ГАЗОИЗОЛИРОВАННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ РАЗМЫКАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
GAS-INSULATED MEASUREMENT TRANSFORMER HAVING A SEPARATING DEVICE

Измерительные преобразователи для применения в газоизолированном высоковольтном распределительном устройстве имеют расположенную в непроницаемом для текучих сред корпусе активную часть, которая с одной стороны соединена с распределительным устройством, а с другой стороны с блоком аналитической обработки. При проверках распределительного устройства соединение между активной частью и распределительным устройством должно размыкаться, так как иначе активная часть могла бы быть повреждена. До сих пор известны однофазные измерительные преобразователи, имеющие активную часть в корпусе, и многофазные, чаще всего трехфазные, измерительные преобразователи, которые имеют несколько активных частей, вращательно-симметрично расположенных в корпусе. Для них известны разные размыкающие устройства.
Так, DE 10 2011 007 900 A1 описывает однофазный преобразователь напряжения, имеющий поворотный рычаг, который создает или размыкает соединение активной части с распределительным устройством.
В EP 1 610 352 A1 показан многофазный измерительный преобразователь, у которого соединение между активной частью и распределительным устройством может создаваться или размыкаться с помощью перемещения в сторону, то есть перпендикулярно прямой соединительной линии между активной частью и распределительным устройством. В другом варианте осуществления контакты, соединенные друг с другом через держатель, которые с помощью гибкого кабеля соединены с активной частью, посредством толкающей штанги движутся в направлении, параллельном соединительной линии между активной частью и распределительным устройством, и так создается или размыкается соединение.
Задачей изобретения является предложить измерительный преобразователь, имеющий несколько активных частей, имеющий усовершенствованное размыкающее устройство.
В соответствии с изобретением для этого предусмотрен газоизолированный измерительный преобразователь, который служит для измерения высоких напряжений. Измерительный преобразователь имеет несколько преобразовательных систем, расположенных в непроницаемом для текучих сред корпусе, для преобразования высокого напряжения в измерительное напряжение. Каждая преобразовательная система включает в себя активную часть, проведенный через корпус высоковольтный контакт, электрически соединенный с активной частью неподвижный контакт и электрически соединенный с неподвижным контактом подвижный контакт. Кроме того, измерительный преобразователь включает в себя приводимое в действие снаружи корпуса размыкающее устройство, посредством которого может создаваться или, соответственно, размыкаться соединение подвижных контактов с высоковольтными контактами. Для этого размыкающее устройство включает в себя соединительный элемент, соединяющий друг с другом подвижные контакты, и средства перестановки для перемещения соединительного элемента в направлении перестановки. Таким образом, перемещение, передаваемое с помощью средств перестановки на соединительный элемент, приводит к синхронному перемещению подвижных контактов в направлении перестановки. При этом неподвижный контакт выполнен в виде направляющей для подвижного контакта в направлении перестановки. Это перемещение предпочтительно представляет собой перемещение движения, а направляющая выполнена в виде линейной направляющей. Направляющая может быть выполнена, например, в виде паза и гребня, в виде направляющей в форме ласточкина хвоста, в виде рельсовой направляющей, в виде направляющей качения, в виде направляющей скольжения или в виде телескопической направляющей. Во время перемещения подвижного контакта этой направляющей создается хороший электрический контакт между подвижным контактом и неподвижным контактом. Кроме того, направляющая служит для того, чтобы обеспечивать возможность перемещения подвижного контакта в направлении перестановки и ограничивать перемещение в направлении, перпендикулярном направлению перестановки. Благодаря тому, что направляющая подвижного контакта образуется неподвижным контактом, с одной стороны, сокращаются механические издержки, а с другой стороны, обеспечивается хороший электрический контакт между подвижным контактом и неподвижным контактом.
