ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ
ELECTRIC SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к электрическому коммутационному аппарату с первым прерывательным блоком для прерывания и соединения электрической линии, в частности к заземляющему выключателю с воздушной изоляцией. Далее изобретение относится к способу для коммутации заземляющего выключателя с воздушной изоляцией, причем на заземляющем выключателе с воздушной изоляцией не возникает никакая электрическая дуга вследствие пробоя при перенапряжении или соответственно размыкании контакта.
Обычные заземляющие выключатели с воздушной изоляцией выполнены в виде заземлителя качающегося типа или в виде заземлителя качающегося-поступательного типа. При подключении линии или распределительного устройства к потенциалу Земли или соответственно при отключении от потенциала Земли эти процессы включения генерируют емкостной и/или индуктивный ток, который при определенном расстоянии главных контактов заземляющего выключателя относительно друг друга может приводить к электрической дуге. Так как заземляющие выключатели по большей части эксплуатируются в открытых электроустановках, эта открытая электрическая дуга представляет собой опасность для находящихся в установке лиц и электрической аппаратуры. До сих пор эту проблему решали за счет того, что к главному контакту подключали вспомогательный контакт с опережающей или соответственно запаздывающей функцией. Возникающая электрическая дуга зажигается исключительно на вспомогательном контакте. За счет этого главные контакты заземляющего выключателя с воздушной изоляцией защищены от воздействия электрической дуги. Недостатком при этом является то, что возникающая при этом электрическая дуга и дальше возникает в открытом пространстве и тем самым представляет собой риск для безопасности.
Задачей настоящего изобретения поэтому является обеспечение свободной от электрической дуги коммутации главного выключателя.
Задача решается признаками пункта 1 формулы изобретения, а также пункта 11 формулы изобретения. Согласно изобретению предусмотрено, что в электрическом коммутационном аппарате параллельно к первому прерывательному блоку расположен по меньшей мере один второй прерывательный блок закрытого типа и возникающие при соединении или прерывании электрической линии пробои при перенапряжении появляются в виде электрических дуг во втором прерывательном блоке, причем при соединении электрической линии второй прерывательный блок является коммутируемым перед первым прерывательным блоком, а при прерывании электрической линии - после первого прерывательного блока. Посредством соответствующего изобретению распределительного устройства обеспечено, что возможная электрическая дуга появляется исключительно во втором прерывательном блоке и тем самым первый прерывательный блок является коммутируемым свободно от электрической дуги. В частности, для заземляющих выключателей с воздушной изоляцией в качестве первого прерывательного блока за счет этого получается преимущество, что возможная электрическая дуга не появляется на главных контактах заземляющего выключателя с воздушной изоляцией и тем самым срок службы распределительного устройства продлевается. Одновременно за счет этого уменьшается до минимума риск безопасности вследствие появления электрической дуги на заземляющем выключателе с воздушной изоляцией в качестве первого прерывательного блока в открытом пространстве.
В предпочтительном выполнении электрического распределительного устройства предусмотрено, что второй прерывательный блок является силовым выключателем, и/или выключателем нагрузки, и/или разъединителем, и/или вакуумной дугогасительной камерой, и/или разрядником защиты от перенапряжений, например искровым промежутком, и/или ограничителем напряжения. В частности, при применении выключателей закрытого типа исполнения в качестве второго прерывательного блока электрическая дуга зажигается исключительно в закрытой камере второго прерывательного блока и тем самым экранированно наружу.
Согласно изобретению предусмотрено, что разъединитель расположен между первым прерывательным блоком и вторым прерывательным блоком. В частности, для случая, что расчетный ток короткого замыкания для первого прерывательного блока является большим, чем расчетный ток короткого замыкания для второго прерывательного блока, второй прерывательный блок должен быть отделенным от включенного первого прерывательного блока. Это электрическое разделение обеспечивает разъединитель.
Если расчетный ток короткого замыкания второго прерывательного блока закрытого типа исполнения является равным или большим, чем расчетный ток короткого замыкания для первого прерывательного блока, то может применяться последовательное расположение обоих прерывательных блоков.
