дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя

Формула изобретения

Дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя, содержащее главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, камеры автогенерации и автокомпрессии, связанные с внутренней полостью изоляционного сопла через кольцевые каналы, отличающееся тем, что в изоляционное сопло введена изоляционная втулка с несообщающимися каналами, внутренняя полость которой является горловиной изоляционного сопла, связанной через данные каналы с камерами автогенерации и автокомпрессии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дугогасительным устройствам высоковольтных газовых выключателей, например, элегазовых.

Известно дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя, в котором имеются подвижный и неподвижный главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла. В такой конструкции сопла имеют значительные площади критических сечений, что снижает эффективность дугогашения и требуется большая мощность привода для функционирования выключателя в эксплуатации [1]

Наиболее близким к данному является дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя [2, рис. 2] содержащее главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, камеры автогенерации и автокомпрессии, которые связаны с внутренней полостью изоляционного сопла кольцевыми каналами.

Повышение эффективности дугогашения при отключении обеспечивается за счет использования эффекта автогенерации [3] что позволяет увеличить массовый расход дугогасящей среды при отключении и уменьшить нагрузку на привод.

Однако в данной конструкции дугогасительного устройства потоки газа из камер автогенерации и автокомпрессии в момент перехода тока через нуль ( когда возможен процесс гашения дуги) направлены на зону стагнации, расположенную между изоляционным и металлическим соплами, что снижает эффективность взаимодействия газовых потоков с электрической дугой отключения по длине межконтактного промежутка и ограничивает отключающую способность дугогасительного устройства в режиме тепловой фазы пробоя. В данном режиме эффективность взаимодействия газовых потоков с дугой отключения в горловинах сопел является определяющим для успешной отключения номинального тока отключения.

Известно [3] что эффект автогенерации связан с абляцией внутренней поверхности изоляционного сопла и возникновением аксиальных потоков пара как вверх по потоку, так и вниз по потоку дугогасящего газа с точкой стагнации в центре цилиндрической части изоляционного сопла, при этом массовый расход пара возрастает при увеличении тока отключения, длины горловины изоляционного сопла. C увеличением межконтактного промежутка длина дуги увеличивается, процесс автогенерации усиливается и давление в камере автогенерации возрастает.

Целью данного изобретения является повышение эффективности взаимодействия электрической дуги отключения с газовыми потоками из камер автогенерации и автокомпрессии, обеспечение надежности функционирования дугогасительного устройства высоковольтного газового выключателя при отключении в тепловой фазе пробоя.

Указанная цель достигается тем, что в дугогасительном устройстве высоковольтного газового выключателя, содержащем главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, камера автогенерации и автокомпрессии связанные с внутренней полостью изоляционного сопла через кольцевые каналы, в изоляционное сопло введена изоляционная втулка с несообщающимися каналоами, внутренняя полость которой является горловиной изоляционного сопла, связанной через данные каналы с камерами автогенерации и автокомпрессии.

Нам неизвестны дугогасительные устройства, в которых повышение эффективности взаимодействия дуги отключения с газовыми потоками по длине изоляционного сопла, повышение надежности функционирования дугогасительного устройства при отключении номинального тока отключения осуществляется за счет введения в изоляционное сопло изоляционной втулки с несообщающимися каналами, внутренняя полость которой является горловиной изоляционного сопла связанной через данные каналы с камерами автогенерации и автокомпрессии.

На чертеже изображено дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя во включенном положении (левая часть рисунка) и в отключенном положении (правая часть рисунка).

Дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, неподвижный поршень 3, шток привода 4, неподвижный дугогасительный контакт 5 с наконечником 6, подвижный дугогасительный контакт с металлическим соплом 7, жестко закрепленным на штоке привода 4. На главном подвижном контакте 2 жестко закреплено изоляционное сопло 8. Изоляционная втулка 9, внутренняя полость С которой образует горловину изоляционного сопла 8, имеет несообщающиеся каналы 10 и 11. Данные каналы связывают полость С горловины изоляционного сопла с камерами автокомпрессии К и автогенерации Г соответственно.

Камера автокомпресии К находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 8, главный контакт 2, подвижный дугогасительный контакт 7, и неподвижным поршнем 3.

Дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя работает следующим образом.

Отключение. При подаче команды на отключение срабатывает привод, шток 4 перемещает подвижную контактную систему выключателя с главным подвижным контактом 2, подвижным дугогасительным контактом 7, изоляционным соплом 8 сверху вниз. Сначала размыкаются главные контакты 1 и 2, затем ток перебрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов 5 и 7. По мере движения подвижной системы выключателя относительно неподвижного поршня 3 происходит сжатие газа, например элегаза, в камере К. После размыкания дугогасительных контактов 5 и 7 дуга горит между наконечником 6 дугогасительного контакта 5 и подвижным дугогасительным контактом 7.

В полости С, за счет энергии электрической дуги, воздействующей на внутреннюю поверхность горловины изоляционного сопла, возникает эффект автогенерации (абляция изоляционной стенки и возникновение массового расхода паровой фазы, что приводит к повышению давления в полости С). В процессе перемещения подвижной контактной системы выключателя длина электрической дуги увеличивается, что вызывает увеличение давления газа в полости С при коммутации номинального тока отключения и наполнение паром камеры автогенерации Г через каналы 11 в изоляционной втулке 9. К моменту перехода тока через нуль потоки пара меняют направление и совместно с потоками газа из камеры автокомпрессии К вызывают значительный уровень мелкомасштабной турбулентности как по длине горловины изоляционного сопла, так и всего межконтактного промежутка, что способствует повышению отключающей способности дугогасительного устройства в тепловой фазе пробоя.

Выключение. При включении выключателя сначала происходит контактирование подвижного дугогасительного контакта 7 с дугогасительным контактом 5, затем главных контактов 1 и 2.

Проведенные исследования показывают, что повышение коммутационной способности дугогасительного устройства при введении в изоляционное сопло изоляционной втулки с несообщающимися каналами, которые связывают полость горловины сопла с камерами автогенерации и автокомпрессии, позволяет значительно уменьшить нагрузку на привод и увеличить надежность дугогасительного устройства при коммутации номинального тока отключения.

Источники информации

1. Патент 519238, HOIH 33/91, Швейцария, ВВС

2. Патент 2519470, HOIH 33/91, Франция

3. Kirchesch P. Niemeyer L. Arc behaviour in Ablating Nozzle, Proc. of Sth Int. Symposium SAP, 1985, Lodz, 39-43д