Газовый выключатель

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационной аппаратуре высокого напряжения. Газовый выключатель содержит корпус, компрессионную камеру, камеру всасывания и подвижный трубчатый контакт с выхлопным отверстием, открытым в камеру всасывания. Указанный подвижный трубчатый контакт имеет также дополнительное выхлопное отверстие, открытое в общий объем корпуса выключателя. Причем внутри подвижного трубчатого контакта имеется патрубок, соединенный с дополнительным выхлопным отверстием, а канал между трубчатым подвижным контактом и патрубком соединен с выхлопным отверстием. Техническим результатом является повышение отключающей способности выключателя. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационной аппаратуре высокого напряжения.

Известны элегазовые автокомпрессионные выключатели, в которых гашение электрической дуги происходит за счет ее обдува газом, сжимаемом поршнем в компрессионной камере. Недостатком этой конструкции является необходимость применения мощного привода, поскольку для отключения больших токов короткого замыкания требуется большое давление сжимаемого газа.

Известны также элегазовые автогенерирующие выключатели с гашением дуги газом, давление которого повышается за счет нагрева дугой. Недостатком этой конструкции является неудовлетворительное отключение малых токов, при которых не происходит существенный нагрев газа и соответствующий рост его давления. Для преодоления этой трудности приходится применять дополнительное поршневое устройство, что усложняет и удорожает выключатель. Но и в этом случае высокая температура обдувающего газа затрудняет повышение напряжения, приходящегося на один разрыв выключателя.

Наиболее близким к предлагаемому решению является автокомпрессионный выключатель, в котором наряду с компрессионной камерой имеется камера всасывания. В этом выключателе имеется неподвижный поршень, расположенный на цилиндрическом основании. Снаружи поршня расположен подвижный цилиндр с закрепленным на нем изоляционным дугогасительным соплом и трубчатым контактом с выхлопным отверстием в боковой стенке. Подвижный цилиндр вместе с неподвижным поршнем ограничивает объем компрессионной камеры. На трубчатом контакте закреплен подвижный поршень, расположенный внутри указанного цилиндрического основания, причем отверстия в трубчатом контакте открыты в пространство между подвижным и неподвижным поршнями, образующими камеру всасывания газа в процессе операции отключения. При движении поршня объем этой камеры увеличивается и в него поступает газ, проходящий через одно из дугогасительных сопел. Это интенсифицирует течение газа через это сопло при отключении малых токов, но при отключении большого тока камера всасывания заполняется нагретым дугой газом настолько быстро, что перепад давлений между компрессионной камерой и камерой всасывания уменьшается до незначительной величины, обдув дуги через трубчатый контакт становится малым, и отключающая способность снижается, что является недостатком конструкции. Однако применение камеры всасывания наряду с компрессионной камерой позволяет уменьшить мощность привода, поскольку силы давления, действующие на подвижные части при отключении токов короткого замыкания, в значительной степени компенсируются. Таким образом, применение камеры всасывания облегчает требования к приводу, но ухудшает отключающую способность выключателя Цепь изобретения - повышение отключающей способности выключателя.

Указанная цепь достигается тем, что в газовом выключателе, имеющем корпус, компрессионную камеру, камеру всасывания и подвижный трубчатый контакт с выхлопным отверстием, открытым в камеру всасывания, указанный подвижный трубчатый контакт имеет также дополнительное выхлопное отверстие, открытое в общий объем корпуса выключателя, патрубок внутри подвижного трубчатого контакта, причем канал между трубчатым подвижным контактом и патрубком соединен с выхлопным отверстием, а патрубок соединен с дополнительным выхлопным отверстием.

Указанные признаки отсутствуют в известных решениях.

На фиг.1 представлено дугогасительное устройство предложенного выключателя в включенном (слева от оси) и отключенном (справа от оси) положениях. Здесь 1 - неподвижный контакт, 2 - изоляционное сопло, 3 -подвижный трубчатый контакт, выполняющий также функции второго сопла, 4 - шток управления с первым выхлопным отверстием в объем корпуса выключателя, выполняющий также функции первого дополнительного выхлопного тракта, 5 - компрессионная камера, 6 - камера всасывания, 7 - неподвижный поршень, 8 - корпус выключателя, 9 - патрубок, 10 - выхлопное отверстие, 11 - обратные клапаны, 12 - золотниковый клапан, 13 - ограничители хода штока управления, 14 - дополнительное выхлопное отверстие.

Выключатель работает следующим образом. При отключении объем компрессионной камеры (5) уменьшается, вследствие чего находящийся в ней газ начинает сжиматься, а его давление возрастать. После выхода неподвижного контакта (1) из подвижного трубчатого контакта (3) между ними загорается дуга, а через открывшееся сопло в подвижном трубчатом контакте (3) начинается истечение сжатого газа. После выхода неподвижного контакта (1) из сопла (2) через него также начинается истечение газа и организуется эффективный двусторонний обдув дуги. Газ, выходящий через подвижный трубчатый контакт (3), проходит через основной выхлопной тракт трубчатого контакта (3) и входит в два дополнительных тракта - внутри патрубка (9) и в канал между патрубком (9) и трубчатым контактом (3). Газ, проходящий через этот канал, через выхлопное отверстие (10) поступает в камеру всасывания (6) и повышает давление в ней.

