РАЗМЫКАЮЩИЙ БЛОК СИЛОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
CIRCUIT BREAKER UNIT

Изобретение относится к системе, имеющей размыкающий блок силового выключателя с расположенным между первой и второй дугогасительной контакт-деталью раствором контактов и соединяющим раствор контактов с окружением размыкающего блока силового выключателя каналом коммутационного газа, в ходе которого расположен увеличивающий сопротивление потоку канала коммутационного газа барьер.
Такая система известна, например, из европейской патентной заявки ЕР 1105898 В1. В ней приведено описание размыкающего блока силового выключателя, который имеет первую и вторую дугогасительную контакт-деталь. Между обеими дугогасительными контакт-деталями расположен раствор контактов. Раствор контактов через канал коммутационного газа соединен с окружением размыкающего блока силового выключателя. В ходе прохождения канала коммутационного газа в известной конструкции предусмотрено расположение охлаждающего устройства, которое имеет проходные отверстия для коммутационного газа. С помощью охлаждающего устройства должно оказываться влияние на температуру проходящего коммутационного газа. При этом это охлаждающее устройство действует в качестве барьера, который увеличивает сопротивление потоку в канале коммутационного газа. Известное охлаждающее устройство выполнено в виде трубы и имеет проходные отверстия для коммутационного газа в радиальных направлениях. Такая конструкция позволяет пропускать большие количества коммутационного газа внутри коротких интервалов времени через охлаждающее устройство. Для обеспечения достаточной мощности охлаждения также для большого количества коммутационного газа охлаждающее устройство необходимо выполнять, соответственно, с большим объемом, в частности, в осевом направлении.
В соответствии с этим, задачей изобретения является создание системы, содержащей размыкающий блок силового выключателя, который обеспечивает возможность эффективного охлаждения коммутационного газа при компактной конструкции.
Задача решена, согласно изобретению, в системе указанного в начале вида тем, что внутри канала коммутационного газа расположены последовательно на расстоянии друг от друга первый и второй барьер, при этом между охваченным вторым трубным участком первым трубным участком и вторым трубным участком расположен по меньшей мере один из барьеров.
Применение нескольких барьеров обеспечивает возможность образования внутри канала коммутационного газа различных участков, в которых обеспечивается возможность последовательного торможения в ходе канала коммутационного газа. Так, например, может быть предусмотрено, что на первом и втором барьере оказываются различные влияния на сопротивление потока канала коммутационного газа, так что на первом и втором барьере возникают отличающиеся друг от друга торможения коммутационного газа. Таким образом, в ходе канала коммутационного газа можно создавать смену повышений сопротивления потока и понижений сопротивления потока. За счет этих следующих друг за другом участков подпора, через которые должен проходить коммутационный газ, можно лучше тормозить коммутационный газ, соответственно, также целенаправленно снова ускорять. Если предусмотрено расположение по меньшей мере одного из барьеров внутри зоны перекрытия двух трубных участков, то вызывается обратный подпор коммутационного газа в кольцеобразном поперечном сечении канала коммутационного газа. За счет перекрывания трубных участков можно способствовать слоистому прохождению потока коммутационного газа. Тем самым поток коммутационного газа можно формировать, возможно, более ламинарным, так что, с одной стороны, происходит ввод коммутационного газа в канал коммутационного газа с малым завихрением, но, с другой стороны, на барьерах целенаправленно вызывается подпор и завихрения коммутационного газа, чтобы затем снова вызывать ламинарный поток.
Если барьер использовать для фиксации обоих трубных участков относительно друг друга, то барьер может служить, с одной стороны, для обратного подпора коммутационного газа в ходе канала коммутационного газа, с другой стороны, барьер может быть механически несущей составляющей частью размыкающего блока силового выключателя, с целью компактного выполнения канала коммутационного газа. Таким образом, барьер может служить для удерживания на расстоянии друг от друга обоих трубных участков, так что происходит заданное образование канала коммутационного газа. Кроме того, барьер может быть соединен жестко по углу по меньшей мере с одним, в частности обоими трубными участками, так что трубные участки фиксированы относительно друг друга. Барьер может выполнять функцию опорного элемента размыкающего блока силового выключателя.
