RU2714927C2 - Улучшенный разъединитель и разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий такой разъединитель - Google Patents

Улучшенный разъединитель и разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий такой разъединитель Download PDF

Info

Publication number
RU2714927C2
RU2714927C2 RU2018106133A RU2018106133A RU2714927C2 RU 2714927 C2 RU2714927 C2 RU 2714927C2 RU 2018106133 A RU2018106133 A RU 2018106133A RU 2018106133 A RU2018106133 A RU 2018106133A RU 2714927 C2 RU2714927 C2 RU 2714927C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slider
plate
disconnector
electrically connected
elastic means
Prior art date
Application number
RU2018106133A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018106133A3 (ru
RU2018106133A (ru
Inventor
ИППОЛИТО Джанфранко Де
Андреа ПАССАВАНТИ
Original Assignee
Дзотуп С.Р.Л.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дзотуп С.Р.Л. filed Critical Дзотуп С.Р.Л.
Publication of RU2018106133A publication Critical patent/RU2018106133A/ru
Publication of RU2018106133A3 publication Critical patent/RU2018106133A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2714927C2 publication Critical patent/RU2714927C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12Overvoltage protection resistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/80Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid flow of arc-extinguishing fluid from a pressure source being controlled by a valve
    • H01H33/82Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid flow of arc-extinguishing fluid from a pressure source being controlled by a valve the fluid being air or gas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08Terminals; Connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00Details of spark gaps
    • H01T1/02Means for extinguishing arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00Details of spark gaps
    • H01T1/14Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00Thermally-actuated switches
    • H01H37/74Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit
    • H01H2037/762Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit using a spring for opening the circuit when the fusible element melts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2235/00Springs
    • H01H2235/01Spiral spring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/10Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess voltage, e.g. for lightning protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Fuses (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

Изобретение относится к разъединителю и разряднику для защиты от перенапряжений, содержащий. Разрядник содержит первую и вторую соединительные клеммы (1, 2) для соединения с активными выводами электрической системы, между которыми вставлен защитный элемент (3), снабженный парой электродов (4), электрически соединенных с указанными соединительными клеммами, разъединитель, расположенный между первой клеммой (1) и электродом (4) защитного элемента (3) и содержащий металлическую пластину (5), имеющую базовый конец (5а), электрически соединенный с первой клеммой (1), и дальний конец, электрически соединенный с электродом (4), при этом пластина (5) выполнена из материала и имеет сечение, подходящие для ее сублимации при наличии токов короткого замыкания выше заданного порогового значения, перехватывающий ползун (7), выполненный с возможностью скользящего перемещения в продольном направлении и находящийся между базовым концом (5а) пластины (5) и электродом (4) защитного элемента (3) для перехвата распространения электрической дуги, направляющую (6) скольжения для перехватывающего ползуна (7), при этом обеспечена возможность смещения ползуна в продольном направлении предварительно нагруженным упругим средством в сторону позиции перехвата с упором в часть пластины (5), выполнен в форме полого удлиненного тела, открытого на заднем конце и закрытого на переднем конце, вмещает часть предварительно нагруженного упругого средства (8) и снабжен по меньшей мере одним отверстием на боковой стенке указанного полого тела, проходящим через него по его толщине и обеспечивающим сообщение между наружной стороной и внутренней стороной полого удлиненного тела ползуна (7). Техническим результатом является обеспечение возможности прерывания электрической дуги. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к разъединителю и соответствующему разряднику для защиты от перенапряжений, также называемому ограничителем перенапряжений или устройством для защиты от перенапряжений (SPD-устройством), в частности к разряднику для защиты от перенапряжений, снабженному разъединительным устройством или разъединителем для прерывания короткого замыкания в случае отказа SPD-устройства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Под термином «разрядник для защиты от перенапряжений» следует понимать электрические и/или электронные устройства, размещаемые между активными проводниками электрической системы и землей и обеспечивающие разрядку в землю пиковых токов перегрузки или перенапряжения, создаваемых, например, разрядами молнии в атмосфере и операциями коммутации и способных в противном случае нанести серьезные повреждения электрической системе и ее устройствам.
Такие явления, как прямые удары молнии являются основным источником разрушительных воздействий на электрические системы; непрямые разряды и коммутационные перенапряжения также являются источниками многих повреждений, происхождение которых сложно идентифицировать, при этом они в равной степени оказывают разрушающее воздействие на чувствительные установки, а также оказывают неблагоприятное влияние в случаях, в которых важна непрерывность работы. Продолжительность этих явлений колеблется от нескольких микросекунд до нескольких сотен миллисекунд, однако за это очень короткое время они передают очень высокий объем энергии. Эти явления следует надлежащим образом предотвращать для защиты установок, подключенных к магистральной сети, и, следовательно, для обеспечения их целостности и функционирования.