Согласно настоящему изобретению второй прерывательный блок расположен на прилегающей к коммутационному аппарату стороне потенциала, создающего напряжение, в частности на стороне потенциала, создающего высокое напряжение. Предпочтительным образом параллельно и/или последовательно ко второму прерывательному блоку расположен по меньшей мере один следующий прерывательный блок для отвода перенапряжений. В частности, третий прерывательный блок является разрядником защиты от перенапряжений, искровым промежутком, ограничителем напряжения открытого, закрытого или иного типа исполнения.
За счет разрядника защиты от перенапряжений расчетное напряжение второго прерывательного блока можно выбирать меньшим, чем расчетное напряжение первой камеры распределительного устройства.
В предпочтительном выполнении соответствующего изобретению распределительного устройства второй прерывательный блок встроен в неподвижной контакт-детали заземляющего выключателя с воздушной изоляцией в качестве первого прерывательного блока. За счет этого получается преимущество, что существующие заземляющие распределительные устройства можно дополнительно оснащать соответствующим вторым прерывательным блоком.
Посредством приемного устройства находящаяся на подвижном главном контакте первая часть разъединителя создает контакт ко второй части разъединителя. За счет использования движения подвижного главного контакта заземляющего выключателя в качестве первого прерывательного блока является возможной механическая/электрическая связь посредством первой части разъединителя. Выполненный соответствующим образом "палец" заходит в приемное устройство и вследствие выполнения движения подвижного главного контакта создает соединение при включении или, соответственно, при отключении.
За счет движения подвижного главного контакта посредством первой части разъединителя приемное устройство выполняет вращательное движение. Незадолго до достижения конечного положения для включенного состояния подвижный главный контакт выполняет движение подъема в неподвижный главный контакт. Этот ход движения подвижного главного контакта используют для того, чтобы снова прервать существующее электрическое соединение между двумя частями разъединителя во включенном состоянии. Перед этим за счет вращательно-поступательного движения вакуумная дугогасительная камера коммутируется. В конечном положении подвижного главного контакта во включенном состоянии, следовательно, второй прерывательный блок за счет открытого разъединителя является снова электрически разъединенным от цепи главного тока.
Наоборот, при движении отключения вследствие движения опускания подвижного главного контакта относительно неподвижного главного контакта первая часть разъединителя через приемное устройство приводится в контакт со второй частью разъединителя и тем самым сначала создает электрическое соединение через место разъединения. После этого второй прерывательный блок коммутируют. С продолжающимся движением подвижного главного контакта и удалением от неподвижного главного контакта соединение между неподвижным главным контактом и подвижным главным контактом разъединяется без электрической дуги. Первая часть разъединителя рассчитана с такими параметрами, что при достаточном месте разъединения между главными контактами приемное устройство вследствие вращательного движения после этого открывает второй прерывательный блок, например вакуумную дугогасительную камеру. Возникающая при этом электрическая дуга остается в камере второго прерывательного блока. После достаточного разделения контактов второго прерывательного блока и гашения электрической дуги можно также открывать без тока разъединитель. Этот ход движения обеспечивается за счет согласованной геометрии и расчета подвижного главного контакта, длины и расположения первой части разъединителя, а также концепции выполнения приемного устройства.
Предпочтительным образом второй прерывательный блок соединен параллельно и/или последовательно с первым прерывательным блоком. Для случая последовательного электрического соединения первого прерывательного блока со вторым прерывательным блоком в виде последовательной схемы следует учитывать, что нагрузочные способности по току обоих прерывательных блоков должны быть рассчитаны соответственно относительно максимальных токов. В случае параллельного расположения второго прерывательного блока относительно первого прерывательного блока нагрузочную способность по току второго прерывательного блока можно рассчитывать меньшей, чем для первого прерывательного блока. При этом тогда является выгодным применение разъединителя между первым и вторым прерывательным блоком.
Согласно изобретению предложен также способ для коммутации заземляющего выключателя с воздушной изоляцией, причем заземляющий выключатель с воздушной изоляцией соединен с расположенным параллельно к заземляющему выключателю с воздушной изоляцией вторым прерывательным блоком, причем второй прерывательный блок при соединении электрической линии замыкают перед заземляющим выключателем с воздушной изоляцией и при прерывании электрической линии сначала разъединяют заземляющий выключатель с воздушной изоляцией и только после этого отделяют второй прерывательный блок от электрической линии.
