RU2207682C2

RU2207682C2 - Ground terminal

Info

Publication number: RU2207682C2
Application number: RU2001108379A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Мрыхин; Д.А. Сергеев
Original assignee: Виктор Иванович Мрыхин; Сергеев Дмитрий Анатольевич
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: portable ground terminal designed for grounding disconnected round- and rectangular-section conductors has two electrodynamic circuits of which one compensates for spontaneous bounce forces of contact members and other one, for reversing force acting on terminal along ground conductor axis. Proposed design makes it impossible for taking terminal away from conductor of entire grounding system under short-circuit conditions and ensures steady contact resistance between terminal and ground conductor. EFFECT: enhanced reliability of ground terminal. 1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к зажимам переносных заземлений, используемых для заземления отключенных проводников, преимущественно проводов воздушных линий электропередачи и шин прямоугольного сечения распредустройств. The invention relates to the electric power industry, in particular, to portable earth terminals used for grounding disconnected conductors, mainly wires of overhead power lines and rectangular busbars of switchgear.

Известен заземляющий зажим, содержащий электродинамический контур, образованный планками, установленными одна вдоль другой, контактный узел, расположенный в нижней части электродинамического контура, захват для улавливания заземляемого провода, выполненный на нижнем конце одной из планок электродинамического контура. Верхние концы планок соединены гибкой перемычкой. В точке соединения гибкой перемычки со второй планкой подсоединена планка спуска, которая расположена вдоль второй планки электродинамического контура и изолирована от нее ниже точки соединения. На нижнем конце планки спуска размещена клемма для подсоединения заземляющего провода (а.с. СССР 1814121, МКИ 5 Н 01 R 4/66, "Заземляющий зажим", Мрыхин В.И., Сергеев Д.А., Бюл. "Открытия, изобретения.", 17, 07.05.93 г.). Known grounding clamp containing an electrodynamic circuit formed by strips installed one along the other, a contact node located in the lower part of the electrodynamic circuit, a grip to catch the ground wire, made at the lower end of one of the strips of the electrodynamic circuit. The upper ends of the strips are connected by a flexible jumper. At the junction point of the flexible bridge with the second bar, a descent bar is connected, which is located along the second bar of the electrodynamic circuit and is isolated from it below the junction point. At the lower end of the descent bar there is a terminal for connecting the grounding wire (AS USSR 1814121, MKI 5 H 01 R 4/66, "Grounding clamp", Mrikhin V.I., Sergeev D.A., Bull. "Discovery, inventions. ", May 17, 07/07/93).

В данном заземляющем зажиме в режиме короткого замыкания контактное нажатие в контактном узле увеличено путем введения в его конструкцию электродинамического контура. Вместе с тем, этот зажим конструктивно сложен из-за сравнительно большой номенклатуры входящих в него элементов. Сложен зажим и технологически из-за необходимости электроизолирования планки спуска и выполнения соединения планок электродинамического контура и спуска. In this grounding clamp in the short circuit mode, the contact pressing in the contact node is increased by introducing an electrodynamic circuit into its design. However, this clamp is structurally complex due to the relatively large range of elements included in it. The clamp is also folded technologically because of the need to electrically insulate the descent bars and perform the connection of the electrodynamic circuit and descent bars.

Для устойчивой фиксации зажима от опрокидывания (поворота вокруг оси заземляемого провода) необходимо, чтобы масса части зажима, расположенной выше контактного узла (заземляемого провода), была меньше массы части зажима, расположенной ниже контактного узла. Для выполнения этого условия в данном зажиме приходится увеличивать металлоемкость, т.к. электродинамический контур, определяющий массу зажима, расположен в нем выше контактного узла. Кроме того, между заземляемыми и заземляющими проводами, связанными с зажимом, также возникают электродинамические усилия, составляющая часть которых направлена вдоль оси заземляемого провода и "выворачивает" зажим в месте его установки на заземляемом проводе. For stable fixation of the clamp from tipping over (rotation around the axis of the ground wire), it is necessary that the mass of the part of the clamp located above the contact unit (ground wire) be less than the mass of the part of the clamp located below the contact unit. To fulfill this condition, in this clamp it is necessary to increase the metal consumption, because the electrodynamic circuit that determines the mass of the clamp is located in it above the contact node. In addition, between the grounding and grounding wires associated with the clamp, electrodynamic forces also arise, part of which is directed along the axis of the grounding wire and “turns” the clamp in place of its installation on the grounding wire.

