SU985838A1

SU985838A1 - Auto copression gas high-voltage switch arc extinguishing device

Info

Publication number: SU985838A1
Application number: SU802972327A
Authority: SU
Inventors: Кирилл Аркадьевич Поздняков
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6517
Priority date: 1980-08-25
Filing date: 1980-08-25
Publication date: 1982-12-30

Description

1one

Изобретение относитс к газовым , в частности элегазовым, автокомпрессионным выключател м высокого напр жени .The invention relates to gas, in particular gas-insulated, high pressure auto-compression switches.

Известна конструкци дугогасительного устройства автокомпрессионТного выключател , содержащего подвижной цилиндр, несущий дутьевое сопло и соединенный с подвижным контактом , неподвижный поршень и вспомогательный поршень, расположенный между соплом и неподвижным поршнем. Вспомогательный поршень удерживаетс пружиной и снабжен клапаном, который открываетс в сторону сопла , когда давление в полости между передвижным и вспомогательным поршн ми будет больше давлени между вспомогательным поршнем и соплом PJ.The known structure of the arc-suppressing device is an auto-compression switch containing a movable cylinder, carrying a blowing nozzle and connected to a moving contact, a fixed piston and an auxiliary piston located between the nozzle and the fixed piston. The auxiliary piston is held by a spring and provided with a valve that opens toward the nozzle when the pressure in the cavity between the movable and auxiliary pistons is greater than the pressure between the auxiliary piston and the nozzle PJ.

Дл того, чтобы обеспечить эффективное повышение давлени в полости, пружина, удерживающа вспомогательный поршень, обеспечивать большие усили . Это значительно усложн ет и ут жел ет конструкцию. Другой существенный недостаток этой конструкции состоит в том, что истечение газа из объема между основными и вспомогательными поршн ми в сторону сопла происходит лишь после того, как давление перед соплом начнет снижатьс и снизитс до величины меньЪей, чем давление между поршн ми . Анализ показывает, что спад давлени в области перед соплом после его открыти происходит оченьIn order to provide an effective increase in pressure in the cavity, the spring holding the auxiliary piston provides for great forces. This greatly complicates and completes the design. Another significant disadvantage of this design is that gas outflow from the volume between the main and auxiliary pistons to the side of the nozzle occurs only after the pressure in front of the nozzle begins to decrease and decreases to less than the pressure between the pistons. The analysis shows that the pressure drop in the area in front of the nozzle after its opening occurs very

,j быстро, отношение давление перед и за соплом может снижатьс до 1,21 ,5. Такое снижение давлени в цилиндре , причем в момент выхода контакта из сопла, т«ег в период наи , j quickly, the pressure ratio before and behind the nozzle can drop to 1.21, 5. Such a decrease in pressure in the cylinder, moreover, at the moment when the contact leaves the nozzle, t "er during the period of

