RU2140684C1 - Arc-control device of autocompression gas- filled high-voltage circuit breaker - Google Patents
Arc-control device of autocompression gas- filled high-voltage circuit breaker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2140684C1 RU2140684C1 RU97101524A RU97101524A RU2140684C1 RU 2140684 C1 RU2140684 C1 RU 2140684C1 RU 97101524 A RU97101524 A RU 97101524A RU 97101524 A RU97101524 A RU 97101524A RU 2140684 C1 RU2140684 C1 RU 2140684C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- insulating
- gas
- volume
- cavity
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к дугогасительным устройствам высоковольтных автокомпрессионных выключателей. The invention relates to electrical engineering, and in particular to arcing devices of high-voltage autocompression switches.
Известно дугогастиельное устройство газонаполненного автокомпрессионного выключателя /1/, в котором имеются подвижный и неподвижный главные контакты и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла. В такой конструкции горловины сопел имеют значительные площади поперечных сечений, что снижает эффективность дугогашения и площади поперечных сечений, что снижает эффективность дугогашения и требуется большая мощность привода для функционирования выключателя при коммутации номинального тока отключения, что снижает надежность выключателя в эксплуатации. It is known arc-gas storage device gas-filled autocompression switch / 1 /, in which there are movable and fixed main contacts and arcing contacts, metal and insulating nozzles. In this design, the nozzle necks have significant cross-sectional areas, which reduces the efficiency of arcing and cross-sectional areas, which reduces the efficiency of arcing and requires a large drive power for the circuit breaker to operate when switching the rated breaking current, which reduces the reliability of the circuit breaker in operation.
Наиболее близким к данному является дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя /2/, содержащее главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, полость автогенерации, совмещенную с межконтактным промежутком внутри изоляционного сопла между дугогасительными контактами, соединенную с камерой сжатия и камерой выключателя щелевыми цилиндрическими каналами. Closest to this is the arcing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch / 2 /, containing main and arcing contacts, a metal and insulating nozzle, a self-generating cavity combined with the contact gap inside the insulating nozzle between the arcing contacts connected to the compression chamber and the switch chamber by slotted cylindrical channels .
Повышение эффективности дугогашения при отключении обеспечивается за счет использования эффекта автогенерации /2, 3/ что позволяет повысить давление вверх по потоку, а следовательно, увеличить массовый расход дугогасящей среды при отключении и уменьшить нагрузку на привод. Improving the efficiency of the extinguishing during shutdown is ensured by using the self-generating effect / 2, 3 /, which allows to increase the pressure upstream, and therefore, increase the mass flow rate of the extinguishing medium during shutdown and reduce the load on the drive.
Известно /3/, что эффект автогенерации связан с абляцией внутренней поверхности изоляционного сопла и возникновением аксиальных потоков пара /элементарный углерод и CF4/, как вверх по потоку, так и вниз по потоку дугогасящего газа с точкой стагнации в центре цилиндрической части сопла, при этом массовый расход пара возрастает при увеличении тока отключения, длины изоляционного сопла и уменьшении его внутреннего диаметра. С увеличением межконтактного промежутка длина дуги увеличивается, процесс автогенерации усиливается, давление в полости автогенерации возрастает.It is known / 3 / that the self-generation effect is associated with the ablation of the inner surface of the insulating nozzle and the appearance of axial vapor flows / elemental carbon and CF 4 /, both upstream and downstream of the arc gas with a stagnation point in the center of the cylindrical part of the nozzle, In this case, the mass flow rate of steam increases with an increase in the trip current, the length of the insulating nozzle and a decrease in its inner diameter. With an increase in the contact gap, the arc length increases, the process of auto-generation increases, and the pressure in the cavity of auto-generation increases.
При увеличении номинального напряжения на разрыв необходимо увеличение межконтактного расстояния, что сопровождается увеличением времени горения дуги при ограниченной мощности привода. При этом увеличивается энергия дуги отключения и объема полости автогенерации 1 становится недостаточно для нормального функционирования выключателя, требуется больший массовый расход среды за счет генерации к моменту гашения дуги, что вызывает необходимость введения дополнительных импульсных аккумуляторов энергии с использованием эффекта автогенерации. With an increase in the nominal breaking voltage, an increase in the contact distance is necessary, which is accompanied by an increase in the arc burning time with limited drive power. At the same time, the energy of the arc of shutdown increases and the volume of the cavity of self-generation 1 becomes insufficient for the normal operation of the circuit breaker, a larger mass flow rate of the medium is required due to generation by the time of arc extinction, which necessitates the introduction of additional pulsed energy accumulators using the self-generation effect.
