SU1120424A1

SU1120424A1 - High-voltage safety device

Info

Publication number: SU1120424A1
Application number: SU823528233A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Полтев; Алексей Николаевич Филимонов; Александр Николаевич Ярунов
Original assignee: Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1982-12-27
Publication date: 1984-10-23

Abstract

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕДОХРА .НИТЕЛЬ, содержащий трубчатый корпус из изол ционного материала с контактными колпачками, размещенными на его торцах, камеру сжати с соплом, в которой расположена плавка вставка, заполненную элегазом и размещенную в трубчатом корпусе, отличающийс тем, что, с цепью расвшрени области применени , он снаб жен другой идентичной камерой сжати , заполненной элегазом с плавкой вставкой и соплом, механизмом дл механического разрушени плавких вставок, выхлопным отсеком с отверстием, заглушками и датчиками давлени , причем выхлопной отсек размещен между камерами сжати так, что его.стенки вл ютс днищами камер сжати , сопла с заглушками размещены в днищах каг мер сжати и механически св заны с датчиками давлени . 2. Предохранитель по п. 1, о т личающийс тем, что он снабжен герметичным кожухом, заполненным элегазом, в который заключен трубчатьй корпус.1. A HIGH-VOLTAGE GUARDANT .NITER containing a tubular body of insulating material with contact caps placed on its ends, a compression chamber with a nozzle in which there is a fusion insert filled with gas and placed in a tubular body, characterized in that the field of application, it is equipped with another identical compression chamber filled with SF6 gas with a fusible insert and nozzle, a mechanism for mechanically destroying fusible inserts, an exhaust section with a hole, plugs and sensors, and laziness, wherein the exhaust chamber is arranged between the compression chambers so that ego.stenki are the bottoms of the compression chambers, nozzles with plugs housed in the bottoms of the compression CAG measures and mechanically coupled to the pressure sensors. 2. The fuse according to claim 1, characterized in that it is provided with a hermetic enclosure filled with SF6 gas in which the tubular body is enclosed.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и касаетс конструкции элегаэрвых предохранителей высокого нап р жени . В насто щее врем в сетйх напр жением до 35 кВ широко примен ют плавкие предохранители. Известны стрел ющие предохранители на 35 и 110 кВ tl 3. Однако при срабатывании эти предохранители выбрасывают в окружающее пространство раскаленные газы, приче зона выхлопа оказываетс достатонно большой, в результате чего размер распределительного устройства сущест венно возрастают. Наиболее близким к предлагаемому вл етс высоковольтный предохранитель , содержащий трубчатый корпус из изол ционного материала с контактными колпачками, размещенными на ег торцах, камеру сжати с соплом, в ко торой расположена плавка вставка, заполненную элегазом и размещенную в трубчатом корпусе С2 1 Однако дл известного высоковольт ного предохранител характерна нечеткость работы дугогасительного уст ройства 1п едохранител при малых токах ., так как при малых токах в дугоBOM промежутке камеры сжати Еиодел етс небольша энерги , из-за чего элегаз в ней нагреваетс недостаточ но и вытекает через открытое сопло в течение всего полупериода, вследств е чего устройство не срабатываетFIELD OF THE INVENTION The invention relates to electrical engineering and relates to the design of high-voltage, high-voltage fuses. Nowadays, fuses are widely used in mains voltages up to 35 kV. Shooting fuses for 35 and 110 kV tl 3 are known. However, when triggered, these fuses emit red-hot gases into the surrounding space, and the exhaust zone is quite large, with the result that the size of the switchgear significantly increases. Closest to the present invention is a high-voltage fuse containing a tubular body of insulating material with contact caps placed on its ends, a compression chamber with a nozzle in which there is a fusible insert filled with gas and placed in a tubular body C2 1 However, for the known high voltage fuse is characterized by fuzzy operation of the arcing device 1n of the fuse at low currents, since at low currents in the arc of the compression chamber there is a slight energy , Because of which the SF6 gas in it heats up insufficiently and flows out through the open nozzle during the whole half-period, as a result of which the device does not work

при малых токах.at low currents.

Кроме того, при наличии посто нно открытого сопла невозможно обеспечить (при заданном нижнем пределе отключаемого тока) боль ое значение верх- него предела отключаемого тока, так как увеличение сечени сопла приводит к соответствующему увеличению нижнего предела отключаемого тока, а при наличии посто нно открытого сопла (при заданном диапазоне отключаемых токов) высокую интенсивность злегазог вого дуть , необходимую при весьма высоких напр жени х.In addition, if there is a permanently open nozzle, it is impossible to provide (at a given lower limit of the switched off current) a greater value of the upper limit of the switched off current, since an increase in the nozzle cross section leads to a corresponding increase in the lower limit of the switched off current. (for a given range of disconnected currents) high intensity of the gas-insulated blow, which is required at very high voltages.

