RU2464663C2 - CONTACT SYSTEM OF VACUUM ARC-QUENCHING CHAMBER FOR VOLTAGE OF 100 kV - Google Patents
CONTACT SYSTEM OF VACUUM ARC-QUENCHING CHAMBER FOR VOLTAGE OF 100 kV Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464663C2 RU2464663C2 RU2010148852/07A RU2010148852A RU2464663C2 RU 2464663 C2 RU2464663 C2 RU 2464663C2 RU 2010148852/07 A RU2010148852/07 A RU 2010148852/07A RU 2010148852 A RU2010148852 A RU 2010148852A RU 2464663 C2 RU2464663 C2 RU 2464663C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- inductor
- contact part
- contacts
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к вакуумным выключателям и применяется в вакуумных дугогасительных камерах высокого напряжения.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to vacuum circuit breakers and is used in vacuum arcing chambers of high voltage.
Основным элементом, обеспечивающим коммутационные и высоковольтные характеристики вакуумных выключателей, являются вакуумные дугогасительные камеры (ВДК), характеристики которых, в свою очередь, в значительной степени определяются конструкцией контактной системы (КС). В настоящее время в ВДК на высокое напряжение (свыше 35 кВ) применяются исключительно КС, создающие продольное магнитное поле, где вектор магнитной индукции параллелен вектору тока электрической дуги. Продольное магнитное поле, создаваемое КС, при протекании по ней тока обеспечивает диффузную форму горения электрической дуги, которая возникает при размыкании контактов. Диффузная форма электрической дуги характеризуется низким напряжением и равномерным рассредоточением по поверхности КС, благодаря чему не происходит чрезмерного нагрева поверхности КС и при переходе тока через ноль между разомкнутыми контактами восстанавливается напряжение, то есть происходит успешное отключение тока в КС ВДК. Дополнительное требование к КС для ВДК на напряжение свыше 35 кВ состоит в том, что разомкнутые контакты должны выдерживать более высокие напряжения в отключенном состоянии, поэтому конфигурация КС должна быть такой, чтобы напряженность электрического поля на ее поверхностях не превышала критической величины.The main element that provides switching and high-voltage characteristics of vacuum circuit breakers are vacuum interrupter chambers (VDC), the characteristics of which, in turn, are largely determined by the design of the contact system (CS). At present, in the VDK for high voltage (over 35 kV), exclusively CSs are used that create a longitudinal magnetic field, where the magnetic induction vector is parallel to the current vector of the electric arc. A longitudinal magnetic field created by a CS, when current flows through it, provides a diffuse form of burning an electric arc, which occurs when the contacts open. The diffuse shape of the electric arc is characterized by low voltage and uniform dispersion over the surface of the CS, due to which there is no excessive heating of the surface of the CS, and when the current passes through zero between open contacts, the voltage is restored, that is, the current is successfully turned off in the CS of the VDK. An additional requirement for CS for VDK for voltages above 35 kV is that open contacts must withstand higher voltages in the off state, so the configuration of the CS should be such that the electric field on its surfaces does not exceed a critical value.
В техническом решении (патент JP 2010113821 А, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 20.05.2010) [1] предложена КС для высоковольтной ВДК, в которой продольное магнитное поле создается индуктором, имеющим форму чаши с несколькими косыми прорезями в ее стенках. Эти прорези направляют ток по винтовым линиям, в результате чего ток создает продольное магнитное поле. Индуктор соединен с контактной деталью, имеющей форму круглого и плоского диска, а снаружи закрыт экраном, изготовленным из нержавеющей стали, служащим для выравнивания напряженности электрического поля на острых кромках пазов.In the technical solution (patent JP 2010113821 A, IPC: H01H 33/66, published May 20, 2010) [1] a CS for a high-voltage VDK is proposed, in which a longitudinal magnetic field is created by an inductor having a cup shape with several oblique slots in its walls. These slots direct the current along helical lines, as a result of which the current creates a longitudinal magnetic field. The inductor is connected to the contact part, having the shape of a round and flat disk, and is externally covered by a screen made of stainless steel, which serves to level the electric field at the sharp edges of the grooves.
