SU1059632A1

SU1059632A1 - Protective device

Info

Publication number: SU1059632A1
Application number: SU802879951A
Authority: SU
Inventors: Александр Яковлевич Зотов; Петр Павлович Дедешин
Original assignee: Ульяновский политехнический институт
Priority date: 1980-02-06
Filing date: 1980-02-06
Publication date: 1983-12-07

Abstract

1. ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО, предназиаченное дл вертикальной установки , содержащее плавкую вставку и три неподвижных электрода, корпус из двух частей, одна из которых выполнена из немагнитного, а друга из диэлектрического материала, причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирукмца кидкость, на части корпуса, выполненной из немагнитного материала, расположена катушка управлени , верхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса, выполненной из немагнитного материала , нижний неподвижный электрод выполнен с полостью, соединен со средним неподвижным электродом электрически посредством жидкометаллического контакта и механически частгэю корпуса, выполненной из диэлектЕМческого материала, демпфирующа жидкость размещена в полости нижнего неподвижного электрода, а,плавка вставка электрически соединен 1 со средним неподвижньм электродом , отличающеес тем, что, с целью повышени коммутационных возможностей, оно снабжено контактным разъемом, неподвижна часть которого жестко присоединена к нижнему неподвижному электроду, плавка вставка расположена снару (Л жи корпуса, выполнена из высокоомно ,;го токопровод щего материгша и вклюс чена параллельно жидкометаллическому контакту. 2. Устройство по п. 1, отлич а ю щ е е с тем, что, с целью р :л обеспечени многократности использовани , в качестве диэлектрического материала использован стекло;о з: пластик. и о1. PROTECTIVE DEVICE, prednaznachennaya for vertical installation, containing a fuse insert and three stationary electrodes, the body of two parts, one of which is made of non-magnetic, and the other of a dielectric material, and inside the body are a movable core, liquid metal contact and a damper fluid; of a body made of a non-magnetic material, the control coil is located, the upper and middle stationary electrodes are connected to a part of the body made of a non-magnetic material a, the lower fixed electrode is made with a cavity, electrically connected to the middle fixed electrode by means of liquid metal contact and mechanically part of the body made of dielectric material, the damping fluid is placed in the cavity of the lower fixed electrode, and the melting insert is electrically connected 1 to the middle fixed electrode, which is different the fact that, in order to increase the switching capacity, it is equipped with a pin connector, the fixed part of which is rigidly attached to the lower stationary electrode, the melting insert is located at the front (LI of the housing, made of high resistance, conductive material and included parallel to the liquid metal contact. 2. The device according to claim 1, which differs from the fact that, for the purpose of p: l to ensure multiple use, glass is used as the dielectric material; о з: plastic. and about