Например, за счет частичного перекрытия труб можно осуществлять отклонение (возможно, также многократно) коммутационного газа на 180°, так что вызывается смена направления прохождения потока коммутационного газа вдоль канала коммутационного газа. Так, например, может быть предусмотрено, что трубные участки расположены концентрично относительно друг друга, при этом ввод коммутационного газа происходит центрально в лежащий внутри трубный участок в осевом направлении, и после отклонения в радиальном направлении, а затем за счет ограничения окружающим трубным участком коммутационный газ снова проходит в осевом направлении. Таким образом, за счет расположения друг в друге различных трубных участков вызывается так называемое меандрирование канала коммутационного газа. При этом меандрирование может осуществляться так, что дополнительно в ходе канала коммутационного газа с увеличением расстояния от раствора контактов непрерывно или скачкообразно увеличивается поперечное сечение канала коммутационного газа. В частности, при расположении друг в друге, а также коаксиальном расположении трубных участков это можно простым образом осуществлять с помощью увеличения поперечного сечения окружающего трубного участка (участков).
Оба трубных участка могут окружать друг друга, например, на всей их длине. Для радиального отклонения на боковой стороне, предпочтительно на концевой стороне, в окруженном трубном участке могут быть расположены отверстия. Однако может быть также предусмотрено, что трубные участки перекрывают друг друга лишь частично. При частичном перекрывании возможно, что в зоне свободного конца первого трубного участка он окружен вторым трубным участком, с целью осуществления радиального отклонения коммутационного газа. Так, например, может быть предусмотрено, что первый трубный участок свободно выступает во второй трубный участок и окружен вторым трубным участком, при этом второй конец выступающего во второй трубный участок первого трубного участка расположен на расстоянии от отражательной стенки. Коммутационный газ из свободного конца первого выступающего во второй трубный участок трубного участка может выходить на отражательную стенку, отклоняться там в радиальном направлении и проходить в образованный за счет перекрывания обоих трубных участков участок канала коммутационного газа с кольцеобразным поперечным сечением (с изменением направления прохождения потока коммутационного газа).
При этом может быть предпочтительно предусмотрено, что канал коммутационного газа между обоими трубными участками имеет кольцеобразное поперечное сечение, при этом канал коммутационного газа предназначен для прохождения потока коммутационного газа внутри первого трубного участка и внутри кольцеобразного поперечного сечения на пути от раствора контактов к отверстиям для выхода коммутационного газа с противоположным направлением потока коммутационного газа.
За счет перекрывания обоих трубных участков можно ограничивать как центрально с помощью первого трубного участка, так и выполнять в зоне перекрывания обоих трубных участков с кольцеобразным поперечным сечением. За счет отклонения в радиальном направлении можно осуществлять в переходе от центрального цилиндрического участка канала коммутационного газа, который ограничен первым трубным участком, в кольцеобразный участок канала коммутационного газа, который ограничен между первым и вторым трубным участком.
При этом предпочтительно предусмотрено, что канал коммутационного газа имеет по возможности ротационно-симметричное поперечное сечение. Так, например, можно применять трубные участки, которые имеют круговой контур, так что кольцеобразное поперечное сечение предпочтительно имеет форму кругового кольца. Такая ротационно-симметричная структура имеет диэлектрически благоприятную форму, а также благоприятную для прохождения потока форму. Если при этом использовать последовательность окружающих друг друга в азимутальном направлении трубных участков для образования участка канала коммутационного газа, то обеспечивается возможность отклонения коммутационного газа на 180° и прохождения в противоположном направлении вдоль продольной оси, т.е. многократно вдоль ограниченной в осевом направлении зоны. Следующие друг за другом трубные участки с различным поперечным сечением могут окружать друг друга, при этом должно осуществляться однократное, в частности многократное, отклонение коммутационного газа на 180°.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения может быть предусмотрено, что по меньшей мере один из барьеров имеет перфорированный металлический лист.
