РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в разъединителях как высокого, так и низкого напряжения.
Известны разъединители, содержащие раму с изоляторами и установленные на верху изоляторов контактные выводы. Во включенном положении разъединителей контактные ножи замыкаются по контактам на контактных выводах, и, таким образом, создается путь тока. На номинальные токи до 3150 А контактные ножи выполняются обычно в виде плоских шин (пластинчатые ножи), при токах свыше 4000 А - швеллерообразного (П-образного) сечения, так называемого коробчатого типа. Это делается для более равномерного распределения тока по их сечению, а также для придания контактным ножам необходимой механической жесткости, т.к. при коротких замыканиях на контактные ножи действуют большие электродинамические усилия (В.В.Афанасьев «Разъединители переменного тока высокого напряжения», М-Л., ГЭИ 1963 г., с.144-160, рис.6-15, 6-22). Контактные ножи обычно выполняются из меди, причем, медь обеспечивает и механическую прочность ножей.
Недостатком таких разъединителей является большой расход дефицитной меди, особенно, в разъединителях на большие токи. В настоящее время в связи с ростом электрических нагрузок увеличиваются номинальные токи разъединителей, еще в большей мере увеличиваются токи при коротких замыканиях. Это обстоятельство приводит к увеличению механических нагрузок на контактные ножи и, как следствие, к увеличению расхода меди в контактных ножах, т.к. приходится увеличивать их жесткость увеличением сечения.
Задачей настоящей полезной модели является создание разъединителя с уменьшенным расходом меди, обладающего повышенной механической жесткостью контактных ножей, высокой теплоотдачей при нагреве их протекающими токами и повышенной надежностью.
Решение этой задачи достигается тем, что в известном разъединителе, содержащем раму, изоляторы и установленные на верху изоляторов контактные выводы и контактные ножи, согласно полезной модели, разъединитель снабжен дополнительными токоведущими элементами, закрепленными механически и электрически на контактных ножах. При этом дополнительные токоведущие элементы могут быть выполнены в виде швеллеров, установленных во внутренней полости швеллерообразных контактных ножей, причем, между полками швеллеров дополнительных токоведущих элементов и полками контактных ножей образован зазор, а также дополнительные токоведущие элементы могут быть выполнены в виде швеллеров, установленных во внутренней полости швеллерообразных контактных ножей, причем полки швеллеров дополнительных токоведущих элементов выше полок контактных ножей. Кроме того, дополнительные токоведущие элементы могут быть закреплены на широкой стенке пластинчатого контактного ножа, а также дополнительные элементы могут быть выполнены в виде швеллеров и закреплены на широкой стенке пластинчатого контактного ножа.
Дополнительные токоведущие элементы могут быть выполнены переменного сечения по длине контактных ножей.
Дополнительные токоведущие элементы могут быть выполнены в виде теплорадиаторов.
Дополнительные токоведущие элементы могут быть выполнены из материала, удельное электрическое сопротивление которого больше удельного электрического сопротивления материала контактных ножей.
Дополнительные токоведущие элементы за исключением контактных поверхностей могут быть покрыты материалом с высоким коэффициентом теплоотдачи.
Дополнительные токоведущие элементы могут быть выполнены из материала с более высоким коэффициентом линейного удлинения, чем материала контактных ножей.
На фиг.1 изображен разъединитель, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А по контактным ножам швеллерообразного типа с дополнительными токоведущими элементами в виде швеллеров и зазором между полками; на фиг.3 - то же, что на фиг.2, но с разной высотой полок швеллеров; на фиг.4 сечение А-А по контактным ножам пластинчатого типа с дополнительными токоведущими элементами в виде теплорадиаторов.
Разъединитель содержит раму 1 с кинематическими звеньями и укрепленные на ней изоляторы 2. На верху изоляторов 2 установлены контактные выводы 3, перемыкаемые контактными ножами 4. На контактных ножах 4 закрепляются механически (например, болтами, винтами, заклепками и т.п.) и электрически (с соответствующими покрытиями на соприкасающихся поверхностях для протекания тока) дополнительные токоведущие элементы 5. На большие токи контактные ножи 4 часто выполняются коробчатого типа (в поперечном сечении имеют вид П-образного швеллера 6). Во внутренней полости этих швеллеров 6 устанавливаются и закрепляются дополнительные токоведущие элементы 5 в виде швеллеров 7.
