СИЛЬНОТОЧНЫЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ С АВТОНОМНЫМ ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Устройство относится к электротехнике, в частности, к сильноточному аппаратостроению и может быть использовано при разработке сильноточных выключателей и разъединителей.
Известен разъединитель типа РВК-20 / 12000 с естественным охлаждением на 12000 ампер (Филиппов Ю.А. Разработка конструкций и исследования разъединителей на номинальные токи 12000-14000 А. - Сб. «Высоковольтное аппаратостроение» под ред. проф. В.В. Афанасьева, «Энергия», 1969, с. 173-181.)
На стальном сварном цоколе установлены семь опорных изоляторов и один поворотный изолятор, служащий элементом привода разъединителя. Между изоляторами и цоколем расположен дюралюминиевый лист служащий, используемый, как часть экрана при установке разъединителя в закрытом токопроводе, чем значительно снижается нагрев цоколя от воздействия электромагнитного поля. На изоляторах закреплены неподвижный разъемный контакт и неподвижный неразъемный контакт, в сторону которого уходит нож при отключении разъединителя. Коробчатая конструкция неподвижных образуется из четырех уголков и четырех пластин между ними. Уголки и пластины обоих неподвижных контактов выполнены из листовой меди и закреплены на стальных сварных контактодержателях. Нож разъединителя выполнен из восьми одинаковых шин, имеющих в сечении швеллеробразный профиль полками наружу, расположенных по две с каждой из четырех сторон неподвижных контактов. Заданная ориентация шин ножа относительно друг друга и относительно неподвижных контактов достигается с помощью сварной неподвижной коробки, которая, в свою очередь, ориентирована относительно неподвижного контакта посредством регулируемых роликов, установленных на внутренних стенках контактодержателя.
Недостатками этого аппарата являются: ограничение номинального тока, большой расход цветных (меди) и драгоценных (серебра) металлов, сравнительно невысокая надежность и ограниченный срок эксплуатации.
Известен разъединитель типа РВП(З)-20/36000 с автономным жидкостным охлаждением на номинальный ток 36000 Ампер (Шалагинов А.А., Беляев В.Л. Патент №136230, Разъединитель с автономным жидкостным охлаждением, 2012.).
По конструкции разъединитель имеет основание, неподвижные контакты, подвижные контакты (ножи) в виде полых медных шин с каналами для водяного охлаждения, изоляторы, площадку (основание), радиаторы с распределителями, трубки радиатора, штуцеры, соединительные трубки, датчики давления поршневого типа, микровыключатели аварийной сигнализации.
Недостатками этого аппарата являются: невозможность работать на улице, невысокая надежность и ограниченный срок эксплуатации вследствие отсутствия приспособлений ограничивающих действие таких атмосферных явлений, как дождь, снег, мороз и другие и способствующих безаварийной работе контактной системы разъединителя
Целью полезной модели являются: получение возможности круглогодичной работы на улице, повышение надежности работы и увеличение срока эксплуатации.
Указанная цель достигается тем, что разъединитель имеет расположенную над радиаторами крышу с водосливами по краям, оборудованную снизу кабелями для обогрева, защищающую аппарат от атмосферных осадков, систему сбора талой воды с водосливов с системой контроля температур токоведущих контактов и охлаждающей жидкости в радиаторах.
Общий вид разъединителя с автономным жидкостным охлаждением показан на Фиг. 1. Здесь токопровод коробчатого сечения образует два укрепленных на изоляторах неподвижных контактов 1 и 2, перемыкаемых четырьмя подвижными контактными ножами 3 с серебряными напайками, с использованием электропроводящих паст и смазок 4. Эти ножи 3 сделаны из полых медных шин с каналами для водяного охлаждения. Они соединены между собой трубками 5. Над аппаратом расположены два радиатора 6 и 7 расположенные на площадке 8 закрепленной на изоляторах 9, 10 и 11, 12 установленных на неподвижных контактах 1 и 2. Над радиаторами 6 и 7 размещается крышка 13 с водосливами 14 по краям и кабелями для обогрева крыши 15, закрепленная на стойках 16 расположенными на площадке 8. В конструкции предусматривается система контроля температуры (система КТ) 17 охлаждающей жидкости на входах и выходах в радиаторах 6 и 7, а также неподвижных 1 и 2 и подвижных контактов 3 при помощи специальных датчиков температуры (на рисунках не показаны). Система КТ 17 размещается под крышей 13 на диэлектрическом основании 18 на верхних плоскостях радиаторов 6 и 7.