Оптимальное сочетание автокомпрессии с более объемной системой автогенерации позволит при увеличении номинального напряжения на разрыв как уменьшить нагрузку на привод, так и повысить отключающую способность выключателя без существенного увеличения времени отключения и номинального давления в объеме выключателя. The optimal combination of autocompression with a larger autogeneration system will allow increasing the rated breaking voltage to both reduce the load on the drive and increase the breaking capacity of the circuit breaker without significantly increasing the tripping time and the nominal pressure in the circuit breaker volume.
Задачей изобретения является выбор оптимальных параметров конструкции дугогасительного устройства, обеспечивающий надежность функционирования дугогасительного устройства высоковольтного автокомпрессионного выключателя при отключении. The objective of the invention is the selection of the optimal design parameters of the arcing device, ensuring the reliability of the operation of the arcing device of the high-voltage autocompression switch during shutdown.
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, содержащее главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло, полость автогенерации, ограниченную внутренней поверхностью изоляционного сопла и дугогасительными контактами, совмещенную с межконтактным промежутком, соединенную с камерой сжатия щелевым каналом для обеспечения поперечного дутья, выполненным в теле изоляционного сопла, и с общим объемом выключателя щелевым каналом продольного дутья, образованным наружной поверхностью дугогасительного контакта с и внутренней поверхностью изоляционного сопла, дополнительно снабжено изоляционной втулкой, отделяющей камеру автогенерации, образованную в теле указанного изоляционного сопла, от указанного щелевого канала для обеспечения поперечного дутья, внутренняя поверхность оконечности которой ограничивает в пространстве вверх по потоку указанную полость автогенерации, и цилиндрической изоляционной втулкой с фиксированным зазором, внутренняя поверхность которой образует с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта камеру, причем указанная камера, образованная внутренней поверхностью цилиндрической изоляционной втулки с фиксированным зазором с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта, и камера автогенерации связаны с полостью автогенерации через кольцевые каналы, а в момент гашения дуги выполняется соотношение объектов VB ≥ VА + VС ≥ VD, или где VB - объем камеры сжатия, Va - объем полости автогенерации, VС - объем камеры автогенерации, VD - объем камеры (D), образованной внутренней поверхностью цилиндрической изоляционной втулки с фиксированным зазором с внешней цилиндрической поверхностью подвижного "дугогасительного контакта".The essence of the claimed invention lies in the fact that the arcing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch containing main contacts, arcing contacts, one of which has a nozzle, an insulating nozzle, an autogeneration cavity, bounded by the inner surface of the insulating nozzle and arcing contacts, combined with the contact gap connected to a compression chamber with a slit channel to provide transverse blast made in the body of the insulating nozzle, and with a common volume removable switch slotted channel of longitudinal blast, formed by the outer surface of the arcing contact with and the inner surface of the insulating nozzle, is additionally equipped with an insulating sleeve separating the self-generating chamber formed in the body of the specified insulating nozzle from the specified slot channel to provide transverse blast, the inner surface of the tip of which limits space upstream of the specified cavity of the self-generation, and a cylindrical insulating sleeve with a fixed azoor, the inner surface of which forms a chamber with the outer cylindrical surface of the movable quenching contact, said chamber formed by the inner surface of the cylindrical insulating sleeve with a fixed gap with the outer cylindrical surface of the movable quenching contact, and the autogeneration chamber are connected to the autogeneration cavity through ring channels, and at the moment arc extinguishing objects, the relation V B ≥ V A + V C ≥ V D, or where V B - compression chamber volume, V a - volume of the cavity av ogeneratsii, V C - autogeneration chamber volume, V D - volume of the chamber (D), formed by the inner surface of the cylindrical insulating sleeve with a fixed gap to the outer cylindrical surface of the movable "arcing contact."
Нам не известны дугогасительные устройства высоковольтных газонаполненных автокомпрессионных выключателей, в которых надежность функционирования дугогасительного устройства при отключении осуществляется за счет изоляционной втулки, отделяющей камеру автогенерации, образованную в теле изоляционного сопла от щелевого канала, выполненного для обеспечения поперечного дутья, внутренняя поверхность оконечности которой ограничивает в пространстве вверх по потоку указанную полость автогенерации, и цилиндрической изоляционной втулкой с фиксированным зазором, внутренняя поверхность которой образует с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта камеру, причем указанная камера, образованная внутренней поверхностью втулки с фиксированным зазором с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта и камера автогенерации связаны с полостью автогенерации через кольцевые каналы, а в момент гашения дуги выполняется соотношение VB ≥ VА + VС ≥ VD.We are not aware of the arcing devices of high-voltage gas-filled autocompression switches, in which the operation of the arcing device when disconnected is ensured by the insulating sleeve separating the self-generating chamber formed in the body of the insulating nozzle from the slotted channel made to provide lateral blasting, the inner surface of which extends in space upstream the specified cavity of the self-generation, and a cylindrical insulating sleeve with a fixed gap, the inner surface of which forms a chamber with the outer cylindrical surface of the movable arrester contact, said chamber formed by the inner surface of the sleeve with a fixed gap with the outer cylindrical surface of the movable arrester contact and the self-generation chamber connected to the autogeneration cavity through ring channels, and at the time of quenching arc, the relation V B ≥ V A + V C ≥ V D is satisfied.
