СИСТЕМА ПРЕРЫВАТЕЛЯ С ПОДВИЖНОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНОЙ ТРУБОЙ
BREAKER SYSTEM WITH MOVABLE SWITCHING PIPE

Изобретение относится к системе прерывателя, содержащей подвижную переключательную трубу и соединенный с переключательной трубой в зоне выходного отверстия для переключательных газов переключательной трубы соединительный участок приводной штанги.
Такая система прерывателя известна, например, из выложенной заявки Франции FR 760890 А1. Там приведено описание системы прерывателя, которая имеет подвижную переключательную трубу, с которой соединен соединительный участок приводной штанги. Соединительный участок лежит в зоне выходного отверстия для переключательных газов. В известном варианте выполнения соединительный участок выполнен с сужением в направлении выходного отверстия для переключательных газов. Для обеспечения достаточного срока службы соединительный участок необходимо выполнять стойким к частично горячим и агрессивным переключательным газам.
Стойкое выполнение в данном случае означает, что необходимо применять конструкции, которые выполнены, соответственно, массивно и имеют большую массу. С увеличением мощности системы прерывателя необходимо передавать на переключательную трубу с помощью приводной штанги все более сложные движения. В частности, требуется все большее ускорение переключательной трубы. Для этого необходимо выполнять соответствующие приводные устройства, которые приводят в движение приводную штангу и переключательную трубу, с большей мощностью.
Повышенная мощность обеспечивается более мощными приводными устройствами с повышенным расходом энергии.
Поэтому задачей изобретения является создание системы прерывателя, которая может выполнять сложные движения переключательной трубы при соразмерном потреблении энергии.
Эта задача решена, согласно изобретению, в системе прерывателя указанного в начале вида тем, что соединительный участок защищен с помощью экрана от переключательных газов.
За счет предусмотрения экрана на соединительном участке можно защищать соединительный участок от непосредственного воздействия переключательных газов. Экран может служить, с одной стороны, для отклонения переключательных газов от соединительного участка. Однако может быть также предусмотрено, что экран активно способствует охлаждению переключательных газов. Для этого может быть, например, предусмотрено, что экран поддерживает особое направление/завихрение переключательных газов или что экран выделяет охлаждающие переключательный газ частицы.
Соединительный участок может быть, например, частью приводной штанги. Однако может быть также предусмотрено, что соединительный участок выполнен в виде отдельного конструктивного элемента, который обеспечивает возможность соединения приводной штанги и переключательной трубы. За счет направления, соответственно, охлаждения переключательного газа можно выполнять соединительный участок филигранным образом. Так, например, можно использовать имеющие небольшую массу конструкции, структура которых при отказе от экранирующего действия подвергалась бы опасности, по меньшей мере, в течение длительного времени, за счет воздействия переключательных газов. За счет использования имеющих небольшую массу конструкций, базирующихся, как правило, на материалах с небольшой плотностью, можно уменьшать движущуюся массу кинематической системы. За счет этого можно при сохранении или уменьшении создаваемой приводным устройством приводной мощности обеспечивать более легкую подвижность переключательной трубы. Более легкая подвижность может приводить, с одной стороны, к тому, что возможно более точное управление, например, более точное ускорение переключательной трубы. С другой стороны, более легкая подвижность может также приводить к дальнейшему повышению скорости, с которой максимально может двигаться переключательная труба.
Улучшенная подвижность переключательной трубы позволяет справляться с увеличенными потоками выключения с помощью переключательной системы. Обычно переключательная система может использоваться, например, в высоковольтном силовом переключателе, который служит для включения, соответственно, выключения путей прохождения тока в системах передачи электроэнергии. Для этого подвижная переключательная труба снабжена на своем противоположном соединительному участку конце переключательным контактом, который установлен с возможностью движения относительно противоположного контакта и может приходить с ним в гальваническое соприкосновение для образования пути прохождения тока, а для прерывания пути прохождения тока может отходить от противоположного контакта.
В частности, при прерывании пути прохождения тока может возникать электрическая дуга, которая расширяет находящуюся в зоне контактов среду в переключательный газ, при этом этот переключательный газ, по меньшей мере, частично транспортируется через переключательную трубу в направлении выходного отверстия для переключательных газов и там ударяется в экран соединительного участка.
В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что экран опирается на соединительный участок.