Предпочтительно неподвижный контакт имеет трубчатый конец, а подвижный контакт имеет стержневой конец, при этом стержневой конец может вдвигаться в трубчатый конец. Это обеспечивает возможность особенно простого монтажа размыкающего устройства и обеспечивает особенно хорошее направление подвижного контакта. Электрический контакт может создаваться, например, с помощью пружинных или ламельных контактов.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления средства перестановки имеют толкающую штангу, соединенную с соединительным элементом, которая может двигаться посредством привода, расположенного снаружи корпуса, в направлении перестановки. При этом толкающая штанга передает движение привода на соединительный элемент, который, в свою очередь, передает свое перемещение на подвижные контакты, в результате чего особенно простым образом достигается синхронное перемещение подвижных контактов.
Кроме того, предпочитается, чтобы привод был связан с толкающей штангой через передачу, которая превращает вращательное движение привода в линейное перемещение перестановки толкающей штанги. Для этого передача предпочтительно расположена внутри корпуса и может, например, представлять собой эксцентриковую передачу, червячную передачу или передачу с трапецеидальной резьбой. Таким образом, от привода внутрь корпуса передается вращательное движение, которое превращается там в линейное перемещение. С одной стороны, это сокращает необходимую для привода занимаемую площадь, с другой стороны, вращательное движение проще газонепроницаемо провести через стенку корпуса, чем линейное.
Особенно предпочтительно передача выполнена в виде эксцентриковой передачи, так как она особенно проста по конструкции и в монтаже.
Кроме того, один из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусматривает, что с соединительным элементом соединены по меньшей мере две толкающие штанги, расположенные параллельно друг другу и одновременно движимые посредством привода, благодаря чему достигается лучшая защита от перекоса соединительного элемента. Это могло бы достигаться, например, таким образом, чтобы одна из толкающих штанг была соединена с передачей, и две толкающие штанги были соединены друг с другом, однако считается предпочтительным, если каждая из указанных по меньшей мере двух толкающих штанг через передачу соединена с приводом.
Кроме того, предпочитается, чтобы активные части были расположены в ряд друг с другом таким образом, чтобы они имели одну общую ось обмотки. Активные части имеют конструкцию в виде вращательно-симметричного диска вокруг оси обмотки, которая проходит через стержень сердечника. Поэтому все стержни сердечника лежат в одной плоскости, в которой также проходит ось обмотки. Плоскость обмотки лежит перпендикулярно этой плоскости. Это позволяет, во-первых, особенно компактно расположить активные части, а во-вторых, получить структуру несущей рамы для сердечников особенно простой конструкции.
Предпочитается также, чтобы привод был соединен с передачей через приводной вал, расположенный перпендикулярно направлению перестановки. Это позволяет расположить привод особенно компактно.
Кроме того, предпочтительно, чтобы привод имел устройство для ограничения угла вращения. С его помощью возможный угол вращения приводного вала ограничивается двумя упорами таким образом, что размыкающее устройство в одном конечном положении замкнуто, а в другом максимально разомкнуто.
Кроме того, привод может иметь дисплей положения размыкающего устройства.
Ниже изобретение поясняется подробнее с помощью чертежей. При этом показано:
фиг. 1: частично рассеченное изображение предлагаемого изобретением преобразователя напряжения;
фиг. 2: детальное изображение фрагмента фиг. 1;
фиг. 3: один из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением преобразователя напряжения;
фиг. 4: детальное изображение другого фрагмента фиг. 1.
Соответствующие друг другу части на всех чертежах снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями.
На чертежах для наглядного пояснения показан один из конкретных вариантов осуществления. Однако изобретение им не ограничено.
На фиг. 1 показан предлагаемый изобретением измерительный преобразователь 1, имеющий газоизолированный корпус 2, который здесь изображен прозрачным. Корпус 2 имеет овальное поперечное сечение и на одном конце закрыт крышкой 3. На противоположном крышке 3 конце находятся три отверстия, закрытых вводами 4. Вводы имеют изолятор 5 и газонепроницаемо проведенный через него высоковольтный контакт 6. Корпус может иметь другие устройства, такие как клапаны 31, устройства 32 для спуска избыточного давления или вторичную клеммовую коробку 33. Кроме того, на наружной стороне стенки корпуса расположен привод 7. Ниже вид с той стороны измерительного преобразователя 1, которая имеет привод 7, называется видом спереди, вид с противоположной стороны – видом сзади.
