SE530427C2

SE530427C2 - Arc eliminator for power distribution and transmission network switchgear, has movable contact enclosed by fixed contacts and driven by spirally cut current pulse plate

Info

Publication number: SE530427C2
Application number: SE0602715A
Authority: SE
Inventors: Jan Karlsson
Original assignee: Safearc Ab
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-06-03
Also published as: SE0602715L

Abstract

The fixed contacts (1, 2) enclose the movable contact when they are in the closed position. The driver for the movable contact includes a spirally cut current pulse plate (6) which transfers movement energy to the tubular-shaped bottom surface (4) of the movable contact. The eliminator is designed to divert high current in a power network to a short circuit via fast-sensing and fast-closing devices, in the event of arc occurring in an enclosed electrical installation. The eliminator includes a fixed female contact normally connected to a voltage source, and a fixed female contact which is normally earthed, and a movable male contact.

Description

530 42? 2. problemet att kombinera kort avstånd mellan den spänningsatta och den jordade kontakten med god dielektrisk hållfasthet utan att använda skyddsgas. 530 42? The problem of combining short distances between the live and the grounded contact with good dielectric strength without using shielding gas.

Genom WO 00/6721 är tidigare känt en snabbjordare av mera komplext utförande anordnad för både till och frånslag och med kontaktsystemet utformat för att kunna sluta mot full spänning och dessutom utförd med skyddsgas. En nackdel med en sådan slutare är att komplexiteten medför lägre driftsäkerhet på grund av många detalj er och många läckageriskställen. Om gasen läcker ut kommer snabbjordaren att haverera till följd av inre överslag. Det finns en uppenbar risk att en sådan apparat skapar ﬂera problem än den löser. Därtill kommer allt starkare miljökrav för sådan gas, vanligen SF6. En ytterligare nackdel är att kontaktutformningen med dom fasta kontaktema som han- kontakter och den rörliga som hon-kontakt ger så liten kontaktöveﬁringsdiameter att det krävs dubbla kontaktspiraler vilket i Sin 'fllf ökar bygghöjden dels ßr att ge plats ßr andra omgången kontaktspiraler men också för att den rörliga kontakten blir motsvarande längre. Lösningen blir med sin komplexitet avsevärt dyrare vilket medför att industri och elverk fortsätter att bygga ställverken på gamla sättet med tryckavlastningssystem ut till fria luften och hellre tar en kalkylerad risk när det gäller kostnaden för ett ljusbågsfel.WO 00/6721 previously discloses a quick-earther of a more complex design arranged for both on and off and with the contact system designed to be able to stop at full voltage and also made with shielding gas. A disadvantage of such a shutter is that the complexity leads to lower operational reliability due to many details and many leakage risk points. If the gas leaks, the quick earth will fail as a result of internal overheating. There is an obvious risk that such a device creates ﬂ your problems than it solves. In addition, there are increasingly strong environmental requirements for such gas, usually SF6. A further disadvantage is that the contact design with the fixed contacts as male contacts and the movable one as female contact gives such a small contact transfer diameter that double contact spirals are required, which in Sin 'fllf increases the construction height partly to make room for the second round of contact spirals but also to the variable contact becomes correspondingly longer. With its complexity, the solution becomes considerably more expensive, which means that industry and power plants continue to build the switchgear in the old way with pressure relief systems out into the open air and rather take a calculated risk when it comes to the cost of an arc fault.

DE-A-2623816 beskriver en tidigare känd snabb jordningskopplare ﬁr gasisolerade ställverk.DE-A-2623816 describes a previously known fast earthing coupler or gas-insulated switchgear.

Anordningen aktiveras av en sprängladdning och kräver omfattande renovering efter ett tillslag.The device is activated by an explosive charge and requires extensive renovation after a strike.