Известны разрядники для защиты от перенапряжений, содержащие защитный элемент в форме варистора, принцип действия которого аналогичен принципу действия переменного (нелинейного) сопротивления с точки зрения соотношения напряжение/сила тока. В случае резкого скачка опорного напряжения, например при наличии кратковременного пика тока перенапряжения или перегрузки, варистор резко снижает свое сопротивление, так что такой пик тока могут быть легко разряжен через этот варистор в сторону земли, при этом не произойдет его распространение на другие части установки с более высоким сопротивлением. Варистор содержит электроды, с которыми электрически соединены контакты соединительных клемм разрядника для защиты от перенапряжений, которые в свою очередь соединены соответственно с фазным выводом и защитным выводом и/или нейтральным выводом. Во внутреннюю цепь разрядника для защиты от перенапряжений, включенного последовательно с защитным элементом в форме варистора, обычно включен «разъединитель», который представляет собой известное сложное разъединяющее устройство, имеющее защитные функции в случае отказа и/или износа защитного элемента.
Тепловой разъединитель по существу образован электрическим проводником различной формы, включенным последовательно с электродом варистора. Он состоит из сложного блока, который обычно содержит гибкую металлическую пластину, прикрепляемую к электроду варистора путем сварки с использованием капли легкоплавкого припоя, который представляет собой материал, плавящийся при относительно низких температурах порядка 120-180°С. Гибкая пластина приварена в состоянии упругого изгиба или подпружинивания, однако она установлена в упруго-поджатом состоянии для задания смещения, отдаляющего ее от электрода варистора. Благодаря такому конструктивному исполнению если варистор, в случае его износа, начинает разряжать в землю избыточный ток, который по своей природе является не импульсным, а непрерывным, это обеспечивает нагревание благодаря эффекту Джоуля. Эта температура передается капле припоя, так что при достижении температуры легкоплавкого сплава происходит ослабление удерживающей способности капли припоя с выводом металлической пластины из контакта с электродом варистора, что обеспечивает размыкание электрической цепи и восстановление безопасных условий.
Таким образом, в пределах определенного диапазона силы тока короткого замыкания, который обычно составляет несколько десятков ампер, система разъединения в разряднике для защиты от перенапряжений может осуществлять такое разъединение автономным образом, т.е. без использования других внутренних или внешних устройств, включенных последовательно с самим разрядником для защиты от перенапряжений.
Однако в случае, в котором внутренний импеданс разрядника для защиты от перенапряжений внезапно достигает значений, близких к нулю, происходит короткое замыкание, в результате которого возникает ток высокой интенсивности, что приводит к неприемлемому состоянию электрической системы.
Следовательно, для исключения такого состояния следует задействовать разъединительное устройство. Однако следует отметить, что обычный разъединитель не всегда обеспечивает достаточное разъединение. Дело в том, что при размыкании электрической цепи, по которой течет ток, может быть создана электрическая дуга, сохраняющая непрерывность самой цепи. Если дуга не гаснет сама по себе или разъединитель не может ее прервать, она создаст опасную ситуацию в разряднике для защиты от перенапряжений (перегрев и возможное воспламенение и/или взрыв) и в соответствующей электрической установке.
До настоящего времени устройства, способные прерывать значительные токи короткого замыкания порядка кА, были выполнены таким образом, что их защита от токов перегрузки, например предохранитель или размыкатель цепи, был включен последовательно с самим разрядником для защиты от перенапряжений.
Относительно недавно было разработано очень эффективное решение, описанное в заявке ЕР 2790192, поданной тем же заявителем. Устройство, описанное в ЕР 2790192, содержит разделительный конденсатор для защиты от постепенного износа варистора, а также средство размыкания цепи, обладающее относительной возможностью самогашения, что позволяет ему справиться со значительными токами короткого замыкания.
Эта система продемонстрировала удовлетворительную эффективность, однако заявитель заметил возможность усовершенствования ее технических характеристик.
Разрядник для защиты от перенапряжений, описанный в ЕР 2790192, содержит разъединитель, состоящий из гибкой металлической пластины, выполненной из проводящего материала и имеющей геометрические размеры, позволяющие ей в нормальных рабочих условиях удерживать прижатый к ней перехватывающий ползун, имеющий форму движка или подвижной каретки, имеющей геометрические размеры, подходящие для перехвата и прерывания электрической дуги, которая могла бы возникнуть во время короткого замыкания, при этом в подходящую продольную выемку ползуна вставлена предварительно нагруженная пружина, подходящая для приложения к ползуну толкающего усилия во время его работы и сохраняющая свое сжатое состояние благодаря наличию самого разъединителя, который служит средством ограничения.
В случае возникновения высоких токов короткого замыкания разрыв цепи происходит вследствие сублимации металлической пластины разъединителя, что обеспечивает высвобождение ползуна, который в свою очередь перехватывает и прерывает образовавшуюся электрическую дугу.
