дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя

Формула изобретения

1. Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, содержащее главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло, Г-образную цилиндрическую изоляционную втулку, ограничивающую внутренней оконечностью полость автогенерации в пространстве вверх по потоку, а внутренней поверхностью - камеру автодутья, образованную с внешней поверхностью подвижного дугогасительного контакта, с каналом, образованным внутренней цилиндрической поверхностью изоляционного сопла и внешней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки, обеспечивающим соединение полости автогенерации с надпоршневым объемом камеры сжатия, отличающееся тем, что в конструкции выполняется соотношение V_н/V _к=0,15÷0,30, где V_к - конечный объем сжатия после выполнения операции отключения, V _н - начальный (исходный) объем сжатия.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внешней поверхности дугогасительного контакта введен изоляционный цилиндр и камера автодутья ограничена внутренней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки и внешней поверхностью изоляционного цилиндра.

Описание изобретения к патенту

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

Известно дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя [1], в котором имеются главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло. Недостатком данной конструкции является значительная мощность привода для функционирования выключателя при коммутации номинальных токов отключения, что снижает надежность выключателя в эксплуатации.

Наиболее близким к данному является дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя [2], содержащее главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло, Г-образную цилиндрическую изоляционную втулку, ограничивающую внутренней оконечностью полость автогенерации в пространстве вверх по потоку, внутренней поверхностью камеру автодутья, а внешней поверхностью камеру автогенерации, образованную в теле изоляционного сопла, и соединенную с надпоршневым объемом камеры сжатия каналом, образованным внутренней цилиндрической поверхностью изоляционного сопла и внешней цилиндрической поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки.

Повышение эффективности дугогашения при отключении обеспечивается за счет использования эффекта автогенерации (введением полости автогенерации, камеры автодутья и камеры автогенерации) и выбором оптимальных соотношений для этих элементов дугогасительного устройства, а также оптимальных углов потока газа в сторону изоляционного сопла, что позволяет повысить давление вверх по потоку, а следовательно, увеличить массовый расход дугогасящей среды при отключении (в области нуля тока) и увеличить номинальное напряжение на разрыв [2].

Однако значительные радиальные размеры камеры сжатия и, как следствие, значительные массы подвижных элементов дугогасительного устройства не позволяют существенно снизить мощность привода.

Существенное уменьшение мощности привода достигается уменьшением радиальных размеров дугогасительного устройства (диаметра поршня в сочетании с уменьшением диаметров сопел), а следовательно, приведенной массы подвижных частей выключателя. При этом эффективный рост давления вверх по потоку и турбулизация дугогасящей среды вверх по потоку распространяется по объемам полости автогенерации, камере автодутья, камере сжатия и роль камеры автогенерации резко уменьшается, так как ее функции при малых габаритах дугогасительного устройства передаются полости автогенерации, камере автодутья и камере сжатия.

Эффективное взаимодействие газового потока из этих камер с остаточным следом дуги отключения между дугогасительными контактами играет решающую роль при восстановлении межконтактной электрической прочности для коммутационного режима 100% и неудаленное короткое замыкание (НКЗ) при высоком уровне переходного восстанавливающего напряжения (ПВН).

Оптимальное сочетание автокомпрессии с более эффективной полостью автогенерации и камерой автодутья, а также оптимизация соотношения начального (исходного) объема камеры сжатия к конечному объему камеры сжатия после выполнения операции отключения (для обеспечения необходимого расхода газа после остановки привода, когда размеры камеры сжатия минимальны и неизменны, а температура газа выше, чем в стандартной конструкции дугогасительного устройства), позволяют повысить отключающую способность выключателя без существенного увеличения мощности привода и номинального (исходного) давления в объеме выключателя.

Задачей предлагаемого изобретения является выбор оптимальных параметров дугогасительного устройства, обеспечивающих надежность функционирования дугогасительного устройства высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя в эксплуатации.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в дугогасительном устройстве высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, содержащем главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло, Г-образную цилиндрическую изоляционную втулку, ограничивающую внутренней оконечностью полость автогенерации в пространстве вверх по потоку, а внутренней поверхностью камеру автодутья, образованную с внешней поверхностью подвижного дугогасительного контакта, с каналом, образованным внутренней цилиндрической поверхностью изоляционного сопла и внешней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки, обеспечивающим соединение полости автогенерации с надпоршневым объемом камеры сжатия, выполняется соотношение V_н/V _к=0,15-0,30, где V_к - конечный объем сжатия после выполнения операции отключения, V _н - начальный (исходный) объем сжатия. При этом на внешней поверхности дугогасительного контакта введен изоляционный цилиндр и камера автодутья ограничена внутренней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки и внешней поверхностью изоляционного цилиндра.

