RU2143149C1

RU2143149C1 - Three-pole high-voltage vacuum circuit breaker

Info

Publication number: RU2143149C1
Application number: RU99108134A
Authority: RU
Inventors: С.И. Вершинина; А.А. Казаков
Original assignee: Высоковольтный научно-исследовательский центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 1999-12-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: circuit breaker has frame built up of two parallel channel bars mounting vertical insulating posts arranged in parallel pairs. Vacuum arc-control chambers accommodating fixed and movable contacts are placed between posts on upper and lower supports. Lower supports have through holes passing insulating control rods of movable contacts connected to turning levers of transfer mechanism mounted between wide flanges of channel bar. One of bars mounts in its channel making solenoid actuating hinge-and-lever operating mechanism whose plane is horizontal and parallel to wide flange of channel bar. Each of upper supports is box-shaped with its bottom up and with fixed- contact lead connected inside it. Each of lower supports is box- shaped with bottom up and with movable contact lead connected to its inner surface. EFFECT: simplified design, reduced cost of circuit breaker. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным выключателям с вакуумными дугогасительными камерами. The invention relates to electrical engineering, namely to high-voltage circuit breakers with vacuum interrupter chambers.

В конструкции высоковольтных вакуумных выключателей решается комплекс проблем, связанных с изоляцией, охлаждением, силовыми нагрузками. Известен трехполюсный высоковольтный вакуумный выключатель [1], содержащий корпус, электромагнитный привод и передаточный механизм в виде вала. На корпусе укреплены коробчатые изоляционные ячейки, к которым присоединены вакуумные дугогасительные камеры. Выключатель имеет небольшие габаритные размеры, однако для изготовления изоляционных ячеек требуется тяжелое прессовое оборудование. Приводное устройство закреплено на корпусе и, при воздействии на вал, передает реакцию на корпус. Поэтому корпус выключателя должен быть прочным и жестким, что увеличивает его массу и стоимость. Изоляционные ячейки, закрепленные на корпусе, представляют собой кронштейны и также требуют развитого по высоте выключателя жесткого корпуса. The design of high-voltage vacuum circuit breakers solves a set of problems related to insulation, cooling, and power loads. Known three-pole high-voltage vacuum circuit breaker [1], comprising a housing, an electromagnetic drive and a gear mechanism in the form of a shaft. Box-shaped insulating cells are attached to the casing, to which are connected vacuum arcing chambers. The circuit breaker has small overall dimensions, but heavy press equipment is required for the manufacture of insulating cells. The drive device is mounted on the housing and, when exposed to the shaft, transmits the reaction to the housing. Therefore, the case of the switch must be strong and rigid, which increases its weight and cost. Insulation cells fixed to the housing are brackets and also require a hard housing circuit breaker that is developed in height.

Известен также модульный вакуумный выключатель [2] в котором каждый из трех полюсов фактически представляет собой однополюсный выключатель. Каждая вакуумная камера снабжена отдельным приводом с обмоткой и магнитной защелкой и закреплена на корпусе приводного электромагнита внутри полого изоляционного стакана, причем ось приводного электромагнита находится на оси вакуумной дугогасительной камеры. Данная конструкция имеет рациональное распределение сил, т.к. они воспринимаются в месте возникновения и не требуют тяжелого жесткого корпуса. Однако изоляционные стаканы резко ухудшают условия охлаждения вакуумных камер, и для их изготовления требуется нестандартное оборудование (литьевые формы). Кроме того, вес трех электромагнитов всегда больше веса одного электромагнита суммарной мощности, что повышает расход дорогостоящей меди для обмоток. Аппарат обладает также недостаточной надежностью магнитной защелки, недостаточным разведением контактов, что приводит к пониженной электрической прочности межконтактного промежутка и возможности пробоя его волной перенапряжения, а также отсутствием возможности ручного включения и компенсаторной регулировки дугового износа контактов. Also known is a modular vacuum circuit breaker [2] in which each of the three poles is actually a single pole switch. Each vacuum chamber is equipped with a separate drive with a winding and a magnetic latch and is mounted on the housing of the drive electromagnet inside the hollow insulating cup, and the axis of the drive electromagnet is on the axis of the vacuum interrupter chamber. This design has a rational distribution of forces, because they are perceived at the place of occurrence and do not require a heavy rigid body. However, insulating glasses sharply worsen the cooling conditions of the vacuum chambers, and non-standard equipment (injection molds) is required for their manufacture. In addition, the weight of three electromagnets is always greater than the weight of one electromagnet of total power, which increases the consumption of expensive copper for windings. The device also has insufficient reliability of the magnetic latch, insufficient dilution of the contacts, which leads to reduced electrical strength of the contact gap and the possibility of breakdown by an overvoltage wave, as well as the lack of the possibility of manual switching and compensatory adjustment of the arc wear of the contacts.