При напр жени х свыше 110 кВ дугогасительное устройство е одним соплом (одио;разрывное) не может надежно работать, поэтому известный предохранитель пригоден только дл ограниченных диапазонов как по току, так и 55 по напр жению.At voltages above 110 kV, the arcing device e with a single nozzle (single; discontinuous) cannot work reliably, therefore, the known fuse is suitable only for limited ranges of both current and 55 voltage.

Цель изобретени - расширение области применени предохранител .The purpose of the invention is to expand the range of application of the fuse.

твердого изол фюнного материала, ар мированными с внутренней стороны сло ми 3 и 4 из дугост 1сого изол ционного материала, например фторопласта.solid insulation material, internally reinforced by layers 3 and 4 of arc of the 1st insulation material, for example, fluoroplastic.

В средней части патрона предохраш (тел трубки 1 и 2 жестко сочленены с ксфпусом выхлопного отсека 5. Противоположные концы трубок 1 и 2 опрес cosami металлическими контактш 1 ш колпачками 6 и 7 с доньшзками 8 и 9, колпачки и дошАвки вл ютс внешними ксжтакта в1 патрона предохранител .In the middle part of the cartridge are predhrash (pipe bodies 1 and 2 are rigidly articulated with the xpfus of the exhaust compartment 5. Opposite ends of the tubes 1 and 2 of the opting cosami metal contacts 1 with caps 6 and 7 with bottoms 8 and 9, the caps and drabs are external xjacta 1 cartridge fuse