Однако было обнаружено, что сублимация проводящей пластины создает два эффекта: с одной стороны необходимый эффект устранения средства ограничения, удерживающего ползун в его нормальном рабочем положении, с обеспечением его высвобождения с последующим перемещением благодаря преобразованию потенциальной энергии упругой деформации пружины в кинетическую энергию, а с другой стороны нежелательный эффект образования проводящей газовой массы, называемой плазмой, которая наряду с напряжением сети приводит к созданию и распространению электрической дуги во всей дуговой камере, т.е. в полости между каплей припоя в разъединителе и остальной основой металлической пластины.
Таким образом, распространение плазмы по дуговой камере вызывает мгновенное повышение температуры и давления.
При этом высвобождение ползуна запускает процесс, который приводит к гашению электрической дуги (как описано в ЕР 2790192), однако такая операция должна быть осуществлена достаточно быстро с тем, чтобы предотвратить повышение давления и температуры в устройстве до чрезмерных значений, которые могли бы вызвать взрыв.
Было обнаружено, что при увеличении тока короткого замыкания исключительно потенциальной энергии упругой деформации пружины может быть недостаточно для приложения толкающего усилия к ползуну, позволяющего сократить время его срабатывания с последующим гашением электрической дуги за интервал времени, сопоставимый с механической прочностью корпуса разрядника для защиты от перенапряжений.
В частности, было замечено, что высокое давление плазмы, создаваемой электрической дугой, прикладывает к передней торцевой поверхности ползуна продольное противодействующее толкающее усилие в направлении, противоположном направлению действия толкающего усилия, создаваемого пружиной, что мешает перемещению ползуна. До тех пор, пока это давление плазмы создает противодействующее толкающее усилие, ползун, несмотря на его поджатие пружиной, не сможет совершать перемещение со скоростью, достаточной для гашения дуги за интервал времени, сопоставимый с механической прочностью корпуса устройства. Критичность данного явления обусловлена увеличением противодействующего толкающего усилия, создаваемого давлением плазмы, пропорционально квадрату силы тока короткого замыкания, при этом толкающее усилие, создаваемое пружиной, наоборот является неизменным по отношению к данной силе тока.
Должного ослабления данного явления не происходит даже при выполнении отверстий для сброса давления, перфорируемых в направляющей камере ползуна на задней стороне самого ползуна.
Другие конструктивные исполнения разрядников для защиты от перенапряжений раскрыты также описаны в US 20110170217, WO 2007/093572, DE 102006042028, US 20120050935 и ЕР 2725588, однако ни в одном из них документов не предложено какое-либо эффективное решение вышеописанных технических недостатков.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в создании разъединителя, в котором преодолены недостатки уровня техники, в частности необходимо создать разъединитель в разряднике для защиты от перенапряжений, который без потери всех функциональных преимуществ наличия сублимирующейся внутренней пластинки и ползуна для прерывания электрической дуги, позволяет предотвращать возникновение ситуаций, в которых давление плазмы, создаваемое сублимацией части самого разъединителя, приближается к предельным значениям, являющимся опасными в отношении срока службы разрядника для защиты от перенапряжений.
Данная задача решена благодаря существенным признакам, приведенным в прилагаемой формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта реализации, приведенного в качестве неограничивающего примера и показанного на прилагаемых чертежах.
На фиг. 1А схематически показан вертикальный вид сбоку в частичном разрезе разрядника для защиты от перенапряжений в состоянии готовности с разъединителем, находящимся в состоянии покоя.
На фиг. 1В показан вид в разрезе, выполненном по линии В-В, показанной на фиг. 1А.
На фиг. 2 показан вид, подобный виду, показанному на фиг. 1, разрядника для защиты от перенапряжений согласно настоящему изобретению, находящегося в состоянии, в котором разъединитель достиг конца хода и завершил открытие цепи.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показана конструкция разрядника для защиты от перенапряжений, известного из ЕР 2790192, приведенного в данном документе в качестве аналога.
Разрядник для защиты от перенапряжений заключен корпус или кожух в форме коробки, обозначенный как модуль С, размеры которого подходят для его размещения в одном стандартном модуле и его монтажа внутри распределительного щита электрических установок. В этом корпусе известным способом размещены две противоположные клеммы, а именно первая клемма 1 для соединения фазного вывода и вторая клемма 2 для соединения защитного вывода или вывода нейтрали, при этом между первой и второй клеммами установлен защитный элемент (обычно варистор), схематически показанный в форме пластины 3, на противоположных поверхностях которой размещены соответствующие проводящие электроды (на чертежах показан только электрод 4, при этом другой электрод находится на противоположной стороне и не виден на чертежах).
