УСТРОЙСТВО ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Область техники
Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим коммутацию электрического тока на электростанциях и подстанциях при проведении оперативных и аварийных переключений на основе применения автокомпрессионных камер внутри дугогасительных устройств при использовании трехпозиционного положения контактов (контакты выключателя соединены, контакты выключателя разъединены, контакты выключателя разъединены и по крайней мере один из них заземлен).
Предшествующий уровень техники
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2168789 С1, Н01H 33/91 (2000.01). Устройство содержит главные контакты, дугогасительные контакты, изоляционное сопло, цилиндрическую изоляционную втулку, неподвижный поршень и полость автогенерации. Изоляционная втулка выполнена Г-образной, ограничивающей внутренней оконечностью полость автогенерации в пространстве вверх по потоку, а внешней поверхностью - камеру автогенерации, образованную в теле ИС и соединенную с камерой сжатия каналом. Канал образован внутренней цилиндрической поверхностью изоляционного сопла и внешней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки, внутренняя поверхность которой образует с внешней поверхностью подвижного дугогасительного контакта дополнительную камеру автодутья.
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2006976 С1, Н01H 33/91 (1990.01). Устройство содержит сопло, подвижный и неподвижный главныеконтакты, неподвижный дугогасительный контакт выполнен с наконечником с глухой полостью, а сопло снабжено защитным изоляционным экраном с каналами, расположенными у среза сопла.
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2094886 С1, Н01H 33/91 (1995.01). Устройство содержит главные и дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло, полость накачки, ограниченную внутренней поверхностью изоляционного сопла и дугогасительными контактами, совмещенную с межконтактным промежутком, соединенную с камерой сжигания щелевым каналом и с общим объемом выключателя щелевым цилиндрическим каналом, образованным наружной поверхностью подпружиненного дугогасительного контакта и внутренней поверхностью изоляционного сопла. Щелевой цилиндрический канал с критическим сечением на выходе в полость накачки обеспечивает поперечное дутье.
щ
c
к
ис
к
щ
ис
ис
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2148281 C1, Н01Н 33/91 (2000.01), Н01H 9/30 (2000.01). Устройство содержит главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло с изоляционной цилиндрической насадкой, цилиндрическую втулку на контактодержателе дугогасительного контакта, при этом внутренняя поверхность изоляционной цилиндрической насадки сопла образует с внешней поверхностью цилиндрической втулки фиксированный зазор с сечением S. Цилиндрическая втулка на контактодержателе дугогасительного контакта выполнена со сквозными аксиальными отверстиями S, суммарное сечение которых S, и при отключении емкостного тока обеспечивается соотношение 0,2 S<S+S<0,5 S, где S - сечение горловины изоляционного сопла выключателя в эксплуатации.
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2161834 С2, Н01H 33/91 (2000.01). Устройство содержит неподвижные и связанные с приводом подвижные главные и дугогасительные контакты, полость сжатия, образованную между подвижным контактом цилиндром и неподвижным поршнем, а также подвижный подпружиненный поршень и изоляционное сопло, причем неподвижный поршень со стороны, противоположной полости сжатия, содержит сообщающуюся с полостью сжатия цилиндрическую полость, в которой размещен дополнительный подвижный поршень, коаксиально расположенный и подпружиненный относительно неподвижного поршня с предварительным натягом пружины.
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2396629 С2, Н01H 33/91 (2006.01). Устройство содержит главные и дугогасительные контакты. Один из дугогасительных контактов имеет сопло, изоляционное сопло, Г-образную цилиндрическую изоляционную втулку, ограничивающую внутренней оконечностью полость автогенерации, а внутренней поверхностью - камеру автодутья, ограниченную внешней поверхностью изоляционного цилиндра на внешней поверхности этого контакта. Также имеется канал, образованный внутренней цилиндрической поверхностью изоляционного сопла и внешней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки. Данный канал соединяет полость автогенерации с надпоршневым объемом камеры сжатия.
