дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя

Формула изобретения

Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, содержащее главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло с критической площадью поперечного сечения горловины S_м, изоляционное сопло, полость накачки, ограниченную внутренней поверхностью изоляционного сопла и дугогасительными контактами, совмещенную с межконтактным промежутком, соединенную с камерой сжатия щелевым каналом и с общим объемом выключателя щелевым каналом продольного дутья с критической площадью поперечного сечения S_и, образованным наружной поверхностью дугогасительного контакта и внутренней поверхностью изоляционного сопла, отличающееся тем, что щелевой канал выполнен в теле изоляционного сопла с критической площадью поперечного сечения S_щ на выходе в полость накачки и обеспечивает поперечное дутье, при этом в момент гашения дуги выполняется соотношение S_щS_и + S_м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дугогасительным устройствам высоковольтных автокомпрессионных выключателей.

Известно дугогасительное устройство газонаполненного автокомпрессионного выключателя [1] в котором имеются подвижный и неподвижный главные контакты и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла. В такой конструкции горловины сопел имеют значительные площади поперечных сечений, что снижает эффективность дугогашения и требуется большая мощность привода для функционирования выключателя при коммутации номинального тока отключения, что снижает надежность выключателя в эксплуатации.

Наиболее близким к данному является дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя [2] содержащее главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, полость накачки, совмещенную с межконтактным промежутком внутри изоляционного сопла между дугогасительными контактами, соединенную с камерой сжатия и камерой выключателя щелевыми цилиндрическими каналами.

Повышение эффективности дугогашения при отключении обеспечивается за счет использования эффекта автогенерации [2, 3] что позволяет повысить давление вверх по потоку, а следовательно, увеличить массовый расход дугогасящей среды при отключении и уменьшить нагрузку на привод.

Эффект автогенерации связан с абляцией внутренней поверхности изоляционного сопла и возникновением аксиальных потоков пара (элементарный углерод и СF₄) как вверх по потоку, так и вниз по потоку дугогасящего газа с точкой стагнации в центре цилиндрической части сопла, при этом массовый расход пара возрастает при увеличении тока отключения, длины изоляционного сопла и уменьшении его внутреннего диаметра. С увеличением межконтактного промежутка длина дуги увеличивается, процесс автогенерации усиливается, давление в полости накачки возрастает. Оптимальное сочетание автокомпрессии с автогенерацией позволяет как уменьшить нагрузку на привод, так и повысить отключающую способность выключателя без существенного увеличения времени отключения и номинального давления в объеме выключателя.

Задача изобретения выбор оптимальных параметров конструкции дугогасительного устройства, обеспечивающего надежность функционирования дугогасительного устройства высоковольтного автокомпрессионного выключателя при отключении.

Сущность изобретения состоит в том, что в дугогасительном устройстве высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, содержащем главные, дугогасительные контакты, один с критической площадью поперечного сечения горловины S_м, изоляционное сопло, полость накачки, ограниченную внутренней поверхностью изоляционного сопла и дугогасительными контактами, совмещенную с межконтактным промежутком, соединенную с камерой сжатия щелевым каналом и с общим объемом выключателя щелевым каналом продольного дутья с критической площадью сечения, образованным наружной поверхностью подпружиненного дугогасительного контакта и внутренней поверхностью изоляционного сопла, щелевой канал выполнен в теле изоляционного сопла с критическим сечением на выходе в полость накачки 1 и обеспечивает поперечное дутье, при этом в момент гашения дуги выполняется соотношение S_щS_и+S_м.

Не известны дугогасительные устройства высоковольтных газонаполненных автокомпрессионных выключателей, в которых надежность функционирования дугогасительного устройства при отключении осуществляется за счет щелевого канала, выполненного в теле изоляционного сопла с критическим сечением на выходе в полость накачки и обеспечивающего поперечное дутье, при этом в момент гашения дуги выполняется соотношение S_щS_и+S_м.

На чертеже изображено дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя в момент отключения.

Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполнительного автокомпрессионного выключателя содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, неподвижный поршень 3, шток 4 привода, подпружиненный дугогасительный контакт 5 и подвижный дугогасительный контакт 6. На главном подвижном контакте 2 жестко закреплено изоляционное сопло 7. Камера сжатия 8 находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 7, главный подвижный контакт 2, подвижный дугогасительный контакт 6 и неподвижный поршень 3. Полость накачки 9 соединена щелевым каналом 10 с камерой сжатия 8, при этом данный щелевой канал выполнен в теле изоляционного сопла 9 с критическим сечением S_щ на выходе в полость накачки 9 и обеспечивает поперечное дутье. С общим объемом выключателя полость накачки 10 связана щелевыми каналами между внутренней поверхностью изоляционного сопла 7 и внешней поверхностью подпружиненного дугогасительного контакта 5 с критической площадью поперечного сечения.

Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя работает следующим образом.

Отключение. При подаче команды на отключение шток 4 перемещает подвижную контактную систему выключателя с главным подвижным контактом 2 и изоляционное сопло 7 сверху вниз. Сначала размыкаются главные контакты 1 и 2, одновременно ток сбрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов 5 и 6. По мере движения подвижной системы выключателя относительно неподвижного поршня 3 происходит сжатие газа, например, элегаза, в камере сжигания 8. После размыкания дугогасительных контактов 5 и 6 дуга горит в полости накачки 1 между дугогасительными контактами 5 и 6 во внутренней поверхности изоляционного сопла 7. В полости 1 за счет энергии излучения, воздействующей на внутреннюю поверхность изоляционного сопла 7, получается эффект автогенерации (абляция изоляционной стенки) и возникновение массового расхода паровой фазы, что приводит к повышению давления в полости накачки 9. В процессе перемещения подвижной контактной системы выключателя изменяется щелевой канал с площадью сечения, что позволяет ограничить давление газа в полости накачки 9 при отключении тока короткого замыкания, а к моменту перехода его через ноль обеспечить восстановление потока газа из камеры сжатия 8 через изоляционное сопло 7 с критическим сечением S_щ и эффективно погасить электрическую дугу отключения.

Включение. При включении выключателя сначала происходит контактирование подвижного дугогасительного контакта с подпружиненными дугогасительными контактами 5, а затем с главными контактами 1 и 2.

Результаты исследования показали, что решение задачи повышения отключающей способности без увеличения мощности привода достигается за счет выбора соответствующего критического сечения S_щ в сочетании с сечением щелевого канала S_и и критической площадью поперечного сечения горловины S_м.

Установлено, что поставленная задача решается выполнением щелевого канала 10 в теле изоляционного сопла с критическим сечением S_щ на выходе в полость накачки 9. При увеличении площади сечения щелевого канала относительно оптимальной величины падение массового расхода дугогасительного газа в горловине металлического сопла в подвижном дугогасительном контакте связано как с увеличением пневматического сопротивления, так и с тепловым кризисом потока в щелевом канале 10.