РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ-ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НАГРУЗКИ ВАКУУМНЫЙ ТРЕХПОЗИЦИОННЫЙ
THREE-POSITION VACUUM LOAD DISCONNECTING SWITCH

Изобретение относится к электротехнике, к области высоковольтных вакуумных выключателей, а точнее к вакуумным выключателям нагрузки.
Выключатели нагрузки предназначены для коммутации номинальных токов, но должны выдерживать сквозные токи короткого замыкания. Они управляются, как правило, ручными приводами. Выключатели нагрузки выполняют также функции разъединителя и могут иметь встроенный заземлитель, который также управляется ручным приводом.
Известны технические решения [1, 2] вакуумных выключателей нагрузки, принцип действия которых заключается в том, что ток через вакуумную дугогасительную камеру проходит только в момент коммутации (включения или отключения). Во включенном положении вакуумная дугогасительная камера (ВДК) шунтируется главными контактами, из которых один подвижный, а второй неподвижный. В отключенном положении вакуумная камера не находится под действием напряжения сети, так как между главными контактами создается видимый разрыв. Размыкание и замыкание контактов самой ВДК осуществляется пружинным механизмом, на который непосредственно воздействует кулачок, установленный на подвижном контакте. Причем синхронизацию момента замыкания-размыкания контактов ВДК и главных контактов обеспечивает специальный профиль кулачка.
Преимущество данной конструкции состоит в том, что ВДК имеет малые размеры, а сама конструкция проста и сравнительно недорога.
Недостаток заключается в том, что вакуумная камера не имеет внешней защиты от воздействия климатических факторов внешней среды, что не позволяет применять такую конструкцию для выключателей нагрузки наружной установки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является техническое решение, предложенное в [3], в котором выключатель содержит одну или несколько фаз, объединенных общей рамой, каждая из которых имеет установленные на опорном изоляторе токоподвод, размещенную в защитном изоляционном корпусе вакуумную дугогасительную камеру с пружинным механизмом размыкания контактов и контактным рычагом, поворачивающимся в вертикальной плоскости вокруг оси в корпусе, а также главный неподвижный контакт, соединенный электрически с токоподводом и вакуумной дугогасительной камерой, и установленный на другом опорном изоляторе главный подвижный контакт, который совершает качательное движение в вертикальной плоскости. Причем на главном подвижном контакте установлен вспомогательный контакт, который при выполнении коммутационных операций взаимодействует с контактным рычагом на корпусе и обеспечивает замыкание и размыкание контактов ВДК.
Недостаток данного технического решения состоит в том, что выключатель не может выполнять операцию заземления, имеет только два положения «включено» и «отключено-разведено». Для выполнения операции заземления предполагается дополнительная установка на выключателе отдельного вала с ножами заземления и дополнительного ручного привода для управления. При этом должна быть предусмотрена блокировка между приводами выключателя и заземлителя, исключающая возможность ошибочных действий персонала.
Кроме этого, для управления подвижными контактами выключателя и заземлителя, которые совершают качательное движение в вертикальной плоскости, требуется значительное усилие на рукоятке привода, так как необходимо поднимать и опускать тягу, соединяющую привод и выключатель. При установке выключателя на столбовой опоре стандартная длина тяги (обычно это металлическая труба) составляет около 6 м.
Целью предлагаемого изобретения является устранение этих недостатков.
Указанная цель достигается тем, что разъединитель-выключатель нагрузки вакуумный трехпозиционный содержит одну или несколько фаз, объединенных общей рамой, а каждая из фаз имеет опорный изолятор с токоподводом и размещенные в защитном изоляционном корпусе вакуумные дугогасительные камеры с пружинным механизмом размыкания контактов и контактным рычагом, поворачивающимся в вертикальной плоскости вокруг оси в корпусе, главный неподвижный контакт, соединенный электрически с токоподводом и вакуумной дугогасительной камерой, а также установленный на втором опорном изоляторе главный подвижный контакт.
Новизна предлагаемого технического решения состоит в том, что на главном подвижном контакте дополнительно размещен и электрически с ним связан кулачковый толкатель, а на раме дополнительно установлена металлическая опора, на которой закреплен заземляющий контакт и третий опорный изолятор со вторым токоподводом, соединенный гибкой, токопроводящей связью с подвижным контактом, при этом главный подвижный контакт совершает вращательное движение в горизонтальной плоскости и при включении он замыкается с главным неподвижным контактом, при повороте на угол 90° образует видимый разрыв, а при повороте на угол 180° замыкается с зеземляющим контактом, причем при замыкании и размыкании главных контактов кулачковый толкатель, воздействуя на контактный рычаг, вызывает предварительное замыкание и размыкание контактов и коммутацию тока внутри вакуумной дугогасительной камеры.