Description

Изобретение относитс к электро технике, в частности к защитным устройствам дл защиты понижающих трансформаторбв на подстанци х. Данное предложение может быть использовано вместе с предохраните л ми . Известно защитное устройство, содержащее электрический корпус с расположенными внутри подвижньм электродом, выполненньам из ртути и трем неподвижными электродами, средним и двум крайними W Недостатком устройства вл етс низка надежность срабатывани из-за выброса ртути в канал дуги при срабатывании, а также нё возможность .повторного использовани . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс защитное устройство, предназначенное дл вертикальной установки, со держащее плавкую вставку, три неподвижных электрода и корпус из дв частей, одна из которых выполнена из немагнитного материала, а друга - из диэлектрического материала , причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирующа жидкость, на части корпус выполненной из немагнитного матери ала, расположена катушка управлени верхний и средний неподвижные элек троды соединены с частью корпуса, выполненной иэ немагнитного материала , нижний неподвижный электрод выполнен с полостью, соединен со средним неподвижным электродом электрически посредством жидкометаллического контакта и механически - частью,кррпуса, выполненной из 1 диэлектрического материала, демпфирук ца жидкость размещена в полости нижнего электрода, а плавка вставка электрически соединена со средним электродом 2. Недостатком указанного устройст ва вл ютс ограниченные коммутационные возможности, так как сама плавка вставка вл етс , источнико повьи енного тепловыделени , а такж одноразовость использовани . Цель изобретени - повышение коммутационных возможностей и обеспечение многократности использова ни .. Шетавленна цель достигаетс тем, что защитное устройство, пред назначенное дл вертикальной установки , содержащее плавкую вставку, три неподвижных электрода и корпус из двух частей, одна из которых вы полнена из немагнитного, а друга из диэлектрического материала, причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирующа жидкость, на части корпуса, выпол|ненной из немагнитного материала, расположена катушка управлени , верхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса , выполненной из немагнитного материала, нижний неподвижный электрод выполнен с полостью, соединен со средним неподвижным электродом электрически посредством жидкометаллического контакта и механически - частью корусэ,выполненной из диэлектрического материала, демпфирунвда жидкость размещена в полости нижнего неподвижного электрода, а плавка вставка электрически соединена со средним неподвижным электродом, снабжено подпружиненным контактным разъемом, неподвижна часть которого жестко присоединена к нижнему неподвижнсму электроду, плавка вставка расположена снаружи корпуса, выполнена из высокоомного токопровод щего материала и включена параллельно жидкометаллическому контакту. Кроме того, в указанном защит- ном устройстве дл обеспечени многократности использовани в качестве диэлектрического материала корпуса может быть использован стеклопластик. На чертеже представлена конструкци защитного устройства в рабочем , т.е. вертикальном положении. Защитное устройство состоит иэ верхнего 1, полого среднего 2 и нижнего 3 неподвижных электродов. Часть корпуса 4 выполнена иэ неыагнитного материала, например латуни. Эта часть жестко соедин ет между собой верхний 1 и средний 2 неподвижные электроды. К среднему электроду 2 с помощью диэлектрической втулки 5, выполненной, например, из стеклопластика, также жестко присоединен нижний неподвижный электрод 3. Внутри диэлектрической втулки 5 расположе(| жидкометаллический контакт б, например, ртуть, или сплав индий-олово и т.д. Над ним в полости корпуса 4 располагаетс магнитный сердечник 7, плотно прилегающий (с некоторь л эаранее заданным зазором) к внутренним стенкам корпуса. Его нижний конец 8, имеющий определенное утолщение внизу, погружен в жидкометаллический контакт б до упора в полость в нижнем электроде 3, причем диаметр конца 8 выбран такимобразом , чтобы при полном погружении идкий металл вытеснилс вверх замкнул с определенным запасом по высоте между собой электродыThe invention relates to electrical engineering, in particular to protective devices for the protection of step-down transformers in substations. This offer can be used with fuses. A protective device is known that contains an electrical case with an internally movable electrode made of mercury and three stationary electrodes, middle and two extreme W. The drawback of the device is the low reliability of operation due to the release of mercury into the arc channel during operation, as well as the possibility of repeated use The closest in technical essence to the present invention is a protective device designed for vertical installation, containing a fusible insert, three stationary electrodes and a casing of two parts, one of which is made of a nonmagnetic material, and the other is made of a dielectric material, and moving core, liquid metal contact and damping fluid, on the part of the body made of non-magnetic material, is located the control coil of the upper and middle stationary electrode connected to a part of the body made of non-magnetic material, the lower stationary electrode is made with a cavity, electrically connected to the middle stationary electrode by liquid metal contact and mechanically - part of the crush plate made of 1 dielectric material, the damper liquid is placed in the cavity of the lower electrode, and melting the insert is electrically connected to the middle electrode 2. The disadvantage of this device is the limited switching capacity, since the fusion itself is is a source of heat generation, as well as a one-time use. The purpose of the invention is to increase the switching capacity and ensure multiple use. The designed goal is achieved by providing a protective device for vertical installation containing a fusible insert, three fixed electrodes and a two-part body, one of which is made of non-magnetic, and a dielectric material, with a movable core inside the body, liquid metal contact and a damping fluid on a part of the body made of a non-magnetic material, a control coil is placed, the upper and middle stationary electrodes are connected to a part of the body made of a non-magnetic material, the lower stationary electrode is made with a cavity, electrically connected to the middle stationary electrode by a liquid metal contact and mechanically is a part of a corusa made of a dielectric material, damping fluid is placed the cavity of the lower fixed electrode, and the melting insert is electrically connected to the middle fixed electrode, provided with a spring-loaded A contact connector, the stationary part of which is rigidly attached to the lower stationary electrode, the melting insert is located outside the housing, made of high-resistance conductive material and connected parallel to the liquid metal contact. In addition, fiberglass can be used as a dielectric material in this protective device to ensure multiple use. The drawing shows the design of the protective device in the worker, i. upright. The protective device consists of an upper 1, a hollow average 2 and lower 3 fixed electrodes. Part of the housing 4 is made of non-magnetic material, such as brass. This part rigidly connects the upper 1 and middle 2 fixed electrodes. To the middle electrode 2 using a dielectric sleeve 5, made, for example, of fiberglass, is also rigidly attached to the lower fixed electrode 3. Inside the dielectric sleeve 5, position (| liquid metal contact b, for example, mercury, or indium-tin alloy, etc. Above it, in the cavity of the housing 4 there is a magnetic core 7, tightly fitting (with a certain amount of a given gap) to the inner walls of the housing. Its lower end 8, having a certain thickening below, is immersed in the liquid metal contact b all the way into the cavity in the lower electrode 3, the diameter of the end 8 Thus disease is selected so that when fully inserted idky metal vytesnils locked up with a certain margin in height between the electrodes of a