20 более благопри тный дл .дугогашени , значительно ухудшает отключающую способность этого дугогасительного , устройства, увеличивает врем горени дуги. Известно дугогасительное устройство автокомпрессионного выключател у которого улучшение дугогасйтельных характеристик достигаетс за счет дополнительного пневматического устройства, расположенного последовательно с цилиндром вне его .рабочей камеры и состо щего из вспо могательной камеры с дополнительным поршнем и пружиной. При движении на отключение штанга подвижного контакта освобождает дополнительный по шень с пружиной и газ из вспомогательной камеры вытесн етс в рабочую полость цилиндра. Это увеличивает количество газа и повышает дав в цилиндре, которое к моменту открыти сопла в этой конструкции может достигать критического 2} Однако наличие вспомогательной каме ры с дополнительным поршнем и пружиной в данной конструкции приводит к увеличению габаритов и массы выключател . Кроме того, дл удержани дугогасительного устройства во включенном положении привод выклю чател должен иметь защелку, действ ющую против сил упом нутой пружины, взводимой при включении. Дл этой конструкции характерен большой начальный объем камеры сжати и большой рабочий ход сжати . Такой конструкции свойственен относительно медленный рост давлени в объеме сж ти , что ограничивает возможность увеличени отключающей способности и сокращени длительнЬсти горени дуги. Наиболее близким по технической сущности (Г (предлагаемому вл етс автокомпрессионное дугогасительное устройство электрического газового выключател , содержащее сопло, подвижный цилиндр с двум крышками, между которыми расположен неподвиж ный поршень, раздел ющий полость цилиндра на две полости f3}. Цель изобретени - устранение ук занных недостатков, упрощение конструкции дугогасительного устройств снижение его габаритов и массы, повышение отключающей способности. Указанна цель достигаетс тем, что в дугогасйтельном устройстве автокомпрессионного газового высоко вольтного выключател , содержащем с ло, подвижный цилиндр с двум крышк ми, между которыми расположен непод вижный поршень, раздел ющий полость цилиндра на две полости, введен внутренний цилиндр, причем между поршнем и одной из крьниек, обращенных к соплу дугогасительного устройства, расположена герметична полость, ограниченна стенками внутреннего цилиндра , неподвижным поршнем и крышкой внутреннего цилиндра, причем крышка внутреннего цилиндра и поршень снабжены , по крайней мере, двум обратными клапанами, имеющими возможность открыватьс внутрь этой полости,а полость цилиндра под неподвижным поршнем снабжена уплотнени ми, расположенными на боковой поверхности неподвижного поршн и на поверхности поршн под обратным клапаном, соедин ющим эти две полости. На фиг 1 показано дугогасительное устройство с односторонним дутьем, слева - устройство в процессе отключени , справа - во включенном положении , на фиг. 2 - вариант конструкции устройства с двухсторонним дутьем, слева - устройство в процессе отключени , справа - в процессе включени . Основными элементами дугогасительного устройства автокомпрессионного выключател вл ютс подвижной цилиндр 1, неподвижный поршень 2, верхн крышка 3 с соплом 4 и нижн крышка 5. Поршень 2 крепитс на стой-ке 6, а цилиндр 1 управл етс т гой 7,прикрепленной к крышке 5, на ко торой смонтирован обратный клапан 8.Подвижный контакт 9 крепитс на крестовике 10. Контакт 11 - неподвижный или ограниченно подвижный. Внутри цилиндра 1 часть пространства между крышкой 3 и поршнем 2 заполнена герметизированной камерой переменного объема. Пространство камеры Б ограничено поршнем 2 с обратным клапаном 12, стенкой внутреннего цилиндра 13 и его крышкой 1k с обратным клапаном 15. Клапаны 12 и 15 удерживаютс возв|:1атной пружиной 16, На стенке внутреннего цилиндра 13 имеетс кольцевой упор 17, ограничивающий расширение камеры. Герметизаци камеры осуществл етс уплотнени ми 18-21. Обратный .клапан 15 имеет упор-головку 22 с направл ющими ребрами 23, которые могут быть выполнены J3 виде направл ющего аппарата , способстаукйцего I турбулизации или завихриванию (закручиванию) потока газа из камеры Б вокруг от контакта 9, например, за счет кривизны или наклона образующих ребер 23 относительно продольной оси дугогасительного устройства. Дл передачи тока от контакта 9 к неподвижным част м дугогасительного устройства имеютс скольз щие контакты например в виде разрезных ламелЁЙ , св занных с крышкой S Вариант дугогасительного устройствэ (фиг. 2) отличаетс тем, что контакт 9 выполнен полым и своим основанием соединен с крышкой 5 цилиндра . Токопередача от контакта 9 к стойкам 6 поршн осуществл етс скольз щими контактами 2. В боковой стенке контакта 9 имеетс р д отверстий 251 перекрываемых-ограниченно подвижным плунжером 2б, вместо которого может быть установлен обратный клапан. Центральна стойка 6 поршн ёаменена двум или более стойками 6, расположенными эксцентрично и используемыми дл то копередачи. Стенка камеры 27 выполнена из эластичного газонепроницаемого материала, например прорезиненной ткани или синтетической пленки и т.