Наиболее близким к предлагаемому является трехполюсный высоковольтный вакуумный выключатель [3], содержащий раму, на которой вертикально закреплены параллельно расположенные изоляционные стойки, между которыми закреплены вакуумные дугогасительные камеры с подвижными и неподвижными контактами. Для крепления вакуумных камер к изоляционным стойкам используются верхние и нижние опорные элементы, на которых жестко закреплены токовыводы подвижных и неподвижных контактов, причем нижние опорные элементы выполнены со сквозными отверстиями, через которые пропущены приводные тяги подвижных контактов, соединенные с поворотными рычагами передаточного механизма. Closest to the proposed is a three-pole high-voltage vacuum circuit breaker [3], containing a frame on which vertically mounted insulating posts, between which are fixed vacuum arcing chambers with movable and fixed contacts. For attaching vacuum chambers to insulating racks, upper and lower supporting elements are used, on which the current leads of movable and fixed contacts are rigidly fixed, and the lower supporting elements are made with through holes through which drive rods of moving contacts are connected, connected to the rotary levers of the transmission mechanism.

В данной конструкции вертикальные изоляционные стойки работают при включенном состоянии аппарата в наилучшем режиме - на растяжение, однако для их изготовления необходимо прессовое оборудование, т.к. изоляционные пластины имеют приливы для крепления опорных элементов и поэтому не могут быть изготовлены резанием из листового материала. Изоляционные стойки укреплены на раме снизу и не требуют высокого корпуса, однако передаточный механизм в виде вала, с которым взаимодействует приводное устройство, вызывает необходимость в жестком, развитом по глубине корпуса. In this design, the vertical insulating racks work when the apparatus is in the best mode - in tension, but for their manufacture, press equipment is necessary, because insulating plates have tides for fastening the supporting elements and therefore cannot be made by cutting from sheet material. The insulating racks are mounted on the bottom frame and do not require a high housing, however, the transmission mechanism in the form of a shaft, with which the drive device interacts, necessitates a rigid, deep-developed housing.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и снижение стоимости трехполюсного высоковольтного выключателя. The objective of the invention is to simplify the design and reduce the cost of a three-pole high-voltage switch.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в трехполюсном высоковольтном вакуумном выключателе, содержащем раму, на которой вертикально закреплены изоляционные стойки, между которыми с помощью верхних и нижних опорных элементов закреплены вакуумные дугогасительные камеры с подвижными и неподвижными контактами, причем на верхних опорных элементах жестко закреплены токовыводы неподвижных контактов, а нижние опорные элементы, на которых жестко закреплены токовыводы подвижных контактов, выполнены со сквозными отверстиями, через которые пропущены приводные изоляционные тяги подвижных контактов, соединенные с поворотными рычагами передаточного механизма, рама выполнена в виде двух параллельно расположенных швеллеров, между широкими полками которых расположен плоский шарнирно-рычажный передаточный механизм, а к верхним полкам швеллеров, направленным в равные стороны друг от друга, жестко прикреплены изоляционные стойки, расположенные попарно параллельно. The solution to this problem is achieved by the fact that in a three-pole high-voltage vacuum circuit breaker containing a frame on which insulating posts are vertically fixed, between which vacuum arcing chambers with movable and fixed contacts are fixed with upper and lower supporting elements, and current leads are rigidly fixed to the upper supporting elements fixed contacts, and the lower supporting elements, on which the current outputs of the movable contacts are rigidly fixed, are made with through holes, through which missing drive insulating rods of movable contacts connected to the rotary levers of the transmission mechanism, the frame is made in the form of two parallel-mounted channels, between the wide shelves of which there is a flat articulated-lever transmission mechanism, and to the upper shelves of the channels directed in equal directions from each other, rigidly insulated racks arranged in pairs in parallel.

