SU735196A3 - Электрический силовой выключатель - Google Patents

Description

1

HacTOHUj;ee H3o6pefeHHe относитс  к электрическим выключател м, у которых по меньшей мере гасительна  камера, котора  заключает в себ  неподвижный и подвижный контакты, наполнена жидким диэлектриком, поддерживаемым непрерывно под давлением.

В выключател х такого типа 1 осуществл етс  отключение тока размыканием подвижного и неподвижного контактов в жидкой диэлектрической среде, поддерживаемой непрерывно под давлением, что позвол ет улучшить некоторые электрические характеристики (параметры) этой среды (например, электрическую прочность, способность дугогашени ). Однозременно можно получить лучшие параметры выключател ; то есть -уменьшить объем диэлектрика (благодар  уменьшению необходимого разрыва между двум  контактами в положении «отключено ), а, следовательно, уменьшить объем и стоимость аппарата.

Тэкие выключатели с жидким диэлектриком под давлением имеют налбольшие преимушества при использовании в качестве жидкого диэлектрика сжиженного диэлектрического газа, такого, как шестифториста 

сера, поддерживаемого под давлением дл  того, чтобы непрерывно сохран ть его жидкое состо ние.

Наконец, в таких выключател х предусматривались упругие средства (упруга  среда) дл  поддержани  под давлением жидкого диэлектрика (например, пневматические упругие средства, пред(;тавл юшие собой «подушку газа под давлением), и те же самые упругие средства использовались дл  воздействи  на подвижный контакт вы10 ключател  в направлении размыкани  контактов . То есть отключени .

Целью данного изобретени   вл етс  упрощение конструкции.

Цель достигаетс  тем, что выключатель снабжен блоком компенсации изменени  объV5 ема гас щей жидкости, который выполнен в виде гидропневматического наполнител , соединенного с дугогасительной камерой при помощи каналов. В качестве гас щей жидкости вз та жидкость со сжимаемостью по крайней мере в 10 раз больше сжимаемос20 ти масла, например шестифториста  сера. На подвижном контакте с контактирующей сгороны выполнена внутренн   полость, переход ща  в каналы, котора  с обратной стоРОНЫ снабжена поршнем, который расположен в цилиндрической полости, выполненной в стенке дугогасительной камеры.

На фиг. 1 схематически изображен выключатель (в разрезе); на фиг. 2 - органы гашени , выполненные в соответствии с наиболее предпочтительным вариантом изобретени , вид в увеличенном масштабе.

Выключатель, представленный на фиг. 1 в положении «отключено, содержит гасительную камеру 1, представл ющую собой, например, цилиндр 2, герметически закрытый верхней пластиной 3 и основанием 4.

Гасительна  камера 1 содер жит неподвижный контакт 5 и поступательно перемещающийс  подвижный контакт 6. Неподвижный контакт окружен втулкой 7 из изолирующего материала, котора  опираетс  своей верхней кольцеобразной поверхностью 8 на нижнюю поверхность верхней пластины 3 гасительной камеры дл  того, чтобы противодействовать усили м, вызываемым давлением диэлектрика и нажатием подвижного контакта на неподвижный в положении «включено выключател . Изолирующа  втулка 7 имеет продолжение в виде трубчатой части 9, длина которой выбираетс  в зависимости от рабочего напр жени  выключател  и котора  окружает токопровод щий стержень Ю, верхний конец которого 11 представл ет собой зажим выключател , св занный с отключаемой цепью 12.

Подвижный контакт 6 проходит через основание 4 гасительной камеры, не наруша  ее герметичности, благодар  сальнику 13 (предпочтительнее использовать сальник с пружиной) и имеет упор, ограничивающий рассто ние, на которое он отходит от неподвижного контакта. Этот упор представл ет собой, например, выступающую часть 14 подвижного контакта, котора  опираетс  на основание 4 гасительной камеры сразу же по достижений положени  «отключено.

Подвижный контакт б электрически св зан со вторым зажимом выключател , соединенным в свою очередь с ветвью 12 отключаемой цепи 12. Как это будет показано ниже, перемещение подвижного контакта, то есть его Максимальное удаление от неподвижного контакта, может быть значительно уменьщено (в сравнении с классическими выключател ми ), так что электрическое соединение подвижным контактом и зажимом 15. может быть выполнено с помощью металлического гибкого проводника 16, без применени  скольз щих контактов, которые, как правило, были необходимы у выключателей .