Опора экрана на соединительный участок позволяет сохранять положение соединительного участка независимо от хода выполнения движения переключательной трубы, соответственно, соединительного участка. За счет этого можно ограничивать пространственный размер экрана, при этом соединительный участок достаточно защищается экраном. Уменьшение объема экрана является предпочтительным для удерживания небольших масс, подлежащих приведению в движение внутри кинематической системы.
Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что экран ориентирован по существу поперек оси переключательной трубы.
Выходное отверстие переключательной трубы предпочтительно выполнено так, что переключательный газ может выходить по возможности в направлении оси переключательной трубы. При ориентированном поперек оси переключательной трубы экране защитная зона экрана проходит по существу в осевом направлении за экраном. Таким образом, создается защитная зона экрана, при этом экран может переключательный газ, с одной стороны, правильно отклонять и, с другой стороны, при этом отклонении завихрять и охлаждать. В этом случае внутри защитной зоны может проходить соединительный участок. За счет этого обеспечивается возможность введения необходимых для привода переключательной трубы сил через соединительный участок в переключательную трубу максимально в направлении оси трубы. Тем самым обеспечивается возможность использования, наряду с легкой конструкцией соединительного участка, также простой конструкции для переключательной трубы. Движения переключения вводятся приблизительно линейно через соединительный участок в переключательную трубу. Таким образом, обеспечивается возможность передачи с помощью относительно легких конструкций движения почти без перекосов.
Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что экран установлен с возможностью движения относительно переключательной трубы.
Подвижная опора экрана позволяет иметь ограниченный люфт экрана. Тем самым обеспечивается, например, возможность реагирования на внезапно возникающие потоки переключательного газа. При этом экран совершает определенное движение и может гибко реагировать на поток переключательного газа. Кроме того, за счет относительного движения между экраном и переключательной трубой обеспечивается возможность устранения, при необходимости, возникающих в кинематической цепи перекосов или заклиниваний. При этом сохраняется экранирующее действие экрана относительно соединительного участка.
Предпочтительно, может быть предусмотрено, что экран имеет структуру по существу в виде колпачка.
Колпачковая структура образована, например, тем, что над основной поверхностью экрана, например круговой основной поверхностью, возвышается купол. При этом купол может быть снабжен соответствующими проломами с целью обеспечения возможности соединения расположенного позади купола соединительного участка через экран с переключательной трубой. Наряду со сферически изогнутыми колпачковыми структурами может быть также предусмотрено выполнение над основной поверхностью экрана, например, по существу имеющего форму полого цилиндра участка, при этом на противоположном основной поверхности конце имеющего по существу форму полого цилиндра участка, конически сужающаяся структура перекрывает имеющий по существу форму полого цилиндра участок. За счет этого создается вытянутая колпачковая система. Внутри колпачковой структуры могут проходить, по меньшей мере, части соединительного участка. Колпачковая структура позволяет выполнять экран, который как в осевом, так и в радиальном направлении относительно оси переключательной трубы, соответственно, направления движения соединительного участка обеспечивает защитную зону.
Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что соединительный участок соединен с возможностью движения с переключательной трубой с помощью соединительного элемента, при этом соединительный элемент позиционирует экран на соединительном участке.
Соединительный участок и переключательная труба являются независимыми друг от друга узлами, которые разъемно соединены друг с другом. Для соединения соединительного участка с переключательной трубой может быть предусмотрен соединительный элемент, который выполнен, например, в виде пальца, крюка, винта или в другом подходящем виде. Подвижное соединение переключательной трубы и соединительного участка позволяет предотвращать в кинематической цепи перекосы, крутильные напряжения и т.п., которые могут возникать при передаче приводного движения от приводного устройства через кинематическую цепь вплоть до переключательной трубы, с целью максимального освобождения переключательной трубы от воздействия внешних сил.
Предпочтительно, может быть, например, предусмотрено, что соединительный участок имеет выемку, через которую проходит палец и входит в поводковое отверстие противоположного поводкового элемента переключательной трубы. За счет этого создается соединение между переключательной трубой и соединительным участком через соединительный элемент. Этот соединительный элемент может, например, также входить в экран и фиксировать экран в его положении на соединительном элементе. За счет этого соединительный элемент, который необходим для соединения соединительного участка и переключательной трубы, дополнительно используется для позиционирования экрана на соединительном участке. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительных крепежных или удерживающих элементах. Тем самым можно ограничивать подвижную массу кинематической цепи.