Нам неизвестны дугогасительные устройства высоковольтных газонаполненных автокомпрессионных выключателей, в которых повышение отключающей способности и надежности функционирования дугогасительного устройства при уменьшении радиальных размеров дугогасительного устройства и мощности привода осуществляется благодаря выполнению соотношения V_н/V_к =0,15-0,30, где V_к - конечный объем сжатия после выполнения операции отключения, V_н - начальный (исходный) объем сжатия. При этом в устройстве на внешней поверхности дугогасительного контакта введен изоляционный цилиндр и камера автодутья ограничена внутренней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки и внешней поверхностью изоляционного цилиндра.

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

Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, подвижный дугогасительный контакт 3, неподвижный поршень 4, неподвижный дугогасительный контакт 5, изоляционное сопло 6, Г-образную цилиндрическую изоляционную втулку 7, внутренняя поверхность которой образует с внешней цилиндрической поверхностью изоляционного цилиндра 8 камеру автодутья Б, при этом втулка 7 ограничивает внутренней оконечностью полость автогенерации А в пространстве вверх по потоку, а внешней поверхностью изоляционный канал В, образованный Г-образной цилиндрической изоляционной втулкой, обеспечивающий соединение полости автогенерации А с надпоршневым объемом камеры сжатия Д. Камера сжатия Д находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 6, главный подвижный контакт 2, жестко связанный с подвижным дугогасительным контактом 3 и штоком привода (на чертеже не показано), и неподвижным поршнем 4.

Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя работает следующим образом.

Отключение. При подаче команды на отключение перемещается подвижная система выключателя с главным подвижным контактом 2, подвижным дугогасительным контактом 3 и изоляционным соплом 6 сверху вниз. Сначала размыкаются главные контакты 1, 2, затем ток перебрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов неподвижного 5 и подвижного 3. По мере движения подвижной системы выключателя относительно неподвижного поршня 4 происходит сжатие газа, например элегаза, в камере сжатия Д. После размыкания дугогасительных контактов 3 и 5 электрическая дуга горит в полости автогенерации А между дугогасительными контактами 3 и 5, внутренней оконечностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки 7 и внутренней поверхностью изоляционного сопла 6. В полости автогенерации А за счет энергии излучения, воздействующей на внутреннюю поверхность изоляционного сопла 6 и внутреннюю поверхность как оконечности Г-образной цилиндрической изоляционной втулки 7, так и внутреннюю изоляционную поверхность камеры автодутья Б, возникает значительный эффект автогенерации, связанный с абляцией изоляционных стенок и возникновением массового расхода паровой фазы, что приводит к повышению давления в межконтактном промежутке и расходному эффекту, ограничивающему доступ дугогасящей среды в межконтактный промежуток в максимуме отключаемого тока. В момент перехода тока через нуль обеспечивается восстановление потока газа из камеры сжатия Д через канал В и далее через сопло подвижного дугогасительного контакта 3 и изоляционное сопло 6 в общий объем выключателя с повышенным массовым расходом дугогасящей среды, что повышает эффективность дугогашения.

Включение. При включении выключателя вначале имеется контактирование подвижного дугогасительного контакта 3 с дугогасительным контактом 5, а затем главных контактов 1, 2.

Проведенные исследования показывают, что решение задачи повышения отключающей способности при уменьшении радиальных размеров дугогасительного устройства и мощности привода достигается за счет выполнения соотношения V_н/V _к=0,15-0,30, где V_к - конечный объем сжатия после выполнения операции отключения, V _н - начальный (исходный) объем сжатия, а также введением изоляционного цилиндра 8 на внешней поверхности подвижного дугогасительного контакта 3, при этом объем автодутья Б ограничен внутренней поверхностью Г-образной цилиндрической изоляционной втулки 7 и внешней поверхностью изоляционного цилиндра 8.

Литература

1. Патент 519238, Н01Н 33/91, 1972, Швейцария, ВВС.

2. Патент 2207648 С1, Н01Н 33/91, 2001, РФ.