На донышках с внутренней стороны предусмотрены контактодержатели 10 и 11 плавких вставок 12 и 13, противоположные концы которых св заны с устройствами 14 и 15 дл механического разрушени не перегоревшей плавкой вставки и укреплены в контактодержател х 16 и 17, установленных на заглушках 18 и 19. Внутренние полости трубок 1 и 2 вл ютс камерам1Г 20 и 21 сжатиЯ. Поставленна цель достигаетс тем, что высоковольтный предохранитель, содержащий трубчатый корпус из изол ционного материала с контактными колпачками , размещенными на его торцах, камеру сжати с соплом, в которой расположена плавка вставка, заполненную элегаэом и размещенную в трубчатом корпусе, снабжен другой идентичной камерой сжати , заполненной элегазом с соплом и плавкой вставкой, механизмом дл механического разрушени плавких вставок, выхлопным отсеком с отверстием , заглушками и датчиками давлени , причем выхлопной отсек размещен между камерами сжати так, что его стенки вл ютс днищами камер сжати , сопла с заглушками размещены в днищах камер сжати и механически св заны с датчиками давлени . Кроме того, высоковольтный предохранитель может быть снабжён гермеТИЧШД4 кожухом, заполненным элегазом, в который заключен трубчатьй корпус. На 4и1г. 1 изображена принципиальна схема высоковольтного предохранител ; на 4«г. 2 - средн часть, предохранител с выхлопньм отсеком и изол ционными перегородками; на фиг. 3 - высоковольтный предохранитель с герметичным кожухом. Основным элементом высоковольтного предохранител вл етс патрон (фиг. 1), обраэовангаый двум нехани чески прочными трубками 1 и 2 из 31 Заглушки 18 и 19 (фиг. 2) в нормальном рабочем положении закрывают сопла 22 и 23, которые вьшолнены в стенках (перегородках) 24 и 25, изго товленных из дугостойкого изол ционн го материала. . Стенки (перегородки) отдел ют камеры 20 и 21 сжати от общего дл них выхлопного отсека 26. Рычаги 27 и 28, прикрепленные к заглушкам 18 и 19, и пластинчата пружина 29 образуют, упор, преп тству Ю1ЦИЙ открытию заглушек. В стенки перегородок 24 и 25 встр ены также датчики давлени - вспомогательные поршни 30 и 31, которые с помощью двухзвенных рычагов 32, 33 и 34, 35 передают усилие от давлени газов в камерах 20 и 21 на захваты 36 и 37. Рычаги 38-40 состав л ют т гу, удерживаемую пружинами 41 и 42 и взаимодействующую с рычагами 27 и 28, удерживакицими заглушки 18 и 19 в закрывающем отверсти положении . Таким образом, поршни 30 и 31, рычаги 32-35, 38-40, захваты 36 и, 37 пружины 41 и 42 представл ют собой датчики давлени , которые посредство рычагов 27 и 28, и пружины 29 с помощью механической св зи управл ют заглушками 18 и 19. Гибка токоведуща св зь 43 обес печивает протекание тока на участке между камерами 20 и 21 сжати как в нормальном режиме работы предохранител , так и в процессе его срабатывани . Корпус выхлопного отсека 5(фиг.2 имеет отверстие 44, через которое внутренние полости патронов предохранител сообщаютс с внешним герме тичным объемом 45 (фиг. 3), крто7 рый образован изол тором 46, герметически закрытым фланца1 ш 47 и 48 Яа фланце 47 установлен контактодер жатель 49, в который вставлен патрон высоковольтного предохранител . Между патроном предохранител и фланцем 48 ток протекает по гибкой св ёи 50 (фиг. 3). Нормальна работа высоковольтног предохранител обеспечена лишь в то случае, если при возникновении аварийного тока в обеих камерах 20 и 21 сжати одновременно перегорают плавки вставки 12 и 13 и, следовательно, в них синхронно повышаетс давление. 4 вследствие чего одновременно открываютс сопла 22 и 23 и, следователь- но, одновременно начинаетс злегазовое дутье через оба сопла из обеих камер сжати . При одинаковом конструктивном исполнении камер 20 и 21 сжати В них при горении дуги выдел етс одинакова энерги . Вьщел к да с в дуге энерги идет на нагревание элегаза, заключенного в камере сжати . При одинаковом конструктивном исполнении камер давление в них измен етс синхронно. Однако из-за неоднородности характеристик плавких вставок перего-; рание одной из них может произойти со значительным запаздыванием, а при токах,близких к нижнему пределуt перегорание второй плавкой вставки может вообще не произойти, В этом случае дуги осуществл етс только одним соплом, при напр жени х свьш1е 110 кВ дуга не гаснет (возникает аварийна ситуаци как дл защищаемой цепи, так и дл самого аппарата). Чтобы избежать опасных последствий в обеих камерах сжати предусмотрены устройства 14 и 15 дл механического разрушени не перегревшей плавкой вставки, которые действуют следующим образом. При нормальной работе заглушки 18 и 19 и упор, состо щий из рычагов 27 и 28, на которых укреплены заглушки , с помощью центрирующей пластинчатой пружины 29 установлены в среднем положении. При перегорании плавкой встав«си , например, только в нижнем отсеке в нем загораетс дуга и растет давление . Возникнет сила F, котора давит на заглушку 19. Эта сила равна д . где йР - разность давлений в камерах 21 и 20; f - заглушки. Под действием этой силы система, состо ща из заглушек 18 и 19 и рычагов (упора) 27 и 28, перемещаетс вверх и приводит в действие устройство 14 дл механического разрушени не перегоревшей вставки 12. В месте разрушени плавкой вставки 12 возникает дуга, под ее воздействиI1 ем оставша с часть вставки.12 сгора ет и в камере 20 сжати также начина етс повышение давлени (с незначительным запаздыванием по сравнению с камерой 21 сжати . При больших аварийных токах плавкие вставюг объ зательно перегорают в обеих камерах. Дальнейша работа предохранител после перегорани плавкой вставки в обеих камерах происходит следующим образом. Уснпи , действующие на вспо могательные поршни 30 и 31, через двухзвенные рычаги 32, 33 и ЗА, 35 передаютс на захваты 36 и 37. Эти усили стрем тс повернуть захваты и освободить т пу, составлен ную из рычагов 38-40. Но этому ос .