WO 97/45851 beskriver en enfasig gaskapslad snabbslutare. Den har beträffande skyddsgas och komplexitet samma nackdelar som den i WO 00/6721 beskrivna.WO 97/45851 describes a single-phase gas-encapsulated quick-release shutter. It has the same disadvantages with respect to shielding gas and complexity as that described in WO 00/6721.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att efter att ljusbågar detekterats i exempelvis ett ställverksskåp mycket snabbt vilket betyder en 1/4 period eller ca Sms kortsluta den matande strömmen varvid ljusbågatna upphör. Systemet trippar samtidigt den matande brytaren och felströmmen kopplas bort normalt inom l0Oms. Därmed höjs person och driﬁsäkerheten och ställverket eller uttagslådan kan dimensioneras Er mycket lägre tryck och evakueringskanaler från ställverket till fria luften kan undvaras. Det senare är speciellt värdefullt i exempelvis gruvor och på olj eriggar. Ljusbågseliminatorn ska klara förekommande kortslutningsström men behöver bara gå till mot den av ljusbågarna reducerade spänningen. Elimínatom är liten och kan lätt byggas in i såväl gamla som nya anläggningar. Genom att ljusbågselimirtatorernas nedre jordade del är placerade i ett enfaskapslat jordat hölje behöver bara den 530 42? 3 spänningssatta toppdelen stickas in genom ställverkets yttre kapslíng där den ansluts till exempelvis samlingsskenan. Ljusbågseliminatom kan också lätt anpassas på motsvarande sätt för inkoppling till gasisolerade ställverk. Genom sin specialanpassning till ﬁinktionen som ljusbågselirninator kan den byggas med ungefär halva antalet detaljer jämfört med tidigare kända snabbjordæe som används som ljusbågseliminatorer. Detta sänker kostnaden och höjer drfrsäkerheten.DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is that after arcs are detected in, for example, a switchgear cabinet very quickly, which means a 1/4 period or about Sms short-circuiting the supply current, whereby the arcs cease. The system simultaneously trips the supply switch and the fault current is normally disconnected within 10ms. This increases the person and drive safety and the switchgear or outlet box can be dimensioned Your much lower pressure and evacuation channels from the switchgear to the open air can be dispensed with. The latter is especially valuable in, for example, mines and on oil rigs. The arc eliminator must be able to withstand any short-circuit current, but only needs to apply to the voltage reduced by the arcs. The eliminator is small and can easily be built into both old and new facilities. Because the lower grounded part of the arc emulator is placed in a single-phase encapsulated grounded housing, only the 530 42? The tensioned top part is inserted through the outer enclosure of the switchgear where it is connected to, for example, the busbar. The arc eliminator can also be easily adapted in a corresponding way for connection to gas-insulated switchgear. Due to its special adaptation to the function as an arc eliminator, it can be built with approximately half the number of details compared to previously known high-speed earths used as arc eliminators. This reduces costs and increases driving safety.

Dessa ändamål uppnås enligt uppﬁnningen av en ljusbågseliminator enligt de i det oberoende kravet 1. kännetecknande delarna angivna särdragen. Fördelaktiga utföringsformer anges i de kännetecknande delarna av de beroende kraven 2, tom 7. Ljusbågselirninatorn enligt uppﬁnningen är anordnad med en normalt spänningssatt fast kontakt, en motsvarande normalt jordad fast kontakt och en rörformad rörlig kontakt som i öppet läge omsluts av den jordade fasta kontakten. Det fjädrande kontaktelementet mellan den jordade fasta kontakten och den rörliga kontakten är utformat för' att samtidigt pressa den rörliga kontaktens bottendel mot rörelseriktningen ßr att säkerställa en deﬁnierad distinkt startposition. Detta är avgörande för att drivkraften ska överföras på avsett sätt. I slutet läge omsluter även den normalt spänningssatta kontakten den rörformade rörliga kontakten. Omedelbart ßre den rörliga kontaktens slutna ändläge fmns en bromsanordnig i form av en O-ring placerad i en cylinderformad hållare på sådant sätt att den rörformade rörliga kontaktens cylinderyta utsätts för ett högt tryck från O-ringen. Därmed hindras den rörliga kontakten från att studsa tillbaka.These objects are achieved according to the invention of an arc eliminator according to the features set forth in the independent claims 1.. Advantageous embodiments are stated in the characterizing parts of the dependent claims 2 to 7. The arcuate insulator according to the invention is provided with a normally energized fixed contact, a corresponding normally grounded fixed contact and a tubular movable contact which in open position is enclosed by the grounded fixed contact. The resilient contact element between the grounded fixed contact and the movable contact is designed to simultaneously press the bottom part of the movable contact against the direction of movement ßr to ensure a distinct starting position. This is crucial for the driving force to be transmitted in the intended manner. In the closed position, the normally energized contact also encloses the tubular movable contact. Immediately beyond the closed end position of the movable contact, there is a brake device in the form of an O-ring placed in a cylindrical holder in such a way that the cylindrical surface of the tubular movable contact is subjected to a high pressure from the O-ring. This prevents the movable contact from bouncing back.

