RU2177186C2

RU2177186C2 - Expulsion fuse

Info

Publication number: RU2177186C2
Application number: RU99123971A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Корольков
Original assignee: Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-12-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; on-line and emergency disconnection of heavy-current lines. SUBSTANCE: device has case 1 accommodating opposing electrodes 2 and 3 interconnected by means of destructible hollow current conductor 4 holding explosive-material charge 5 and arc-quenching filler 6; on outside it mounts additional destructible current conductor 7 placed between additional opposing electrodes 8 and 9 and separated from the them by releasing grooves 10, 11. Clearance between case 1 and additional destructible current conductor 7 is filled with arc-quenching filler 12 having air inclusion. Opposing electrodes 2 and 3 are provided with arcing contacts 14 and 15. Each of opposing electrodes 2 and 3 as well as each of additional opposing electrodes 8 and 9 are provided with separate buses 16, 17, 18, and 19, respectively. Case with electrodes is sealed and electrodes are separated from each other by means of grooves 20 filled with polymerizing material. Additional destructible current conductor 7 has two longitudinal grooves 21, and 22. EFFECT: enhanced rated current and breaking capacity of fuse. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и энергетики и может быть использовано для оперативного и аварийного отключения сильноточных сетей. The invention relates to the field of electrical engineering and energy and can be used for operational and emergency shutdown of high-current networks.

Известен взрывной размыкатель (патент РФ N 2091894, опубл. 27.09.97 г., МПК H 01 H 39/00), состоящий из разрушаемого токовода, соединяющий два электрода, внутри которого размещен заряд взрывчатого вещества (ВВ). При возникновении аварии в электрической сети заряд ВВ взрывается, разрушает разрушаемый токовод и производит отключение. Known explosive disconnector (RF patent N 2091894, publ. 09/27/97, IPC H 01 H 39/00), consisting of a destructible current lead connecting two electrodes, inside of which is placed the explosive charge (BB). In the event of an accident in the electric network, the explosive charge explodes, destroys the destructible current lead and performs a shutdown.

Недостатком этого взрывного размыкателя является низкий номинальный ток, поскольку электрический ток идет только по одному разрушаемому тоководу. The disadvantage of this explosive switch is the low rated current, since the electric current flows through only one destructible current lead.

Известен также выбранный нами за прототип взрывной выключатель (патент РФ N 702885, приор. 12.05.93 г., МПК H 01 H 39/00), содержащий установленные в корпусе токопроводящие электроды, соединенные разрушаемым тоководом, внутри которого размещены дугогасительный накопитель и заряд ВВ, а снаружи он выполнен с продольными ослабляющими канавками с переменной глубиной, причем наибольшая глубина канавки на торце разрушаемого токовода, а соседние канавки соединены с противоположными его торцами. We also know the explosive switch we selected for the prototype (RF patent N 702885, prior. 05/12/93, IPC H 01 H 39/00), which contains conductive electrodes installed in the housing and connected by a destructible current lead, inside of which there is an arrester and explosive charge and outside it is made with longitudinal attenuating grooves with a variable depth, with the greatest depth of the groove at the end of the destructible current lead, and neighboring grooves connected to its opposite ends.

Недостатком этого устройства является низкий номинальный ток, а также низкая отключающая способность. The disadvantage of this device is the low rated current, as well as low breaking capacity.

Основной технической задачей изобретения является повышение номинального тока и увеличение отключающей способности. The main technical objective of the invention is to increase the rated current and increase the breaking capacity.

Основная техническая задача достигается тем, что в известном взрывном выключателе, содержащем установленные в корпусе противостоящие электроды, соединенные полым разрушаемым тоководом, выполненным с поперечными ослабляющими канавками, внутри которого размещены заряд взрывчатого вещества и дугогасительный наполнитель, согласно предложенному решению взрывной предохранитель снабжен дополнительным разрушаемым тоководом, размещенным коаксиально на полом разрушаемом тоководе и установленным между дополнительными противостоящими электродами, причем дополнительный разрушаемый токовод выполнен с поперечными ослабляющими канавками и зазор между корпусом взрывного предохранителя и дополнительным разрушаемым тоководом заполнен дугогасительным накопителем с воздушным включением. The main technical problem is achieved by the fact that in the known explosive switch containing opposing electrodes installed in the housing, connected by a hollow destructible current lead, made with transverse attenuating grooves, inside of which there is an explosive charge and an arcing filler, according to the proposed solution, the explosive fuse is equipped with an additional destructible current lead, placed coaxially on the hollow destructible current lead and installed between additional opposing electrical ktrodami, wherein the sacrificial additional tokovod formed with transverse grooves weaken the casing and the clearance between the explosive and the fuse breakable additional tokovodom filled arcing drive air inclusion.