п. Жесткие стенки служат дл уменьшени механических нагрузок. Дугогасительное устройство работает следующим образом. В отключенном положении крышка 3 находитс на максимальном рассто ни от контакта П и на минимальном рас сто нии относительно поршн 2. При крышка 1 внутреннего цилиндра упираетс в бортик на крышке 3 и объемы А и Б имеют минимальную вели чину. Рассто ние между поршнем 2 и крышкой 5 и, соответственно, объем В имеют максимальные величины. Клапаны 8 и 15 открыты, клапан 12 зажа пружиной, Элегаз или ина дугогас ща среда во всех объемах А, Б и В находит с при одинаковом давлении, равном давлению в оболочке включател . При включении т га 7 движет цилиндр 1 в направлении контакте 11. При этом с самого начала движени цилиндра 1 на включение объем В ока зываетс герметизированным относительно пространства, окружающего 14илиндр. На некотором участке хода на включение клапан 15 закрываетс , после чего клапан 12 получает возможность пропускать сжатый газ из полости В в полость Б. Максимальный 86 объем полости Б (во включенном положении ) в 1,2-3 раза меньше максимального объема полости В (в отключенном положении). Объем полости В во включенном положении выбираетс минимальным. В конце включени больша часть газа из полости Б перетекает под давлением в полость Б. Давление в полости Б оказываетс в 1, раза выше давлени в полости А. В этом положении система остаетс до подачи команды на отключение. Сохранность давлени в полости Б обеспечиваетс системой независимых уплотнений 18, 19 21 дифференциального типа, применением клапанов нипельного типа и т.п. Увеличение объема вспомогательной камеры Б при включении обеспечивает быстрое заполнение полости А. При отключении крышка 3 с цилиндром 1 движутс в направлении поршн 2. При этом объем полости А уменьшаетс , а объем полости В увеличиваетс , соответственно давление в А растет, а в В падает. Полость В через клапан 8 быстро заполн етс из окружающего пространства и на процесс отключени вли ни практически не оказывает. В предлагаемой конструкции по сравнению с известной не требуетс защелка дл вспомогательного поршн , возвратна пружина крышки герметизированной камеры (котора не вл етс об зательной) на пор док слабее возвратной пружины вспомогатель °° , и отсутствуют многие дополнительные детали, что значительно упрощает конструкцию дугогасительного устройства, а также отчасти и привода, дл которого задача удержани дугогдсительного устройства в отключенном положении упрощаетс или отпадает вовсе. При прочих равных услови х, например При условии равенства масс газа в камерах сжати , длина цилиндра предлагаемой конструкции будет меньше, что уменьшает и массу подвижных частей, длину и массу ножек поршн . Использование в качестве одной из стенок герметизированной камеры неподвижного поршн , отсутствие вспомогательного поршн с его направл ющими , защелками, мощными пружинами , упором на цилиндре также приводит к снижению габаритов и массы предлагаемого устройст ва по сравнению с известным.20 more favorable for arc suppression, significantly impairs the breaking capacity of this arcing, device, increases the arc burning time. A self-suppressing device arc suppression device is known in which the improvement of arc-suppression characteristics is achieved by an additional pneumatic device located in series with the cylinder outside its working chamber and consisting of an auxiliary chamber with an additional piston and spring. When moving to disconnect, the movable contact bar releases the additional spring with spring and the gas is displaced from the auxiliary chamber into the working cavity of the cylinder. This increases the amount of gas and increases the pressure in the cylinder, which by the time of opening the nozzle in this design can reach a critical 2} However, the presence of an auxiliary chamber with an additional piston and spring in this design leads to an increase in the size and weight of the switch. In addition, in order to hold the arc-suppressing device in the on position, the switch actuator must have a latch acting against the forces of the said spring, which is activated when turned on. This design is characterized by a large initial volume of the compression chamber and a large working stroke of compression. This design is characterized by a relatively slow increase in pressure in the volume of compression, which limits the possibility of increasing the breaking capacity and reducing the duration of the arc. The closest to the technical essence (G (the proposed is an autocompressing arcing device of an electric gas switch containing a nozzle, a movable cylinder with two covers, between which there is a stationary piston dividing the cylinder cavity into two cavities f3}. The purpose of the invention is to eliminate those indicated shortcomings, simplification of the design of the arc suppression device, reduction of its dimensions and weight, increase of the breaking capacity. This goal is achieved by the fact that in the arc suppression device an autocompressive gas high-voltage switch containing a movable cylinder with two covers, between which there is a fixed piston dividing the cylinder cavity into two cavities, an internal cylinder is inserted, and between the piston and one of the keys facing the nozzle of the arcing device, there is a sealed cavity bounded by the walls of the inner cylinder, the fixed piston and the cap of the inner cylinder, and the cap of the inner cylinder and the piston are provided with at least two inverse valves that are capable of openable inwards the cavity and the cylinder cavity under fixed piston