RU2323499C1

RU2323499C1 - Arc-control device of compact gas-filled high-voltage circuit-breaker

Info

Publication number: RU2323499C1
Application number: RU2006141901/09A
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Бабкин (RU); Игорь Владимирович Бабкин; Александр Самуилович Пельц (RU); Александр Самуилович Пельц; Евгений Николаевич Тонконогов (RU); Евгений Николаевич Тонконогов; ков Станислав Васильевич Треть (RU); Станислав Васильевич Третьяков
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-04-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; self-compressing and self-generating sulfur hexafluoride gas filled circuit breakers.

SUBSTANCE: proposed arc-control device characterized in optimal parameters concerned with reduced mass and length of its movable contacts and power capacity of circuit-breaker operating mechanism has arcing and main contacts, set of main- and arcing-contact shields, and high-voltage bushing with metal flange for attaching to grounded metal tank; metal flange has shield in inner cavity of high-voltage bushing. Following condition is satisfied in OFF-position of device: L₁ > L₂ > L₃, where L₁ is final gas-filled gap between arcing contacts; L₂ is gas-filled gap between main movable and fixed contacts; L₃ is gas-filled gap between external end of main movable contact shield and internal end of metal flange shield in internal cavity of high-voltage bushing.

EFFECT: enhanced reliability of circuit breaker disconnection due to choice of optimal parameters for its arc-control device.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дугогасительным устройствам компактных высоковольтных газонаполненных выключателей, в частности элегазовых автокомпрессионных и автогенерирующих выключателейThe invention relates to electrical engineering, in particular to arcing devices of compact high-voltage gas-filled switches, in particular gas-insulated autocompression and auto-generating switches

Известно дугогасительное устройство компактного высоковольтного газонаполненного выключателя [1] для высокоинтегрированных коммутационных аппаратов или модулей PASS [2], в котором выключатель совместно с разъединителем и короткозамыкателем выполнены компактно с минимальными параметрами по объему, массе и занимаемой площади. Недостатком данной конструкции является расположение выключателя в заземленном металлическом баке значительных размеров по длине и диаметру для обеспечения необходимых газовых промежутков между дугогасительной камерой и заземленным металлическим баком согласно требованиям по координации изоляции, что увеличивает металлоемкость конструкции и занимаемую площадь.It is known an arcing device of a compact high-voltage gas-filled circuit breaker [1] for highly integrated switching devices or PASS modules [2], in which the circuit breaker, together with the disconnector and short-circuit, are made compactly with minimal parameters in terms of volume, mass and occupied area. The disadvantage of this design is the location of the switch in a grounded metal tank of significant dimensions in length and diameter to provide the necessary gas gaps between the arcing chamber and the grounded metal tank according to the requirements for coordination of insulation, which increases the metal consumption of the structure and the occupied area.

Наиболее близким является дугогасительное устройство компактного высоковольтного газонаполненного выключателя [3]. Недостатком данной конструкции является расположение выключателя в средней части изоляционного высоковольтного ввода, что требует значительной длины и массы штанги для обеспечения перемещения контактов и подвижной системы выключателя при выполнении операций (при отключении и включении), что снижает надежность выключателя в эксплуатации, так как требуется более мощный привод, а передача импульсного силового сигнала по длинным штангам связана с волновыми (нестационарными) процессами в последних, что приводит к разрушению в местах заделки изоляционного участка штанги с металлической арматурой последней.The closest is the interrupter device of a compact high-voltage gas-filled switch [3]. The disadvantage of this design is the location of the switch in the middle part of the insulating high-voltage input, which requires a significant length and weight of the rod to ensure the movement of the contacts and the movable system of the switch during operations (when opening and closing), which reduces the reliability of the switch in operation, since it requires a more powerful drive, and the transmission of a pulsed power signal along long rods is associated with wave (non-stationary) processes in the latter, which leads to destruction in the rear the insulating section of the rod with the metal reinforcement of the latter.