Электрод 4 электрически соединен с фазовой клеммой 1, а противоположный электрод соединен с клеммой 2 заземления или нейтрали. Соединение между электродом 4 и клеммой 1 (см. фиг. 1А) реализовано посредством проводника, образующего элемент разъединителя. В частности, данный проводник разъединителя выполнен в виде гибкой пластинки или пластины 5, которая предварительно упруго нагружена и присоединена к электроду 4 с помощью подходящей капли легкоплавкого припоя в месте, обозначенном ссылочным номером 5d.
Материал, используемый для изготовления легкоплавкого припоя, и точная конфигурация гибкой пластины не имеют особого значения в контексте настоящего изобретения и подробно не описаны в данном документе.
Гибкая пластина 5 предпочтительно выполнена таким образом, что она имеет небольшую толщину (порядка нескольких десятых миллиметра, например 0,2-0,3 мм) и сечение уменьшенной площади, при этом ее металлический материал имеет проводимость, которая равна или ниже проводимости меди.
В случае использования материала с более низкой проводимостью (или коэффициентом проводимости) толщина может быть увеличена, например до 0,5-1 мм. В качестве примера значение коэффициента проводимости может соответствовать Международному стандарту на отожженную медь (IACS-стандарту) и составлять менее 60. В этом случае материал предпочтительно изготовлен из медного сплава с элементами, позволяющими изменять его проводимость (проводимость меди согласно IACS-стандарту составляет менее 90) и придавать ему упругие свойства.
Такую пластину предпочтительно используют для обеспечения быстрой сублимации, а именно для обеспечения перехода из твердого состояния в газообразное при прохождении токов короткого замыкания выше заданной силы тока, значение которой составляет порядка нескольких кА, например от 3 кА до 16 кА (ориентировочные значения, но не обязательные).
Между опорной жесткой стенкой пластины 5 и внутренним корпусом для размещения в нем варистора 3 (см. фиг. 1А) имеется направляющая 6, по которой ползун 7 совершает перемещение с обеспечением перехвата и сжатия дуги. В частности, перемещение ползуна 7 продольно направлено посредством двух параллельных ограждающих стенок 11а и 11b. Кроме того, ползун 7 предпочтительно снабжен на двух противоположных сторонах парой продольных канавок 7а, предназначенных для ввода во взаимодействие с соответствующими продольными ребрами 9, расположенными в направляющей 6, и скользящего перемещения по этим ребрам.
Ползун 7 установлен с возможностью скользящего перемещения в продольном направлении по направляющей 6, при этом в состоянии покоя (как показано на фиг. 1А) этот ползун с одной стороны прижат к нижней стенке 13 направляющей 6, а с другой стороны к части гибкой пластины 5. Ползун 7 установлен со смещением по направлению к пластине 5 (стрелка F) посредством упругого элемента, такого как пружина 8 (показана на фиг. 2), которая установлена в предварительно сжатом состоянии между нижней стенкой 13 и корпусом ползуна 7.
В частности, для использования внутреннего пространства устройства ползун 7 имеет продольную полость, в которую вставлена основная часть пружины 8.
Ползун 7 предпочтительно выполнен в форме трубчатого тела, закрытого с одного торца, являющегося передним торцом (нижним торцом на чертеже), и открытого с другого торца, являющегося задним торцом.
В такой конструкции удержание ползуна 7 происходит посредством части пластины 5, упирающейся в его передний конец и сопротивляющейся толкающему усилию пружины 8.
В случае прекращения удерживающего действия пластины 5 в результате ее сублимации, вызываемой током короткого замыкания, происходит высвобождение ползуна 7 и его продвижение пружиной 8 в направлении стрелки F с обеспечением выполнения своей функции по гашению электрической дуги и завершения своего перемещения при упоре в торцевую стенку.
Следует отметить, что ползун 7 должен иметь значительную длину, например порядка нескольких десятков миллиметров, поскольку он должен обеспечивать достаточную площадь контакта с ограждающими и направляющими стенками 11а и 11b и большую длину пути тока утечки, подходящую для реализации функции гашения электрической дуги. Наличие требуемого зазора скольжения между ползуном 7 и стенками 11а и 11b при недостаточной длине пути тока утечки может с высокой степенью риска привести к сохранению электрической дуги между ползуном 7 и направляющими стенками 11а и 11b с ее циркуляцией вокруг ползуна, в результате чего этот ползун уже не будет являться эффективным средством гашения дуги. Таким образом, боковые стенки ползуна, перпендикулярные направлению распространения электрической дуги, должны быть максимально удлинены.
Такая значительная длина ползуна отчасти также вызывает проблемы, обусловленные распространением плазмы, поскольку фронт давления плазмы должен пройти длинный путь перед достижением задней стороны ползуна и повторным уравновешиванием толкающего усилия, прикладываемого к передней стороне, противоположной пружине 8, так что в результате происходит увеличение времени срабатывания ползуна и возникает риск взрыва устройства вследствие большего количества энергии, вырабатываемой внутри кожуха.