вобождению преп тствуют пружины 41 и 42. И только тогда, когда давление в камерах сжати достигает вполне определенной величины, достаточной дл надежного гашени дуги, усилий F станов тс достаточными, чтобы пре одолеть усили пружин 41 и 42. В этом случае захваты 36 и 37 освобождают т гу (рычаги 38-40). Под совместным Действием пружин 41 и 42 т га (рычаги 38-40) перемещаетс вправо и переводит рычаги 27 и 28 упора из жесткого состо ни в нежесткое. Под действием сил внутреннего дав лени в камерах 20 и 21 сжати на заглушки 18 и 19 последние не удер ваютс более жестким упором и выдавли вамзтс в выхлопной отсек 26.С этого мо мента из камер 20 и 21 сжати через 4 сопла 22 и 23 начинаетс элегазовое дутье, обеспечивающее надежное гашение дуг, возникших в камерах сжати , при перегорании плавких вставок 12 и 13. Пружины 41 и 42, таким образом, рыполн ют двойную функцию: обеспечивают уставку давлени (при котором прсжсходит открытие сопл), завис щую от нат га пружин, и через т гу воздействуют на упор и перевод т его из жесткого состо ни в нежесткое, привод , таким образом, в действие дугогасительное устройство предохранител . Гор чие газы, вытекающие в процессе гашени дуги из камер 20 и 21 сжати попадают из выхлопного отсека 26 (фиг. 2) во внешний герметичный объем 45, где смешиваютс с элегазом, содержащимс в объеме 45, и охлаждаютс . Таким образом гор чие газы при срабатъгаании предохранител в окружающее пространство не попадают, что позвол ет существенно сократить размеры распределительного устройства В герметическом внешнем объеме может быть размещен как один высоковольтный предохранитель, так и блок из нескольких автоматически замен емых с помощью переключател высоковольтных предохранителей. Предлагаемые высоковольтные предохранители могут найти широкое применение в распределительных сет х 110-220 кВ и, в частности, дл защиты понижающих силовых трансформаторов и измерительных трансформаторов напр жени .On the inside of the bottoms, contact holders 10 and 11 of fusible plugs 12 and 13 are provided, the opposite ends of which are connected to devices 14 and 15 for mechanical destruction of an unburned fuse insert and fixed in contact holders 16 and 17 mounted on plugs 18 and 19. Internal The cavities of tubes 1 and 2 are compression chambers 1 and 20 and 21. The goal is achieved by the fact that a high-voltage fuse containing a tubular body made of insulating material with contact caps placed on its ends, a compression chamber with a nozzle, in which there is a fusion insert filled with elegance and placed in a tubular body, is provided with another identical compression chamber, filled with gas with a nozzle and a fusible insert, a mechanism for the mechanical destruction of fusible inserts, an exhaust compartment with a hole, plugs and pressure sensors, the exhaust compartment azmeschen between the compression chambers so that the walls thereof are the bottoms of the compression chambers, nozzles with plugs housed in the bottoms of the compression chambers and is mechanically coupled to the pressure sensors. In addition, a high-voltage fuse can be fitted with a hermeTICCHD4 casing filled with SF6 gas, which encloses a tubular housing. On 4 and 1g. 1 is a circuit diagram of a high voltage fuse; at 4 "g. 2 - middle part, fuse with exhaust compartment and insulating partitions; in fig. 3 - high-voltage fuse with a sealed enclosure. The main element of the high-voltage fuse is the cartridge (Fig. 1), formed by two non-robust tubes 1 and 2 of 31. The plugs 18 and 19 (Fig. 2) in the normal operating position close the nozzles 22 and 23, which are made in the walls (partitions) 24 and 25, made of arc-proof insulating material. . The walls (partitions) separate the compression chambers 20 and 21 from the exhaust compartment 26 common to them. The levers 27 and 28 attached to the plugs 18 and 19, and the leaf spring 29 form an abutment against the opening of the plugs. Pressure sensors are also embedded in the walls of the partition walls 24 and 25 — auxiliary pistons 30 and 31, which by means of two-lever levers 32, 33 and 34, 35 transfer the force from the pressure of gases in chambers 20 and 21 to the grippers 36 and 37. Levers 38-40 The composition is drawn by the springs 41 and 42 and cooperating with the levers 27 and 28, while holding the plugs 18 and 19 in the closing hole position. Thus, the pistons 30 and 31, the levers 32-35, 38-40, the grippers 36 and 37 of the springs 41 and 42 are pressure sensors that, through the levers 27 and 28, and the springs 29, mechanically couple the plugs 18 and 19. Bending current-carrying coupling 43 ensures the flow of current in the area between the compression chambers 20 and 21, both in the normal mode of operation of the fuse and in the process of its operation. The case of the exhaust compartment 5 (Fig. 2 has an opening 44 through which the internal cavities of the fuse holders communicate with an external hermetic volume 45 (Fig. 3), which is formed by an insulator 46, hermetically sealed flange 1 and 47 and 48 Ya flange 47 has a contact coder a holder 49 in which a high-voltage fuse cartridge is inserted. Between the fuse holder and the flange 48 a current flows