На чертеже изображено дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя и момент отключения. The drawing shows the arcing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch and the moment of shutdown.
Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, подвижной дугогасительный контакт 3, неподвижный поршень 4, дугогасительный контакт 5. На главном подвижном контакте 2 жестко закреплено изоляционное сопло 6. Полость автогенерации ограничена внутренней поверхностью изоляционного сопла 6 и дугогасительными контактами 3, 5 совмещена с межконтактным промежутком и соединена щелевым каналом 7 с камерой сжатия, при этом щелевой канал выполнен в теле изоляционного сопла 6 для обеспечения поперечного дутья с выходом в полость автогенерации. Камера сжатия находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 6, главный подвижный контакт 2, подвижный дугогасительный контакт 3, шток привода, жестко связанный с подвижным дугогасительным контактом 3 /на чертеже не показан/ и неподвижным поршнем 4. The arcing device of the high-voltage gas-filled autocompression switch contains the main fixed 1 and movable 2 contacts, the movable arcing contact 3, the fixed piston 4, the arcing contact 5. The main movable contact 2 is rigidly fixed to the insulating nozzle 6. The self-generation cavity is bounded by the inner surface of the insulating nozzle 6 and the arcing contacts 3, 5 is combined with the contact gap and is connected by the slotted channel 7 to the compression chamber, while the slotted channel is made in t le insulating nozzle 6 for blowing a transverse access to the cavity autogeneration. The compression chamber is located between the movable system of the switch, including the insulating nozzle 6, the main movable contact 2, the movable arcing contact 3, the actuator rod, rigidly connected with the movable arcing contact 3 / not shown / and the stationary piston 4.
Оптимальное сочетание автокомпрессии с более объемной системой автогенерации позволит при увеличении номинального напряжения на разрыв как уменьшить нагрузку на привод, так и повысить отключающую способность выключателя без существенного увеличения времени отключения и номинального давления в объеме выключателя. Полость автогенерации увеличена в пространстве вверх по потоку и соединена с помощью кольцевых каналов 8 и 9 с камерой автогенерации в теле изоляционного сопла 6 и с камерой D, образованной внутренней поверхностью цилиндрической изоляционной втулки с фиксированным зазором 10 и внешней поверхностью подвижного дугогасительного контакта 3. Внутренняя поверхность оконечности изоляционной втулки 11 отделяет камеру автогенерации от щелевого канала 7. С общим объемом выключателя полость автогенерации связана щелевым каналом продольного дутья 12 и через сопло в подвижном дугогасительном контакте 3. The optimal combination of autocompression with a larger autogeneration system will allow increasing the rated breaking voltage to both reduce the load on the drive and increase the breaking capacity of the circuit breaker without significantly increasing the tripping time and the nominal pressure in the circuit breaker volume. The autogeneration cavity is enlarged in the space upstream and connected via annular channels 8 and 9 to the autogeneration chamber in the body of the insulating nozzle 6 and to the chamber D formed by the inner surface of the cylindrical insulating sleeve with a fixed gap 10 and the outer surface of the movable arcing contact 3. Inner surface the tip of the insulating sleeve 11 separates the self-generation chamber from the slotted channel 7. With the total volume of the switch, the self-generated cavity is connected by the slotted channel of the longitudinal blast 1 2 and through a nozzle in a movable arcing contact 3.
Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя работает следующим образом. The extinguishing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch operates as follows.
Отключение. При подаче команды на отключение перемещается подвижная система выключателя с главным подвижным контактом 2, подвижным дугогасительным контактом 3 и изоляционным соплом 6 сверху вниз. Shutdown. When a shutdown command is issued, the movable circuit-breaker system moves with the main movable contact 2, the movable arcing contact 3 and the insulating nozzle 6 from top to bottom.