При применении места разъединения в качестве соединения между заземляющим выключателем с воздушной изоляцией и вторым прерывательным блоком в процессе включения сначала замыкают место разъединения, затем второй прерывательный блок, после этого заземляющий выключатель с воздушной изоляцией, и при созданном соединении проводов снова открывают место разъединения. В процессе отключения сначала замыкают открытое место разъединения, после этого открывают заземляющий выключатель с воздушной изоляцией, затем открывают второй прерывательный блок при появляющемся при известных обстоятельствах образовании электрической дуги и после полного разделения электрической линии снова открывают место разъединения.
Следующие предпочтительные выполнения получаются из зависимых пунктов формулы изобретения. Некоторые примерные выполнения поясняются на основе фигур. При этом показывают:
Фиг.1 схематический вид сбоку части соответствующего изобретению распределительного устройства;
Фиг.2 соответствующее изобретению протекание способа для свободного от электрической дуги включения заземляющего выключателя с воздушной изоляцией;
Фиг.3 соответствующее изобретению протекание способа для свободного от электрической дуги отключения заземляющего выключателя с воздушной изоляцией;
Фиг.4 блок-схема соответствующего изобретению распределительного устройства с расположенным параллельно ко второму прерывательному блоку разрядником защиты от перенапряжений в качестве третьего прерывательного блока.
Фиг.1 показывает схематический вид сбоку заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 в качестве первого прерывательного блока в виде составной части (не представленного на чертеже) электрического коммутационного аппарата. В неподвижном главном контакте 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 встроена вакуумная дугогасительная камера 3 в качестве второго прерывательного блока. При замыкании главных контактов 4а, 4b заземляющего выключателя 2 в качестве соединения цепи тока замыкания на землю со стороной потенциала напряжения посредством кинетической энергии подвижного главного контакта 4b цепи тока замыкания на землю замыкается также находящееся в неподвижном контакте 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 место разъединения 5а, 5b.
Палец 5а на подвижном главном контакте 4b во время вращательного движения подвижного главного контакта 4b при процессе включения входит в зацепление в приемное устройство 6 и тем самым создает электрическое соединение через место разъединения 5а, 5b. За счет дальнейшего вращательного движения и следующего затем движения подъема подвижного главного контакта 4b после этого вакуумная дугогасительная камера 3 также замыкается. Возникающая при этом электрическая дуга может гаситься внутри вакуумной дугогасительной камеры 3. Продолжающимся движением подвижного главного контакта 4b между неподвижным главным контактом 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 и подвижным главным контактом 4b в заключение создается свободное от электрической дуги электрическое соединение. Одновременно с фиксированием подвижного главного контакта 4b вследствие вертикального движения после вращательного движения подвижного главного контакта 4b в неподвижный главный контакт 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 место разъединения 5а, 5b посредством выдвижения 5а из 5b снова открывается, так что цепь главного тока проходит исключительно через заземляющий выключатель с воздушной изоляцией 2. Место разъединения 5а, 5b отделяет вакуумную дугогасительную камеру 3 от цепи тока замыкания на землю.
В процессе отключения вследствие кинематики подвижного главного контакта 4b сначала опять-таки замыкается место разъединения 5а, 5b вследствие движения опускания подвижного главного контакта 4b. С увеличивающимся удалением подвижного главного контакта 4b от неподвижного главного контакта 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией электрический контакт осуществляется теперь исключительно через вакуумную дугогасительную камеру 3. Более того, вакуумная дугогасительная камера 3 открывает контакт и гасит возникающую при этом электрическую дугу исключительно внутри вакуумной дугогасительной камеры 3. С увеличивающимся удалением подвижного главного контакта 4b от неподвижного главного контакта 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 теперь между главными контактами 4а, 4b не может возникать никакая электрическая дуга, так что заземляющий выключатель с воздушной изоляцией 2 может замыкаться и открываться свободно от электрической дуги. После того как заземляющий выключатель с воздушной изоляцией 2, а также вакуумная дугогасительная камера 3 обесточены, за счет выведения подвижного главного контакта 4b место разъединения 5а, 5b также открывают, так что теперь вакуумная дугогасительная камера 3, а также заземляющий выключатель с воздушной изоляцией 2 полностью разъединены и обесточены.