Известно дугогасительное устройство и прерыватель, оснащенный одним таким дугогасительным устройством, предложенное в патенте RU 2479060 С2, Н01H 9/34 (2006.01), Н01H 9/44 (2006.01). Устройство содержит камеру гашения дуги, образованную пакетом деионизирующих пластин, камеру образования дуги, оконтуренную первой боковиной и второй боковиной, и средство удаления газов, образующихся при возникновении электрической дуги, содержащее канал удаления, расположенный за второй боковиной и соединенный, по меньшей мере, с одним обменным пространством. Камера гашения дуги содержит постоянные магниты, по меньшей мере, часть которых расположена за первой боковиной. Средство удаления газа содержит отверстие, образованное частично во второй боковине и открывающееся за пределы дугогасительного устройства.
Известно дугогасительное устройство компактного высоковольтного газонаполненного выключателя, предложенное в патенте RU 2323499 С1, Н01H 33/04 (2006.01). Устройство содержит дугогасительные и главные контакты, систему экранов главных и дугогасительных контактов, высоковольтный изоляционный ввод с металлическим фланцем для крепления к заземленному металлическому баку, при этом металлический фланец имеет экран во внутренней полости высоковольтного изоляционного ввода.
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2255391 С1, Н01H 33/91 (2000.01). Устройство содержит главные неподвижный и подвижный контакты, подвижный дугогасительный контакт, неподвижный поршень, неподвижный дугогасительный контакт, изоляционное сопло, изоляционную цилиндрическую втулку, жестко закрепленную на подвижном дугогасительном контакте, камеру автогенерации, футеровку камеры автогенерации, камеру сжатия и клапаны.
в
м
м
в
Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, предложенное в патенте RU 2153205 С1, Н01H 33/91 (2000.01), Н01H 9/30 (2000.01). Устройство содержит главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло, цилиндрическую изоляционную втулку с фиксированным зазором, внутренняя поверхность которой образует с внешней цилиндрической поверхностью подвижного дугогасительного контакта камеру, полость автогенерации, ограниченную внутренней поверхностью изоляционного сопла и дугогасительными контактами, совмещенную с межконтактным промежутком, соединенную с камерой сжатия первым щелевым каналом и с камерой выключателя вторым щелевым каналом продольного дутья, образованным наружной поверхностью дугогасительного контакта и внутренней поверхностью изоляционного сопла, и через сопло, при этом первый щелевой канал выполнен в теле изоляционного сопла для обеспечения поперечного дутья с выходом в полость автогенерации и отделяется от полости автогенерации изоляционной втулкой, внутренняя поверхность оконечности которой ограничивает в пространстве вверх по потоку полость автогенерации, связанную с камерой и полостью автогенерации кольцевыми каналами, внутренняя оконечность цилиндрической изоляционной втулки, выполненной Г-образной, ограничивает в пространстве вверх по потоку полость автогенерации, при этом в конструкции выполняется соотношение d>d>1,2d, где d - диаметр горловины сопла подвижного дугогасительного контакта, d - диаметр внутренней оконечности Г-образной изоляционной втулки, d - диаметр внутренней оконечности изоляционной втулки.
Известно дугогасительное устройство, предложенное в заявке на полнезную модель RU 74739 U1, Н01H 9/30 (2006.01). Устройство состоит из двух секций, расположенных параллельно и изолированных между собой экраном. Секции электрически связаны с помощью системы рогов - двух дугогасительных и одного дополнительного рога, которые обеспечивают последовательное соединение секций. Новым является то, что каждая секция содержит дугогасительный блок, состоящий из набора дугогасительных и искрогасительных пластин, изолированных между собой набором изоляционных пластин.
Недостатками перечисленных выше известных устройств являются невозможность обеспечить необходимое давление в автокомпрессионной камере после операции заземления, так как при движении контактов в большом диапазоне может значительно уменьшится объем компрессионной камеры, что ухудшает процесс последующего дугогашения.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению по технической сущности является высоковольтный выключатель, выпускаемый фирмой G&W Electric (https://www.gwelec.com/overhead-linear-puffer-switches-p-93-l-en.html). Устройство-прототип содержит цилиндрический корпус с неподвижным контактом, размещенным в торцевой части корпуса, подвижный контакт с уплотняющим устройством м соплом, размещенным со стороны подвижного контакта таким образом, что между неподвижным и подвижным контактом имеется автокомпрессионная камера. Основной недостаток такого устройства, как и прочих известных устройств, заключается в том, что невозможно обеспечить необходимое давление в автокомпрессионной камере после операции заземления, так как при движении контактов в большом диапазоне может значительно уменьшится объем компрессионной камеры, что ухудшает процесс последующего дугогашения.