Сначала размыкаются главные контакты 1 и 2, одновременно ток сбрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов 3 и 5. По мере движения подвижной системы выключателя с относительно неподвижного поршня 4 происходит сжатие газа, например элегаза, в камере сжатия. После размыкания дугогасительных контактов 3 и 5 электрическая дуга горит в полости автогенерации между дугогасительными контактами 3 и 5 во внутренней поверхности изоляционного сопла 6. В полости автогенерации за счет энергии излучения, воздействующей на внутреннюю поверхность изоляционного сопла 6 и внутреннюю поверхность оконечности изоляционной втулки 11, а также на внутреннюю поверхность камеры автогенерации и изоляционную поверхность камеры D возникает эффект автогенерации /абляция изоляционных стенок/ и возникновение массового расхода паровой фазы, что приводит к повышению давления в полости автогенерации и камере автогенерации, а также в камере D. В процессе перемещения подвижной системы выключателя открывается щелевой канал продольного дутья 12, что позволяет частично ограничить давление газа в полости автогенерации и степень разрушения внутренней поверхности горловины изоляционного сопла 6 при максимальном токе отключения, а в момент перехода его через нуль обеспечить восстановление потока газа из камеры сжатия через сопло в подвижном дугогасительном контакте 3, и поток через целевой канал продольного дутья 12 в общий объем выключателя, что позволяет эффективно гасить электрическую дугу отключения. First, the main contacts 1 and 2 open, at the same time, the current is discharged into the contact zone of the arcing contacts 3 and 5. As the moving system of the circuit breaker moves from the relatively stationary piston 4, gas, for example SF6 gas, is compressed in the compression chamber. After the interruption contacts 3 and 5 open, the electric arc burns in the self-generation cavity between the interrogation contacts 3 and 5 in the inner surface of the insulation nozzle 6. In the self-generation cavity, due to the radiation energy acting on the inner surface of the insulation nozzle 6 and the inner surface of the tip of the insulating sleeve 11, a also on the inner surface of the self-generation chamber and the insulating surface of the chamber D there is a self-generation effect / ablation of the insulating walls / and the occurrence of mass the vapor phase, which leads to an increase in pressure in the self-generation cavity and the self-generation chamber, as well as in the chamber D. In the process of moving the circuit breaker system, the slit channel of the longitudinal blast 12 is opened, which partially limits the gas pressure in the self-generation cavity and the degree of destruction of the inner surface of the neck insulating nozzle 6 at the maximum shut-off current, and at the moment of its transition through zero, to ensure the restoration of the gas flow from the compression chamber through the nozzle in a movable arrester act 3, and the flow through the target channel of the longitudinal blast 12 into the total volume of the switch, which allows you to effectively extinguish the electric arc of the shutdown.
Заключение. При включении выключателя сначала происходит контактирование подвижного дугогасительного контакта 3, с дугогасительным контактом 5, а затем главных контактов 1 и 2. Conclusion When the switch is turned on, the moving arcing contact 3 first contacts the arcing contact 5, and then the main contacts 1 and 2.
Проведенные исследования показывают, что решение задачи повышения отключающей способности при повышении номинального напряжения на разрыв при ограниченной мощности привода достигается за счет соответствующего выбора полости автогенерации и камеры автогенерации в сочетании с камерой D. The studies show that the solution to the problem of increasing the breaking capacity with increasing rated breaking voltage with limited drive power is achieved by the appropriate choice of the self-generation cavity and the self-generation chamber in combination with camera D.
Исследованиями установлено, что введение камеры D обеспечивает усиление расходного эффекта относительно выходного сечения первого щелевого канала 7 и способствует уменьшению расхода рабочей среды из камеры сжатия в полость автогенерации в фазе большого тока. К моменту гашения дуги высокочастотные колебания газа в камере D обеспечивают повышение уровня мелкомасштабной турбулентности в потоке среды из камеры сжатия, что способствует улучшению коммутационной способности в тепловой фазе пробой /режим НКЗ и начального ПВН/. Аккумуляция энергии газа в камере автогенерации способствует увеличению массового расхода газа в момент перехода тока через нуль. При этом в пространстве вверх по потоку в этот момент действуют два газовых потока, разделенных изоляционной втулкой 11, что повышает уровень взаимодействия среды с остаточной электрической дугой отключения и отключающая способность выключателя повышается. На основании проведенных исследований к моменту перехода тока через нуль при гашении дуги необходимо выполнить следующие соотношение VB ≥ VА + VС ≥ VD где VB - объем камеры сжатия, VА - объем полости автогенерации, VС - объем камеры авто генерации, VD - объем камеры D, образованной внутренней поверхностью цилиндрической изоляционной втулки с фиксированным зазором с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта.Studies have established that the introduction of chamber D provides an increase in the expenditure effect relative to the output section of the first slotted channel 7 and helps to reduce the flow of the working medium from the compression chamber to the self-generation cavity in the high-current phase. By the time of arc extinction, high-frequency gas oscillations in chamber D provide an increase in the level of small-scale turbulence in the medium flow from the compression chamber, which contributes to an improvement in the switching ability in the thermal phase of breakdown / NKZ mode and initial STP /. Accumulation of gas energy in the self-generation chamber contributes to an increase in the mass flow rate of gas at the moment the current passes through zero. Moreover, in the space upstream at this moment there are two gas flows separated by an insulating sleeve 11, which increases the level of interaction of the medium with the residual disconnecting electric arc and the breaking capacity of the circuit breaker increases. Based on the studies, by the time the current passes through zero during arc extinction, it is necessary to fulfill the following relation V B ≥ V A + V C ≥ V D where V B is the volume of the compression chamber, V A is the volume of the self-generation cavity, V C is the volume of the auto-generation chamber , V D is the volume of the chamber D formed by the inner surface of the cylindrical insulating sleeve with a fixed gap with the outer cylindrical surface of the movable arcing contact.