Недостаток данной конструкции КС состоит в том, что применяемый в ней индуктор имеет большой размер по длине, а магнитное поле, создаваемое винтовыми линиями тока, ограничено по величине. Кроме того, внешний экран не закрывает боковые кромки самой контактной детали, на которых возникает повышенная напряженность электрического поля.The disadvantage of this design KS is that the inductor used in it has a large size in length, and the magnetic field created by the helical current lines is limited in size. In addition, the external screen does not cover the side edges of the contact part itself, on which an increased electric field strength occurs.
Наиболее близкой к предлагаемому решению является конструкция, предложенная в (патент US 5777287 A, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 07.07.1998) [2]. В ней контактная система содержит подвижный и неподвижный контактные узлы, которые далее в тексте будем называть также контактами, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня, контактной детали в виде круглого диска с плоской поверхностью контактирования, индуктора в виде разрезного кольца из материала с высокой электропроводностью и втулки из материала с низкой электропроводностью, причем индуктор и втулка расположены между контактной деталью и токоподводом и соединены с ними, при этом втулка установлена внутри индуктора и соосно с ним.Closest to the proposed solution is the design proposed in (patent US 5777287 A, IPC: H01H 33/66, published 07.07.1998) [2]. In it, the contact system contains movable and fixed contact nodes, which in the text below will also be called contacts, each of which consists of a current supply in the form of a rod, a contact part in the form of a circular disk with a flat contact surface, and an inductor in the form of a split ring made of high-material material electrical conductivity and bushings of a material with low electrical conductivity, and the inductor and the sleeve are located between the contact part and the current lead and connected to them, while the sleeve is installed inside the inductor and coaxial with it.
Недостаток данной конструкции состоит в том, что на краях круглого диска контактной детали и кольцевого индуктора возникает повышенная напряженность электрического поля, что может привести к пробою вакуумного промежутка между разведенными контактами.The disadvantage of this design is that at the edges of the circular disk of the contact part and the ring inductor there is an increased electric field strength, which can lead to breakdown of the vacuum gap between the separated contacts.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание КС ВДК на напряжение 110 кВ и выше с высоким пробивным напряжением промежутков между разведенными контактами за счет уменьшения напряженности электрического поля на поверхностях КС.The technical task of the invention is the creation of KS VDK voltage of 110 kV and higher with a high breakdown voltage of the gaps between the separated contacts by reducing the electric field strength on the surfaces of the KS.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в создании контактной системы вакуумной дугогасительной камеры, содержащей подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня, контактной детали в виде круглого диска с плоской поверхностью контактирования, индуктора в виде разрезного кольца из материала с высокой электропроводностью, втулки из материала с низкой электропроводностью, причем индуктор и втулка расположены между контактной деталью и токоподводом и соединены с ними, при этом втулка установлена внутри индуктора и соосно с ним.The technical result achieved by the invention is to create a contact system for a vacuum interrupter chamber containing movable and fixed contact nodes, each of which consists of a current supply in the form of a rod, a contact part in the form of a circular disk with a flat contact surface, and an inductor in the form of a split ring made of material with high electrical conductivity, bushings of a material with low electrical conductivity, and the inductor and the sleeve are located between the contact part and the current lead and connected to it and, while the sleeve is installed inside the inductor and coaxially with it.
Поставленная техническая задача решается благодаря тому, что контактная деталь имеет форму перевернутой чаши с боковой цилиндрической поверхностью, охватывающей индуктор в виде разрезного кольца, а переход между плоской поверхностью контактирования и боковой цилиндрической поверхностью сделан с радиусом скругления не менее 5 мм.The stated technical problem is solved due to the fact that the contact part has the shape of an inverted bowl with a cylindrical side surface covering the inductor in the form of a split ring, and the transition between the flat contact surface and the cylindrical side surface is made with a fillet radius of at least 5 mm.