2. Погружению магнитного серечника способствует также и регуировочна пружина 9, упирающа с низу в торец этого сердечника, 2. A dimming spring 9 also contributes to the immersion of the magnetic core.

а сверху в изолирующую шайбу 10, выполненную из твердого диэлектрика . Цж этом степень нажати , а значит и ток трогани защитного устройства регулируютс регулировочным винтом 11. Регулирование производитс с помощью отвертки, вставл емой в отверстие 12 верхнего неподвижного электрода 1.and on top of the insulating washer 10, made of solid dielectric. In this case, the degree of pressing and, therefore, the starting current of the protective device is regulated by the adjusting screw 11. The adjustment is made with a screwdriver inserted into the opening 12 of the upper fixed electrode 1.

Вс внутренн полость защитногоустройства , расположенна над жидкометаллическим контактом 6, заполнена изол ционной демпфирующей жидкостью 13, например, трансформаторным маслом с присадками, спиртом и т.д.The entire internal cavity of the protective device, located above the liquid metal contact 6, is filled with an insulating damping fluid 13, for example, transformer oil with additives, alcohol, etc.

Поверх диэлектрического корпусаOver dielectric body

4навита катушка 14 управлени .4 navita coil 14 control.

Ее верхний конец 15 припа н к электроду 1, а нижний 16 - к электроду 2.Its upper end 15 is attached to electrode 1, and the lower 16 to electrode 2.

Снизу к нижнему неподвижному электроду 3 на резьбе привинчен контактный разъем, состо щий изнеподвижной части (пальца) 17, рассеченного продольным пазом 18, и подвижной части 19, котора присоедин етс к среднему неподвижному электроду 2 с помощью высокоомной плавкой вставки 20, пЕ«паи6аемой по своим концгм к названным токоведущим элементам. Электромагнитна часть защитного устройства , включающа корпус 4, катушку 14, сердечник 7, электроды 1-3, а также жидкометаллический контакт 6 и т.д., образует своеобразное включающее реле тока с зависимой характеристикой срабатывани от тока. Плавка вставка 20 с контактным разъемом 17 и 19 вл етс токовой отсечкой этого реле, работающей практически без выдержки времени.A pin connector consisting of an idle part (finger) 17, cut by a longitudinal groove 18, and a movable part 19, which is connected to the middle fixed electrode 2 by means of a high-resistance fusible insert 20, has been screwed onto the bottom fixed electrode 3 on the thread. its endgm to the named current-carrying elements. The electromagnetic part of the protective device, including the housing 4, the coil 14, the core 7, the electrodes 1-3, as well as the liquid metal contact 6, etc., forms a kind of switching current relay with a dependent response characteristic from the current. The melting insert 20 with a pin connector 17 and 19 is the current cut-out of this relay, operating with virtually no time lag.