На фиг. 2 и 3 показан вид сзади измерительного преобразователя 1 с фиг. 1, причем от корпуса 2 здесь изображена только крышка 3. Внутри корпуса находятся три сердечника 8 из набранных слоями железных листов. Сердечники 8 удерживаются каждый рамой 28, закрепленной на крышке 3. Каждый сердечник 8 состоит из стержней, соответственно двух горизонтальных и двух вертикальных, расположенных под прямым углом. На каждом горизонтальном стержне, на чертежах нижнем, каждого сердечника 8 расположена активная часть 9. Активные части 9 здесь представляют собой индуктивные преобразователи напряжения, имеющие по одной первичной обмотке и одной или нескольку вторичных обмоток, которые намотаны вокруг оси 40 обмотки. Плоскость обмотки проходит перпендикулярно оси 40 обмотки. Первичная обмотка соединена с проведенным в корпус 2 через высоковольтный ввод 4 проводом, который, в свою очередь, соединен с высоковольтным проводом. Вторичная обмотка с помощью соединительного кабеля, через расположенный в крышке 3, здесь не видимый ввод, соединена с вторичной клеммовой коробкой 33. Расположенный кольцеобразно вокруг каждой активной части 9 высоковольтный электрод экранирует от высоковольтного потенциала сердечники 8 и раму 28, находящиеся на потенциале земли. Активные части 9 расположены друг с другом в ряд, так что плоскости обмоток расположены параллельно друг другу. Стержни, на которых расположены обмотки, расположены в длину друг за другом вдоль оси 40 обмотки. Три активные части 9 предусмотрены для того, чтобы трансформировать напряжение трех фаз одного высоковольтного провода в легко измеряемое измерительное напряжение. При этом высокое напряжение составляет от нескольких десятков киловольт до нескольких сотен киловольт. Активные части 9 с высокой точностью трансформируют это высокое напряжение до значения значительно ниже тысячи вольт, чаще всего примерно сто вольт при действующем номинальном напряжении. Для этого первичные обмотки активных частей 9 соединены каждая с одной фазой высоковольтного провода. Это соединение должно быть размыкаемым для целей проверки. На фиг. 2 показано соединение в замкнутом состоянии, на фиг. 3 – в разомкнутом.
Высокое напряжение вводится через высоковольтные контакты 6 внутрь корпуса 2. Высоковольтные контакты 6 представляют собой проводники, которые газонепроницаемо проведены через изолятор 5 вводов 4.
Первичные обмотки активных частей 9 электрически соединены каждая с одним неподвижным контактом 10. Соединение может быть создано, например, с помощью пружинного контакта, соединенного с неподвижным контактом 10. Неподвижный контакт 10 имеет трубчатый конец 12, в который вставлен стержневой конец 13 подвижного контакта 11. Стержневой конец 13 может телескопически вдвигаться в трубчатый конец 12 и выдвигаться из него в направлении 41 перестановки. Предпочтительно стержневой конец 13 проведен в трубчатом конце 12. Возможны альтернативные варианты осуществления. Например, неподвижный контакт мог бы иметь стержневой конец 13, а подвижный контакт – трубчатый конец 12, или один из контактов имеет паз, другой – установленный в пазу соответствующий гребень.
Каждая активная часть 9, имеющая сердечник 8, вместе с высоковольтным контактом 6, неподвижным контактом 10 и подвижным контактом 11 образует в контексте изобретения преобразовательную систему.