За счет этого на краях контактной детали и кольцевого индуктора не возникает повышенной напряженности электрического поля, что снижает или исключает вероятность пробоя вакуумного промежутка между разведенными контактами.Due to this, at the edges of the contact part and the ring inductor there is no increased electric field strength, which reduces or eliminates the possibility of breakdown of the vacuum gap between the separated contacts.
Конструкция КС поясняется рисунками фиг.1 и фиг.2. Фиг.1 - общий вид контактной системы ВДК. Фиг.2 - разрезы узлов КС ВДК. Позициями на фиг.1 и фиг.2 обозначены:The design of the COP is illustrated by figures 1 and 2. Figure 1 - General view of the contact system VDK. Figure 2 - sections of the nodes of the COP of the VDK. The positions in figure 1 and figure 2 are indicated:
1 - токоподвод подвижного контактного узла;1 - current supply of the movable contact node;
2 - токоподвод неподвижного контактного узла;2 - current supply of a fixed contact node;
3 - контактная деталь в форме перевернутой чаши;3 - contact detail in the form of an inverted bowl;
4 - индуктор в виде разрезного кольца;4 - inductor in the form of a split ring;
5 - втулка.5 - sleeve.
Контактная система ВДК содержит: подвижный и неподвижный контактные узлы (контакты), каждый из которых состоит из токоподвода, выполненного в виде стержня, контактной детали в форме перевернутой чаши 3, индуктора в виде разрезного кольца 4 из материала с высокой электропроводностью и втулки 5 из материала с низкой электропроводностью, причем индуктор в виде разрезного кольца 4 и втулка 5 расположены между контактной деталью в форме перевернутой чаши 3 и неподвижным токоподводом 2 или подвижным токоподводом 1. Все детали соединены друг с другом с помощью пайки. Контактная деталь в форме перевернутой чаши 3 имеет плоскую поверхность контактирования S, сопряженную радиусом скругления R не менее 5 мм, с боковой цилиндрической поверхностью Р, охватывающей индуктор 4 (фиг.1).The VDK contact system contains: movable and fixed contact nodes (contacts), each of which consists of a current supply made in the form of a rod, a contact part in the form of an inverted
Контактная система работает следующим образом: при выполнении операции отключения привод выключателя через систему валов, рычагов и изоляционную тягу (не показаны на рисунках) размыкает контакты КС ВДК на расстояние Н. При этом в межконтактном вакуумном промежутке возникает электрическая дуга, которая горит в парах металла, из которого изготовлена контактная деталь в форме перевернутой чаши 3 (обычно композиция хром-медь). Ток I в контактной системе протекает следующим образом: от подвижного токоподвода в виде стержня 1 попадает в индуктор в виде разрезного кольца 4 и, проходя по его кольцу, создает в промежутке между контактами КС продольное магнитное поле с индукцией В. Затем через выступ на конце кольца индуктора ток перетекает в контактную деталь в форме перевернутой чаши 3. В неподвижном контакте ток I протекает аналогичным образом: из контактной детали в форме перевернутой чаши 3 ток попадает в индуктор в виде разрезного кольца 4, протекает по его кольцу и попадает в токоподвод неподвижного контакта. Направления векторов индукции магнитного поля В, создаваемого индукторами подвижного и неподвижного контактов, совпадают. Таким образом, вектора индукции магнитного поля в межконтактном промежутке суммируются. Продольное магнитное поле обеспечивает диффузную форму горения электрической дуги, при этом электрическая дуга равномерно рассредоточена по поверхности контактной детали в форме перевернутой чаши 3. Как указывалось ранее, вакуумная дуга в продольном магнитном поле имеет диффузную форму, которая не вызывает сильного разогрева поверхностей контактирования. При переходе переменного тока через ноль, дуга гаснет, и между контактами восстанавливается напряжение. Операция отключения тока КС ВДК успешно завершена.The contact system works as follows: during the shutdown operation, the circuit breaker drive through a system of shafts, levers and insulating rods (not shown in the figures) opens the contacts of the airborne electrical system to a distance N. An electric arc arises in the intercontact vacuum gap, which burns in metal vapor, from which the contact piece is made in the form of an inverted bowl 3 (usually the composition is chrome-copper). The current I in the contact system flows as follows: from the movable current supply in the form of a rod 1 it enters the inductor in the form of a split ring 4 and, passing along its ring, creates a longitudinal magnetic field with induction B. in the gap between the contacts of the CS, then through the protrusion at the end of the ring the inductor current flows into the contact part in the form of an inverted