Известен также заземляющий зажим, содержащий электродинамический контур, образованный расположенными одна вдоль другой планками, выполненными из упругого ферромагнитного материала, контактный узел, расположенный в верхней части электродинамического контура и состоящий из контакт-деталей, выполняющих также по совместительству роль ограничителей перемещения заземляемого провода и захвата для улавливания заземляемого провода, клемму для подсоединения заземляющего провода, размещенную на нижнем конце одной из планок электродинамического контура, при этом место соединения нижних концов планок электродинамического контура расположено ниже контактного узла (Решение ФИПС о выдаче патента на изобретение от 29 января 2001 г. по заявке 98117118/09 (018734), Мрыхин В.И., Сергеев Д.А.). Конструкция этого зажима наиболее близка к заявляемому техническому решению (прототип). A grounding clamp is also known, which contains an electrodynamic circuit formed by strips arranged one on the other made of elastic ferromagnetic material, a contact node located in the upper part of the electrodynamic circuit and consisting of contact parts, which also play the role of limiters for moving the ground wire and grip for capture of a ground wire, a terminal for connecting a ground wire located on the lower end of one of the electrodynamic bars circuit, while the connection point of the lower ends of the strips of the electrodynamic circuit is located below the contact node (FIPS decision to grant a patent for an invention dated January 29, 2001 according to application 98117118/09 (018734), Mrikhin V.I., Sergeev D.A. ) The design of this clamp is closest to the claimed technical solution (prototype).

В данном заземляющем зажиме контакт-детали контактного узла выполнены параллельными и при установке заземляемого провода в контактный узел контактирующие поверхности контакт-деталей располагаются под углом друг к другу, вершина которого находится в месте соединения нижних концов планок электродинамического контура. Выполнение контакт-деталей параллельными увеличивает число точек сцепления контактного узла с заземляемым проводом и препятствует "выворачиванию" зажима от действия электродинамических усилий, возникающих между заземляемыми и заземляющим проводами, составляющая которых направлена вдоль оси заземляемого провода. Эту же задачу решает и расположение под углом друг к другу контактирующих поверхностей контакт-деталей, которые в рабочем положении зажима выполняют роль точек опоры снизу для заземляемого провода. In this grounding clamp, the contact details of the contact node are parallel and, when the ground wire is installed in the contact node, the contact surfaces of the contact parts are at an angle to each other, the top of which is at the junction of the lower ends of the electrodynamic circuit strips. Running the contact parts parallel increases the number of points of contact of the contact node with the ground wire and prevents the clamp from “twisting” from the action of electrodynamic forces between the ground and ground wires, the component of which is directed along the axis of the ground wire. The same problem is also solved by arranging at an angle to each other the contact surfaces of contact parts, which in the working position of the clamp act as support points from below for the grounded wire.

Однако, несмотря на предусмотренные в указанном зажиме меры по предотвращению его "выворачивания" с заземляемого провода, эта задача не может считаться окончательно решенной для широкого диапазона токов короткого замыкания, особенно в области его больших значений, достигающих уровня 15-60 кА. However, despite the measures provided for in this clamp to prevent it from “turning out” from the ground wire, this task cannot be considered conclusively solved for a wide range of short-circuit currents, especially in the region of its large values reaching 15-60 kA.