В замкнутом состоянии приблизительно шарообразный контактный элемент 14 подвижного контакта 11 находится в соприкосновении с высоковольтным контактом 6 и создает электрическое соединение от высоковольтного контакта 6 через подвижный контакт 11 и неподвижный контакт 10 к первичной обмотке активной части 9. Высоковольтный контакт 6 может иметь углубление в форме шарового сегмента для помещения контактного элемента 14 с целью увеличения площади контакта с ним. При этом стержневой конец 13 подвижного контакта 11 вытянут из трубчатого конца 12 неподвижного контакта 10. Только небольшая часть стержневого конца 13, обозначенная на фиг. 2 пунктирными линиями, остается в трубчатом конце 12.
В разомкнутом состоянии, как показано на фиг. 3, стержневой конец 13 почти полностью вдвинут в трубчатый конец 12, как обозначено штриховыми линиями. Теперь контактные элементы 14 находятся на расстоянии от высоковольтного контакта 6, поэтому электрическое соединение от высоковольтного контакта 6 к первичным обмоткам активных частей 9 разомкнуто. Размер этого расстояния зависит при этом от специфических параметров оборудования, таких как действующее высокое напряжение, вид и давление применяемого изолирующего газа.
Над контактными элементами 14 подвижные контакты 11 соединены подвижной балкой в качестве соединительного элемента 15 параллельно оси 40 обмотки. Перпендикулярно соединительному элементу 15 с соединительным элементом 15 соединены одна или несколько толкающих штанг 16. Толкающая штанга 16 соединена с поясняемым ниже размыкающим механизмом, посредством которого толкающая штанга 16 может двигаться перпендикулярно оси 40 обмотки. Перемещение толкающей штанги 16 передается на соединительный элемент 15, он передает движение на подвижный контакт 11.
На перпендикулярных стержнях сердечников 8 или на раме 28 закреплены пары удерживающих пластин 26, которые удерживают горизонтальные соединительные перемычки 27. Соединительные перемычки 27 проходят параллельно оси 40 обмотки. Неподвижные контакты 10 пронзают эти соединительные перемычки 27 и зафиксированы в них. Толкающая штанга 16 проходит между каждыми двумя неподвижными контактами 10 либо в промежутке между двумя соединительными перемычками 27 насквозь между ними, либо пронзает соединительные перемычки 27 через отверстие в них. На удерживающих пластинах 26 или соединительных перемычках 27 могут быть расположены направляющие втулки 30 для толкающих штанг 16.
На фиг. 4 показан фрагмент фиг. 2, как и на ней, на виде сзади, на фиг. 5 - похожий фрагмент того же самого измерительного преобразователя 1, однако, в отличие от фиг. 4, на виде спереди. Размыкающий механизм состоит из передачи 17, которая здесь представляет собой эксцентриковую передачу, и по меньшей мере одного приводного вала 22, который соединен с передачей 17. Возможны также другие виды передач, такие как, например, передача с трапецеидальной резьбой. Приводной вал 22 газонепроницаемо проведен наружу через стенку корпуса и снаружи корпуса 2 соединен с приводом 7. В стенке корпуса расположены подшипниковые втулки, в которых помещены расположенные вокруг приводного вала 22 подшипники 25, например, шарикоподшипники. Круглые кольца между подшипниками 25 обеспечивают газонепроницаемость. Приводной вал 22 предпочтительно изготовлен из неэлектропроводящего материала, такого как литьевая смола. Привод 7 может, например, представлять собой ручной привод или электродвигательный привод. Привод 7 может также содержать передачу. С помощью привода 7 приводной вал 22 может приводиться во вращательное движение. Приводной вал передает это движение на эксцентриковую передачу 17, которая превращает вращательное движение в линейное перемещение. Эксцентриковая передача 17 имеет эксцентриковый диск 18 и эксцентриковый рычаг 19. Один конец приводного вала 22 соединен с центральной осью 24 эксцентрикового диска 18. Второй конец приводного вала 22 соединен с приводом 7. Эксцентрически к центральной оси 24 на эксцентриковом диске 18 расположена эксцентриковая ось 21. Эксцентриковый рычаг 19 