Перфорированный металлический лист является телом, которое имеет множество проходных отверстий, которые придают перфорированному металлическому листу решетчатую структуру. За счет этого обеспечивается возможность прохождения коммутационного газа через проходные отверстия и одновременно с помощью остающихся между проходными отверстиями перемычек перфорированного металлического листа механической стабилизации между трубными участками. За счет соединения трубных участков друг с другом с помощью находящегося внутри участка перекрывания обоих трубных участков барьера, внутри канала коммутационного газа может быть образована зона с повышенным сопротивлением потока, и при этом за счет выбора выполнения перфорированного металлического листа можно целенаправленно устанавливать его влияние на сопротивление потока. Кроме того, барьер, помимо своей функции оказания влияния на сопротивление потока, может также выполнять опорную функцию внутри размыкающего блока силового выключателя, с целью обеспечения механически стабильного жесткого по углу соединения трубных участков друг с другом. Эквивалентным образом, вместо перфорированного металлического листа можно применять также решетки или аналогичные приспособления.
Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что в одном участке канала коммутационного газа с кольцеобразным поперечным сечением в качестве барьера установлена по меньшей мере одна кольцевая шайба из перфорированного металлического листа.
Кольцевая шайба из перфорированного металлического листа проста в изготовлении и может быть установлена с точной посадкой в участке канала коммутационного газа с кольцеобразным поперечным сечением между первым и вторым трубным участком. Так, например, возможно плотное прилегание второго трубного участка к наружной окружности кольцевой шайбы, в то время как на внутренней окружности кольцевая шайба плотно прилегает к первому трубному участку. Таким образом, получаются замкнутые окружные поверхности прилегания как для первого, так и для второго трубного участка, с помощью которых обеспечивается возможность жесткого по углу соединения между трубными участками. Плоская кольцевая шайба должна быть предпочтительно ориентирована поперек, в частности, перпендикулярно направлению потока (продольной оси) коммутационного газа внутри канала коммутационного газа. Таким образом, обеспечивается возможность прохождения коммутационного газа по возможности перпендикулярно проходным отверстиям перфорированного металлического листа.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения может быть предусмотрено, что первый и второй трубный участок окружены третьим трубным участком, так что в ходе канала коммутационного газа образованы два участка с кольцеобразным поперечным сечением, в каждом из которых расположен по меньшей мере один барьер.
Применение третьего трубного участка обеспечивает возможность прохождения канала коммутационного газа между тремя трубными участками, которые ориентированы, по существу, коаксиально друг другу и окружают друг друга, так что обеспечивается возможность по меньшей мере двукратного отклонения коммутационного газа на 180° в ходе канала коммутационного газа. В соответствии с этим, в каждом из участков канала коммутационного газа, который имеет кольцеобразное поперечное сечение, предусмотрено расположение барьера. Предпочтительно, в одном участке с приблизительно одинаковым кольцеобразным поперечным сечением может быть также расположено несколько барьеров. Таким образом, обеспечивается расположение отдельных трубных участков в виде оболочек, при этом между отдельными оболочками остается расстояние для образования канала коммутационного газа, так что в радиальной последовательности участки канала коммутационного газа окружают друг друга. В соответствии с этим, количество трубных участков можно изменять, так что обеспечивается возможность почти любого удлинения канала коммутационного газа при увеличении прохождения в радиальном направлении, при этом длина в осевом направлении остается почти постоянной.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения может быть предусмотрено, что размыкающий блок силового выключателя окружен герметичным корпусом.