В основу изобретения поставлена задача создания универсального заземляющего зажима, служащего для заземления как проводов воздушных линий электропередачи, так и для заземления шин прямоугольного сечения распредустройств, путем изменения его конструкции, который бы гарантированно обеспечивал невозможность "выворачивания" зажима с места его установки на заземляемом проводнике, предотвращая тем самым срыв всего переносного заземления в целом с заземляемых проводников при протекании по ним любых по величине токов короткого замыкания. The basis of the invention is the task of creating a universal grounding clamp, which serves to ground both wires of overhead power lines and to ground busbars of rectangular cross-section of switchgear by changing its design, which would guarantee that it is impossible to "turn" the clamp from its installation on the grounded conductor, thereby preventing the breakdown of all portable grounding as a whole from grounded conductors when any short-circuit currents flow through them.

Решение поставленной задачи достигается тем, что указанный зажим, содержащий электродинамический контур, образованный расположенными одна вдоль другой планками, выполненными из упругого ферромагнитного материала, контактный узел, расположенный в верхней части электродинамического контура и состоящий из контакт-деталей, образующих по совместительству ограничитель перемещения заземляемого проводника и захват для улавливания заземляемого проводника, клемму для подсоединения заземляющего провода, размещенную на нижнем конце одной из планок электродинамического контура, при этом место соединения нижних концов планок электродинамического контура расположено ниже контактного узла, согласно данному изобретению имеет существенные конструктивные изменения, а именно: контакт-детали контактного узла, принадлежащие, по меньшей мере, одной из планок электродинамического контура, снабжены поперечными ответвлениями из проводящего ферромагнитного материала, расположенными в плоскости, в общем, перпендикулярной продольной оси зажима, и направленными в рабочем положении зажима вдоль оси заземляемого проводника. The solution to this problem is achieved by the fact that the specified clip containing an electrodynamic circuit formed by planks arranged along one another made of elastic ferromagnetic material, a contact node located in the upper part of the electrodynamic circuit and consisting of contact parts, forming part-time limiter for movement of the grounded conductor and a grip for catching a grounding conductor, a terminal for connecting a grounding wire located at the lower end of one and the electrodynamic circuit strips, while the connection point of the lower ends of the electrodynamic circuit strips is located below the contact node, according to this invention has significant structural changes, namely: contact details of the contact node belonging to at least one of the electrodynamic circuit strips are provided with transverse branches of conductive ferromagnetic material located in a plane generally perpendicular to the longitudinal axis of the clamp and directed in the working position benching axially grounded conductor.

Отличительными признаками предлагаемого заземляющего зажима от указанного выше известного, наиболее близкого ему, является наличие поперечных ответвлений от контакт-деталей контактного узла, выполненных из проводящего ферромагнитного материала и образующих совместно с заземляемым проводником дополнительный электродинамический контур. Distinctive features of the proposed grounding clamp from the above known, closest to it, is the presence of transverse branches from the contact parts of the contact node made of conductive ferromagnetic material and forming together with the grounded conductor an additional electrodynamic circuit.

Благодаря наличию этих признаков при возникновении режима короткого замыкания, когда возникает "выворачивающий" момент, действующий на зажим вдоль оси заземляемого проводника, появляется и противодействующий ему момент за счет вновь образованного электродинамического контура, который и компенсирует "выворачивающий" момент. Due to the presence of these signs in the event of a short circuit mode, when a “turning” moment arises, acting on the clamp along the axis of the grounded conductor, a moment that counteracts it due to the newly formed electrodynamic circuit, which compensates for the “turning” moment.

