ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
HIGH-VOLTAGE CIRCUIT BREAKER

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к высоковольтным выключателям.
Известны высоковольтные выключатели (далее - выключатели) с одним дугогасительным устройством (ДУ), в котором имеются один подвижный и один неподвижный контакты. Подвижный контакт управляется через изоляционную тягу приводом. Это классическая схема основных типов выключателей: элегазовых, вакуумных, в том числе колонковых и баковых, а также выключателей для КРУЭ. Указанные выключатели изготавливаются ООО «НИИВА», г. С-Петербург (выключатель колонковый ВГП-110, выключатель для КРУЭ типа ЯГТ-110 - Каталог и Руководство по эксплуатации указанных аппаратов, ООО «НИИВА»). Аналогичные выключатели изготавливает ОАО «Энергомеханический завод», г. С-Петербург. Известны выключатели ВГТ-110, изготавливаемые ООО «ЗЭТО-Газовые технологии», г. Великие Луки (Каталог завода и Руководство по эксплуатации ИВЕЖ 674122. 002 РЭ). Известны аналогичные выключатели ООО «Эльмаш (УЭТМ)», г. Екатеринбург.
Известны выключатели колонковые типа LTB-145 фирмы ABB (см. Каталог ABB), а также выключатели баковые типа 3AP1DT, ячейки КРУЭ 8DN8-145 фирмы Сименс. Известны и выключатели GESG 1440-NH на напряжение 110кВ фирмы «LS Industrial Sustems Со. LTD» - Ю. Корея с одним ДУ. Как правило, указанные выключатели с одним ДУ изготавливаются на напряжение 110-220 кВ и токи отключения до 50 кА.
Для отключения больших токов фирмы применяют различные усовершенствования контактных систем и ДУ, например увеличение скорости размыкания контактов, увеличение числа ДУ и т.п. Например, Фирма ABB для увеличения отключающей способности выключателей КРУЭ типа ELK-3/420 применила конструкцию с двумя подвижными контактами и тем самим увеличила скорость расхождения контактов. Перечисленные решения позволяют увеличить отключающую способность выключателей на 10-20%.
Для дальнейшего повышения отключающей способности, в том числе и на более высокие напряжения, те же фирмы выполняют выключатели с двумя ДУ, двумя модулями, с приводом и раздаточным механизмом между модулями. В выключателях такой конструкции (патент RU 2419918 С1 - колонковый высоковольтный выключатель ОАО «НИИВА») предусматривается устройство, облегчающее регулировку и настройку выключателя. Наличие двух модулей усложняет конструкцию выключателя. Следует также указать и на неравномерность распределения напряжения по разрывам. Например, при вертикальном расположении двух последовательно соединенных изоляционных промежутков напряжение, приходящееся на наиболее нагруженный промежуток, составляет в реальных конструкциях выключателей 53% и более от полного напряжения, приложенного к обоим изоляционным промежуткам (Цейров Е.М. Воздушные выключатели высокого напряжения. М.-Л.: ГЭИ, 1957, с. 134-136).
Наиболее близким решением, принятым за прототип, является выключатель КРУЭ типа ELK-3/420 фирмы ABB (см. Элегазовое распределительное устройство ELK-3/420. Руководство по эксплуатации IHC 0030506 ROI rus АВ ELK-3/ 420, с. 24). В этом выключателе, как указано выше, установлено ДУ с двумя подвижными контактами, образующими изоляционный промежуток между ними. Контакты управляются приводом через изоляционную тягу рычажным механизмом, связывающим оба подвижных контакта и обеспечивающим их продольно-встречное движение. Этим достигается увеличение скорости размыкания контактов и, в сочетании с улучшенной системой дугогашения и подбором материала контактов, обеспечивается повышение отключающей способности выключателя с 50 до 63 кА. Однако для многих распределительных устройств энергосистем этого недостаточно. Требуются или выключатели с отключающей способностью 70-80 кА и более, или необходимо предусматривать системные меры по ограничению токов короткого замыкания в сети.
Целью настоящего изобретения является еще большее повышение отключающей способности выключателя при упрощении его конструкции и уменьшении габаритов.
Поставленная цель достигается тем, что в известном выключателе, полюс которого содержит по крайней мере одно изолированное от земли ДУ, размещенное внутри изоляционной оболочки с верхним и нижним фланцами и содержащее подвижные дугоприемные и главные контакты с изоляционным промежутком между ними, привод, изоляционную тягу, соединяющую привод с подвижными контактами, и рычажный механизм, соединяющий и обеспечивающий продольно-встречное движение обоих подвижных контактов, изоляционный промежуток выполнен увеличенным не менее чем в 1,06 раза по сравнению с требуемым по электрической прочности для выключателя данного класса напряжения, а в увеличенном межконтактном изоляционном промежутке установлена неподвижная изоляционная опорная конструкция, в которой закреплены два электрически соединенных друг с другом неподвижных контакта, образующих с подвижными контактами дугогасительного устройства два изоляционных дугогасительных разрыва при отключении выключателя. При этом указанная изоляционная опорная конструкция может быть установлена на упомянутом нижнем или верхнем фланце.