Защитное устройство работает следующим образсм.The security device works as follows.

Электрическа цепь тока через защитное устройство до срабатывани состоит из следующих элементов: верхнего электрода предохранител (не показан), электрода 1, катушки 14 управлени , имеющей лаковую или какую-либо другую изол цию, электрода 2, жидкометаллического контакта 6 и параллельно ему включенной плавкой вставки 20, элек- Tpo;Eia (контакта) 3, пальца 17 и подвижной части 19 контактного разъема, присоединенного к нижнему электроду патрона предсйсранител (не показан ). Магнитный сердечник 7 полностью погружен в жидкометаллический контакт 6, обеспечива контактирование по жидкому металлу неодвижных электродов 2 и 3. При этом жидкий металл шунтирует плавкую вставку 20 и через нее протекает лишь незначительный ток. ЦмThe electric circuit of the current through the protective device before the operation consists of the following elements: the top electrode of the fuse (not shown), electrode 1, control coil 14 having a lacquer or some other insulation, electrode 2, liquid metal contact 6 and parallel to it the included fuse link 20, electric Tpo; Eia (contact) 3, a finger 17, and a movable part 19 of a contact connector connected to the bottom electrode of the cartridge of a pre-sransirator (not shown). The magnetic core 7 is completely immersed in the liquid metal contact 6, providing contact for the non-moving electrodes 2 and 3 over the liquid metal. In this case, the liquid metal shunts the fusible insert 20 and only a small current flows through it. Fm

помощи подбора сечений жидкометаллического контакта нижнего конца 8 агнитного сердечника, с одной стороны , и сечени (а также и материала ) плавкой вставки 20 добиваютс the aid of the selection of sections of the liquid metal contact of the lower end 8 of the ferrite core, on the one hand, and the section (as well as of the material) of the fusible insert 20 are achieved

наиболее оптимального распределени протекающего по ним тока в нормальном режиме работы. При перераспределении токов основным критерием вл етс наименьший нагревthe most optimal distribution of the current flowing through them in normal operation. In the redistribution of currents, the main criterion is the least heat

защитного устройства в нормальном режиме работы.protective device in normal operation.

фи возникновении перегрузки или по влении тока короткого за-, мыкани - небольшой вeJШЧины в цепи защищаемого предохраюстелем трансформатора , значительно возрастает против номинального электромагнитный поток вокруг катушки 14 управлени . Этот поток замыкаетс поWhen an overload or short-circuit current is generated, a small amount in the circuit of the transformer protected by the fuse increases significantly against the nominal electromagnetic flux around the control coil 14. This thread closes on

пути наименьшего сопротивлени через магнитный сердечник 7 и его нижнюю часть 8, стрем сь подн ть сердечник и разместить его строго посередине катушки (с учетом определенной поаравки на вес сердечника и усилие регулировочной пружины 9). Возникша . , подъемна сила начинает перемещать магнитный сердечник вверх. Его движение производит выжимание демпфирующейthe paths of least resistance through the magnetic core 7 and its lower part 8, try to lift the core and place it strictly in the middle of the coil (taking into account a certain distance on the weight of the core and the force of the adjusting spring 9). Occurred. the lift force begins to move the magnetic core upwards. His motion produces squeezing damping.

жидкости 13 из объема, расположенного над сердечником, в освобождающуюс от сердечника полость, расположенную под ним. Осуществл етс перепускание жидкости по зазору между внутренней стенкойliquids 13 from the volume located above the core into the cavity that is released from the core, located below it. Fluid is by-passed through the gap between the inner wall.