Достижение указанного технического результата объясняется следующим. При установке зажима в рабочее положение заземляемый проводник и поперечные ответвления, выполненные из проводящего ферромагнитного материала, образуют с заземляемым проводником дополнительный электродинамический контур. При протекании по заземляемому проводнику тока короткого замыкания между проводником и одним из поперечных ответвлений, расположенным со стороны источника питания, возникают электродинамические усилия взаимодействия, которые могут рассматриваться как усилия между двумя проводниками с одинаковым направлением токов в них (А.А. Чунихин, "Электрические аппараты", Москва, Энергоатомиздат, 1988, с.47, с.38-42). При любых значениях заданного ударного или установившегося тока короткого замыкания всегда имеется возможность уравновесить "выворачивающий" момент, действующий на зажим вдоль оси заземляемого проводника, противодействующим ему моментом, зависящим от электродинамических усилий взаимодействия между одним из поперечных ответвлений и заземляемым проводником. Эти усилия определяются расчетным путем и, в конечном итоге, зависят (при заданных токах) от геометрических параметров поперечных ответвлений. При установке на заземляемые проводники нескольких переносных заземлений параллельно (или в зоне наведенного напряжения) работают одновременно оба крыла поперечных ответвлений. Кроме того, за счет выполненных на зажиме поперечных ответвлений увеличивается и механический момент сопротивления "выворачивающему" моменту. Поперечные ответвления в рабочем положении зажима могут располагаться как непосредственно над заземляемым проводником, так и непосредственно под заземляемым проводником, что принимается, исходя из технологических соображений. The achievement of the specified technical result is explained by the following. When the clamp is in working position, the grounded conductor and transverse branches made of conductive ferromagnetic material form an additional electrodynamic circuit with the grounded conductor. When a short circuit current flows between the conductor and one of the transverse branches located on the side of the power source along the grounded conductor, electrodynamic forces of interaction arise, which can be considered as forces between two conductors with the same direction of currents in them (A.A. Chunikhin, "Electrical devices ", Moscow, Energoatomizdat, 1988, p. 47, p. 38-42). At any value of a given shock or steady-state short-circuit current, it is always possible to balance the “inverting” moment acting on the clamp along the axis of the grounded conductor by counteracting it, depending on the electrodynamic forces of interaction between one of the transverse branches and the grounded conductor. These efforts are determined by calculation and, ultimately, depend (at given currents) on the geometric parameters of the transverse branches. When several portable earthing devices are installed on the grounded conductors, both wings of the transverse branches work simultaneously (or in the induced voltage zone). In addition, due to the transverse branches made on the clamp, the mechanical moment of resistance to the “turning" moment also increases. Transverse branches in the working position of the clamp can be located either directly above the grounded conductor, or directly below the grounded conductor, which is adopted based on technological considerations.

Предлагаемый заземляющий зажим иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5. The proposed grounding clamp is illustrated by the drawings shown in figures 1-5.

На фиг.1 показан общий вид заземляющего зажима. Figure 1 shows a General view of the grounding clamp.

На фиг.2 - то же, вид слева. Figure 2 is the same, left view.

На фиг. 3 показан общий вид заземляющего зажима в рабочем положении совместно с заземляемым проводом, вид слева. In FIG. 3 shows a general view of the grounding clamp in the operating position together with the grounding wire, left view.

На фиг.4 - то же совместно с заземляемой шиной, вид слева. Figure 4 is the same in conjunction with a grounded bus, left view.

На фиг.5 показана схема приложения сил и моментов, действующих на зажим при заданном направлении тока. Figure 5 shows a diagram of the application of forces and moments acting on the clamp at a given current direction.