Целесообразно противостоящие электроды выполнять с дугогасительными контактами. It is advisable to perform opposing electrodes with arcing contacts.

Кроме того, целесообразно каждый из противостоящих электродов и дополнительных противостоящих электродов снабжать отдельной шиной. In addition, it is advisable to provide each of the opposing electrodes and additional opposing electrodes with a separate bus.

Целесообразно также герметизацию корпуса выполнять с помощью канавок, заполненных полимиризующимся веществом. It is also advisable to seal the housing using grooves filled with polymerizable substance.

Кроме того, целесообразно дополнительный и разрушаемый токовод выполнять с одной или двумя противостоящими продольными ослабляющими канавками. In addition, it is advisable to carry out an additional and destructible current lead with one or two opposing longitudinal attenuating grooves.

На фиг. 1 изображена конструкция предложенного нами взрывного предохранителя в исходном положении, на фиг. 2 изображено положение разрушаемых тоководов после срабатывания. In FIG. 1 shows the design of our proposed fuse in the initial position, in FIG. 2 shows the position of destructible current leads after tripping.

Устройство (фиг. 1) состоит из установленных в корпусе 1 противостоящих электродов 2 и 3, соединенных полым разрушаемым тоководом 4 с зарядом ВВ 5 и дугогасительным наполнителем 6 внутри, а снаружи коаксиально размещен дополнительный разрушаемый токовод 7, установленный между дополнительными противостоящими электродами 8 и 9, и отделенный от них ослабляющими канавками 10, 11. Зазор между корпусом 1 и дополнительным разрушаемым тоководом 7 заполнен дугогасительным наполнителем 12 (например, трансформаторное масло) с воздушным включением 13. Противостоящие электроды 2 и 3 снабжены дугогасительными контактами 14, 15. Каждый из противостоящих электродов 2 и 3 и дополнительных противостоящих электродов 8 и 9 снабжены отдельными шинами 16, 17, 18, 19, соответственно. Герметизация корпуса 1 с электродами и электродов между собой выполнена в виде канавок 20 заполненных полимиризующимся веществом. Дополнительный разрушаемый токовод 7 выполнен с двумя продольными канавками 21, 22. The device (Fig. 1) consists of opposing electrodes 2 and 3 installed in the housing 1, connected by a hollow destructible current lead 4 with a charge of BB 5 and an extinguishing filler 6 inside, and an additional destructible current lead 7 coaxially placed between the additional opposing electrodes 8 and 9, coaxially placed , and separated from them by attenuating grooves 10, 11. The gap between the housing 1 and the additional destructible current lead 7 is filled with an extinguishing filler 12 (for example, transformer oil) with air inclusion 13. Against facing electrodes 2 and 3 are provided with arcing contacts 14, 15. Each of the opposing electrodes 2 and 3 and the additional opposing electrodes 8 and 9 are provided with separate buses 16, 17, 18, 19, respectively. The sealing of the housing 1 with electrodes and electrodes between them is made in the form of grooves 20 filled with polymerizable substance. Additional destructible current lead 7 is made with two longitudinal grooves 21, 22.