В настоящем изобретении данная проблема решена путем формирования в одной из противоположных стенок трубчатого корпуса ползуна 7 или в обеих этих стенках одного или нескольких отверстий 10 (показаны на фиг. 2), которые обеспечивают сообщение наружного пространства, находящегося за пределами ползуна, с пространством, находящимся в продольной полости ползуна, в которой размещена пружина 8.
Таким образом, в случае распространения плазмы в дуговую камеру фронт давления достигает продольной полости ползуна 7 и попадает в нее через отверстия 10 с обеспечением автоматического и незамедлительного повторного уравновешивания давлений, действующих на переднюю торцевую поверхность ползуна 7: это является предпочтительным условием для того, чтобы потенциальная энергия упругой деформации пружины ползуна более не сдерживалась давлением плазмы и могла за короткое время эффективно продвинуть ползун в рабочем направлении F.
Для предотвращения неблагоприятных воздействий на длину пути тока утечки между ползуном и направляющими стенками, на важность которой указано выше, отверстия 10 предпочтительно расположены на верхней и нижней сторонах ползуна (т.е. сторонах, параллельных плоскости расположения прилагаемых чертежей), имеющего четырехугольное сечение. Другими словами, отверстия 10 расположены на сторонах, параллельных пути прохождения пластины, причем по этому же пути осуществляется естественное распространение электрической дуги.
Как показано на фиг. 2, отверстия 10 предпочтительно выполнены в форме узких щелей, расположенных в противоположных канавках 7а.
Таким образом, фронт давления плазмы направляется непосредственно канавками 7а и попадает в полость ползуна 7 через отверстия 10, при этом с одной стороны он уравновешивает давление на передней поверхности ползуна 7 (что обеспечивает возможность эффективной работы пружины 8), а с другой стороны повышает давление внутри ползуна 7, а также создает эффект противодействия в направлении, соответствующем стрелке F, с возможностью выхода исключительно в направлении задней стороны, что дополнительно способствует необходимому продвижению ползуна 7.
По сути дела происходит естественное расширение горячих газов, создаваемых электрической дугой и пропускаемых через каналы подачи во внутреннюю камеру ползуна. Это явление аналогично расширению газов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
Толкающее усилие, создаваемое расширением газов, используют для ускорения ползуна, которое обусловлено надлежащим направлением выпуска газов в конструкции.
Согласно еще одному предпочтительному признаку настоящего изобретения, имеется клапан 11, подобный обратному клапану и установленный на задней стороне ползуна с образованием опоры для заднего конца пружины 8. Клапан 11 поддерживается пружиной 8 с упором на патрубок 6а, предназначенный для отвода отработанных газов наружу и образованный на опорной стенке корпуса С, что предотвращает выпуск газов из полости ползуна 7 до выполнения ими своей функции повторного уравновешивания и толкания по отношению к самому ползуну.
Клапан 11 предпочтительно выполнен в форме тарельчатого тела, хвостовик которого вставлен между витками пружины 8.
Таким образом, предложенная система способна адекватно передавать плазму под давлением и по меньшей мере частично решать вышеописанную проблему (т.е. проблему огромной энергии вследствие давления плазмы).
По сравнению с пружиной 8, которая может прикладывать силу, являющуюся неизменной по отношению к давлению, это дополнительное воздействие плазмы, если только оно не выходит за пределы механической прочности всей системы, обладает тем преимуществом, что оно является функцией от квадрата тока: чем выше ток короткого замыкания и результирующее давление дуги, тем больше толкающее усилие, прикладываемое горячими газами к ползуну в направлении, обеспечивающем возможность гашения дуги.
В заключение, внутренняя система разъединения на разряднике для защиты от перенапряжений позволяет обеспечивать затухание тока короткого замыкания благодаря сочетанию следующих трех принципов:
- термодинамика плазмы во внутренней камере ползуна: плазма, попадающая во внутреннюю полость или камеру ползуна, позволяет повторно уравновешивать давления путем создания условий для своевременного вмешательства самого ползуна, при этом расширение горячего газа создает толкающее усилие, дополняющее толкающее усилие, прикладываемое предварительно нагруженной пружиной;
- динамика, обусловленная формой ползуна: перемещение ползуна растягивает и сжимает электрическую дугу, смещая ее на ограниченный путь;
- электродинамика электрической дуги: удлинение и сжатие электрической дуги повышают ее электрическое сопротивление и, следовательно, ее напряжение до приведения его в соответствие с напряжением движущей силы (т.е. напряжением сети), что в результате приводит к быстрому уменьшению тока короткого замыкания вплоть до его исчезновения.