Размыкающий блок силового выключателя является частью системы, при этом система может иметь дополнительно герметичный корпус. Герметичный корпус может полностью окружать размыкающий блок силового выключателя, так что размыкающий блок силового выключателя полностью закрыт герметичным корпусом. При этом герметичный корпус может быть выполнен так, что обеспечивается возможность герметичного отделения непосредственного окружения размыкающего блока силового выключателя от окружающего герметичный корпус окружения. Герметичный корпус может быть выполнен в виде баллона высокого давления. Таким образом, можно заполнять герметичный корпус изолирующей текучей средой, например сжатым газом, с целью обеспечения электрической изоляции электрически активных частей размыкающего блока силового выключателя. Размыкающий блок силового выключателя может, например, электрически изолированно опираться на герметичный корпус. Кроме того, на герметичном корпусе могут быть предусмотрены соответствующие проходные изоляторы, с целью вывода электрически активных частей через стенку герметичного корпуса в окружение герметичного корпуса. Такие проходные изоляторы могут быть, например, так называемыми проходными изоляторами наружной установки. Находящаяся внутри герметичного корпуса изолирующая текучая среда может быть предпочтительно находящимся под давлением гексафторидом серы или азотом или их смесями, так что обеспечивается электрическая изоляция размыкающего блока силового выключателя. Однако может быть дополнительно предусмотрено, что текучая среда служит для гашения электродуги. В соответствии с этим, в процессе выключения может возникать электродуга, которая создает так называемый коммутационный газ. Этот коммутационный газ может создаваться, например, за счет нагревания изолирующего газа или за счет испарения материалов, таких как, например, пластмассы.
Ниже приводится более подробное описание примера выполнения изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображено:
фигура - разрез системы, содержащей размыкающий блок силового выключателя и герметичный корпус.
Система имеет герметичный корпус 1. В данном случае герметичный корпус 1 выполнен в виде баллона высокого давления, который по меньшей мере на некоторых участках находится на потенциале земли. При этом герметичный корпус 1 имеет по существу трубчатую структуру, которая на торцевых сторонах закрыта соответствующим куполообразным колпаком. Герметичный корпус 1 имеет несколько фланцев, из которых в качестве примера на фигуре показан фланец 2. С помощью показанного в качестве примера фланца 2 можно, например, с использованием проходного изолятора (не изображен) вводить фазовый проводник для электрического контактирования размыкающего блока силового выключателя герметично относительно текучей среды, а также электрически изолированно внутрь герметичного корпуса 1. Герметичный корпус 1 ограничивает герметично закрытое пространство, которое заполнено электрически изолирующим газом, в данном случае гексафторидом серы. Газ гексафторид серы расположен под давлением внутри герметичного корпуса 1. На основании герметично закрытого выполнения герметичного корпуса 1 едва возможно спорадическое испарение изолирующего газа при нормальных условиях. Электрически проводящие участки герметичного корпуса имеют потенциал земли.
Внутри герметичного корпуса 1 расположен размыкающий блок силового выключателя. Герметичный корпус 1 ограничивает окружение размыкающего блока силового выключателя. Размыкающий блок силового выключателя проходит вдоль продольной оси 3. Размыкающий блок силового выключателя имеет первую дугогасительную контакт-деталь 4, а также вторую дугогасительную контакт-деталь 5. Обе дугогасительные контакт-детали 4, 5 выполнены противоположно одинаковыми и установлены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль продольной оси 3. Между обеими дугогасительными контакт-деталями 4, 5 образован раствор 6 контактов. Вторая дугогасительная контакт-деталь 5 окружена соплом 7 из изолирующего материала, которое выступает в направлении дугогасительной контакт-детали 4. Первая дугогасительная контакт-деталь 4 выступает в выключенном состоянии, как показано на фигуре, частично в сопло 7 из изолирующего материала.
Обе дугогасительные контакт-детали 4, 5 согласованы каждая с первой контакт-деталью 8 номинального тока, а также второй контакт-деталью 9 номинального тока, при этом первая дугогасительная контакт-деталь 4 и первая контакт-деталь 8 номинального тока, а также вторая дугогасительная контакт-деталь 5 и вторая контакт-деталь 9 номинального тока находятся постоянно в электрически проводящем контакте друг с другом, так что согласованные друг с другом дугогасительные контакт-детали, соответственно, контакт-детали номинального тока 4, 8; 5, 9 имеют всегда одинаковый электрический потенциал. Обе имеющие противоположно одинаковую форму контакт-детали 8, 9 номинального тока установлены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль продольной оси 3. При этом обе дугогасительные контакт-детали 4, 5 в своем относительном движении относительно относительного движения обеих контакт-деталей 8, 9 номинального тока синхронизированы так, что дугогасительные контакт-детали 4, 5 в процессе включения приходят в контакт друг с другом во времени перед контакт-деталями 8, 9 номинального тока, а в процессе выключения открываются во времени после контакт-деталей 8, 9 номинального тока. Таким образом, с помощью дугогасительных контакт-деталей 4, 5 обеспечивается защита контакт-деталей 8, 9 номинального тока от эрозии за счет электродуги, поскольку она предпочтительно создается на обеих дугогасительных контакт-деталях 4, 5.