Взрывной размыкатель работает следующим образом. В исходном состоянии электрический ток протекает по шинам 16, 18, электродам 2, 8, полому разрушаемому тоководу 4, дополнительному разрушаемому тоководу 7, электродам 3, 9 и шинам 17, 19. При возникновении необходимости отключения происходит подрыв заряда ВВ 5. Дутогасительный наполнитель 6 передает энергию от взрыва на внутреннюю стенку разрушаемого токовода 4, который начинает движение к внутренней стенке корпуса взрывного предохранителя 1. Движению способствуют наличие поперечных ослабляющих канавок (на фиг. 1 не показаны). Дополнительный разрушаемый токовод 7 также начинает двигаться, поскольку на него в полной мере передается энергия взрыва. Таким образом, от взрыва заряда ВВ 5 одновременно начинают двигаться разрушаемый токовод 4 и дополнительный разрушаемый токовод 7. Поскольку они выполнены заодно соответственно с противостоящими электродами 2, 3 и дополнительными противостоящими электродами 8, 9. Проходит некоторое время, в течение которого преодолевается пластическая деформация металла, в месте соединения тоководов с электродами, а затем происходит разъединение тоководов 4 и 7 с электродами 2, 3 и 8, 9, соответственно. В момент разъединения возникает электрическая дуга. Известно, что дуга возникает в месте разъединения последней контактной точки. Гашение дуги улучшается, если место ее возникновения заранее известно. В этой связи целесообразно снабдить противостоящие электроды 2, 3, дугогасительными контактами 14, 15, которые могут располагаться в одной плоскости. Однако наибольший эффект достигается, когда они располагаются на противоположных сторонах электродов, как это показано на фиг. 1. Дугогасительные контакты 14, 15 могут быть выполнены также из меди, либо из другого материала, например, стали, вольфрама, что улучшает процесс дугогашения. Разрушаемый токовод 4, двигаясь под действием взрыва к внутренней стенке корпуса 1 в последний момент разъединяется с дугогасительными контактами 14, 15, на которых возникает электрическая дуга. Дополнительный разрушаемый токовод 7, двигаясь к стенке корпуса 1, преодолевает пластическую деформацию и разделяется на два полукольца по продольным ослабляющимся канавкам 21, 22, образуя два зазора, по которым разрушаемый токовод 4 имеет возможность пройти больший путь к внутренней стенке корпуса 1 и тем самым увеличить длину электрической дуги отключения. Гашению электрической дуги способствует дугогасительный наполнитель 12. Наличие воздушного включения 13 в этом зазоре обеспечивает движение тоководов 4, 7 к внутренней стенке корпуса 1. Герметизация с помощью канавок 20, заполненных полимиризующимся материалом, обеспечивает высокое давление от взрыва внутри корпуса 1, что способствует интенсивному дугогашению. Под действием всех дугогасительных факторов дуга гаснет, и происходит отключение тока, разрушаемые тоководы 4, 7 останавливаются у внутренней стенки корпуса (фиг. 2), образуя с электродами 2, 3, 10, 11 промежуток, заполненный дугогасительным наполнителем 6, что обеспечивает достаточную электрическую прочность. Причем оба разрушаемых токовода 4, 7 надежно фиксируются у стенки корпуса 1, поскольку дополнительный разрушаемый токовод благодаря наличию двух продольных ослабляющих канавок 21, 22 разрушается на два кольца, которые удерживаются увеличившимся в диаметре полым тоководом 4. Увеличение диаметра произошло за счет продольных ослабляющих канавок переменной глубины, соединенных только с одним торцом токовода 4, при этом соседние канавки соединены с противоположными торцами. Поэтому части разрушаемого токовода 4, двигаясь к стенке корпуса остаются соединенными друг с другом, что обеспечивает их фиксацию на предельном расстоянии. В результате электрическая цепь полностью отключается. Explosive disconnector operates as follows. In the initial state, electric current flows through buses 16, 18, electrodes 2, 8, hollow destructible current lead 4, additional destructible current lead 7, electrodes 3, 9 and buses 17, 19. When a disconnection is necessary, explosive charge 5 is blown out. transfers energy from the explosion to the inner wall of the destructible current lead 4, which begins to move towards the inner wall of the housing of the explosive fuse 1. The movement is facilitated by the presence of transverse weakening grooves (not shown in Fig. 1). The additional destructible current lead 7 also begins to move, since the explosion energy is fully transmitted to it. Thus, from the explosion of the explosive charge 5, the destructible current lead 4 and the additional destructible current lead 7 simultaneously begin to move. Since they are made at the same time as the opposing electrodes 2, 3 and the additional opposing electrodes 8, 9. Some time passes during which the plastic deformation of the metal is overcome , at the junction of the current leads with the electrodes, and then there is a separation of the current leads 4 and 7 with the electrodes 2, 3 and 8, 9, respectively. At the moment of separation, an electric arc arises. It is known that an arc occurs at the point of separation of the last contact point. Arc extinction is improved if its origin is known in advance. In this regard, it is advisable to equip the opposing electrodes 2, 3, arcing contacts 14, 15, which can be located in the same plane. However, the greatest effect is achieved when they are located on opposite sides of the electrodes, as shown in FIG. 1. The arcing contacts 14, 15 can also be made of copper, or of another material, for example, steel, tungsten, which improves the process of extinguishing. Destructible current lead 4, moving under the influence of the explosion to the inner wall of the housing 1 at the last moment is disconnected from the arcing contacts 14, 15, on which an electric arc occurs. The additional destructible current lead 7, moving towards the wall of the housing 1, overcomes plastic deformation and is divided into two half rings along the longitudinal weakening grooves 21, 22, forming two gaps along which the destructible current lead 4 has the opportunity to pass a greater path to the inner wall of the housing 1 and thereby increase length of an electric arc of shutdown. The extinction filler contributes to the extinction of the electric arc 12. The presence of an air switch 13 in this gap ensures the movement of current leads 4, 7 to the inner wall of the housing 1. Sealing with grooves 20 filled with polymerizable material ensures high pressure from the explosion inside the housing 1, which contributes to intense arc extinguishing . Under the influence of all arcing factors, the arc goes out, and the current is switched off, destructible current leads 4, 7 stop at the inner wall of the housing (Fig. 2), forming a gap with electrodes 2, 3, 10, 11 filled with arcing filler 6, which provides sufficient electrical strength. Moreover, both destructible current leads 4, 7 are reliably fixed at the wall of the housing 1, since the additional destructible current lead due to the presence of two longitudinal weakening grooves 21, 22 is broken into two rings that are held by the hollow current lead 4 that has increased in diameter. The increase in diameter occurred due to the longitudinal weakening grooves of the variable depths connected to only one end of the current lead 4, while adjacent grooves are connected to opposite ends. Therefore, parts of the destructible current lead 4, moving towards the wall of the housing, remain connected to each other, which ensures their fixation at the maximum distance. As a result, the electrical circuit is completely disconnected.