В желобе одного из швеллеров параллельно его продольной оси расположен электромагнит включения, имеющий возможность воздействия на плоский шарнирно-рычажный операционный механизма, плоскость которого горизонтальна и перпендикулярна широкой полке швеллера. In the trench of one of the channels parallel to its longitudinal axis there is a switching electromagnet, which can act on a flat articulated lever operating mechanism, the plane of which is horizontal and perpendicular to the wide shelf of the channel.

Кроме того, каждый из верхних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вверх днищем, к которому изнутри прикреплен токовывод неподвижного контакта, выходящий из коробки верхнего опорного элемента через зазор между днищем и одной из двух боковых стенок, к которым прикреплены изоляционные стойки. In addition, each of the upper supporting elements is made in a box-shaped form with a bottom facing upwards, to which a fixed contact current output is attached from the inside, leaving the box of the upper supporting element through a gap between the bottom and one of the two side walls to which the insulating posts are attached.

Каждый из нижних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вниз днищем, к внутренней поверхности которого прикреплен токовывод подвижного контакта, выходящий из коробки нижнего опорного элемента через зазор между днищем и одной из двух боковых стенок, к которым прикреплены изоляционные стойки, в одной из которых выполнена горизонтальная прорезь для токовывода подвижного контакта. Each of the lower supporting elements is made in a box-shaped form with a bottom facing downward, to the inner surface of which a current terminal of a movable contact is attached, leaving the box of the lower supporting element through a gap between the bottom and one of two side walls to which insulating posts are attached, in one of which is made horizontal slot for current output of the movable contact.

В предлагаемом устройстве вертикальные изоляционные стойки закреплены на раме, являющейся корпусом плоского шарнирно-рычажного передаточного механизма, при этом вертикальные усилия поджатия контактов замыкаются по изоляционным стойкам на корпус механизма, поэтому не требуется жесткий массивный корпус, что приводит к упрощению конструкции и снижению стоимости выключателя. In the proposed device, the vertical insulating posts are mounted on the frame, which is the body of a flat articulated lever transmission mechanism, while the vertical compressive forces of the contacts are closed by the insulating posts on the mechanism body, so a rigid massive case is not required, which simplifies the design and reduces the cost of the circuit breaker.

Расположение электромагнита включения в желобе одного из швеллеров позволяет уменьшить габариты выключателя по глубине, а расположение плоского шарнирно-рычажного операционного механизма в плоскости, перпендикулярной внутренней широкой полке швеллера - максимально упростить передаточные звенья. The location of the inclusion electromagnet in the trench of one of the channels allows reducing the dimensions of the switch in depth, and the location of the flat articulated-lever operating mechanism in a plane perpendicular to the inner wide shelf of the channel allows simplifying the transfer links as much as possible.

Выполнение верхних опорных элементов коробчатой формы с обращенным вверх днищем позволяет уменьшить высоту выключателя, т.к. вертикальные боковые стенки коробки, к которым прикреплены изоляционные стойки, опущены вниз и не увеличивают вертикальный габаритный размер. Аналогично выполнение нижних опорных элементов коробчатой формы с обращенным вниз днищем позволяет уменьшить длину изоляционных стоек и, соответственно, высоту выключателя благодаря сдвигу мест креплений коробчатого элемента к изоляционной стойке вверх. The implementation of the upper supporting elements of the box-shaped with the bottom facing up allows you to reduce the height of the switch, because the vertical side walls of the box, to which the insulating posts are attached, are lowered down and do not increase the vertical overall size. Similarly, the implementation of the lower supporting elements of the box-shaped with the bottom facing down allows to reduce the length of the insulating posts and, accordingly, the height of the switch due to the shift of the mounting points of the box-shaped element to the insulating post up.

Верхний и нижний коробчатые элементы дают возможность применить в качестве изоляционных стоек плоские листы изоляционного материала, поскольку для их крепления не требуются приливы, что также упрощает конструкцию выключателя. The upper and lower box-shaped elements make it possible to use flat sheets of insulating material as insulating racks, since no tides are required for their fastening, which also simplifies the design of the switch.