корпуса 4 и наружной поверхностью сердечника 7. Этот зазор также подбираетс с учетом в зкости жидкости и обеспечивает некоторое замедление на срабатывание зешштного устройства.the housing 4 and the outer surface of the core 7. This gap is also selected taking into account the viscosity of the fluid and provides some deceleration to the seshtnogo device.

Магнитный сердечник, поднима сь вверх, извлекает из жидкометаллического контакта 6 утолщенную часть нижнего конца 8. Это вызывает снижение уровн жидкометаллического контакта. Если повреждение было внешним (на лини х 10 кВ за тран- сформатором, и отключаетс заблаговременно выключател ми этих линий ) или при перегрузках, когда, как правило, они отключаютс по команде защиты от перегрузок, установленной на шинах низшего напр жени защиисаемого трансформатора, то магнитный сердечник 7 из-за жидкости 13 не может успеть подн тьс на -нужную высоту, чтобы разорвать электрическую цепь поThe magnetic core, lifting up, removes from the liquid metal contact 6 a thickened part of the lower end 8. This causes a decrease in the level of liquid metal contact. If the damage was external (on the 10 kV lines behind the transformer, and turned off by the switches of these lines in advance) or during overloads, when, as a rule, they are turned off by the overload protection command installed on the low voltage buses of the protected transformer, due to the liquid 13, the magnetic core 7 cannot catch up to the required height in order to break the electric circuit along

идкометаллическс(у контакту 6.and metalworking (in contact 6.

путем его слива ниже уровн среднего электрода 2. Отключение внешнего повреждени соответствующим выключателем Io к В снимает сигнал с защитного устройства путем ослаблени до нормальной величины электромагнитного потока катушки управлени . Это приводит к возвра щению в исходное положение сердечника 7: он погружаетс на полную глубину в жидкометаллический контакт б до упора нижним концом 8. в дно полости в электроде 3.by draining it below the level of the middle electrode 2. Disconnecting the external damage with an appropriate switch Io to B removes the signal from the protective device by attenuating the electromagnetic flux of the control coil to normal values. This leads to the return to the initial position of the core 7: it is immersed to the full depth in the liquid metal contact b until it stops by the lower end 8. into the bottom of the cavity in the electrode 3.

Если указанные повреждени произошли в зоне защиты предохранителей: в самом трансформаторе или на его выводах низшего напр жени , то сердечник 7 поднимаетс на полную высоту, обеспечива слив жидкометаллического контакта со среднего электрода 2, обрыва электрическую цепь через жидкометаллический контакт и дешунтиру плавкую вставку 20. . If the damages occurred in the protection zone of the fuses: in the transformer itself or at its lower voltage leads, the core 7 rises to its full height, allowing the liquid metal contact to drain from the middle electrode 2, the electrical circuit breaks through the metal contact and the fuse box 20 is disconnected.

Теперь весь ток предохранител начинает протекать только через плавкую вставку, расплавл ее и освобожда элементы 17 и 19 контактного разъема. Под действи ем прзжины предохранител , установленной в патроне, контактный разъем размьлаетс и между электродами 17 и 19 возникает дуга. Она также горит в первоначальный момент и между электродами 2 и 3 снаружи защитного устройства после расплавлени плавкой вставки 20.Now all the current of the fuse begins to flow only through the fuse-link, melt it and release the elements 17 and 19 of the connector. Under the action of a fuse installed in the cartridge, the pin connector is expanded and an arc appears between the electrodes 17 and 19. It also burns at the initial moment and between the electrodes 2 and 3 outside the protective device after the melting of the fusible insert 20.