В данном случае первая дугогасительная контакт-деталь 4 установлена дополнительно с возможностью перемещения с помощью передачи 10, так что как первая, так и вторая дугогасительная контакт-деталь 4, 5 установлены с возможностью сдвига в противоположном направлении вдоль продольной оси 3. В противоположность этому, из обеих контакт-деталей 8, 9 номинального тока лишь вторая контакт-деталь 9 предназначена для движения вдоль оси 3, в то время как первая контакт-деталь 8 номинального тока расположена неподвижно относительно продольной оси 3.
Первая дугогасительная контакт-деталь 4 окружена патрубком 11. Патрубок 11 служит для контактирования и позиционирования первой контакт-детали 8 номинального тока. Кроме того, патрубок 11 ограничивает участок канала коммутационного газа, при этом создаваемый во время коммутационного процесса в растворе 6 контактов коммутационный газ можно отводить через патрубок 11 из раствора 6 контактов. Патрубок 11 расположен в данном случае коаксиально продольной оси 3, при этом патрубок 11 переходит в первый трубный участок 12. Первый трубный участок 12 имеет по существу поперечное сечение образованного патрубком 11 участка канала коммутационного газа, так что коммутационный газ может направляться дальше в осевом направлении также внутри первого трубного участка 12 вдоль продольной оси 3. Кроме того, в первый трубный участок 12 выступает также передача 10.
Противоположный раствору 6 контактов конец первого трубного участка 12 закрыт отклоняющим поток телом 13. Отклоняющее поток тело 13 соединено со вторым трубным участком 14, который ориентирован коаксиально продольной оси 3. Отклоняющее поток тело 13 закрывает второй трубный участок на торцевой стороне, на его противоположном раствору 6 контактов конце. Второй трубный участок 14 окружает первый трубный участок 12 со стороны наружной боковой поверхности, так что первый трубный участок 12 окружен вторым трубным участком 14, и канал коммутационного газа имеет между первым и вторым трубным участком 12, 13 участок с кольцеобразным поперечным сечением 15. Второй трубный участок 14 на своем обращенном к раствору 6 контактов конце свободно выступает в пространство, при этом второй трубный участок 14, в свою очередь, окружен третьим трубным участком 16, так что между вторым трубным участком 14 и третьим трубным участком 16 канал коммутационного газа снова имеет кольцеобразное поперечное сечение 17. Оба кольцеобразных поперечных сечениях 15, 17, которые ограничены первым трубным участком 12 и вторым трубным участком 14, соответственно, вторым трубным участком 14 и третьим трубным участком 16, лежат коаксиально относительно друг друга и ориентированы коаксиально продольной оси 3, при этом участок канала коммутационного газа с кольцеобразным поперечным сечением 17 между вторым и третьим трубным участком 14, 16 окружает участок канала коммутационного газа с кольцеобразным поперечным сечением 15, который расположен между первым трубным участком 12 и вторым трубным участком 14.
Третий трубный участок 16, в свою очередь, выполнен в качестве опорного тела для первой дугогасительной контакт-детали 4, а также первой контакт-детали 8 номинального тока и служит в качестве фазового проводника для подвода электрического тока к первой контакт-детали 8 номинального тока, а также к первой дугогасительной контакт-детали 4.