Конструкция и работа разъединителя-выключателя нагрузки вакуумного (РВНВ) трехпозиционного поясняется на фиг. 1-4.
На фиг. 1 представлен РВНВ во включенном положении. На фиг. 2 представлен РВНВ в разъединенном положении. На фиг. 3 представлен РВНВ в заземленном положении. На фиг. 4 показан защитный изоляционный корпус с вакуумной дугогасительной камерой (ВДК) и пружинным механизмом размыкания контактов.
Разъединитель-выключатель нагрузки вакуумный трехпозиционный содержит следующие основные детали и узлы (фиг. 1): рама 1, опорный изолятор главного неподвижного контакта 2, тоководвод 3, защитный изоляционный корпус 4, в котором установлена вакуумная дугогасительная камера 5 (фиг. 4) с пружинным механизмом размыкания контактов 6 и контактным рычагом 7 (фиг. 1), который вращается вокруг оси 8 в вертикальной плоскости, главный неподвижный контакт 9, который электрически связан с токоподводом 3 и неподвижным контактом вакуумной камеры 5. Главный подвижный контакт 10 установлен на опорном изоляторе 11, который совершает вращательное движение в горизонтальной плоскости, вращающее усилие от привода передается через вал 12. На главном подвижном контакте установлен и электрически с ним связан кулачковый толкатель 13. Третий опорный изолятор 14 крепится на металлической опоре 15, на которой так же установлен заземляющий контакт 16. Второй токоподвод 17 соединен гибкой электропроводящей связью 18 с главным подвижным контактом 10.
В положении «включено» (фиг. 1) главный подвижный контакт 10 замыкается с главным неподвижным контактом 9. Ток от первого токоподвода 3 проходит через замкнутые контакты 9 и 10, гибкую связь 18 по второму токоподводу 17. При этом кулачковый толкатель 13 взаимодействует с контактным рычагом 7 через ролик 19 низким участком своего профиля и контакты в вакуумной камере остаются незамкнутыми. Ток через ВДК не проходит. Отключение выключателя (фиг. 2) осуществляется поворотом вала 12, соединенного с опорным изолятором 11 подвижного контакта 10, против часовой стрелки. Сначала происходит замыкание контактов ВДК при воздействии толкателя 13 высоким участком своего профиля на контактный ролик 19 и рычаг 7. Затем размыкаются главные контакты 9 и 10, после этого ток проходит через замкнутые контакты ВДК, рычаг 7, ролик 19, толкатель 19 и главный подвижный контакт (фиг. 2). При дальнейшем повороте главного подвижного контакта 10 он удаляется от неподвижного 9 на расстояние, достаточное чтобы выдержать возвращающееся напряжение сети, и в момент (показано на фиг. 2 пунктиром), когда кулачковый толкатель 13 взаимодействует с роликом 19 участком с низким профилем, контакты ВДК под действием пружинного механизма 6 (фиг. 4) размыкаются. После размыкания контактов ВДК происходит отключение тока. При повороте подвижного контакта 10 на угол 90° выключатель становится в положение - «РАЗВЕДЕНО» (фиг. 2).
Для выполнения операции «ЗАЗЕМЛЕНИЕ» (фиг. 3) вал 12 поворачивается на угол 180° по отношению к положению «ВКЛЮЧЕНО». При этом главный подвижный контакт 10 замыкается с заземляющим контактом 16. Таким образом, линия электропередачи, подключенная к токоподводу 17 через гибкую связь 18 и подвижный контакт 10, заземляется.
Включение РВНВ осуществляется в обратной последовательности путем вращения вала 12 в противоположном направлении.
Преимущество предложенного технического решения по сравнению с известными состоит в том, что РВНВ может осуществлять операции «ВКЛЮЧЕНИЕ (ОТКЛЮЧЕНИЕ)»-«РАЗВЕДЕНИЕ»-«ЗАЗЕМЛЕНИЕ» путем поворота одного вала управления. Это исключает возможность ошибки в действиях персонала, исключает необходимость специальной блокировки, упрощает и облегчает конструкцию.
Источники информации
1. Патент РФ 2247439, МКИ H01H 33/66, опубл. 27.02.2005.
2. Патент ФРГ 102005002139, МКИ H01H 33/66, опубл. 27.07.2006.
3. Патент ФРГ 19918077, МКИ H01H 33/66, опубл. 09.11.2009.