Под действием высокой температуры электрической дуги из стенок газогенерирукйцей трубки патрона начинает генерироватьс газ, который образует продольное газовое дутье. В потоке газа резко возрастает скорость разведени вверх и вниз освободившихс электродов пат рона, происходит деионизаци и охлаждение канала электрической дуги При очередном прохождении тока повреждени через ноль дуга гаснет и отключаетс защищаема цепь.Under the action of the high temperature of the electric arc, a gas begins to be generated from the walls of the gas-generating tube of the cartridge, which forms a longitudinal gas blast. In the gas flow, the rate of upward and downward release of the released electrodes of the cartridge increases dramatically, deionization and cooling of the electric arc channel occurs. At the next current passing through the fault current through zero, the arc goes out and the protected circuit is turned off.

При отключении больших токов короткого замыкани , по вл ющихс f при повреждении высоковольтного ввода згицищаемого трансформатора или при внутренних межфазных повреждени х , сердечник 7 не успевает подн тьс на необходимую высоту, чтобы разомкнуть цепь через жидко металлический контакт. Этого и не требуетс , так как выделивша с в плавкую вставку часть тока сама вл етс достаточной, чтобы расплавить вставку и освободить контакт5 ный разъём, состо щий из контактньк элементов 17 и 19.When high short-circuit currents are disconnected, appearing f when the high-voltage input of the transformer is damaged or internal interfacial damage occurs, the core 7 does not have time to rise to the required height to open the circuit through the liquid metal contact. This is not required, since the part of the current that has been isolated into the fuse-link itself is sufficient to melt the insert and release the contact plug consisting of the contact elements 17 and 19.

Размыкание контактного разъема погашение электрической дуги осуществл етс тем же способом, кото0 рый был описан.Disconnection of the pin connector and the redemption of the electric arc is carried out in the same manner as described.

Следует заметить, что выполнение диэлектрической трубки 5 из прочного материала, например стеклопластика , обеспечивает сохранностьIt should be noted that the implementation of the dielectric tube 5 of durable material, such as fiberglass, ensures the safety

5 корпуса защитного устройства от разрушений при случайных возгорани х дуги внутри устройства. Это позвол ет избегать попадани жидкого металла внутрь канала дуги,5 body protection device from damage in case of accidental ignition of the arc inside the device. This avoids the ingress of liquid metal inside the arc channel,

Q что могло бы повлечь снижение коммутационной способности предохранител . С другой стороны, выведение дуги на вн:ешнк о поверхност- защит- кого элемента и изготовление корпу5 са из прочных материалов позвол ет в свою очередь, использовать повторно защитное устройство, особенно при отключении небольших токов повреждени . Это же дает возд можность снизить требовани к ис пользуемым жидким металлам и примен ть , если это экономически выгодно, даже ртуть. Последнее не вл етс опасной возможностью загр знени окружающей среды, так как не произ5 водитс разрушени защитного устройства в момент срабатывани .Q that could lead to a decrease in the switching capacity of the fuse. On the other hand, the removal of the arc on the inside: an examination of the surface-protective element and the manufacture of the case from durable materials makes it possible in turn to reuse the protective device, especially when small damage currents are disconnected. This also makes it possible to reduce the requirements for the used liquid metals and even if it is economically advantageous to use mercury. The latter is not a dangerous possibility of environmental pollution, since the protective device is not destroyed at the moment of operation.

Claims

1. A PROTECTIVE DEVICE designed for vertical installation, containing a fusible insert · and three stationary electrodes, a housing of two parts, one of which is made of non-magnetic material and the other is of dielectric material, with a movable core, a liquid metal contact and a damping liquid located inside the housing, part of the housing made of non-magnetic material, a control coil is located, the upper and middle stationary electrodes are connected to a housing part made of non-magnetic material, the lower The fixed electrode is made with a cavity, electrically connected to the middle fixed electrode by means of liquid metal contact and mechanically by a part of the body made of dielectric material, the damping liquid is placed in the cavity of the lower fixed electrode, and the fuse is electrically connected to the middle fixed electrode, characterized in that, in order to improve switching capabilities, it is equipped with a contact connector, the fixed part of which is rigidly attached to the lower izhnomu electrode fuse disposed outside the housing is made of high-resistance conductive material and connected in parallel with a liquid-metal contact.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to ensure multiple use, fiberglass is used as the dielectric material.

>

t