Свободный конец второго трубного участка 14, который выступает в направлении раствора 6 контактов, закрыт отклоняющим поток телом, так что канал коммутационного газа может переходить от участка с поперечным сечением 15 между первым трубным участком 12 и вторым трубным участком 14 в участок канала коммутационного газа с поперечным сечением 17 между вторым трубным участком 14 и третьим трубным участком 16. Отклоняющее поток тело образовано втянутым радиально в направлении продольной оси 3 окружным выступом третьего трубного участка 16, на который опираются с прилеганием заподлицо патрубок 11, соответственно, контакт-деталь 8 номинального тока, и через который обеспечивается путь прохождения тока к первой контакт-детали 8 номинального тока, соответственно, к первой дугогасительной контакт-детали 4.
Кроме того, на третьем трубном участке на стороне боковой поверхности расположено контактное гнездо 18. Через контактное гнездо 18 обеспечивается возможность контактирования, например, с помощью вводимого с помощью проходного изолятора наружной установки через показанный в качестве примера фланец 5 фазового проводника, с контакт-деталью 8 номинального тока, а также с первой дугогасительной контакт-деталью 4.
Участок с кольцеобразным поперечным сечением 17, который расположен между вторым трубным участком 14 и третьим трубным участком 16, на своем противоположном раствору 6 контактов конце снабжен осевыми выпускными отверстиями 19. Осевые выпускные отверстия 19 проходят с возможно более симметричным распределением вокруг продольной оси 3, так что канал коммутационного газа через выпускные отверстия 19 соединен с окружением размыкающего блока силового выключателя. Окружение размыкающего блока силового выключателя закрыто герметичным корпусом 1. Через выпускные отверстия 19 коммутационный газ может выходить в направлении продольной оси 3 в окружение размыкающего блока силового выключателя.
Для опоры размыкающего блока силового выключателя относительно герметичного корпуса 1, установлен ориентированный коаксиально продольной оси 3 имеющий форму полого конуса опорный изолятор 20. Осевые выпускные отверстия 19 расположены в окружном направлении на опорном изоляторе 20 на стороне наружной боковой поверхности.
Канал коммутационного газа, который соединяет раствор 6 контактов вплоть до выпускных отверстий 19 с окружением размыкающего блока силового выключателя, имеет в ходе своего прохождения несколько участков, которые имеют соответствующее кольцеобразное поперечное сечение 15, 17. Для фиксации отдельных трубных участков 12, 14, 16 относительно друг друга, в частности в радиальном, но также и в осевом направлении, в канале коммутационного газа расположено несколько барьеров 21а, 21b, 21c, 21d, 21e. Барьеры расположены в канале коммутационного газа на расстоянии друг от друга, при этом каждый из барьеров 21а, 21b, 21c, 21d, 21e выполнен структурно в виде кольцеобразного перфорированного металлического листа, который охватывает в азимутальном направлении соответствующий трубный участок и, в свою очередь, охватывается в азимутальном направлении другим трубным участком. За счет различных кольцеобразных поперечных сечений 15, 17 канал коммутационного газа имеет различные участки, которые разделены барьерами 21а, 21b, 21c, 21d, 21e. В соответствии с этим, на барьерах 21а, 21b, 21c, 21d, 21e возникают зоны обратного подпора, за счет чего проходящий через канал коммутационного газа поток коммутационного газа из раствора 6 контактов в направлении выпускных отверстий 19 несколько раз тормозится, завихряется и снова расширяется. В соответствии с этим, вдоль канала коммутационного газа возникают волнообразные обратные подпоры проходящего потока коммутационного газа, за счет чего он особенно благоприятно завихряется и охлаждается. Кроме того, предусмотрено, что в направлении продольной оси 3 каждый из барьеров 21а, 21b, 21c, 21d, 21e расположен со смещением к другим барьерам 21а, 21b, 21c, 21d, 21e. За счет смещения барьеров 21а, 21b, 21c, 21d, 21e трубные участки 14, 15, 16 могут упруго деформироваться. Тем самым могут демпфироваться толчки, соответственно, колебания, так что толчки не могут непосредственно передаваться между барьерами 21а, 21b, 21c, 21d, 21e.