При протекании тока в КС он преимущественно проходит по индуктору в виде разрезного кольца 4, так как он изготовлен из материала с высокой электропроводностью, и лишь малая его часть проходит через втулку 5, так как она изготовлена из материала с низкой электропроводностью (например из нержавеющей стали). Назначение втулки 5 состоит в том, чтобы воспринимать механические нагрузки, которые возникают при операции включения, когда контакты КС замыкаются с высокой скоростью, а затем поджимаются для снижения переходного электрического сопротивления и обеспечения электродинамической устойчивости.When current flows in the CS, it mainly passes through the inductor in the form of a split ring 4, since it is made of a material with high electrical conductivity, and only a small part passes through the
После отключения тока межконтактный промежуток подвергается воздействию электрического поля. Причем в классе 110 кВ пик восстанавливающегося напряжения между разомкнутыми контактными узлами КС может достигать величины 200 кВ. Чтобы выдержать такое напряжение, поверхности КС не должны иметь острых углов или кромок, на которых происходит концентрация напряженности электрического поля. В предлагаемом изобретении контактная деталь в форме перевернутой чаши 3 своей боковой цилиндрической поверхностью Р экранирует острые кромки индуктора в виде разрезного кольца 4. Переход от плоской поверхности контактирования S к боковой цилиндрической поверхности Р сделан с радиусом скругления R не менее 5 мм. Такая конструкция КС позволяет максимально снизить напряженность электрического поля. Кроме того, предлагаемая конструкция обладает компактностью, что позволяет экономить внутренний объем и габариты ВДК, а магнитное поле, создаваемое индуктором в виде разрезного кольца, имеет большую величину, так как витки предельно приближены к поверхности контактирования.After turning off the current, the contact gap is exposed to an electric field. Moreover, in the class of 110 kV, the peak of the recovering voltage between the open contact nodes of the CS can reach 200 kV. To withstand such a voltage, the surface of the COP should not have sharp angles or edges at which the concentration of the electric field. In the present invention, the contact part in the form of an inverted
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет создать контактную систему с продольным магнитным полем для вакуумной дугогасительной камеры на высокое (до 110 кВ) напряжение. Предлагаемая КС проста в изготовлении и технологична.Thus, the proposed technical solution allows you to create a contact system with a longitudinal magnetic field for a vacuum arcing chamber for high (up to 110 kV) voltage. The proposed COP is easy to manufacture and technologically advanced.
Вакуумные выключатели в настоящее время занимают лидирующие позиции среди остальных типов коммутационных аппаратов в классе напряжений 10-35 кВ в силу таких преимуществ, как:Vacuum circuit breakers currently occupy a leading position among other types of switching devices in the voltage class 10-35 kV due to such advantages as:
- экологическая чистота;- environmental cleanliness;
- высокий коммутационный ресурс;- high switching resource;
- возможность эксплуатации при температурах -60°С и ниже.- the possibility of operation at temperatures of -60 ° C and below.
Они в последние годы стали также применяться в классе напряжения 110 кВ и создавать конкуренцию элегазовым аппаратам.In recent years, they also began to be used in the voltage class of 110 kV and create competition for gas-insulated apparatus.
Положительный эффект от предлагаемого изобретения заключается также в том, что КС позволяет уменьшить ход контактов и габариты самой ВДК. Кроме этого конструкция вакуумного выключателя также станет более компактной и менее материалоемкой.The positive effect of the invention also lies in the fact that the COP allows you to reduce the contact path and the dimensions of the airborne forces. In addition, the design of the vacuum circuit breaker will also become more compact and less material-intensive.
Источники информацииInformation sources
[1]. Патент JP 2010113821 А, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 20.05.2010.[one]. Patent JP 2010113821 A, IPC: H01H 33/66, published 05/20/2010.