is provided with seals disposed on the side surface of the stationary piston and the piston surface under the non-return valve connecting said these two cavities. Fig. 1 shows an arc suppression device with one-sided blasting, on the left, a device in the process of shutting down, on the right, in the on position, in Fig. 2 shows a variant of the design of a device with two-sided blasting, on the left — the device is in the process of shutdown, on the right, in the process of switching on The main elements of the arc-suppressing device of the auto-compression switch are the movable cylinder 1, the fixed piston 2, the upper cover 3 with the nozzle 4 and the lower cover 5. The piston 2 is fixed on the support 6, and the cylinder 1 is controlled by a pull 7 attached to the cover 5, on which a check valve 8 is mounted. The movable contact 9 is mounted on the crosspiece 10. The contact 11 is fixed or partially movable. Inside the cylinder 1, the part of the space between the cover 3 and the piston 2 is filled with a sealed chamber of variable volume. The chamber B is bounded by a piston 2 with a check valve 12, a wall of the inner cylinder 13 and its lid 1k with a check valve 15. Valves 12 and 15 are held return |: 1 spring 16, On the wall of the inner cylinder 13 there is an annular stop 17 that restricts the expansion of the chamber. Sealing the chamber is done by seals 18-21. The return valve 15 has an abutment head 22 with guide ribs 23, which can be made J3 as guide vanes, facilitating turbulence I or turbulence (twisting) gas flow from chamber B around contact 9, for example, due to curvature or tilt forming ribs 23 relative to the longitudinal axis of the arcing device. For current transfer from contact 9 to the fixed parts of the arcing device there are sliding contacts, for example, in the form of split lamellae connected to the lid S The arc extinguishing device variant (Fig. 2) differs in that the terminal 9 is hollow and its base is connected to the lid 5 cylinder. The current transfer from contact 9 to the posts 6 of the piston is carried out by sliding contacts 2. In the side wall of contact 9 there are a number of openings 251 with overlapped-partially movable plunger 2b, instead of which a check valve can be installed. The central pillar 6 piston is replaced by two or more racks 6, which are eccentric and used for transmission. The wall of the chamber 27 is made of an elastic, gas-tight material, for example a rubberized fabric or a synthetic film, or the like. Rigid walls serve to reduce mechanical loads. Arcing device operates as follows. In the open position, the cover 3 is at the maximum distance from the contact P and at the minimum distance relative to the piston 2. When the cover 1 of the inner cylinder rests against the rim on the cover 3 and the volumes A and B have a minimum size. The distance between the piston 2 and the cover 5 and, accordingly, the volume B have maximum values. The valves 8 and 15 are open, the valve 12 is filled with a spring, SF6 gas or other arc-extinguishing medium in all volumes A, B and C is found with at the same pressure equal to the pressure in the switch shell. When it is turned on, ha 7 moves the cylinder 1 in the direction of contact 11. From the very beginning of the movement of the cylinder 1, the volume B turns out to be sealed against the space surrounding the 14 cylinder. At some part of the turn-on stage, valve 15 closes, after which valve 12 is able to pass compressed gas from cavity B to cavity B. Maximum 86 volume of cavity B (in the on position) is 1.2–3 times less than the maximum volume of cavity B (in off position). The volume of cavity B in the on position is minimal. At the end of switching on, most of the gas from cavity B flows under pressure into cavity B. Pressure in cavity B is 1 times higher than the pressure in cavity A. In this position, the system remains until the command to turn off. The preservation of pressure in cavity B is provided by a system of independent seals 18, 19 21 of the differential type, the use of nipple type valves, etc. Increasing the volume of the auxiliary chamber B, when turned on, ensures fast filling of cavity A. When disconnected, cover 3 with cylinder 1 moves in direction of piston 2. At the same time, volume of cavity A decreases, and volume of cavity B increases, respectively, pressure in A increases, and C decreases. Cavity B through valve 8 is quickly filled from the surrounding space and has little effect on the shutdown process. In the proposed construction, compared with the known one, a latch for the auxiliary piston is not required; and also partly a drive, for which the task of holding the arc-clamping device in the open position is simplified or eliminated altogether. Other things being equal, for example, provided that the masses of gas in the compression chambers are equal, the cylinder length of the proposed construction will be less, which reduces the mass of moving parts and the length and mass of the piston feet. The use of a stationary piston as one of the walls of a sealed chamber, the absence of an auxiliary piston with its guides, latches, powerful springs, and an emphasis on the cylinder also leads to a reduction in the size and weight of the proposed device as compared to the known one.