Литература:
1. SN, патент, 519238, H 01 H 33/21, 1972.Literature:
1. SN, patent, 519238, H 01 H 33/21, 1972.
2. Заявка N 95115860, 11.09.95 (ф. N 10 ИЗ, ПМ-96, от 17.09.96). 2. Application N 95115860, 09/11/95 (f. N 10 IZ, PM-96, 09/17/96).
3. Kirchesch P., Niemeyer L., Arc behavijr in an Abbating Nozzzle, Proc. jf Sth/int. Symposium SAP, 1985, Lodz, 39-43. 3. Kirchesch P., Niemeyer L., Arc behavijr in an Abbating Nozzzle, Proc. jf Sth / int. Symposium SAP, 1985, Lodz, 39-43.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101524A RU2140684C1 (en) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Arc-control device of autocompression gas- filled high-voltage circuit breaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97101524A RU2140684C1 (en) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Arc-control device of autocompression gas- filled high-voltage circuit breaker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97101524A RU97101524A (en) | 1999-02-27 |
| RU2140684C1 true RU2140684C1 (en) | 1999-10-27 |
Family
ID=20189529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97101524A RU2140684C1 (en) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Arc-control device of autocompression gas- filled high-voltage circuit breaker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2140684C1 (en) |
-
1997
- 1997-02-04 RU RU97101524A patent/RU2140684C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2140684C1 (en) | Arc-control device of autocompression gas- filled high-voltage circuit breaker | |
| RU2094886C1 (en) | Arc-control device of gas-filled autocompression high-voltage circuit breaker | |
| JPS63152828A (en) | Compressed gas breaker | |
| RU2153205C1 (en) | Arc-control device of gas-filled self-compression high-voltage circuit breaker | |
| US5153397A (en) | Gas circuit breaker | |
| US4524257A (en) | High-voltage gas-blast puffer type circuit-breaker | |
| CS229671B2 (en) | High voltage power circuit braker | |
| US4565911A (en) | High-voltage circuit-breaker | |
| JP2563855B2 (en) | High voltage circuit breaker | |
| US20080135523A1 (en) | Self-blast circuit breaker with control body | |
| RU2207648C1 (en) | Arc-control device for gas-filled high-voltage pufferbreaker | |
| JPS6352729B2 (en) | ||
| JP2523480B2 (en) | Puffer type gas pipe and disconnector | |
| RU2087977C1 (en) | Arc control device of high-voltage gas switch | |
| WO2014096221A1 (en) | Contact arrangement for high voltage switchgear and switchgear with contact arrangement | |
| RU2168789C1 (en) | Arc-control device for self-compression gas-filled high-voltage switch | |
| RU2148281C1 (en) | Arc-control device of self-compression gas-filled high-voltage switch | |
| RU1783590C (en) | Arc control device of high-voltage gas-filled autocompression switch | |
| JP2512502Y2 (en) | Gas insulated disconnector | |
| US3160726A (en) | cromer | |
| RU2396629C2 (en) | Arc-extinguishing device of high-voltage gas-filled puffer breaker | |
| EP2827353A1 (en) | Electrical switching device | |
| RU2323500C1 (en) | Arc-control device of self-compressing gas-filled high-voltage circuit breaker | |
| RU2255391C1 (en) | Arc-control device of gas-filled and gas-blast high-voltage circuit breaker | |
| RU2006976C1 (en) | Arc control device of high-voltage gas-filled autocompression switch |