Номинальный ток в заявляемом взрывном предохранителе по сравнению с прототипом повышается на 60%. The rated current in the inventive explosive fuse compared with the prototype increases by 60%.

Кроме того, заявляемый взрывной предохранитель по сравнению с прототипом большую отключающую способность за счет следующего:
1) заполнения дугогасительным наполнителем зазоры между дополнительным разрушаемым тоководом и внутренней стенкой корпуса предохранителя, что способствует быстрой деионизации дуги;
2) фиксации места гашения дуги дугогасительными контактами, которые могут быть выполнены из тугоплавкого металла, и поэтому снижают инжекцию электронов в дуговой разряд;
3) герметизации корпуса и электродов, исключающей сброс давления в корпусе взрывного предохранителя в период отключения, что увеличивает теплоотвод от дуги;
4) выполнения дополнительного разрушаемого токовода с двумя продольными ослабляющими канавками, благодаря которым он разрушается на два полукольца, что увеличивает длину дуги, теплоотвод от нее, а также интенсивность деионизации.In addition, the claimed explosive fuse in comparison with the prototype large breaking capacity due to the following:
1) filling the gaps between the additional destructible current lead and the internal wall of the fuse case with an extinguishing filler, which contributes to the fast deionization of the arc;
2) fixation of the arc quenching point by arcing contacts, which can be made of refractory metal, and therefore reduce the injection of electrons into the arc discharge;
3) sealing the housing and electrodes, eliminating the pressure release in the housing of the explosive fuse during the shutdown period, which increases the heat sink from the arc;
4) the implementation of an additional destructible current lead with two longitudinal weakening grooves, due to which it breaks into two half rings, which increases the length of the arc, the heat sink from it, as well as the intensity of deionization.

Claims

1. An explosive fuse containing opposing electrodes installed in the housing, connected by a hollow destructible current lead, made with transverse attenuating grooves, inside which an explosive charge and an arcing filler are placed, characterized in that the explosive fuse is equipped with an additional destructible current lead placed coaxially on the floor of the destructible current lead and installed between additional opposing electrodes, and additional destructible current lead is made with peppered weakening grooves and the gap between the housing of the explosive fuse and an additional destructible current lead is filled with an arcing filler with air inclusion.

2. An explosive fuse according to claim 1, characterized in that the opposing electrodes are made with arcing contacts.

3. An explosive fuse according to claim 1, characterized in that each of the opposing electrodes and additional opposing electrodes is equipped with a separate bus.

4. An explosive fuse according to claim 1, characterized in that the sealing of the housing and electrodes is made using grooves filled with a polymerizable substance.

5. An explosive fuse according to claim 1, characterized in that the additional destructible current lead is made with one or two opposing longitudinal weakening grooves.