through the flexible coupling 50 (Fig. 3). Normal operation of the high-voltage fuse is ensured only if, when an emergency current occurs in both The compression measures 20 and 21 simultaneously burn out the melts of the insert 12 and 13 and, consequently, the pressure rises simultaneously in them 4. As a result, the nozzles 22 and 23 open simultaneously and, consequently, the SF6 gas starts to flow simultaneously through both nozzles from both compression chambers. the same design of the compression chambers 20 and 21 In them, when the arc is burned, the same energy is released. With the same structural design of the chambers, the pressure in them varies synchronously. However, due to the heterogeneity of the characteristics of fusible connectors; before one of them may occur with a significant delay, and at currents close to the lower limit, the second fuse-link may not burn out at all. In this case, the arc is carried out with only one nozzle, at 110 kV above 110 kV, the arc does not go out (an emergency the situation for both the protected circuit and the device itself). In order to avoid dangerous consequences, in both compression chambers, devices 14 and 15 are provided for mechanical destruction of an overheated fuse insert, which act as follows. In normal operation, the plugs 18 and 19 and the stop, consisting of levers 27 and 28, on which the plugs are fixed, are installed in the middle position with the help of the centering plate spring 29. When a fusible plug bursts, for example, only in the lower compartment does the arc light up and pressure rises. There will be a force F, which presses the stub 19. This force is equal to d. where R is the pressure difference in chambers 21 and 20; f - stubs. Under the action of this force, the system consisting of the plugs 18 and 19 and the levers (abutment) 27 and 28 moves upwards and actuates the device 14 for the mechanical destruction of the non-burnt insert 12. In the place of destruction of the fusible insert 12 an arc occurs, under its influence The remaining part of the insert. 12 burns and the pressure in the compression chamber 20 also begins to increase (with a slight delay compared with the compression chamber 21. At high emergency currents, the fusible plugs burn out in both chambers. Further work will prevent After burnout, the fusible link in both chambers proceeds as follows: Utilts acting on the auxiliary pistons 30 and 31, through the two-link levers 32, 33 and 3, 35, are transmitted to grips 36 and 37. These efforts tend to turn the grips and release made up of levers 38-40. But springs 41 and 42 prevent this release. And only when the pressure in the compression chambers reaches a well-defined value sufficient for reliable arc extinction, the forces F become sufficient to overcome force springs 41 and 42. In this case 36 and grippers 37 release thrust (the levers 38-40). Under the joint Action of the springs 41 and 42 t ha (levers 38-40) moves to the right and moves the levers 27 and 28 of the abutment from a rigid to a non-rigid state. Under the action of internal pressure forces in chambers 20 and 21, squeezing on plugs 18 and 19, the latter are not held back by a more rigid stop, and you are forced into the exhaust compartment 26. At this moment, gas-insulated gas chambers 20 and 21 are squeezed through 4 nozzles 22 and 23 blowing that reliably extinguishes arcs generated in compression chambers when fuse inserts 12 and 13 burn out. Springs 41 and 42 thus double the function: they provide a pressure setpoint (at which the opening of the nozzles is open) depending on the tension of the springs , and through t gu affect the support and p t revod its rigid state to a non-rigid, thus resulting in the breaking unit fuse action. The hot gases resulting from the arc quenching process from the compression chambers 20 and 21 fall from the exhaust compartment 26 (Fig. 2) into the external sealed volume 45, where they are mixed with the SF6 gas contained in volume 45, and cooled. Thus, hot gases do not get into the surrounding space when the fuse triggers, which significantly reduces the size of the switchgear. In the hermetic external volume, both one high-voltage fuse and a block of several high-voltage fuses automatically replaced by a switch can be placed. The proposed high voltage fuses can be widely used in distribution networks x 110-220 kV and, in particular, to protect step-down power transformers and voltage measuring transformers.

Claims

1. A HIGH-VOLTAGE FUSE, comprising a tubular body of insulating material with contact caps placed at its ends, a compression chamber with a nozzle in which a fusible insert filled with SF6 gas and housed in a tubular housing is located, characterized in that, in order to expand the scope of application, it is equipped with another identical compression chamber filled with SF6 gas with a fusible insert and a nozzle, a mechanism for the mechanical destruction of fusible inserts, an exhaust compartment with an opening, plugs and pressure sensors, moreover, the exhaust compartment is located between the compression chambers so that its walls are the bottoms of the compression chambers, nozzles with plugs are located on the bottoms of the compression chambers and are mechanically connected to pressure sensors.

2. The fuse according to claim 1, characterized in that it is equipped with a sealed casing filled with gas, in which the tubular body is enclosed.

1 1120424