Согласно приведенному выше описанию, конструкция согласно настоящему изобретению, несмотря на ее простоту, является весьма эффективной для безопасного прерывания дуги разъединительным устройством даже при наличии высоких токов короткого замыкания, которые в свою очередь обуславливают возникновение существенного количества проводящей плазмы в результате сублимации проводящей пластины.
Однако не следует считать, что настоящее изобретение ограничено конкретной вышеописанной конструкцией, представляющей только один из примеров реализации настоящего изобретения, при этом возможны различные изменения разрядника для защиты от перенапряжений с его внутренней стороны или наружной стороны, которые не выходят за рамки знаний специалиста в данной области техники и находятся в пределах объема настоящего изобретения, заданного приведенной далее формулой изобретения.
Вышеописанному устройству, например, приданы размеры, подходящие для его согласования с ограничителями сверхтока, которые могут быть необходимы в случае, когда ток короткого замыкания (Isc) установки превышает величину самозатухания тока сети (Ifi) разъединительного устройства в устройстве для защиты от перенапряжений.
Кроме того, вышеописанное разъединительное устройство (разъединитель), также может быть встроено в специальный кожух (корпус) и использовано в качестве независимого устройства для короткого замыкания вне зависимости от наличия разрядника для защиты от перенапряжений.

Claims (19)

1. Разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий:
первую и вторую соединительные клеммы (1, 2) для соединения с активными выводами электрической установки, между которыми вставлен защитный элемент (3), снабженный парой электродов (4), электрически соединенных с указанными соединительными клеммами,
разъединитель, расположенный между первой клеммой (1) и электродом (4) защитного элемента (3) и содержащий металлическую пластину (5), имеющую базовый конец (5а), электрически соединенный с первой клеммой (1), и дальний конец, электрически соединенный с электродом (4), при этом пластинка (5) выполнена из материала и имеет сечение, подходящие для обеспечении ее сублимации при наличии токов короткого замыкания выше заданного порогового значения,
перехватывающий ползун (7), установленный с возможностью скользящего перемещения в продольном направлении и находящийся между базовым концом (5 а) пластины (5) и электродом (4) защитного элемента (3) для перехвата распространения электрической дуги,
направляющую (6) скольжения для перехватывающего ползуна (7), при этом ползун (7) смещен в продольном направлении предварительно нагруженным упругим средством (8) в сторону позиции перехвата с упором в часть пластины (5) и выполнен в форме полого удлиненного тела, открытого с заднего торца и закрытого с переднего торца, частично вмещает предварительно нагруженное упругое средство (8) и снабжен на боковой стенке указанного полого тела по меньшей мере одним отверстием (10), проходящим через него по его толщине и обеспечивающим сообщение между наружной стороной и внутренней стороной полого удлиненного тела ползуна (7).
2. Разрядник для защиты от перенапряжений по п. 1, в котором указанное отверстие (10) имеет форму узкого удлиненного в продольном направлении отверстия.
3. Разрядник для защиты от перенапряжений по п. 2, в котором указанное отверстие (10) выполнено в продольной канавке (7а) ползуна (7), во взаимодействие с которой входит направляющее ребро (9) направляющей (6) скольжения.
4. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из пп. 1-3, в котором между задним концом упругого средства (8) и фиксированным упором, выполненным за одно целое с направляющей (6) скольжения, снабженной газоотводным патрубком (6а), размещен корпус (11) клапана.
5. Разрядник для защиты от перенапряжений по любому из предыдущих пунктов, в котором ползун (7) имеет четырехугольное сечение, а указанные отверстия (10) расположены исключительно на сторонах ползуна (6), по существу параллельных соединительному пути металлической пластины (5).
6. Разъединитель для сверхтоков короткого замыкания, содержащий:
первую и вторую клеммы (1, 2) для соединения с активными выводами электрической системы,
металлическую пластину (5), имеющую базовый конец (5а), электрически соединенный с первой клеммой (1), и дальний конец, электрически соединенный со второй клеммой (2), при этом пластина (5) выполнена из материала и имеет сечение, подходящие для обеспечения ее сублимации при наличии токов короткого замыкания выше заданного порогового значения,
перехватывающий ползун (7), выполненный с возможностью скользящего перемещения в продольном направлении и находящийся между базовым концом (5а) пластины (5) и второй клеммой (2) для перехвата распространения электрической дуги,
направляющую (6) скольжения для ползуна (7), при этом обеспечена возможность смещения ползуна в продольном направлении предварительно нагруженным упругим средством (8) в сторону позиции перехвата с упором в часть пластины (5),
выполнен в форме полого удлиненного тела, открытого на заднем конце и закрытого на переднем конце, частично вмещает предварительно нагруженное упругое средство (8) и снабжен на боковой стенке указанного полого тела по меньшей мере одним отверстием (10), проходящим через него по его толщине и обеспечивающим сообщение между наружной стороной и внутренней стороной полого удлиненного тела ползуна (7).
