ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ РАСПРЕДУСТРОЙСТВ
GROUNDING SWITCH FOR SEALED SWITCHGEAR

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению, а именно к устройствам, предназначенным для быстрого подключения и отключения токоведущих элементов герметичных распределительных устройств (ГРУ) к заземляемому контуру.
Заземлитель помимо выполнения функции заземления должен надежно включаться на ток короткого замыкания в случае возникновения такой ситуации. Токи короткого замыкания достигают десятки и сотни килоампер. В функцию заземлителя входит также отключение довольно небольших «наведенных» токов при операции снятия заземления (отключения). Наведенные токи возникают из-за влияния близко расположенных высоковольтных линий, находящихся под напряжением, величина наведенных токов стандартизирована и колеблется в пределах от десятков до сотен ампер при действующем значении наведенного восстанавливающегося напряжения 2÷20 кВ, длительность горения дуги составляет два-три полупериода тока.
При более высоких напряжениях и токах дуга уже не гасится «простым разведением контактов» и требуются меры принудительного воздействия для ее гашения.
Известна конструкция заземлителя (Заявка DE №3542100, класс Н02В 13/075, опубл. 04.06.1987 г.), включающего неподвижный розеточный контакт, полый подвижной контакт, составляющий одно целое с поршнем, который в свою очередь может перемещаться в цилиндрическом корпусе.
При замыкании контактов (включение) и возникновении на конечной стадии этой операции дуги поток газа, вызванный ростом давления в объеме горения этой дуги, поступает через полый подвижной контакт в подпоршневое пространство и создает дополнительную силу, ускоряющую его движение, тем самым сокращая время горения дуги и износ контактов. При операции «размыкание контактов» (отключение) возникает дуга, вызванная уже наведенными токами. Если эти токи достигают сотни ампер, данное устройство не справляется с их отключением по причине отсутствия мер принудительного воздействия на дугу, что является его недостатком. Это исключает возможность использования устройства в ГРУ, где наведенные токи составляют сотни ампер.
Прототипом предлагаемого заземлителя для ГРУ является конструкция (заявка Российской Федерации 2001127063/09, класс МПК: 7 Н02В 13/075, Н01Н 33/88, опубл. 27.06.2003 г.), содержащая заполненный электроизоляционным газом металлический резервуар, внутри которого расположен токопровод с закрепленным на нем неподвижным контактом, который может перемещаться в цилиндрическом корпусе, образуя при этом надпоршневую и подпоршневую полости, подвижный контакт имеет отверстия у основания поршня, соединенные с надпоршневым пространством на всем ходе подвижного контакта, цилиндрический корпус снабжен экраном и цилиндрической неподвижной вставкой, закрепленной на экране, выступающей над его поверхностью.
Указанное устройство должно отключать наведенные токи в указанном ранее диапазоне значений. Объем подпоршневой полости выбран таким, чтобы обеспечить обдув дуги с временем перехода наведенного тока через нуль не менее 0,08 сек. Это очень большие времена горения дуги, что приводят к преждевременному износу контактов. Организация дутья в данной конструкции выбрана крайне нерационально. В процессе отключения дуги обдувающий поток меняет направление (сначала внутрь объема разрежения, а после в межконтактный промежуток). В какой-то момент времени скорость потока спадает до нуля, а после поток восстанавливается в другом направлении. Во время этого переходного процесса дуга необдуваема и этим можно объяснить слишком большое время горения дуги.
Техническим результатом изобретения является сокращение времени горения дуги и уменьшение износа контактной системы.
Технический результат достигается за счет того, что в заземлителе для герметизированных распредустройств, содержащем наполненный электроизоляционным газом металлический резервуар, внутри которого расположен токопровод с закрепленным на нем неподвижным контактом с металлическим экраном, коаксиально которому установлен полый подвижной контакт с поршнем, который может перемещаться в цилиндрическом корпусе, образуя при этом надпоршневую и подпоршневую полости, подвижной контакт имеет отверстия у основания поршня, соединенные с надпоршневым пространством на всем ходе подвижного контакта, корпус дутьевого устройства снабжен экраном и цилиндрической неподвижной вставкой, закрепленной на экране, выступающей над его поверхностью, новым является то, что неподвижный контакт имеет металлический контрэлектрод из дугостойкого материала, расположенный по центру контакта, а подвижной контакт имеет металлическое сопло, расположенное в его торцевой части, перекрываемое контрэлектродом во включенном положении.
Гашение дуги происходит только в режиме «всасывания». В положении «заземлено» сопло закрыто контрэлектродом, причем время открытия сопла можно изменять регулированием длины контрэлектрода. При операции «разземления» в подпоршневой части дутьевого устройства создается предварительное разрежение (для быстрой активизации дутья на всасывание), а после выхода подвижного контакта из контрэлектрода газ устремляется в пространство под поршнем, обдувает дугу вплоть до ее окончательной деионизации и гашения. Процесс обдува протекает в течение всего времени движения контактов, не образуется застойных зон, тем самым сокращается время горения дуги.
Пример конкретного исполнения устройства иллюстрируется рисунками.
На фиг.1 - заземлитель во включенном положении
На фиг.2 - заземлитель в отключенном положении.
Заземлитель содержит устройство гашения дуги, которое состоит из токопровода 12, экрана 1, розеточного неподвижного контакта 2, металлического дугостойкого контрэлектрода 3, цилиндрического полого подвижного контакта 4 с металлическим соплом 13 в его начальной части размещенного соосно с неподвижным контактом, и экраном с центральным отверстием. Отверстие служит для прохода подвижного контакта. Подвижный контакт имеет экран 5, на котором неподвижно закреплена цилиндрическая вставка из изоляционного материала 6 и представляет собой конструкцию, которая составляет одно целое с поршнем 7, который в свою очередь может перемещаться в цилиндрическом корпусе 8. Полый подвижной контакт 4 имеет отверстия 9 сообщающиеся с подпоршневым пространством 10 на всем ходе поршня 7. Дно цилиндрического корпуса 8 снабжено отверстиями 11 для уменьшения аэродинамического сопротивления газа при движении поршня 7 на «разземление».
Операция «Отключение»
При подаче команды на размыкание контактов (разземление) подвижный контакт 4 из начального положения (Фиг.1) приходит в движение и начинает создавать разрежение в объеме 10 под поршнем. На определенном ходе подвижного контакта сопло закрыто контрэлектродом и «вакуум» под поршнем растет, т.е. образуется предварительное разряжение.
При окончательном размыкании контакта 3 и 4 возникает дуга, обдуваемая «импульсном» потоком газа в начальной стадии горения, что способствует ее быстрой деионизации. Цилиндрическая насадка 6 стабилизирует поток газа и усиливает деионизирующие функции газового потока.
Операция «Включение»
После получения команды «Включение» происходит перемещение подвижного контакта 4 вместе с поршнем 7 в надпоршневой области 10. При приближении полого контакта 4 к контрэлектроду 3 возникает предвключаемая дуга большого тока (десятки кА) с временем горения несколько миллисекунд, которая закорачивается последующим касанием контакта 4 с элементами розетки 2. Имеющий место поток газа в результате компрессии в объеме 10 оказывает ничтожное влияние на дугу в десятки килоампер и его можно не учитывать.
Описанный заземлитель может использоваться в составе ГРУ как в элегазе, так и в воздушной среде для подключения к заземленному контуру и отключения наведенных токов до нескольких сотен ампер при наведенных напряжениях до 20 кВ.