Задачей предлагаемого изобретения является выбор оптимальных параметров дугогасительного устройства, связанный с уменьшением массы и длины подвижных элементов конструкции, мощности привода, для обеспечения надежности функционирования дугогасительного устройства компактного высоковольтного газонаполненного выключателя в эксплуатации,The task of the invention is to select the optimal parameters of the arcing device associated with reducing the mass and length of the moving structural elements, drive power, to ensure the reliability of the operation of the arcing device of a compact high-voltage gas-filled circuit breaker in operation,

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в конструкции дугогасительного устройства компактного высоковольтного газонаполненного выключателя в отключенном положении выполняется соотношение L₁>L₂>L₃, где L₁ - конечный газовый промежуток между дугогасительными контактами, L₂ - газовый промежуток между экранами главных подвижного и неподвижного контактов, L₃ - газовый промежуток между внешней оконечностью экрана подвижного главного контакта и внутренней оконечностью экрана металлического фланца во внутренней полости высоковольтного изоляционного ввода для крепления последнего к заземленному металлическому баку.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the design of the arrester of the compact high-voltage gas-filled circuit breaker in the open position, the relation L ₁ > L ₂ > L ₃ is fulfilled, where L ₁ is the final gas gap between the arcing contacts, L ₂ is the gas gap between the screens of the main movable and fixed contacts, L ₃ - a gas gap between the outer extremity of the screen of the movable main contact and the inner extremity of the flange of the metal screen in the inner cavity of the high ltnogo insulating input for fastening the latter to the grounded metallic tank.

Нам неизвестны дугогасительные устройства компактных высоковольтных газонаполненных выключателей, в которых надежность функционирования дугогасительного устройства при эксплуатации осуществляется за счет конструкции дугогасительного устройства, в котором в отключенном положении выполняется соотношение L₁>L₂>L₃, где L₁ - конечный газовый промежуток между дугогасительными контактами, L₂ - газовый промежуток между экранами главных подвижного и неподвижного контактов, L₃ - газовый промежуток между внешней оконечностью экрана подвижного главного контакта и внутренней оконечностью экрана металлической арматуры (фланца) во внутренней полости высоковольтного изоляционного ввода для крепления последнего к заземленному металлическому баку.We are not aware of the arcing devices of compact high-voltage gas-filled circuit breakers in which the operation of the arcing device during operation is ensured by the design of the arcing device, in which the ratio L ₁ > L ₂ > L ₃ is fulfilled in the off position, where L ₁ is the final gas gap between the arcing contacts , L ₂ - a gas gap between the screens main movable and stationary contacts, L ₃ - a gas gap between the outer extremity of the screen is movably of the main contact and the inner extremity of the metal reinforcement screen (flange) in the internal cavity of the high-voltage insulation for fixing the last input to the grounded metallic tank.

На чертеже изображено дугогасительное устройство компактного высоковольтного газонаполненного выключателя в положение «отключено».The drawing shows the arcing device of a compact high-voltage gas-filled circuit breaker in the "off" position.

Дугогасительное устройство компактного высоковольтного газонаполненного выключателя содержит дугогасительные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, главные неподвижный 3 и подвижный 4 контакты, металлические экраны 5, 6 неподвижного и подвижного главных контактов соответственно, высоковольтный изоляционный ввод 7 с металлическим фланцем 8, снабженным металлическим экраном 9, расположенным во внутренней полости высоковольтного изоляционного ввода 7. Металлический фланец 8 обеспечивает крепление высоковольтного изоляционного ввода 7 к металлическому заземленному баку 10. Штанга 11 обеспечивает перемещение подвижной системы дугогасительного устройства: контакты 2, 4, подвижный проводящий цилиндр (на чертеже последний не обозначен) за счет усилия от привода 12. На металлической заземленной раме 13 закреплен металлический заземленный бак 10, к которому монтируется высоковольтный изоляционный ввод 14 с токопроводом 15 и трансформатор тока 16.The arrester device of a compact high-voltage gas-filled switch contains arrester fixed 1 and movable 2 contacts, main fixed 3 and movable 4 contacts, metal shields 5, 6 of fixed and movable main contacts, respectively, a high-voltage insulating input 7 with a metal flange 8, equipped with a metal screen 9, located in the inner cavity of the high-voltage insulating input 7. The metal flange 8 provides fastening of the high-voltage insulating input 7 to thallic grounded tank 10. The rod 11 provides movement of the movable system of the arrester: contacts 2, 4, a movable conductive cylinder (the last one is not indicated in the drawing) due to the force from the drive 12. A metal grounded tank 10 is attached to the metal grounded frame 13, to which it is mounted high-voltage insulating input 14 with a current lead 15 and a current transformer 16.

Дугогасительное устройство компактного высоковольтного газонаполненного выключателя работает следующим образом.The arrester device compact high-voltage gas-filled circuit breaker operates as follows.