Раскрытие полезной модели
Задача изобретения - повышение дугогасительной способности трехпозиционных выключателей - заземлителей при всей совокупности возможных операций за счет применения специальной пружины на движущемся контакте, меняющей положение одной из стенок автокомпрессионной камеры.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемыми устройством, обеспечивающим повышение надежности операции коммутаций электрического тока комбинированных трехпозиционных выключателей- заземлителей, включающим корпус, неподвижный контакт выключателя, контакт заземлителя, подвижный контакт выключателя и заземлителя, автокомпрессионную камеру, закрепленную на подвижном контакте выключателя, в котором дополнительно введена на подвижном контакте пружина, закрепленная на стенке компрессионной камеры, при этом по крайней мере одна стенка компрессионной камеры, выполнена подвижной относительно подвижного контакта.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена схема заявляемого устройства 1 - корпус, 2 - неподвижный контакты выключателя, 3 - контакт заземлителя, 4 - подвижный контакт выключателя и заземлителя, 5 - автокомпрессионную камеру, 6 - пружина, 7 - подвижная стенка автокомпрессионной камеры.
На Фиг. 2. приведены экспериментальные данные, подтверждающие работоспособность предложенного технического, решения: при отсутствии пружины на подвижном контакте, позволяющей изменять объем компрессионной камеры трехпозиционного выключателя - заземлителя в процессе движения контактов, максимальное давление в компрессионной камере и, соответственно, дугогасительная способность выключателя снижаются примерно в 3 раза.
Вариант осуществления полезной модели
На фиг. 1 приведена схема заявляемого устройства. Устройство содержит корпус (1), неподвижный контакты выключателя (2), контакт заземлителя (3), подвижный контакт выключателя и заземлителя (4), компрессионную камеру (5), расположенную на подвижном контакте с пружиной (6) и имеющую подвижную стенку (7) автокомпрессионной камеры.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Предварительно при включенных контактах выключателя (и соответственно разъединенных контактах заземлителя) - первая позиция - автокомпрессионная камера (5) имеет максимальный объем. В начале отключения выключателя, подвижный контакт (4) выходит из неподвижного контакта (2), объем компрессионной камеры уменьшается, давление газа в этой камере, соответственно, увеличивается и возникает дутье газа в зону возникающей при размыкании контактов дуги, что способствует ее гашению. Электрический ток прерывается. Подвижный контакт (4) устанавливается в средней позиции (вторая позиция), когда подвижный контакт (4) разъединен с контактом выключателя (2), но еще не соединен с контактом заземлителя (3). При этом объем компрессионной камеры минимален.
При заземлении подвижный контакт (4) начинает двигаться к контакту заземлителя, при этом стенка компрессионной камеры (7) начинает сжимать пружину, и вследствие этого, перемещаться относительно подвижного контакта (4). При соединении подвижного контакта (4) с контактом (третья позиция) заземлителя (3) пружина максимально сжата.
В дальнейшем при операции разземления мобильный контакт (4) выходит из контакта заземлителя (3), при этом пружина (6) начинает возвращать подвижную стенку (7) компрессионной камеры в исходное положение, тем самым формируя необходимый объем компрессионной камеры.
Таким образом, дугогасительное устройство трехпозиционного выключателя заземлителя при минимальных его габаритах всегда обеспечивает необходимый для успешных коммутаций объем компрессионной камеры.
Приводим пример осуществления изобретения на опытном образце предлагаемого устройства, оснащенного регистрирующей аппаратурой.
Опытный образец устройства включает все элементы устройства.
На фигуре 2 приведены результаты, подтверждающие работоспособность устройства.
Таким образом, предложено устройство, обеспечивающие повышение дугогасительной способности трехпозиционных выключателей - заземлителей при всей совокупности возможных операций за счет применения специальной пружины на движущемся контакте, меняющей положение одной из стенок автокомпрессионной камеры.
Исходя из проведенного патентного поиска и анализа известных технических решений, получено, что аналогов применения пружины на подвижном контакте трехпозиционного выключателя не обнаружено. Пружина не применялась для изменения объема компрессорной камеры.