7. Разъединитель по п. 6, в котором указанное отверстие (10) выполнено в форме узкого удлиненного в продольном направлении отверстия.
8. Разъединитель по п. 6, в котором указанное отверстие (10) выполнено в продольной канавке (7а) ползуна (7), во взаимодействие с которой входит направляющее ребро (9) направляющей (6) скольжения.
9. Разъединитель по любому из пп. 6-8, в котором между задним концом упругого средства (8) и фиксированным упором, выполненным за одно целое с направляющей (6) скольжения, снабженной газоотводным патрубком (6а), размещен корпус (11) клапана.
10. Разъединитель по любому из пп. 6-9, в котором ползун (7) имеет четырехугольное сечение, а указанные отверстия (10) расположены исключительно на сторонах ползуна (6), по существу параллельных соединительному пути пластины (5).
RU2018106133A 2015-07-20 2016-07-19 Улучшенный разъединитель и разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий такой разъединитель RU2714927C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITUB2015A002327 2015-07-20
ITUB2015A002327A ITUB20152327A1 (it) 2015-07-20 2015-07-20 Disconnettore perfezionato e scaricatore di sovratensioni comprendente tale disconnettore
PCT/EP2016/067124 WO2017013092A1 (en) 2015-07-20 2016-07-19 Improved disconnector and surge arrester including such disconnector

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018106133A RU2018106133A (ru) 2019-08-20
RU2018106133A3 RU2018106133A3 (ru) 2019-12-16
RU2714927C2 true RU2714927C2 (ru) 2020-02-21

Family

ID=54364498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018106133A RU2714927C2 (ru) 2015-07-20 2016-07-19 Улучшенный разъединитель и разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий такой разъединитель

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10062534B2 (ru)
EP (1) EP3326180B1 (ru)
JP (1) JP6626968B2 (ru)
CN (1) CN108028111B (ru)
AU (1) AU2016294994B2 (ru)
CA (1) CA2993119C (ru)
ES (1) ES2757954T3 (ru)
HK (1) HK1249275A1 (ru)
IT (1) ITUB20152327A1 (ru)
NZ (1) NZ739960A (ru)
PH (1) PH12018500099A1 (ru)
PL (1) PL3326180T3 (ru)
RU (1) RU2714927C2 (ru)
SI (1) SI3326180T1 (ru)
WO (1) WO2017013092A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10354783B2 (en) * 2017-06-16 2019-07-16 Transtector Systems, Inc. Mismatched MOV in a surge supression device
IT202100028448A1 (it) 2021-11-09 2023-05-09 Zotup S R L Scaricatore di sovratensioni comprendente un disconnettore e relativa camera di estinzione/deionizzazione

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007093572A1 (de) * 2006-02-13 2007-08-23 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Überspannungsableiter mit mindestens einem ableitelement, beispielsweise einem varistor
DE102006042028B3 (de) * 2006-07-19 2007-09-27 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Abtrennvorrichtung für insbesondere steckbare Überspannungsableiter
US20110170217A1 (en) * 2010-01-12 2011-07-14 Mao Xiaomao Thermally protected surge suppression device
US20120050935A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Robert Stephen Douglass Compact transient voltage surge suppression device
RU2461907C2 (ru) * 2007-03-08 2012-09-20 Сименс Акциенгезелльшафт Разъединительное устройство переключения, а также способ производства разъединительного устройства переключения
EP2725588A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-30 Razvojni Center eNem Novi Materiali d.o.o. Overvoltage protection module
EP2790192A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-15 Con.Trade S.r.l. Surge arrester for the protection of electric plants from transient surges
RU2574288C2 (ru) * 2010-08-04 2016-02-10 Ден+Зёне Гмбх+Ко. Кг Молниезащитный роговой искровой разрядник с деионной камерой

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5130884A (en) * 1986-10-28 1992-07-14 Allina Edward F Parallel electrical surge-protective varistors
US5608596A (en) * 1990-10-16 1997-03-04 Cooper Power Systems, Inc. Surge arrester with spring clip assembly
US6430019B1 (en) * 1998-06-08 2002-08-06 Ferraz S.A. Circuit protection device
US6094128A (en) * 1998-08-11 2000-07-25 Maida Development Company Overload protected solid state varistors
JP2002075146A (ja) * 2000-01-24 2002-03-15 Fuji Electric Co Ltd パッファ形ガス遮断器