Från sin ljäderbelastade startposition bringas den rörliga kontakten i snabb rörelse från en spiralskuren strömpulsplatta. Denna fungerar som en s.k.From its leather-loaded starting position, the movable contact is brought into rapid motion from a helically cut current pulse plate. This acts as a so-called

Thomsonspole och åstadkommer när den genomlöps av en kraftig strömpuls ett magnetfält i den rörliga kontaktens bottendel. Kraften från magnetfältet slungar den rörliga kontakten till slutet läge.Thomson coil and when passed by a strong current pulse creates a magnetic field in the bottom part of the movable contact. The force from the magnetic field throws the moving contact to the closed position.

För att återställa ljusbågselirninatorn till startpositíonen används ett handtag förbundet med en ﬁäderbelastad dragstång. Efter att Ljusbågseliminatorn återstållts är den redo att utföra ett nytt tillslag.To return the arc iris to the starting position, use a handle connected to a spring-loaded drawbar. After the arc eliminator has been restored, it is ready to perform a new strike.

För att tillslagstiden ska bli så kort som några ms med rimlig hastighet på den rörliga kontakten är det viktigt att rörelsevägen Detta innebär hög dielektrisk påkänning i luﬂxummet mellan den normalt spänningssatta fasta kontakten och den normalt jordade fasta kontakten. Det är av största vikt att spänningsfältet styrs så att det blir jämt ßrdelat. Genom att använda en yttre spänningsansluten ledande cylinderformad ring omsluten av plast med högt kapacitivítetstal kan den största påkärmingen ﬂyttas så att den hamnar inne i plastmaterialet istället för i luitgapet. Samtidigt är plastdetaljen utformad för att ge lång krypsträcka över den spänningssatta delen. 530 427 H Ljusbågseliminatorer monteras alltid i 3-fas satser. För att enkelt kunna göra detta på befintliga anläggningar och för att komma åt den manuella återställningen tar man ett hål i ställverkets yttre kapsling där den spänningssﬂüa delen av ljusbågseliminatosatsen sticks in och ansluts. Den del som beﬁnner sig utanßr ställverkskapslingen är berörbar och enfaskapslad. Altemaﬁvt placeras ljusbågseliminatorsatsen i. ett nytt eget skåp. i FIGURBESKRIVNING Uppﬁnningen förklaras närmare genom beskrivning av ett utfóringsexempel med hänvisning till bifogade BESKRIVNING Av UTFöRmGsEmMPEL En ljusbågseliminator enligt uppfinningen inkluderar en normalt spänningssatt fast honkontakt (l) En normalt jordad fast honkontakt (2) och en rörlig hankontakt (3) Den rörliga kontakten är utförd som en cylinder med plan botten (4) Den har i toppen ett parti med mindre diameter (5) där det spirallindade kontaktelementet som är en handelsvara utövar ett i förhållande till rörelseriktningen motsatt tryck som pressar rörliga kontaktens botten (4) mot drivkraftanordningens spiralskiuna uttagsplatta (6) I slutet läge omsluts den rörliga kontakten (3) av de fasta kontakterna (1) och (2) Omedelbart före slutet ändläge bromsar en O-ring (7) den rörliga kontaktens fortsatta rörelse tills den rörliga kontakten (3) bottnar i ändstoppet (14) Med den rörliga kontakten (3) i öppet läge ligger hela spänningen över luﬁgapet mellan de fasta kontaktema. För att jämna ut spänningspåkärmingen mellan kontakterna och få ett jämnt fält fmns en cylinderformad ledande yttre fältstyrning (8) ansluten till den normalt spänningssatta fasta kontakten ( 1). Den del av fältstymingen (8) som är vänd mot den normalt jordade kontakten (2) ligger inbäddad i ett isolerdetalj (9) med högt kapacitivitetstal som bättre än luften klarar den höga elektriska tältstyrkan. Samtidigt ar isolerdetaljen (9) utformad med rillor för att ge erforderlig krypsträcka. (10). I sin mot jord vända del har fáltstyrningens isolerdetalj (9) en inbäddad ledningstråd (l 1) som löper runt lsolantens (12) invändiga mantelyta Med denna anordning styrs spänningsfältet inuti isolerdetaljen (9) och omgivande luft får en gynnsam jämn spänningsfördelning. På utsidan av isolanten (12) ﬁnns en jordad enfasig kapsling (13) som omsluter ljubågseliminatoms jordade del upp till den normalt jordade kontaktens (2) ändyta som är vänd mot den normalt spänningssatta kontakten ( 1). Den jordade enfasiga kapslingen (13) är berörbar och placerad utanför det av ljusbågseliminatom skyddade objektets kapsling ( 14). I eliminatorns jordade bottendel (15) sitter ett ﬁäderbelastat handtag med dragstång (15) för att återställa ljusbågseliminatom efter ett tillslag.In order for the switch-on time to be as short as a few ms at a reasonable speed on the movable contact, it is important that the path of movement This means high dielectric stress in the space between the normally energized fixed contact and the normally earthed fixed contact. It is of the utmost importance that the voltage field is controlled so that it is evenly distributed. By using an external voltage-connected conductive cylindrical ring enclosed in plastic with a high capacitance number, the largest shield ﬂ can be surfaceed so that it ends up inside the plastic material instead of in the lute gap. At the same time, the plastic part is designed to provide a long creep distance over the live part. 530 427 H Arc eliminators are always mounted in 3-phase kits. To be able to do this easily on existing systems and to access the manual reset, a hole is made in the outer enclosure of the switchgear where the voltage part of the arc eliminator kit is inserted and connected. The part that settles outside the switchgear enclosure is touchable and single-phase encapsulated. Altema ﬁ vt is placed in the arc eliminator kit in a new own cabinet. DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail by describing an exemplary embodiment with reference to the accompanying DESCRIPTION OF THE DESIGN An arc eliminator according to the invention includes a normally energized fixed female contact (1). as a cylinder with a flat bottom (4) It has at the top a portion of smaller diameter (5) where the helically wound contact element which is a commodity exerts a pressure opposite to the direction of movement which presses the bottom (4) of the movable contact against the helical outlet plate (4) of the drive device. 6) In the closed position, the movable contact (3) is enclosed by the fixed contacts (1) and (2) Immediately before the closed end position, an O-ring (7) brakes the continued movement of the movable contact until the movable contact (3) bottoms in the end stop (14) With the movable contact (3) in the open position, the entire voltage is above the gap between the fixed contacts. To even out the voltage protection between the contacts and get an even field, a cylindrical conductive outer field guide (8) is connected to the normally energized fixed contact (1). The part of the field control (8) which faces the normally earthed contact (2) is embedded in an insulating element (9) with a high capacity number which withstands the high electric tent strength better than the air. At the same time, the insulating part (9) is designed with grooves to provide the required creep distance. (10). In its ground-facing part, the field guide's insulating member (9) has an embedded lead wire (l 1) running around the insulating surface (12) of the insulator (12). On the outside of the insulator (12) there is a grounded single-phase enclosure (13) which encloses the grounded part of the arc eliminator up to the end surface of the normally grounded contact (2) which faces the normally live contact (1). The grounded single-phase enclosure (13) is touchable and located outside the enclosure (14) of the object protected by the arc eliminator. The grounded bottom part (15) of the eliminator has a ﬁ spring-loaded handle with a drawbar (15) to reset the arc eliminator after a strike.