Гасительна  камера 1 содержит герметический кожух, наполненный жидким диэлектриком , поддерживаемым под давлением. Средства поддержани  диэлектрика под давлением , описаны ниже.

В качестве жидкого диэлектрика может использоватьс  масло под давлением, но в рписьгваемом выключателе дл  заполнени 

гасительной камеры используетс  диэлектрик , представл ющий собой сжиженный повышенным давлением диэлектрический газ, поддерживаемый посто нно в жидком состо нии . Конкретно, выбрана сжиженна  шестифториста  сера SFe. Ниже будут отмечены преимущества применени  такого диэлектрика .

Основание 4 гасительной камеры монтируетс  на опорном изол торе 17, заполненном жидким или газообразным диэлектриком , например маслом или шестифтористой серой, под небольшим давлением, причем нижн   часть изол тора оснащена плитой 18, смонтированной на основании 19, устанавливаемом на земле.

Подвижный контакт 6 ооедин етс  механически , например, с помощью изолирующей штанги 20, проход щей внутри опорного изол тора 17, с отдельными средствами включени , предназначенными дл  подведени  и удержани  подвижного контакта точно на неподвижном контакте, и действующими на.встречу средствам отключени , посто нно готовым к действию и стрем щимс  разомкнуть подвижный и неподвижный контакты .

Нижний конец изолирующей штанги 20 соедин етс  Ъо меньщей мере посадкой с порщнем 21, который поступательно перемеЦ1аетс  в цилиндре сервомотора 22, установленного на плите 18,причем между поршнем и цилиндром предусмотрен герметический сальник 23.

На сервомотор 22 включени  воздействует классический гидравлический привод выключател , основные элементы которого схематично представлены под номером 24 (гидравлический привод выключател  не  вл етс  предметом изобретени ). К основным элементам привода относ тс  гидропневматический аккумул тор 25, масл ный насос 26, резервуар 27 низкого давлени  с маслом и комплекс гидравлических переключений, упрощенно показанный в виде золотника 28 с трем  каналами.

Герметическа  гасительна  камера 1 может быть оборудована простой задвижкой или клапаном дл  ее заполнени  диэлектриком пЪд давлением, поскольку упругие средства отключени , всегда готовые к действию, представл ют собой только объемную упругость сжатого в гасительной камере жидкого диэлектрика.

Следовательно, если предположить, что выключатель помещен в среду с посто нной температурой, то возможно его функционирование при наличии только уже описанных основных элементов после того, как гасительна камера была бы заполнена жидким диэлектриком под давлением.

На самом же деле, чтобы скомпенсировать значительные температурные изменени  (например, от -50°С до -ЬбО°С), которым подвергаютс  выключатели наружной установки , необходимо предусмотреть средства компенсации, которые содержали бы одновременно и устройства контрол  и заполнени  диэлектриком.

Дл  этой цели гасительна  камера имеет отверстие, например канал 29, выполненный в основании 4, который соединен с трубой 30 малого сечени , расположенной внутри опорного изол тора 17. Труба 30 (или канал 31, к которому она присоединена, и который выполнен в плите 18) имеет потенциал земли , как и резербуар с жидким диэлектриком под давлением, к которому она присоединена , и который представл ет собой гидропневматический аккумул тор 32, жидкостна  камера 33 которого содержит жидкий диэлектрик под давлением, а газова  камера 34 заключает в себе упругую «подушку сжатого газа, такого как азот, или, что предпочтительнее , такого, как гелий. Кроме этого предусм .отрены труба 35 дл  заполнени  системы , манометр 36 и Запорные вентили 37, 38, 39.

В случае, когда аккумул тор 32 и гасительна  камера 1 предварительно заполнены жидким диэлектриком под давлением, аппарат функционирует следующим образом. В положении «отключено, показанном на фиг. 1, подвижной контакт, имеющий форму плунжера, отжимаетс  в крайнее нижнее положение давлением диэлектрика. Чтобы включить выключатель, подают масло к сервомотору 22 включени , воздейству  на орган переключени  - золотник 28, в результате чего порщень 21 осуществл ет подъем подвижного контакта 6 при помощи штанги 20 до соприкосновени  с неподвижным контактом . До тех пор, пока к сервомотору 22 подаетс  масло, в общем случае по гидравлической цепи самоудерживани , выключатель находитс  в положении «включено. Чтобы отключить выключатель, став т сервомотор 22 в режим спуска масла, в результате чего объемна  упругость жидкого диэлектрика под давлением, содержащегос  в гасительной камере, воздействует на подвижный контакт и отводит его от неподвижного , не вызыва  какого-либо значительного nepiBTOKa жидкости по трубе 30 к аккумул тору 32, что позвол ет при посто нной температуре закрывать запорный вентиль 37.