важным преимуществом изобретени вл етс 1,5 2-кратное увеличение давлени & зоне дугогашени .. Это достигаетс благодар тому, что например двухкратное уменьшение объема А в предлагаемой конструкции иожет быть достигнуто на значительно меньшем ходе, чем такое же уменьшение суммарного объема в известном устройстве.An important advantage of the invention is a 1.5 2-fold increase in pressure & This is achieved because, for example, a two-fold reduction in the volume A in the proposed design can be achieved in a much smaller course than the same decrease in the total volume in the known device.

Дугогасительное устройство обладает высокой степенью надежности, так как позвол ет использовать подпружиненные уплотнени , усилие прижати которых тем больше, чем дольше давление в камере Б.The arcing device has a high degree of reliability, since it allows the use of spring-loaded seals, the more pressing force is, the longer the pressure in chamber B.

Вариант конструкции (фиг. 2) обе печивает дополнительное увеличение отключающей способности за счет интенсификации дуть внутрь полого котакта благодар всасыванию газа в полость В при отключении. Причем конструкци обеспечивает минимальные аэродинамические потери в указанном тракте. Следует заметить, что в таком варианте осуществл етс двуфункциональное использование полости В. IThe design variant (Fig. 2) both bakes an additional increase in the breaking capacity due to the intensification of blowing inside the hollow contact by sucking gas into the cavity B when it is turned off. Moreover, the design provides minimal aerodynamic losses in the specified path. It should be noted that in this embodiment the bifunctional use of cavity B. is carried out. I

Увеличению отключающей способнос способствует возможность турбулиэировать поток газа, вытекающий из полости Б в направлении сопла, что, как известно, повышает теплоотвод от дуги, особенно в области перехода тока через нуль.The ability to turbulence of the gas flow flowing from the cavity B in the direction of the nozzle increases the breaking capacity, which, as is well known, increases the heat dissipation from the arc, especially in the area of the current zero crossing.

Предлагаема конструкци дугогасительного устройства автокомпрессионного выключател обладает меньг шими габаритами и материалоёмкостью повышенной эффективностью использовани ограниченного в полост х А и Б запаса газа на гашение и р дом других преимуществ по сравнению сThe proposed design of an arc-suppressing device for an autocompression switch has a smaller overall size and material consumption, and an increased efficiency of use of the limited gas supply for cavities A and B for damping and a number of other advantages compared to

известнь1м устройством, однако в стоIknown device, however, in stoI

имостном выражении ее экономическую эффективность в насто щее врем подсчитать затруднительно.In economic terms, its economic efficiency is currently difficult to calculate.

Преимущества изобретени возрастают с увеличением напр жени и отключенного тока. Наиболее перспективным вл етс прим енение его а выключателе и аппарате типа включатель-отключатель на классы напр жени 330 кВ и выше при отключаемых токах 50 кА и более.The advantages of the invention increase with increasing voltage and disconnected current. The most promising approach is to apply it in a switch and on-off device for voltage classes of 330 kV and above with disconnected currents of 50 kA and more.

Claims

1.Patent of England No. 1 438708. class. H 01 H 33/91, 965.

2. The patent of Switzerland If 524886, cl. 21 C 35/10, 1972.

3. Forward Germany No., cl. K 01 H 33/91, 12.09.77.