[2]. Патент US 5777287 А, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 07.07.1998.[2]. Patent US 5777287 A, IPC: H01H 33/66, published 07.07.1998.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148852/07A RU2464663C2 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | CONTACT SYSTEM OF VACUUM ARC-QUENCHING CHAMBER FOR VOLTAGE OF 100 kV |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148852/07A RU2464663C2 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | CONTACT SYSTEM OF VACUUM ARC-QUENCHING CHAMBER FOR VOLTAGE OF 100 kV |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010148852A RU2010148852A (en) | 2012-06-10 |
RU2464663C2 true RU2464663C2 (en) | 2012-10-20 |
Family
ID=46679477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148852/07A RU2464663C2 (en) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | CONTACT SYSTEM OF VACUUM ARC-QUENCHING CHAMBER FOR VOLTAGE OF 100 kV |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2464663C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116907824B (en) * | 2023-09-11 | 2023-12-01 | 福建德普乐能源科技有限公司 | Vacuum degree detection device of vacuum interrupter |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU74517A1 (en) * | 1947-02-04 | 1949-03-31 | И.А. Науменко | Brick Making Press |
US3480821A (en) * | 1967-12-18 | 1969-11-25 | Gen Electric | Stabilized vacuum gap device with elementary electrode structure |
RU2105374C1 (en) * | 1996-01-22 | 1998-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "КАНПАК" | Vacuum switch |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010148852/07A patent/RU2464663C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU74517A1 (en) * | 1947-02-04 | 1949-03-31 | И.А. Науменко | Brick Making Press |
US3480821A (en) * | 1967-12-18 | 1969-11-25 | Gen Electric | Stabilized vacuum gap device with elementary electrode structure |
RU2105374C1 (en) * | 1996-01-22 | 1998-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "КАНПАК" | Vacuum switch |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010148852A (en) | 2012-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102254734B (en) | High-voltage single-fracture vacuum arc extinguishing chamber | |
JP5019461B2 (en) | Contact system for electrical switching devices | |
RU2545514C2 (en) | Configuration of electric contacts for vacuum circuit breaker | |
RU2550153C2 (en) | Vacuum circuit breaker for automatic protection device | |
CN111480212B (en) | High-voltage power switch and method for electromagnetically shielding a vacuum interrupter in an insulator | |
US8901447B2 (en) | Circuit breaker with parallel rated current paths | |
JPH0381920A (en) | Disconnector | |
RU2464663C2 (en) | CONTACT SYSTEM OF VACUUM ARC-QUENCHING CHAMBER FOR VOLTAGE OF 100 kV | |
CN110379670B (en) | High-current-capacity vacuum arc extinguish chamber with fixed fracture | |
CN110168690A (en) | Electrical breaks device | |
US20150318129A1 (en) | Switching device | |
CN116504576A (en) | High-through-flow capacity contact structure and vacuum arc-extinguishing chamber using same | |
US3683139A (en) | Contact structures for vacuum-type circuit breakers | |
US3156803A (en) | Circuit interrupter having uniformly spaced spiral arc runners in a confined atmosphere for improved arc voltage control | |
RU2567115C1 (en) | Vacuum circuit breaker | |
CN103489699B (en) | A kind of high voltage vacuum interrupter | |
CN107622908B (en) | Movable double-loop contact structure and vacuum arc-extinguishing chamber | |
CN104465208A (en) | Vacuum arc-extinguishing chamber and method for vacuum circuit breaker | |
RU81597U1 (en) | ARC SYSTEM | |
RU2449405C1 (en) | Contact device for vacuum arc-quenching chamber | |
CN203103210U (en) | Vacuum arc extinguishing chamber and vacuum circuit breaker using same | |
CN101587787A (en) | Isolating switch | |
RU2562246C1 (en) | Contact system for vacuum arc-quenching chamber | |
CN203277206U (en) | Outdoor vacuum circuit breaker | |
RU135446U1 (en) | HIGH VOLTAGE TANK SWITCH WITH VACUUM ARC TAMPER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131201 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150720 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161201 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180323 |