Предпочтительно, может быть предусмотрено, что подвергаемая воздействию переключательного газа поверхность экрана, по меньшей мере, на некоторых участках образована из пластмассы.
Пластмассы особенно пригодны для отдачи газа под влиянием тепловой энергии. Такие газы называются жесткими газами, поскольку они выделяются из пластмассы, при этом пластмасса изменяется по структуре, по меньшей мере, на своей поверхности. За счет отдаваемого так охлаждающего газа можно дополнительно к завихрению выполнять активное охлаждение переключательных газов. Например, предпочтительно, когда отдельные поверхности покрыты сменными пластмассовыми элементами. Однако может быть также предусмотрено, что экран выполнен в виде отлитой под давлением пластмассовой части исключительно из пластмассы. Это имеет то преимущество, что масса экрана невелика, при этом большую часть поверхности экрана можно применять для отдачи охлаждающих жестких газов. При этом экран можно изготавливать в виде отдельного конструктивного элемента независимо от соединительного участка. Однако может быть также предусмотрено, что экран образован за счет соответствующего покрытия соединительного участка. В этих случаях соединительный участок и экран образуют составное тело.
Предпочтительно, может быть предусмотрено, что соединительный участок, по меньшей мере, частично образован из металла.
Использование металла в качестве соединительного участка позволяет надежно передавать на переключательную трубу также ударно возникающие силы. Переключательная труба, которая на своем противоположном соединительному участку конце снабжена электрическим переключательным контактом, для пропускания электрического тока к переключательному контакту предпочтительно также образована из металла. Таким образом, в переключательную трубу можно вводить через соединительный участок большие силы для привода переключательной трубы. За счет использования экрана можно защищать соединительный участок от горячих переключательных газов. За счет этого можно использовать металлы, которые имеют небольшую температуру плавления и небольшую плотность. Тем самым уменьшается масса по сравнению с обычным соединительным участком, за счет чего обеспечивается возможность передачи более сложных, соответственно, более быстрых движений на переключательную трубу. В качестве металла пригодны, в частности, не железные металлы, такие как алюминий, медь и сплавы, такие как бронзы, в частности, такие как алюминиевые соединения. За счет экрана уменьшается оплавление, соответственно, эрозия соединительного участка. Таким образом, можно осуществлять легкие конструкции с помощью металлов с низкими температурами плавления для соединительного участка и/или переключательной штанги.
Предпочтительно, может быть дополнительно предусмотрено, что экран насажен в виде колпачка на соединительный участок и прилегает на обращенном к переключательной трубе конце соединительного участка к соединительному участку.
Предпочтительно, когда при выполнении экрана в виде колпачка, колпачок прижимается к наружной поверхности соединительного участка и окружает соединительный участок в направлении вытекания переключательных газов. При этом предпочтительно, когда экран на обращенном к переключательной трубе конце соединительного участка прилегает к нему. Тем самым возможно центрирование экрана на соединительном участке и обеспечение равномерного со всех сторон защитного действия.
Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что, исходя из обращенного к переключательной трубе конца соединительного участка, между соединительным участком и экраном проходит расширенный стыковочный зазор.
За счет прилегания экрана к обращенной к переключательной трубе торцевой стороне соединительного участка возможно, с одной стороны, центрирование экрана. С другой стороны, за счет этой точки прилегания можно, например, с помощью соединительного элемента осуществлять позиционирование экрана относительно соединительного участка. Возникающий между соединительным участком и экраном стыковочный зазор может затем, возможно, непрерывно расширяться, так что возникает, например, имеющий форму воронки окружной зазор, при этом в направлении расширения воронки величина зазора увеличивается. За счет этого экрану можно придавать определенную гибкость и подвижность, так что могут компенсироваться, например, температурные колебания, механические удары и т.д., без непосредственного разрушения вследствие этого экрана или соединительного участка.
Ниже приводится более подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг.1 - разрез системы прерывателя;
фиг.2 - переключательная труба, экран, а также соединительный участок в изометрической проекции; и
фиг.3 - разрез соединительного участка и экрана.