KR100577965B1 (ko) * 2004-12-02 2006-05-11 주식회사 아모텍 디스크 바리스터 및 그 제조방법
JP2007018835A (ja) * 2005-07-07 2007-01-25 Hitachi Ltd 真空遮断器用電気接点およびその製法
US20070200657A1 (en) * 2006-02-28 2007-08-30 Shang-Chih Tsai Thermal fuse varistor assembly with an insulating glass passivation layer
DE102006041123B4 (de) * 2006-09-01 2009-03-12 Beru Ag Elektrischer Stromkreis mit einer thermisch-mechanischen Sicherung
CN201126744Y (zh) * 2007-12-21 2008-10-01 隆科电子(惠阳)有限公司 拔钉式过热脱离机构
US8836464B2 (en) * 2009-06-24 2014-09-16 Ceramate Technical Co., Ltd. Explosion-proof and flameproof ejection type safety surge-absorbing module
FR2958788B1 (fr) * 2010-04-09 2015-01-30 Abb France Varistance comprenant une electrode avec une partie en saillie formant pole et parafoudre comprenant une telle varistance
US8502637B2 (en) * 2010-09-22 2013-08-06 Thomas & Betts International, Inc. Surge protective device with thermal decoupler and arc suppression
FR2984590B1 (fr) * 2011-12-14 2014-07-04 Alstom Technology Ltd Ensemble conducteur mobile pour sectionneur, comprenant un ressort permettant d'accelerer la separation des contacts d'arc
CN103871762B (zh) * 2012-12-13 2016-04-13 西门子公司 断路器
TWI545605B (zh) * 2013-12-13 2016-08-11 勝德國際研發股份有限公司 整合式突波吸收裝置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007093572A1 (de) * 2006-02-13 2007-08-23 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Überspannungsableiter mit mindestens einem ableitelement, beispielsweise einem varistor
DE102006042028B3 (de) * 2006-07-19 2007-09-27 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Abtrennvorrichtung für insbesondere steckbare Überspannungsableiter
RU2461907C2 (ru) * 2007-03-08 2012-09-20 Сименс Акциенгезелльшафт Разъединительное устройство переключения, а также способ производства разъединительного устройства переключения
US20110170217A1 (en) * 2010-01-12 2011-07-14 Mao Xiaomao Thermally protected surge suppression device
RU2574288C2 (ru) * 2010-08-04 2016-02-10 Ден+Зёне Гмбх+Ко. Кг Молниезащитный роговой искровой разрядник с деионной камерой
US20120050935A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Robert Stephen Douglass Compact transient voltage surge suppression device
EP2725588A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-30 Razvojni Center eNem Novi Materiali d.o.o. Overvoltage protection module
EP2790192A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-15 Con.Trade S.r.l. Surge arrester for the protection of electric plants from transient surges

Also Published As

Publication number Publication date
EP3326180B1 (en) 2019-08-21
ES2757954T3 (es) 2020-04-30
CA2993119C (en) 2023-09-26
CN108028111B (zh) 2019-10-01
PH12018500099A1 (en) 2018-07-09
PL3326180T3 (pl) 2020-03-31
ITUB20152327A1 (it) 2017-01-20
JP6626968B2 (ja) 2019-12-25
AU2016294994B2 (en) 2021-02-11
AU2016294994A1 (en) 2018-03-15
EP3326180A1 (en) 2018-05-30
RU2018106133A3 (ru) 2019-12-16
RU2018106133A (ru) 2019-08-20
NZ739960A (en) 2023-07-28
CN108028111A (zh) 2018-05-11
HK1249275A1 (zh) 2018-10-26
WO2017013092A1 (en) 2017-01-26
JP2018523966A (ja) 2018-08-23
SI3326180T1 (sl) 2019-12-31
US20180211805A1 (en) 2018-07-26
US10062534B2 (en) 2018-08-28
CA2993119A1 (en) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2586994C2 (ru) Устройство защиты от перенапряжения, содержащее по меньшей мере один разрядник
US6795290B2 (en) Surge arrestor
EP3460938B1 (en) Arc-preventing fast-breaking surge protection apparatus
KR101798730B1 (ko) 고전압 전기 시스템용 스위칭 및 보호 장치
RU2497250C1 (ru) Устройство защиты от перенапряжений
RU2714927C2 (ru) Улучшенный разъединитель и разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий такой разъединитель
EP2790192B1 (en) Surge arrester for the protection of electric plants from transient surges
US4527215A (en) Valve type voltage arrester device
US4237515A (en) Protective electrical discharge device
CN210380248U (zh) 一种电涌保护器
JP6884231B2 (ja) 低電圧アプリケーション用安全ヒューズ
CA3237096A1 (en) Surge arrester including a disconnector and related extinguishing/deionization chamber
US20230326701A1 (en) Fuse assemblies and protective circuits and methods including same
KR101879338B1 (ko) 기중 차단기
SU928481A1 (ru) Защитный разр дник
KR20150012468A (ko) 주접점의 아크 손상을 방지하는 가스절연개폐장치의 차단기