Заземляющий зажим состоит из электродинамического контура, образованного упругими ферромагнитными планками 1 и 2, расположенными одна вдоль другой, контактного узла, расположенного в верхней части электродинамического контура, состоящего из контакт-деталей 3, принадлежащих планке 2, и контакт-детали 4, принадлежащей планке 1. Контакт-детали 3 и 4 своими контактирующими поверхностями (поверхностями со стороны касания с заземляемым проводником) образуют ограничитель перемещения заземляемого провода. Контакт-деталь 4 оканчивается захватом 5 для улавливания заземляемого проводника. Соединение нижних концов планок 1 и 2 находится ниже контактного узла и это соединение произведено посредством хвостовика 6. Клемма 7 для подсоединения заземляющего провода размещена на нижнем конце одной из планок электродинамического контура. В данном частном примере контакт-деталь 4 снабжена поперечными ответвлениями 8, выполненными из проводящего ферромагнитного материала, расположенными в плоскости, в общем, перпендикулярной продольной оси зажима, и направленными в его рабочем положении вдоль оси заземляемого проводника. Поперечные ответвления 8 в частных случаях могут выполняться как упругими, так и снабженными ребрами жесткости, и могут иметь различную конфигурацию. The grounding clamp consists of an electrodynamic circuit formed by elastic ferromagnetic strips 1 and 2, located one along the other, a contact node located in the upper part of the electrodynamic circuit, consisting of contact parts 3 belonging to strip 2, and contact part 4 belonging to strip 1 Contact parts 3 and 4 with their contacting surfaces (surfaces on the touch side with a grounded conductor) form a limiter for the movement of the grounded wire. The contact part 4 ends with a grip 5 for catching a grounded conductor. The connection of the lower ends of strips 1 and 2 is located below the contact node and this connection is made by means of a shank 6. Terminal 7 for connecting the ground wire is placed on the lower end of one of the strips of the electrodynamic circuit. In this particular example, the contact part 4 is provided with transverse branches 8 made of a conductive ferromagnetic material located in a plane generally perpendicular to the longitudinal axis of the clamp and directed in its working position along the axis of the grounded conductor. Transverse branches 8 in special cases can be performed both elastic and equipped with stiffeners, and can have a different configuration.

Заземляющий зажим устанавливается на проводник следующим образом. Заземляемый проводник улавливается захватом 5 и прилагаемое к изолирующей штанге усилие (на чертежах не показаны) передается на хвостовик 6 и далее - через планки 1 и 2 электродинамического контура - на заземляемый проводник. Под воздействием этого усилия контактный узел раскрывается, преодолевая силы упругости планок 1 и 2, нижние концы которых жестко соединены между собой. При дальнейшем воздействии усилия со стороны хвостовика 6 заземляемый проводник совершает относительное скольжение по контактирующим поверхностям контакт-деталей 3 и 4, которые выполняют в процессе этого относительного скольжения роль его ограничителя перемещения. Окончание относительного перемещения заземляемого проводника происходит при соприкосновении его с контактирующей поверхностью верхней (по отношению к продольной оси зажима) части котакт-детали 4, при этом вновь образованные согласно данному изобретению поперечные ответвления 8 контакт-детали 4 располагаются в данном частном случае непосредственно над заземляемым проводником, но обязательно вдоль его оси. В процессе относительного скольжения контактирующих поверхностей заземляемого проводника и контакт-деталей контактирующие поверхности самоочищаются от окисного слоя и атмосферных загрязнений. The ground clamp is mounted on the conductor as follows. The grounded conductor is captured by the gripper 5 and the force applied to the insulating rod (not shown in the drawings) is transmitted to the shank 6 and then, through the straps 1 and 2 of the electrodynamic circuit, to the grounded conductor. Under the influence of this force, the contact node opens, overcoming the elastic forces of the strips 1 and 2, the lower ends of which are rigidly connected to each other. With further action of the force from the side of the shank 6, the grounded conductor makes relative sliding along the contacting surfaces of the contact parts 3 and 4, which play the role of its limiter in the process of this relative sliding. The relative displacement of the grounded conductor ends when it contacts the contact surface of the upper (with respect to the longitudinal axis of the clamp) part of the contact part 4, while the transverse branches 8 of the contact part 4 newly formed according to this invention are located directly above the grounded conductor in this particular case but always along its axis. In the process of relative sliding of the contacting surfaces of the grounded conductor and the contact parts, the contacting surfaces self-clean from the oxide layer and atmospheric pollution.