На фиг. 1 представлена конструкция предложенного выключателя применительно к колонковому выключателю. Но эта конструкция может быть использована также в баковом выключателе и в выключателе в составе КРУЭ.
Заявляемая конструкция выключателя содержит: привод 1 (который может быть одним на три полюса), соединительную изоляционную тягу 2, размещенную в полой изоляционной колонне 3 (или в заземленном баке с изоляционным газом), и дугогасительное устройство 4 с двумя дугогасительными разрывами A1 и А2. Дугогасительное устройство расположено внутри корпуса, состоящего из нижнего (опорного) фланца 5 с токоведущим стаканом 6 и контактным выводом 20, полой изоляционной оболочки 7, верхнего фланца 8 с токоведущим стаканом и верхним контактным выводом 21. Дугогасительное устройство включает в себя дугогасительную подвижную приводную часть 9 (получает движение от привода), дугогасительную подвижную ведомую часть 11 (получает движение от подвижной приводной части) и неподвижную часть 10, включающую опорную конструкцию 18, закрепленную на нижнем фланце 5 (или на верхнем - 8), двусторонние неподвижные дугоприемные контакты 16 и двусторонние неподвижные главные контакты 17. На кронштейнах 14, закрепленных на опорной конструкции 18, установлены шарнирно двуплечие рычаги 19 с дополнительными изоляционными тягами 15. Подвижные дугогасительные приводные и ведомые части практически идентичны и состоят из подвижных дугоприемных контактов с ламелями 12 и подвижных главных контактов с ламелями 13 и установленных на приводной части ДУ кронштейнов 22 и установленных на ведомой части ДУ кронштейнов 23. К кронштейнам 23 шарнирно крепятся двуплечие рычаги 19. Для обеспечения продольно-встречного движения подвижной ведомой части ДУ используется дополнительная изоляционная тяга 15 между двуплечим рычагом 19 и подвижным кронштейном 22. Возможно применение другой конструкции, связывающей приводную и ведомую дугогасительные части, например установка реечного или другого механизма для обеспечения требуемого движения. Как уже отмечалось выше, возможен вариант предложенного выключателя с изоляционной опорной конструкцией, прикрепленной к верхнему фланцу, в которой закреплены двусторонние главные и дугоприемные неподвижные контакты, а токоведущие стаканы контактных систем соответственно связаны через разъемные контакты с верхним фланцем и нижним опорным фланцем. При этом стакан, электрически соединенный с нижним опорным фланцем, жестко закреплен в изоляционной опорной конструкции.
На фиг. 1 выключатель показан в отключенном положении при разомкнутых главных и дугоприемных контактах. Для упрощения чертежа кронштейны 14, 22 и 23, двуплечие рычаги 19 и тяги 15 показаны условно повернутыми на 90° (в реальной конструкции эти элементы расположены по хорде).
Предлагаемый выключатель работает следующим образом. При включении выключателя привод 1 обеспечивает движение изоляционной тяги 2 вверх, а вместе с ней и ведущей дугогасительной подвижной части 9 дугогасительного устройства вместе с кронштейнами 22 и дополнительными изоляционными тягами 15, и через двуплечие рычаги 19 движение передается на дугогасительную подвижную ведомую часть 11 дугогасительного устройства вместе с подвижными дугоприемными 12 и главными 13 контактами. При этом замыкаются дугоприемные контакты и затем - главные контакты и тем самым обеспечивается замыкание цепи тока от контактного вывода 20 через замкнутую контактную систему и токоведущую гибкую связь 24 (возможно применение других контактных соединений, например разъемных) к верхнему контактному выводу 21. Изоляционный промежуток между подвижными контактами, состоящий из двух изоляционных дугогасительных разрывов A1 и А2, из-за возможной неравномерности распределения напряжения на обоих разрывах до 0,53 (вместо 0,5), должен быть не менее чем в 1,06 раза больше, чем это требуется для обеспечения электрической прочности одиночного промежутка.
При отключении выключателя все происходит в обратном порядке, т.е. при сохранении повышенной (практически удвоенной) скорости расхождения контактов образуется не один, а два дугогасительных разрыва A1 и А2. Это при сравнительно простой конструкции радикально повышает дугогасительную способность выключателя, величину отключаемого тока, а также уменьшает габариты вследствие сохранения одномодульности.
Все вышесказанное свидетельствует о достижении поставленной цели.
Заявляемое изобретение уже реализовано в ЗАО «ЗЭТО», г. Великие Луки, в опытном образце колонкового выключателя, который подтвердил повышенную отключающую способность новой конструкции.