Целесообразно использовать в качестве диэлектрика сжиженный газ SFe, например, под давлением пор дка 200-400 бар (1 бар 1,02 кг/см 2). ,.,

При использовании такого диэлектрика разрыв контактов в положении «отключено может быть очень малым, например, около 10 мм дл  напр жени  200 кВ.

Объем диэлектрика, перемещаемый при движении подвижного контакта, таким образом может быть пор дка 20 см. Поскольку сжимаемость жидкого диэлектрика SFe очень высока (около 10 на кг/см, вместо 510 - 7-10 - дл  масла), достаточно иметь уменьшенный объем диэлектрика (например , 4000 см) в гасительной камере дл  того, чтобы изменени  давлени  (при посто нной температуре), вызванные перемещением контакта, были бы небольшими (пор дка 5 бар).

5 Поэтому резервуар с жидким диэлектриком , представл ющий собой аккумул тор 32, может быть удален от гасительной ка меры, так как имеют место только медленные перетоки жидкости из него в камеру 1 и обратно в зависимости от изменений тем° пературы.

Манометр 36 позвол ет контролировать давление диэлектрика.

В случае, когда в качестве диектрика

J использовалось бы масло, услови  были бы менее выгодными , так как масло в значительной степени сжимаетс  меньше, чем жидкий диэлектрик SFe, что потребовало бы более значительного разрыва контактов и значительного увеличени  объема гаситель0 ной камеры.

Чтобы получить как можно меньшее перемещение подвижного контакта, целесообразно отказатьс  от предварительного зацеплени  подвижного и неподвижного конj тактов, использу  лишь замыкание контактов под действием давлени . Поэтому гидравлический привод, показанный на фиг. 1, у которого давление масла прижимает подвижный контакт к неподвижному в положении «включено, особенно выгоден.

0 На фиг. 2 показан наиболее предпочтительный вариант конструкции подвижного контакта.

По этому варианту подвижный контакт 6 вместо того, чтобы действовать как плунжер в случае, показаннрм на фиг. 1, соединен с поршнем 40, который перемещаетс  в цилиндре 41, встроенном в основание 4 гасительной камеры.

Сальник 13, обеспечивающий герметичность , установлен между основанием 4 и

0 порщнем 40, а второй сальник 13, так же обеспечивающий герметичность камеры, установлен между стержнем подвижного контакта и основанием 4.

В подвижном контакте просверлен акси альный канал 42, который сообщаетс  через поперечные отверсти  43 с камерой цилиндра 41. В момент отключени  подвижный контакт отталкиваетс  под действием упругос7и диэлектрика под давлением. Перемеще0 ние поршн  40 увеличивает объем камеры 41, котора  заполн етс  жидким диэлектриком , притекающим через отверсти  43 по каналу 42 и проход щим между приоткрытым подвижным и неподвижным контактами. В результате происходит турбулентное дутье под действием потока диэлектрика. Врем  отключени  получаетс  очень малым, например , в пределах 1-2 миллисекунд, а мгновенный расход диэлектрика на дутье может быть значительным.

Claims (3)

1.Электрический силовой выключатель с размыканием контактов за счет сил упругости гас щей жидкости, содержащий герметизированную дугогас щую камеру, наполненную гас щей жидкостью с расположенными в ней подвижным и неподвижным контактами, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции,он снабжен блоком компенсации изменени  объема жидкости, который выполнен в виде гидропневматического наполнител , соединенного с дугогасительной камерой при помощи каналов.

2.Электрический силовой выключатель по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве

8

гас щей жидкости вз та жидкость со сжимаемостью по крайней мере в 10 раз больще сжимаемости, масла, например щестифториста  сера.

3. Электрический cиJJOвoйвыключатель по п. I, (Отличающийс  тем, что на подвижном контакте с контактирующей стороны выполнена внутренн   полость, переход ща  в каналы, котора  с обратной стороны снабжена порщнем, который расположен в цилиндрической полости, выполненной в стенке дугогасительной камеры.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 1537673, кл. Н 01 Н 33/68, 1966.

If

п

7

17