Работа предлагаемого зажима при протекании по нему заданного тока характеризуется следующим. От контакт-деталей 3 и 4 контактного узла заданный ток стекает по планкам 1 и 2 к клемме 7. Возникающие при этом электродинамические усилия взаимодействия между планками 1 и 2, суммируясь с упругими усилиями этих же планок, развиваемых ими при раскрытии контактного узла, противостоят усилиям самопроизвольного отброса контакт-деталей 3 и 4 от заземляемого проводника. Компенсация "выворачивающих" усилий поясняется приведенной на фиг.5 схемой приложения сил и моментов, действующих на зажим при данном конкретном направлении тока. Стрелками показаны: направление заданного тока и направления возникающих при этом равнодействующих усилий, воздействующих на конструктивные элементы зажима относительно точки их приложения "О", а также соответствующие точке приложения "О" плечи вышеуказанных усилий. Стрелками также показаны направления моментов, действующих, в общем, в одной и той же плоскости. The work of the proposed clamp when the specified current flows through it is characterized by the following. From the contact parts 3 and 4 of the contact node, the specified current flows along the strips 1 and 2 to terminal 7. The resulting electrodynamic interaction forces between the strips 1 and 2, combined with the elastic forces of the same strips developed by them when the contact node opens, resist the forces spontaneous rejection of contact parts 3 and 4 from the grounded conductor. Compensation of the “eversion” forces is illustrated by the diagram of the application of forces and moments acting on the clamp in FIG. 5 for a given current direction. The arrows show: the direction of the given current and the direction of the resulting resultant forces acting on the structural elements of the clamp relative to the point of application "O", as well as the shoulders of the above efforts corresponding to the point of application "O". The arrows also show the directions of the moments acting, in general, in the same plane.

На фиг. 5 приняты следующие обозначения: р₁=Р•sinα - равнодействующая "выворачивающих" усилий, где Р - усилие между перпендикулярно расположенными проводниками (заземляемым проводником и заземляющим проводом), l₁ - плечо "выворачивающих" усилий; P₂ - равнодействующая удерживающих усилий, обусловленная наличием дополнительного электродинамического контура между поперечными ответвлениями 8 и заземляемым проводником, l₂ - плечо удерживающих усилий; Р₃ - равнодействующая сил трения в контактном узле, препятствующая возможному смещению зажима, l₃ - плечо равнодействующей сил трения.In FIG. 5, the following notation is adopted: p ₁ = P • sinα is the resultant of the “inverting” forces, where P is the force between the perpendicularly located conductors (the grounded conductor and the grounding wire), l ₁ is the arm of the “inverting” forces; P ₂ is the resultant of the holding forces due to the presence of an additional electrodynamic circuit between the transverse branches 8 and the grounded conductor, l ₂ is the shoulder of the holding forces; P ₃ is the resultant of friction forces in the contact node, preventing the possible displacement of the clamp, l ₃ is the shoulder of the resultant friction forces.

При Mo₁= Мо₂+Мо₃, т. е. при P₁•l₁= Р₂•l₂+P₃•l₃ предлагаемый зажим не подвержен "выворачиванию".With Mo ₁ = Mo ₂ + Mo ₃ , that is, with P ₁ • l ₁ = P ₂ • l ₂ + P ₃ • l _{3, the} proposed clamp is not subject to “inversion”.

Предлагаемый зажим универсален, удобен в эксплуатации, технологичен в производстве, обеспечивает при любых заданных токах надежный электрический контакт в контактной паре "зажим - заземляемый проводник". The proposed clamp is universal, convenient in operation, technologically advanced in production, provides at any given currents a reliable electrical contact in the contact pair "clamp - grounded conductor".

Claims

An earthing clamp comprising an electrodynamic circuit formed by strips arranged one on the other made of elastic ferromagnetic material, a contact assembly located at the top of the electrodynamic circuit and consisting of contact parts, which, in combination, constitute a limiter for the movement of the grounded conductor and a grip for catching the grounded conductor, a terminal for connecting the ground wire, located on the lower end of one of the strips of the electrodynamic circuit, while m, the connection point of the lower ends of the electrodynamic circuit strips is located below the contact node, characterized in that the contact details of the contact node belonging to at least one of the electrodynamic circuit strips are provided with transverse branches of a conductive ferromagnetic material located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the clamp, and directed in the working position of the clamp along the axis of the grounded conductor.