Фиг.2 показывает соответствующее изобретению протекание способа для свободной от электрической дуги коммутации заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 при применении дополнительного места разъединения 5а, 5b. Отдельные изображения показывают соответствующее изобретению протекание способа для свободного от электрической дуги включения заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2. В отключенном состоянии заземляющий выключатель с воздушной изоляцией 2 и второй прерывательный блок 3 в качестве вакуумного выключателя, а также расположенные между заземляющим выключателем с воздушной изоляцией 2 и вакуумной дугогасительной камерой 3 места разъединения 5а, 5b являются открытыми. В процессе включения теперь сначала закрывают место разъединения 5а, 5b и после этого предпринимают электрическое соединение линии 7 через вакуумную дугогасительную камеру 3. Возникающая при этом при известных обстоятельствах электрическая дуга гасится внутри вакуумной дугогасительной камеры 3. В заключение замыкают неподвижный главный контакт 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2, причем при этом теперь не может возникать никакая электрическая дуга. С электрическим соединением главных контактов 4а, 4b заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 вакуумная дугогасительная камера 3 отделяется после этого от электрической линии 7 посредством места разъединения 5а, 5b.
Фиг.3 показывает соответствующий изобретению процесс свободного от электрической дуги отключения заземляющего выключателя с воздушной изоляцией в соединении с вакуумной дугогасительной камерой 3 в качестве второго прерывательного блока и местом разъединения 5а, 5b. После замыкания открытого в исходном состоянии места разъединения 5а, 5b затем подвижный главный контакт 4b заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 удаляют от неподвижного главного контакта 4а. Электрическое соединение в этой фазе происходит исключительно через вакуумную дугогасительную камеру 3 в качестве второго прерывательного блока. В заключение открываются также контакты вакуумной дугогасительной камеры 3, так что возникающая при известных обстоятельствах электрическая дуга зажигается исключительно в вакуумной дугогасительной камере 3. С течением времени неподвижный главный контакт 4а заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 удален тогда от подвижного главного контакта 4b настолько, что зажигание электрической дуги в воздухе между главными контактами 4а, 4b вследствие раствора контактов больше невозможно. После того как вакуумная дугогасительная камера 3 и главные контакты 4а, 4b заземляющего выключателя с воздушной изоляцией 2 разделены, место разъединения 5а, 5b также открывают, так что электрическое соединение теперь устранено.
Предпочтительным при этом является, что кинематика в цепи главного тока используется для того, чтобы произвести соответствующий процесс коммутации. Движение подвижного главного контакта 4b используют для применяемой силы для замыкания или открывания места разъединения 5а, 5 и вакуумной дугогасительной камеры 3 в качестве второго прерывательного блока. Вакуумная дугогасительная камера 3 при этом не требует никакого собственного энергопитания и, кроме того, не нужна никакая цепь вспомогательного тока параллельно к цепи тока заземлителя.
Фиг.4 показывает блок-схему соответствующего изобретению распределительного устройства 1 с расположенным параллельно ко второму прерывательному блоку 3 разрядником защиты от перенапряжений в качестве третьего прерывательного блока 8. Расположенная параллельно к заземляющему выключателю с воздушной изоляцией 2 в качестве первого прерывательного блока вакуумная дугогасительная камера 3 в качестве второго прерывательного блока дополнительно защищается третьим прерывательным блоком 8 в виде искрового промежутка и ограничивается относительно напряжения. За счет этого вакуумную дугогасительную камеру 3 относительно электрической прочности и нагрузочной способности по току можно рассчитывать с меньшими параметрами, чем заземляющий выключатель с воздушной изоляцией 2. Точно так же в электрическом распределительном устройстве 1 параллельно и/или последовательно относительно вакуумной дугогасительной камеры 3 могут быть дополнительно расположены и следующие (непредставленные) прерывательные блоки.