На фиг. 1 представлен общий вид трехполюсного высоковольтного вакуумного выключателя в аксонометрии, на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг.3 - кинематическая схема выключателя. In FIG. 1 is a perspective view of a three-pole high voltage vacuum circuit breaker in a perspective view; FIG. 2 is a side view; figure 3 is a kinematic diagram of the switch.

Выключатель содержит раму, состоящую из двух параллельно расположенных швеллеров 1, на которых вертикально закреплены изоляционные стойки 2, расположенные попарно параллельно. В данном устройстве изоляционные стойки прикреплены к швеллерам с использованием отбортовки, выполненной на верхних полках швеллеров. Для этой цели можно использовать и крепежные уголки. Между изоляционными стойками на верхних опорных элементах 3 и нижних опорных элементах 4 вертикально закреплены вакуумные дугогасительные камеры 5 с неподвижными и подвижными контактами. Токовыводы 6 неподвижных контактов закреплены на верхних опорных элементах 3, а токовыводы 7 подвижных контактов - на нижних опорных элементах 4, имеющих сквозные отверстия, через которые пропущены изоляционные тяги 8 подвижных контактов, соединенные с плоским шарнирно-рычажным передаточным механизмом 9. Передаточный механизм содержит три поворотных двуплечих рычага 10 (фиг. 3), оси вращения которых соединены с корпусом 1 выключателя, первые плечи соединены между собой планкой 11, а вторые плечи рычагов шарнирно соединены с изоляционными тягами 8. The switch comprises a frame consisting of two parallel channels 1, on which insulating posts 2 are arranged vertically, arranged in pairs in parallel. In this device, insulating posts are attached to the channels using a flange made on the upper shelves of the channels. For this purpose, you can also use mounting angles. Between the insulating posts on the upper support elements 3 and the lower support elements 4, vacuum arc chambers 5 with fixed and movable contacts are vertically fixed. The current leads 6 fixed contacts are mounted on the upper support elements 3, and the current leads 7 movable contacts on the lower support elements 4 having through holes through which the insulating rods 8 of the movable contacts are passed, connected to a flat articulated lever mechanism 9. The transmission mechanism contains three rotary two-arm levers 10 (Fig. 3), the axis of rotation of which are connected to the housing 1 of the switch, the first shoulders are interconnected by a strap 11, and the second shoulders of the levers are pivotally connected to an insulating rod and 8.

В желобе одного из швеллеров расположен электромагнит включения 12 и плоский шарнирно-рычажный операционный механизм 13, плоскость которого горизонтальна и перпендикулярна широкой полке швеллера и плоскости передаточного механизма 9. Толкатель 14 электромагнита включения 12 имеет возможность воздействия на ролик 15 шарнирно-рычажного четырехзвенного механизма 13, содержащего запирающие звенья 16 и регулируемый упор 17. Поскольку передаточный и операционный механизмы расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, они соединены между собой тягой 18 с универсальными сферическими шарнирами 19 по концам. In the trough of one of the channels there is an inclusion electromagnet 12 and a flat articulated-lever operating mechanism 13, the plane of which is horizontal and perpendicular to the wide shelf of the channel and the plane of the transmission mechanism 9. The pusher 14 of the inclusion electromagnet 12 has the ability to affect the roller 15 of the articulated four-link mechanism 13, containing locking links 16 and an adjustable emphasis 17. Since the transmission and operating mechanisms are located in mutually perpendicular planes, they are connected between wallpaper rod 18 with universal spherical joints 19 at the ends.

Вакуумный выключатель работает следующим образом. При включении электромагнита 12 его толкатель 14 воздействует на ролик операционного механизма 13, звенья которого устанавливаются в "мертвое" положение. Через тягу 18 движение передается на передаточный механизм 9. Поворотные рычаги 10, поворачиваясь, замыкают через изоляционные тяги 8 контакты вакуумных дугогасительных камер 5. Усилие поджатия контактов через верхние опорные элементы 3 передаются изоляционным стойкам 2, которые передают его на швеллера, служащие корпусом для установки осей поворотных рычагов 10. Таким образом, усилия замыкаются в месте возникновения, а почти все промежуточные элементы работают на растяжение, что резко уменьшает требуемые сечения деталей. The vacuum switch operates as follows. When you turn on the electromagnet 12, its pusher 14 acts on the roller of the operating mechanism 13, the links of which are installed in the "dead" position. Through the rod 18, the movement is transmitted to the transmission mechanism 9. The pivoting levers 10, turning, close the contacts of the vacuum interrupter chambers through the insulating rods 8. The contact pressing force through the upper supporting elements 3 is transmitted to the insulating posts 2, which transmit it to the channel, which serve as the housing for installation the axes of the rotary levers 10. Thus, the forces are closed at the place of occurrence, and almost all the intermediate elements work in tension, which dramatically reduces the required section of the parts.

