КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к области электротехники, а именно к вакуумным дугогасительным камерам (ВДК) для высоковольтных выключателей.
Уровень техники
К вакуумным высоковольтным выключателям (110 кВ и выше) часто предъявляются высокие требования по номинальному току (2500 А и более) и по допустимому току отключения (31,5 кА и более). Эти же требования относятся и к ВДК, которыми комплектуются выключатели.
В настоящее время наибольшее распространение получили ВДК, у которых гашение дуги происходит за счет продольного (по отношению к дуге) магнитного поля, создаваемого контактной системой. Для создания продольного магнитного поля в контактной системе предусматривают кольцевые индукторы в виде нескольких витковых элементов, включенных параллельно.
Для увеличения допустимого тока отключения (далее ток отключения) ВДК необходимо увеличивать индукцию магнитного поля, создаваемого индуктором в межконтактном промежутке, что влечет за собой увеличение диаметра индуктора. Увеличение диаметра индуктора в свою очередь приводит к увеличению его электрического сопротивления, что может препятствовать достижению большого номинального тока ВДК.
Таким образом, одновременное удовлетворение высоких требований по току отключения и номинальному току связано с выбором компромиссных технических решений по контактной системе ВДК.
Известны контактные системы ВДК высокого напряжения, обеспечивающие продольное магнитное поле в межконтактном промежутке за счет индуктора, диаметр которого равен диаметру контактной накладки (Japan AE Power Systems Review, augyst 2010) [l]. При этом номинальный ток в системе согласно [1] составил только 2000 А.
Ближайшим техническим решением к предлагаемому (его прототипом) является контактная система с индуктором, диаметр которого равен диаметру контактной накладки, для одноразрывного вакуумного выключателя на напряжение 126 кВ с током отключения 40 кА (Y.Zhang and other "Axial Magnetic Field Strength Needed for a 126 kV Single Break Vacuum Interrupter", XXIV Int. Symp. On Dischargers and El. Insul. In Vacuum, 2010, p.320) [2].
Недостатком такой контактной системы является то, что она имеет высокое электрическое сопротивление и соответственно номинальный ток, ограниченный величиной 2500 А.
Цель предлагаемого решения - обеспечение высоких параметров как по току отключения, так и по номинальному току.
Предметом полезной модели является контактная система вакуумной дугогасительной камеры высокого напряжения, содержащая кольцевые индукторы для создания продольного магнитного поля, контактные накладки и держатели, в которой диаметр каждого индуктора составляет 0,4÷0,7 диаметра каждой накладки.
Осуществление полезной модели
На фиг.1 показана контактная система ВДК с токоподводами 1, содержащая кольцевые индукторы 2, контактные накладки 3 и держатели 4. Индукторы 2 выполнены из меди, а накладки 3 из композиционного материала хром-медь. Отношение диаметра каждого индуктора 2 к диаметру каждой накладки 3 составляет 0,4÷0,7.
Продольное магнитное поле создается при протекании отключаемого тока по индукторам 2. Указанное выше соотношение диаметров дает возможность уменьшить электрическое сопротивление индуктора 2 при сохранении достаточной индукции продольного магнитного поля в межконтактном промежутке.
Вакуумная дуга существует при малом напряжении, если индукция продольного магнитного поля не менее 2,5-3,0 мТл/кА. Именно эти значения удельной индукции обеспечиваются в межконтактном промежутке для эффективного гашения дуги.
Ниже приводятся примеры выполнения известной и предлагаемой контактных систем ВДК и результаты их испытаний.
Пример 1. Была собрана контактная система ВДК на напряжение 126 кВ. Диаметр индукторов и диаметр контактных накладок составляли 100 мм.
При испытаниях ВДК успешно отключала ток 40 кА при ходе контактов 20 мм. Номинальный ток такой камеры составил 2500 А.
Пример 2 (вариантный). Была изготовлена контактная система ВДК на напряжение 126 кВ. Диаметр каждого индуктора выбирался в пределах 40-70 мм, а диаметр каждой контактной накладки был равен 100 мм.
При испытаниях камера с номинальным током, превышающим 3000 А, успешно отключала ток 40 кА при ходе контактов 15-20 мм.
Предложенная контактная система позволяет сочетать высокие значения допустимого тока отключения и номинального тока.