первым концом оперт с возможностью вращения на этой эксцентриковой оси 21. Второй конец эксцентрикового рычага 19 через соединительный штифт 20 соединен с возможностью вращения с толкающей штангой 16. Толкающая штанга 16 с помощью направляющей втулки ограничена вертикальными перемещениями. Так, вращение, передаваемое посредством привода 7 на приводной вал 22, передается на эксцентриковый диск 18. При этом расстояние от эксцентриковой оси 21 до центральной оси 24 определяет возможный ход толкающей штанги 16 и вместе с тем максимальное расстояние от подвижного контакта 11 до высоковольтного контакта 6. Начиная из положения, изображенного на фиг. 4, в результате вращения эксцентрикового диска 18 эксцентриковый рычаг 19 смещается из изображенного на фиг. 4 нижнего положения в верхнее положение. При этом эксцентриковый диск 18 вращается на 180° вокруг центральной оси 24. При этом эксцентриковая ось тоже вращается на 180° вокруг центральной оси 24 и захватывает эксцентриковый рычаг 19. Так как эксцентриковый рычаг 19 вторым концом соединен с толкающей штангой 16, которая, в свою очередь, ограничена вертикальными перемещениями, во время вращения соединительный штифт 20 всегда остается ниже эксцентриковой оси 21. Так толкающая штанга 16 перемещается вверх в направлении эксцентрикового диска 18. Толкающая штанга 16 передает это вертикальное перемещение через подвижную балку на подвижные контакты 11, которые вследствие этого отодвигаются от высоковольтного контакта 6. Вследствие этого электрическое соединение между высоковольтным контактом 6 и подвижным контактом 11 размыкается, таким образом, первичные обмотки также отсоединены от высокого напряжения. Дальнейшее вращение приводного вала 22, независимо от направления, приводит к противоположному перемещению толкающей штанги 16 и при вращении на 180° восстанавливает соединение.
Приводной вал 22 проведен через удерживающую пластину 26 и соединен с эксцентриковым диском 18 муфтой 23, компенсирующей угловую погрешность. На фиг. 2 и 4 удерживающая пластина 26 для лучшего изображения размыкающего механизма не изображена. Эксцентриковая передача 17 расположена в области под двумя примыкающими друг к другу вертикальными стержнями соседних сердечников 8. Экранирующий щиток 29 между активной частью 9 и вертикальными стержнями надлежащего сердечника 8 экранирует стержни от действующего на активной части 9 высокого напряжения. Экранирующие щитки 29 продолжены за пределы вертикальных стержней и таким образом экранируют от высокого напряжения также эксцентриковую передачу 17 и удерживающие пластины 26. Стержневые концы 13 подвижных контактов 11 для защиты от перекоса проведены в трубчатых концах 12 неподвижных контактов 10. Для направления с малым трением и одновременно для создания электрического соединения между неподвижным контактом 10 и подвижным контактом 11 в трубчатом конце 12 могут быть, например, расположены ламельные контакты. Так неподвижные контакты 10 действуют в качестве линейной направляющей для подвижных контактов 11.
На фиг. 5 показано, что измерительный преобразователь 1 имеет две эксцентриковые передачи 17, привод каждой из которых осуществляется собственным приводным валом 22. Приводные валы 22 синхронно движутся приводом 7. Это может осуществляться в одинаковом или же в противоположном направлении вращения. Синхронизация в приводе 7 может осуществляться с помощью ремня, цепи или передачи.
Толкающая штанга 16, передача 17 и приводной вал 22 образуют средства перестановки, с помощью которых соединительный элемент 15 перемещается в направлении 41 перестановки.
Предпочтительно эксцентриковая передача 17 и удерживающие пластины 26 изготовлены из высокопрочного материала, такого как сталь. Толкающие штанги 16, соединительный элемент 15, соединительная перемычка 27 и направляющие втулки 30 предпочтительно изготовлены из неэлектропроводящего материала, такого как пластмасса, например, полиоксиметилен, который обладает высокой жесткостью, низкими коэффициентами трения и отличной устойчивостью размеров и термостойкостью.