Простота и жесткость крепления камер к изоляционным стойкам, а стоек к раме выключателя позволяет повысить жесткость конструкции при ее значительном облегчении, уменьшить влияние отклонения размеров деталей на точность работы аппарата, а отсутствие сложного, жесткого корпуса - упростить конструкцию и снизить стоимость выключателя. The simplicity and rigidity of mounting the chambers to insulating racks, and the racks to the circuit-breaker frame, makes it possible to increase the rigidity of the structure with its considerable lightening, reduce the influence of part size deviations on the accuracy of the apparatus, and the absence of a complex, rigid case simplifies the design and reduces the cost of the circuit breaker.

Предлагаемые трехполюсные вакуумные выключатели могут применяться в шкафах распредустройств при замене выработавших свой ресурс и устаревших коммутационных аппаратов, а также во вновь проектируемых и выпускаемых камерах КСО. Для изготовления выключателей достаточно минимального набора режущих станков, т.к. применяемые детали и узлы просты и технологичны. The proposed three-pole vacuum circuit breakers can be used in switchgear cabinets when replacing outdated and obsolete switching devices, as well as in newly designed and manufactured KSO chambers. For the manufacture of circuit breakers, a minimal set of cutting machines is sufficient, since used parts and assemblies are simple and technological.

Источники информации
1. Выключатели высоковольтные вакуумные трехполюсные типов ВВТЭ-10-20, ВВТП-10-20. Промышленный каталог 02.05.08-86, Информэлектро, 1986 г.Sources of information
1. High-voltage vacuum three-pole circuit breakers of the types VVTE-10-20, VVTP-10-20. Industrial catalog 02.05.08-86, Informelectro, 1986

2. Патент РФ 2020631, МКИ5 H 01 H 33/66, 1992 г. 2. RF patent 2020631, MKI5 H 01 H 33/66, 1992

3. А. с. СССР 1601653, МКИ5 H 01 H 33/66, 1988 г. (прототип). 3. A. p. USSR 1601653, MKI5 H 01 H 33/66, 1988 (prototype).

Claims

1. A three-pole high-voltage vacuum circuit breaker containing a frame on which insulating posts are vertically fixed, between which vacuum arcing chambers with movable and fixed contacts are fixed using upper and lower supporting elements, the current leads of the fixed contacts being rigidly fixed to the upper supporting elements, and the lower supporting the elements on which the current outputs of the movable contacts are rigidly fixed are made with through holes through which drive insulating rods are passed through movable contacts connected to the rotary levers of the transmission mechanism, characterized in that the frame is made in the form of two parallel-mounted channels, between the wide shelves of which there is a flat articulated-lever transmission mechanism, and to the upper shelves of the channels directed in opposite directions from each other, rigidly insulating racks are installed, arranged in pairs in parallel.

2. The switch according to claim 1, characterized in that in the trough of one of the channels parallel to its longitudinal axis there is a switching electromagnet that can act on a flat articulated lever operating mechanism, the plane of which is horizontal and perpendicular to the wide shelf of the channel.

3. The switch according to claim 1, characterized in that each of the upper support elements is box-shaped with a bottom facing upwards, to which a fixed contact current output is attached from the inside, leaving the box of the upper supporting element through a gap between the bottom and one of the two side walls, to which insulating posts are attached.

4. The switch according to claim 1, characterized in that each of the lower supporting elements is box-shaped with a bottom facing downward, to the inner surface of which a current terminal of a movable contact is attached, leaving the box of the lower supporting element through a gap between the bottom and one of the two side walls to which insulating posts are attached, in one of which a horizontal slot is made for the current output of the movable contact.