На фиг.1 показан в разрезе электрический переключательный прибор. Электрический переключательный прибор имеет систему 1 прерывателя, которая расположена внутри газонепроницаемого закрытого корпуса 2. Газонепроницаемый закрытый корпус 2 является, например, электрически проводящей конструкцией, которая лежит на потенциале земли. Однако может быть также предусмотрено, что газонепроницаемый закрытый корпус 2 выполнен в виде электрически изолирующей системы, например, из фарфоровых проходных втулок. Внутреннее пространство газонепроницаемого закрытого корпуса 2 заполнено электрически изолирующим газом, например, азотом или гексафторидом серы. Предпочтительно, этот электрически изолирующий газ имеет относительно окружения газонепроницаемого закрытого сосуда 2 повышенное давление. Электрически изолирующий газ служит, с одной стороны, для электрической изоляции системы 1 прерывателя, с другой стороны, электрически изолирующий газ служит также для поддержки прерывания/гашения электрической дуги, которая может возникать в процессе переключения.
Система 1 прерывателя имеет подвижную переключательную трубу 3. Переключательная труба 3 ориентирована своей осью коаксиально продольной оси 4 системы 1 прерывателя. Переключательная труба 3 имеет на своем противоположном контактам системы 1 прерывателя конце выходное отверстие 5 для переключательных газов. На своем противоположном выходному отверстию 5 для переключательных газов конце переключательная труба 3 имеет переключательный контакт 6. Переключательный контакт 6 образует с противоположным контактом 7 переключательный отрезок системы 1 прерывателя. Переключательный контакт 6 и противоположный контакт 7 подвижны относительно друг друга. На фиг.1 над продольной осью 4 показано выключенное положение системы 1 прерывателя, а над продольной осью 4 показано включенное положение системы 1 прерывателя. Кроме того, на фиг.1 показано, что между переключательным контактом 6 и противоположным контактом 7 горит электрическая дуга 8. Электрическая дуга 8 может возникать при прерывании пути прохождения тока между переключательным контактом 6 и противоположным контактом 7. Электрическая дуга 8 расширяет находящийся в зоне переключательного контакта 6 изолирующий газ и создает переключательный газ. Этот переключательный газ 5 транспортируется через переключательную трубу 3 в направлении выходного отверстия 5 для переключательных газов. Это вызывается, например, различием давления в зоне пути переключения и в зоне выходного отверстия 5 для переключательных газов. Поток можно поддерживать дополнительно с помощью механических средств, таких как насосы или т.п. В зоне выходного отверстия 5 для переключательных газов переключательный газ выходит из трубы. Переключательная труба 3 в зоне выходного отверстия 5 для переключательных газов соединена с соединительным участком 9 приводной штанги 10. При этом может быть предусмотрено, что соединительный участок 9 является интегральной составной частью приводной штанги 10, или же что соединительный участок 10 является промежуточным узлом между приводной штангой 10 и переключательной трубой 3. Детали выполнения соединительного участка 9 показаны на фиг.2 и 3.
На фиг.2 показан соединительный участок 9, который является интегральной составной частью приводной штанги 10. Соединительный участок 9 является частью, которая защищается экраном 15. В данном случае приводная штанга 10 выполнена из электрически проводящего материала, например, металла, такого как алюминий. Для этого приводная штанга 10 имеет прямоугольный профиль поперечного сечения, который снабжен соответствующими пазами, так что уменьшается масса приводной штанги 10 без отрицательного воздействия на механическую жесткость приводной штанги 10. На обращенном к выходному отверстию 5 для переключательных газов переключательной трубы 3 конце приводной штанги 10 она снабжена соединительным участком 9. Соединительный участок 9 в данном примере выполнения является интегральной составной частью приводной штанги 10. Как указывалось выше, может быть, однако, предусмотрено, что соединительный участок 9 и приводная штанга 10 являются отдельными узлами. Это может быть предусмотрено, например, тогда, когда приводная штанга 10 и соединительный участок 9 должны выполняться из различных материалов. Так, например, может быть предусмотрено выполнение приводной штанги 10 из электрически изолирующего материала, а соединительного участка 9 - из электрически проводящего материала.