Вся система заполнена охлаждающей жидкостью. Нагревание жидкости начинается в ножах, расположенных на нижней поверхности разъединителя. Далее он проходит через ножи, расположенные на боковых сторонах аппарата, и поступает в одну часть радиатора. Охлажденная жидкость вытекает из его другого конца и поступает в контактные ножи на горизонтальной стороне аппарата. Этим создается замкнутый контур циркуляции.
Для улучшения условий движения жидкости циркуляционному контуру придана такая форма, что по всей его части нет участков, где бы жидкости приходилось опускаться вниз или подниматься вверх. Каждая секция радиаторов 6 и 7 состоит из пяти оребренных медной проволокой латунных трубок 19 заделанных своими концами в распределители 20, представляющие собой прямоугольные коробки из нержавеющей стали. Они имеют штуцера 21 для соединения с аппаратом и отверстия для заливки жидкости, закрываемые металлическими пробками. Для предохранения системы от чрезмерного повышения давления при парообразовании в верхней части распределителя установлен датчик давления поршневого типа, воздействующий на микровыключатель аварийной сигнализации. Внутри распределителей 20 устанавливаются перегородки, позволяющие использовать желаемое число параллельно включенных трубок 19 радиатора 5.
На Фиг. 2 показана схема автономного охлаждения подвижных контактов с одной стороны разъединителя. Подвижные контакты - ножи 3, 4 - электропроводящие пасты и смазки, соединительные шланги 5 и радиатор 6.
Разъединитель работает следующим образом: (Фиг. 2). При включении подвижных контактов 3 по разъединителю идет ток нагрузки. Жидкость, находящаяся внутри полых подвижных контактов 3 нагревается, ее плотность уменьшается, и она поднимается вверх в радиатор 6. Холодная жидкость с большей плотностью опускается из радиатора в контакты 3. Наблюдается конвективный обмен тепла между контактами 3 и радиатором 6, в котором жидкость охлаждается. В результате происходит более интенсивный отбор тепловых потерь из контактной системы разъединителя, снижается его температура, и ток нагрузки через разъединитель может быть увеличен. При этом благодаря наличию электропроводящих паст и смазок 4 в зоне контакта обеспечивается более равномерное распределение тока по подвижным контактам (ножам) 3.
Технико-экономический эффект предполагаемого технического решения состоит в:
1. Получение круглогодичной работы разъединителя на улице благодаря наличию крыши 13 с водосливами 14 по краям, защищающую аппарат от атмосферных осадков, оборудованную снизу кабелями 15 для обогрева, закрепленную на стойках 16 и размещенную на основании 18, системе КТ 17 токоведущих контактов и охлаждающей жидкости на входе и выходе в радиаторах 6 и 7 расположенной под крышей 13 на диэлектрическом основании 18. Использование в качестве охлаждающей жидкости антифриза позволило получить круглогодичное охлаждение токоведущих контактов 3, а наличие кабелей 15 для обогрева крышки 13 позволяет в зимнее время не только растопить снег и зимние осадки на крыше, но и обеспечить дополнительное охлаждением токоведущим частям.
2. Получение надежности работы стало возможным благодаря наличию крыши 13 с водосливами 14 по краям, защищающую аппарат от атмосферных осадков, оборудованную снизу кабелями 15 для обогрева, закрепленную на стойках 16 и размещенную на основании 18, системе КТ 17 токоведущих контактов и охлаждающей жидкости на входе и выходе в радиаторах 6 и 7 расположенной под крышей 13 на диэлектрическом основании 18. Система КТ 17 занимается мониторингом всех контролируемых температур и при увеличении температуры больше допустимого диапазона температур подает предупреждающие сигналы об опасности. Использование в качестве охлаждающей жидкости антифриза позволило получить надежное круглогодичное охлаждение токоведущих контактов 3, а наличие кабелей 15 для обогрева крышки 13 позволяет в зимнее время не только растопить снег и зимние осадки на крыше, но и обеспечить дополнительное охлаждением токоведущим частям и понизить их температуры нагрева.
3. Увеличение срока эксплуатации стало возможным благодаря наличию крыши 13 с водосливами 14 по краям, защищающую аппарат от атмосферных осадков, оборудованную снизу кабелями 15 для обогрева, закрепленную на стойках 16 и размещенную на основании 18, системе КТ 17 токоведущих контактов и охлаждающей жидкости на входе и выходе в радиаторах 6 и 7 расположенной под крышей 13 на диэлектрическом основании 18. Эксплуатация разъединителя на улице позволила уменьшить температуры нагрева токоведущих частей аппарата, снизить переходное сопротивление контактов и уменьшить потери электроэнергии.