Газ, проходящий через сопло в подвижном трубчатом контакте (3), нагревается дугой и его объем увеличивается многократно. Вследствие этого даже небольшая часть газа, попадающая в камеру всасывания (6), может повысить давление в ней до давления, близкого или равного давлению в компрессионной камере (5), так как давление торможения потока газа практически равно давлению в компрессионной камере (5). Благодаря этому силы давления, действующие на верхнюю часть компрессионной камеры (5) и препятствующие движению контактов при отключении, оказываются близкими к силам давления, действующим на нижнюю часть камеры всасывания (6), которые действуют в ту же сторону, что и силы со стороны привода. В результате от привода требуется совершать работу в основном по разгону подвижных масс до требуемых скоростей, а работа по сжатию газа при отключении больших токов значительно уменьшается. При отключении больших токов в камеру всасывания (6) поступает лишь небольшая часть газа, проходящего через дугогасительное сопло подвижного трубчатого контакта (3). Основная же часть газа свободно выбрасывается в объем корпуса (8) через патрубок (9) и дополнительное выхлопное отверстие (14). В результате чего не происходит снижения отключающей способности из-за уменьшения дутья через дугогасительное сопло подвижного трубчатого контакта (3).

При отключении малых токов, например, ненагруженной линии, из-за малого нагрева газа дугой в камере всасывания может образовываться разряжение, работающее против сил привода и замедляющее движение контактов. Для предотвращения этого в торцевой стенке камеры всасывания могут быть расположены обратные клапаны (11), впускающие газ в эту камеру при появлении в ней разряжения.

При включении газ из камеры всасывания выталкивается поршнем через выхлопное отверстие (10) и поступает через подвижный трубчатый контакт (5) в расширяющийся при этой операции объем компрессионной камеры (5).

Однако при работе в цикле отключение-включение-отключение при включении газ в камере всасывания имеет высокую температуру, если он попал в нее после предшествовавшего отключения тока короткого замыкания, что должно отрицательно сказаться на восстановлении электрической прочности при повторном отключении. Для предотвращения этого может быть применен золотниковый клапан (12). При отключении шток управления (4) переводит золотниковый клапан в нижнее положение до упора в нижний ограничитель хода штока (15) - на чертеже изображены при включенном положении выключателя - и клапан открывает выхлопное отверстие (10) в сторону канала между патрубком (9) и трубчатым контактом (3), благодаря чему происходит заполнение камеры всасывания нагретыми дугой газами. При включении золотниковый клапан (12) переводится штоком в верхнее положение и выхлопное отверстие открывается в сторону общего объема корпуса выключателя. Сжимаемый в этом случае горячий газ из камеры всасывания выбрасывается в объем корпуса, а холодный газ поступает в компрессионную камеру из объема корпуса через подвижный трубчатый контакт, патрубок и дополнительное выхлопное отверстие в штоке.

Однако газ в компрессионную камеру свободно поступает только до тех пор, пока сопло в подвижном трубчатом контакте (5) не будет закрыто неподвижным контактом (1) при его включении. После этого поступление газа затруднится и давление в компрессионной камере начнет снижаться. Это в свою очередь приведет к уменьшению давления в компрессионной камере во время последующего отключения и соответствующему снижению отключающей способности. Для предотвращения этого выхлопное отверстие в камеру всасывания можно делать такого размера, чтобы в отключенном положении оно частично перекрывалось неподвижным поршнем. Тогда верхняя часть отверстия соединит компрессионную камеру с выхлопным трактом и через это отверстие и тракт камера заполнится холодным газом до давления заполнения аппарата.

Преимуществом предложенной конструкции выключателя является то, что благодаря поступлению части нагретого дугой газа в камеру всасывания снижаются требования к силовым характеристикам и мощности привода в сравнении с выпускаемыми сейчас элегазовыми автокомпрессионными выключателями. В то же время наличие выхлопа в объем корпуса выключателя предотвращает снижение его отключающей способности. Применение золотникового клапана и предложенной формы выхлопного отверстия позволяет сохранять эту отключающую способность также в циклах включение-выключение и повторного включения. Применение обратного клапана позволяет сохранить также отключающую способность при отключении холостой линии.

Формула изобретения

Газовый выключатель, имеющий корпус, компрессионную камеру, камеру всасывания и подвижный трубчатый контакт с выхлопным отверстием, открытым в камеру всасывания, отличающийся тем, что указанный подвижный трубчатый контакт имеет также дополнительно выхлопное отверстие, открытое в общий объем корпуса выключателя, и патрубок внутри подвижного трубчатого контакта, причем канал между трубчатым подвижным контактом и патрубком соединен с выхлопным отверстием, а патрубок соединен с дополнительным выхлопным отверстием.

РИСУНКИ

Рисунок 1