высокими коммутационными характеристиками, например, вместо камеры на ток отключения 20 кА устанавливают камеру на 25 кА. The arrester device of the pole, the contacts of which are opened first (extinguishing pole), is made in the form of an arrester device similar to the arrester devices of the other two poles, to which at least one more camera is connected in series with another voltage class, for example, in a switch on voltage of 35 kV, a 10 kV camera is installed, or with the aim of unifying the product, it is similar to the cameras of the second and third poles. This will allow, with a slight increase in the mass and dimensions of the circuit breaker, to significantly increase its rated breaking current. In addition, an arcing device similar to the arcing devices of the other two poles can be used as an arrester device of the extinguishing pole, in which one of the chambers is replaced by a camera with higher switching characteristics, for example, instead of a camera, a 25 kA camera is installed with a tripping current of 20 kA .

Подобная конструкция дугогасительного устройства первогасящего полюса также позволит увеличить ток отключения, при этом габариты и масса выключателя увеличатся незначительно. A similar design of the extinguishing pole arcing device will also allow to increase the trip current, while the dimensions and weight of the circuit breaker will increase slightly.

С целью дальнейшего снижения восстанавливающего напряжения и коммутационных перенапряжений дугогасительное устройство первогасящего полюса может быть снабжено устройством, снижающим величину восстанавливающего напряжения и коммутационных перенапряжений, в качестве которого могут быть использованы, например RC-цепи. Кроме того, использовав предлагаемое техническое решение, можно, сохранив конструкцию и электрические параметры первогасящего полюса выключателя, упростить конструкцию полюсов, контакты которых размыкаются с задержкой, что приведет к значительному уменьшению массы выключателя. In order to further reduce the recovery voltage and switching overvoltages, the arcing device of the extinguishing pole can be equipped with a device that reduces the value of the recovery voltage and switching overvoltages, for example, RC circuits. In addition, using the proposed technical solution, it is possible, preserving the design and electrical parameters of the protruding pole of the switch, to simplify the design of the poles, the contacts of which open with a delay, which will lead to a significant reduction in the mass of the switch.

Расчет высоковольтных характеристик изоляционных промежутков полюсов производится с учетом возвращающегося напряжения. The calculation of the high-voltage characteristics of the insulation gaps of the poles is made taking into account the returning voltage.

На чертеже показан трехполюсный вакуумный выключатель. The drawing shows a three-pole vacuum circuit breaker.

Выключатель содержит раму 1 с механизмом управления, на которой размещены полюс 2, контакты которого размыкаются первыми (первогасящий), и два полюса 3 и 4, контакты которых размыкаются с задержкой. Каждый полюс выключателя содержит вакуумную дугогасительную камеру 5, установленную на опорном изоляторе 6. На первогасящем полюсе 2 дополнительно к камере 5 установлена еще одна камера 7, по своим параметрам аналогичная камерам 5. Расчет высоковольтных характеристик изоляционных межконтактных промежутков производился с учетом возвращающегося напряжения, которое мгновенно восстанавливается на контактах выключателя после размыкания контактов первогасящего полюса 2 и равно на полюсе 2 1,5U_ф, а на двух других полюсах 3 и 4 3 и 4

U_ф U_ф, где U_ф фазное напряжение источника. Первогасящий полюс 2 снабжен RC-цепочкой, состоящей из последовательно соединенных конденсаторов и резисторов, установленных в одном корпусе 8.The switch contains a frame 1 with a control mechanism, on which a pole 2 is placed, the contacts of which are opened first (extinguishing), and two poles 3 and 4, whose contacts are opened with a delay. Each pole of the circuit breaker contains a vacuum arcing chamber 5 mounted on a supporting insulator 6. At the extinction pole 2, in addition to chamber 5, another chamber 7 is installed, similar in parameters to chambers 5. The high-voltage characteristics of the insulating intercontact gaps were calculated taking into account the returning voltage, which instantly restored at the contacts of the switch after opening the contacts of the extinguishing pole 2 and equal to the pole 2 1,5U _f , and at the other two poles 3 and 4 3 and 4

U _f U _f , where U _{f is the} phase voltage of the source. The extinguishing pole 2 is equipped with an RC circuit consisting of series-connected capacitors and resistors installed in one housing 8.

Выключатель работает следующим образом. После подачи команды на отключение размыкаются контакты первогасящего полюса 2. После погасания дуги в первом полюсе 2 выключателя происходит отключение второго 3 и третьего 4 полюсов. При таком способе коммутации нагрузки наибольшие перенапряжения возникают на первогасящем полюсе 2, полюса 3 и 4 работают в щадящем режиме, поэтому выполнение дугогасительного устройства первогасящего полюса 2 с более высокими высоковольтными и дугогасительными характеристиками, чем характеристики дугогасительных устройств полюсов 3 и 4, позволило при незначительном увеличении массы и габаритов выключателя значительно увеличить ток отключения выключателя. Например, выполнение вакуумного выключателя на напряжение 35 кВ в соответствии с предлагаемым техническим решением позволило увеличить ток отключения с 5 кА до 20 кА, при этом масса выключателя возросла только на 50 кг, а высота на 375 мм. The switch operates as follows. After giving the command to disconnect, the contacts of the extinguishing pole 2 open. After the extinction of the arc in the first pole 2 of the circuit breaker, the second 3 and third 4 poles are disconnected. With this method of switching the load, the greatest overvoltages occur on the quenching pole 2, poles 3 and 4 operate in a gentle mode, therefore, the performance of the arcing device of the quenching pole 2 with higher high-voltage and arcing characteristics than the characteristics of the arcing devices of poles 3 and 4, allowed for a slight increase The mass and dimensions of the circuit breaker significantly increase the circuit breaker current. For example, the implementation of a vacuum circuit breaker for a voltage of 35 kV in accordance with the proposed technical solution allowed to increase the breaking current from 5 kA to 20 kA, while the mass of the circuit breaker increased by only 50 kg and the height by 375 mm.

Claims

1. THREE-POLE VACUUM CIRCUIT BREAKER with non-simultaneous opening of the pole contacts, in each pole of which there is a vacuum arrester containing at least one chamber, characterized in that in the pole whose contacts are opened first, an arrester with higher high-voltage and arcing characteristics compared with the characteristics of the arcing devices of the other two poles.

2. The switch according to claim 1, characterized in that as an arcing device of the pole, the contacts of which are opened first, an arcing device is used, similar to the arcing devices of the other two poles, in which at least one of the cameras is replaced by a camera with higher switching characteristics .

3. The switch according to claim 1, characterized in that as an arcing device of the pole, the contacts of which are opened first, an arcing device is used, similar to the arcing devices of the other two poles, to which at least one more camera is additionally connected in series.

4. The switch according to claim 3, characterized in that a camera similar to the cameras of the other two poles is used as an additional camera.

5. The switch according to claims 1 to 4, characterized in that the arcing device of the pole, the contacts of which are opened first, is equipped with a device that reduces the value of the recovery voltage and switching overvoltages at the contacts of the cameras.

6. The switch according to claim 5, characterized in that the RC circuit is used as a device that reduces the magnitude of the recovery voltage and switching overvoltages.