Отключение. При подаче команды на отключение усилие от привода 12 через штангу 11 передается подвижной системе дугогасительного устройства и обеспечивается перемещение главного подвижного контакта 4 и подвижного дугогасительного контакта 2. Сначала размыкаются главные контакты 3 и 4, затем ток перебрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов 1 и 2. При отключении газовый промежуток между дугогасительными контактами 1 и 2 увеличивается до конечного газового промежутка L₁.Shutdown. When a command is issued to disconnect, the force from the actuator 12 is transmitted through the rod 11 to the movable system of the arcing device and the main movable contact 4 and the movable arrester contact 2 are moved. First, the main contacts 3 and 4 open, then the current is transferred to the contact zone of the arcing contacts 1 and 2. When you turn off the gas gap between the arcing contacts 1 and 2 increases to the final gas gap L ₁ .

Газовый промежуток L₂ между металлическими экранами 5 и 6 главных контактов и газовый промежуток L₃ между внешней оконечностью металлического экрана 6 и внутренней оконечностью металлического экрана 9 при выполнении операции отключения фиксированы и определены согласно требованиям координации изоляции высоковольтного оборудования.The gas gap L ₂ between the metal shields 5 and 6 of the main contacts and the gas gap L ₃ between the outer extremity of the metal shield 6 and the inner extremity of the metal shield 9 are fixed and determined according to the coordination requirements for insulation of high-voltage equipment during the shutdown operation.

Включение. При включении выключателя в дугогасительном устройстве вначале имеется контактирование подвижного дугогасительного контакта 2 с неподвижным дугогасительным контактом 1, а затем включение главных контактов 3 и 4. Во включенном положении контактов газовые промежутки L₁ и L₂ шунтированы главными контактами 3 и 4 и координация изоляции между высоковольтными элементами дугогасительного устройства обеспечена газовым промежутком L₃ между внешней оконечностью металлического экрана 6 и внутренней оконечностью металлического экрана 9.Inclusion. When the circuit breaker is turned on, the arcing device first contacts the movable arcing contact 2 with the stationary arcing contact 1, and then the main contacts 3 and 4 are turned on. In the on position of the contacts, the gas gaps L ₁ and L _{2 are} bridged by the main contacts 3 and 4 and the coordination of insulation between the high-voltage elements of the arcing device is provided with a gas gap L ₃ between the outer end of the metal screen 6 and the inner end of the metal screen 9.

Проведенные исследования показывают, что решение задачи повышения надежности функционирования дугогасительного устройства в эксплуатации достигается за счет выполнения в конструкции дугогасительного устройства в отключенном положении соотношения L₁>L₂>L₃, где L₁ - конечный газовый промежуток между дугогасительными контактами, L₂ - газовый промежуток между экранами главных подвижного и неподвижного контактов, L₃ - газовый промежуток между внешней оконечностью экрана подвижного главного контакта и внутренней оконечностью экрана металлического фланца во внутренней полости высоковольтного изоляционного ввода для крепления последнего к заземленному металлическому баку.The studies show that the solution to the problem of increasing the reliability of the operation of the arcing device in operation is achieved by performing in the design of the arcing device in the off position the ratio L ₁ > L ₂ > L ₃ , where L ₁ is the final gas gap between the arcing contacts, L ₂ is gas the gap between the screens main movable and stationary contacts, L ₃ - a gas gap between the outer extremity of the screen of the movable main contact and the inner extremity of the screen meta -crystal flange in the inner cavity of the insulation of high voltage input for fastening the latter to the grounded metallic tank.

Литература:Literature:

1. Патент WO 2004/109881 A2, Siemens.1. Patent WO 2004/109881 A2, Siemens.

2. Камерони Р. Высоковольтные сборки, АББ Ревю, 4, 2005, 36-38.2. Cameroni R. High-voltage assemblies, ABB Review, 4, 2005, 36-38.

3. Патент US 6459568 B2.3. Patent US 6459568 B2.

Claims

An arcing device of a compact high-voltage gas-filled switch containing arrester and main contacts, a system of screens for main and arcing contacts, a high-voltage insulating input with a metal flange for attachment to a grounded metal tank, the metal flange having a screen in the inner cavity of the high-voltage insulating input, characterized in that in the off position of the device, the relation L _1> L _2> L _3, where L ₁ - final gas gap between dugogas -inflammatory contacts, L ₂ - a gas gap between the screens main movable and stationary contacts, L ₃ - a gas gap between the outer extremity of the screen of the movable main contact and the inner extremity of the flange of the metal screen in the inner space of the insulating high-voltage input.