Claims

A device for fast closing of high current in a power grid in the event of an arc fault in electrical enclosures comprising a normally energized female socket (1), a normally grounded female socket (2), a movable male socket (3), a drive device (6) is the movable contact (3), known as the fixed contacts (1) and (2) in the closed position encloses the movable contact (3) that the drive device has a helically current current pulse plate (6) which supplies kinetic energy to the bottom surface of the tubular movable contact (4). bottom (4) against the helically cut pulse pulse plate (6). A device for fast closing of high current according to claim 1, characterized in that in the space between the normally energized fixed contact (1) and the normally earthed fixed contact (2) a cylindrical conductive outer field guide (8) is arranged connected to the normally energized fixed contact (1) and the part of the fall guide (8) facing the normally grounded contact (2) is embedded in an insulating member (9). A device for fast closing of high current according to claim 1, known as A device for fast closing of a high current according to claim 1, can be obtained from the insulating member (9) in the opposite ground having an embedded grounded conductor (11) running around the inner jacket surface belonging to an insulator used for external and internal insulation (12) A device for fast closing of high current according to claim 1, known as the insulator (12) has a single-earth single-phase enclosure (13) which encloses the earthed part of the arc eliminator up to the end surface of the normally earthed contact (2) facing the normally live contact. A device for rapid closure of high current according to claim 1, 53Û 42? b characterized in that immediately in the closed end position a mechanical brake is arranged in the form of an O-ring (7) which brakes the continued movement of the movable contact (3). A device for fast closing of high current according to claim

1. characterized in that it has a drawbar (15) for resetting the movable contact (3) to the starting position.