В данном примере выполнения соединительный участок 9 выполнен по существу вращательно симметричным относительно продольной оси 4. При этом соединительный участок 9 выполнен в виде цилиндрического стержня, а на своем обращенном к выходному отверстию 5 для переключательных газов переключательной трубы 3 конце выполнен с коническим сужением (смотри фиг.3). Переключательная труба 3 и приводная штанга 10 с соединительным участком 9 установлены с возможностью движения в направлении продольной оси 4 (обозначено двойной стрелкой на фиг.1). Соединительный участок 9 снабжен выемкой 11 в виде прорези. В зоне выемки 11 в виде прорези через соединительный участок 9 проходит выемка в виде отверстия, при этом она проходит по обе стороны выемки 11 в виде прорези. Эта выемка 12 в виде отверстия предназначена, например, для вставления действующего в качестве соединительного элемента пальца. С помощью пальца обеспечивается возможность крепления внутри выемки 11 в виде прорези действующей в качестве поводкового элемента планки 13 переключательной трубы 3. Планка 13 имеет также выемку в виде отверстия, через которую проходит палец в смонтированном состоянии. Через палец, выемку 11 в виде прорези и закрепленную в выемке 11 в виде прорези с помощью пальца планку 13 соединительный участок 9 и переключательная труба 3 соединены друг с другом, так что обеспечивается возможность передачи движений от приводной штанги 10 с соединительным участком 9 на переключательную трубу 3. При этом размеры пальца, планки 13 и выемки 11 в виде прорези выбраны так, что между переключательной трубой 3 и приводной штангой 10 возможно поворотное движение вокруг пальца.
Планка 13 фиксирована с помощью двух ориентированных параллельно друг другу язычков 14 внутри выходного отверстия 5 для переключательных газов. Для этого планка 13 может быть, например, соединена с переключательной трубой 3 с помощью способа соединения с замыканием по материалу.
Для защиты от выходящих из выходного отверстия 5 переключательных газов на соединительный участок 9 надет экран 15. Экран 15 принимает форму соединительного участка 9 и окружает его на торцевой поверхности и на боковой поверхности в виде оболочки. При этом для размещения планки 13 предусмотрена соответствующая выемке 11 в виде прорези соединительного участка 9 выемка в виде прорези в экране 15. Также предусмотрена соответствующая выемке 12 в виде отверстия соединительного участка 9 выемка в виде отверстия в экране 15. Экран 15 опирается на соединительный участок 9 и фиксирован по положению с помощью вводимого в выемку 12 в виде отверстия болта на соединительном участке 9.
Экран 15 имеет на своем обращенном к переключательной трубе 3 конце сужение. Этот сужающийся конец переходит в имеющий по существу форму полого цилиндра отрезок, который на своем свободном конце проходит в виде расширения в радиальном направлении по типу дефлектора 16. Дефлектор 16 ограничивает круглую основную поверхность имеющего форму колпачка экрана 15.
Структура и конструкция соединительного участка 9, а также экрана 15 показаны детально на фиг.3. Можно видеть, что экран 15 имеет структуру в виде колпачка, при этом проходящие по обе стороны выемки 11 в виде прорези отрезки сужающейся зоны экрана 15 входят с геометрическим замыканием в выемки 17 соединительного участка 9. При этом экран 15 имеет такую форму, что в области закрытых на торцевой стороне зон соединительного участка 9 происходит прилегание по возможности без зазора экрана 15 к соединительному участку 9. Образованный между соединительным участком 9 и экраном 5 стыковочный зазор 18 образован, в частности, в области по существу цилиндрической зоны соединительного участка 9 в виде, в частности, непрерывно расширяющегося стыковочного зазора. Этот стыковочный зазор 18 проходит в задней зоне экрана 15 к окружному кольцеобразному дефлектору 16, так что дефлектор 16 имеет предпочтительно ту же толщину стенки, что и имеющие по существу форму полого цилиндра слегка конически расширяющиеся отрезки экрана 15. Можно видеть, что соединительный участок 9 приводной штанги 10 окружен экраном 15 наподобие оболочки. За счет выполнения экрана 15 в виде оболочки лежащие в защитной зоне экрана 15 узлы защищены от непосредственного воздействия переключательных газов. С помощью сформированного дефлектора 16 защитное действие экрана 15 может быть продлено на лежащие позади соединительного участка 9 зоны приводной штанги 10.
Для выполнения экрана 15 с возможно меньшей массой в данном случае предусмотрено выполнение экрана 15 в виде отлитого под давлением тела или спеченного тела из пластмассы и насаживания в виде втулки на соединительный участок 9. В качестве пластмассы пригодны, например, политетрафторэтилен или другие органические пластмассы, которые пригодны для отдачи жесткого газа. При применении пластмасс, которые имеют определенную эластичность, и предусмотрении расширяющегося стыковочного зазора 18 возможны колебания экрана 15, так что исключается опасность непосредственного разрушения за счет возникающих внутренних напряжений материала, например, за счет вызванных различиями температуры изменений объема или колебаний.