Такое исполнение контактных ножей 4 позволяет части протекающих токов протекать по дополнительным токоведущим элементам 5, как по параллельной цепи. Между полками 8 швеллеров 6 и полками 9 швеллеров 7 имеется зазор 10. Полки 9 швеллеров 7 по высоте могут быть выше полок 8 швеллеров 6. При выполнении контактных ножей в поперечном сечении в виде пластин 11 (пластинчатые контактные ножи) дополнительные токоведущие элементы 5 могут выполняться в виде швеллеров 7 и закрепляться на широкой стенке пластинчатого контактного ножа 4. Дополнительные токоведущие элементы 5 могут быть выполнены переменного сечения по длине контактных ножей 4, при этом в случае больших номинальных токов разъединителя дополнительные токоведущие элементы 5 в зоне контактов могут быть выполнены большего сечения (с большей массой и большей поверхностью охлаждения), а в случае больших токов короткого замыкания они могут быть выполнены с большим моментом инерции в середине контактных ножей, где сосредоточена равнодействующая электродинамических усилий, пропорциональная квадрату протекающего по контактным ножам тока. Такие дополнительные токоведущие элементы 5 легко выполнять из алюминия литьем из алюминиевых сплавов с приданием необходимых форм, латуни и др. Таким же образом могут быть изготовлены дополнительные токоведущие элементы 5 в виде теплорадиаторов 12 с развитой поверхностью охлаждения. Дополнительные токоведущие элементы могут быть покрыты материалом с высоким коэффициентом теплоотдачи, например, черной эмалью и др. В случае выполнения контактных ножей из меди хороший результат получается при выполнении дополнительных токоведущих элементов 5 из алюминия, т.к. он обладает хорошей теплопроводностью и большим коэффициентом линейного расширения, чем медь.
Разъединитель работает механически так же, как обычные разъединители. При этом часть тока, протекающего по контактным ножам 4, идет по дополнительным токоведущим элементам 5, как по параллельной цепи. Это достигается тем, что дополнительные токоведущие элементы 5 механически и электрически надежно соединены с контактными ножами 4. Это позволяет уменьшить сечение самих контактных ножей 4 и тем самым расход дефицитной меди, компенсировав его менее дефицитным и дорогим материалом, например, алюминием, а также уменьшить общую массу контактных ножей 4. Выполнение дополнительных токоведущих элементов 5 с высокой полкой 9 позволяет получить при высокой механической жесткости и прочности общей токоведущей системы хорошую теплоотдачу. Повысить теплоотдачу токоведущей системы позволяет выполнение дополнительных токоведущих элементов 5 с зазором 10 между их полками 9 швеллеров 7 и полками 8 швеллеров 6 контактных ножей, т.к. в этом случае используется вся поверхность полок 8 и 9 соответственно швеллеров 6 и 7 и увеличивается поверхность теплоотдачи. Это приводит к уменьшению нагрева контактных ножей 4 и особенно контактов, что приводит к повышению надежности разъединителя. Применение дополнительных контактных элементов 5 на пластинчатых ножах 11 позволяет простым способом повысить жесткость контактных ножей 4, поверхность теплоотдачи, а также коэффициент теплоотдачи и уменьшить расход меди. Выполнение дополнительных токоведущих элементов 5 из материала с коэффициентом линейного (термического) расширения (удлинения), большим, чем материала контактных ножей 4, позволяет получить дополнительный прогиб дополнительного токоведущего элемента 5 в сторону контактных ножей 4 из-за разных удлинений при нагреве, т.е. в сторону контактов, и таким образом повысить контактное нажатие, что также повышает надежность разъединителя.
На ЗАО «ЗЭТО» разработан разъединитель на напряжение 20кВ, номинальный ток 8000А, ток короткого замыкания 315кА по данной полезной модели. Испытания разъединителей показали хорошие результаты. Экономия меди составила около 25%.