Газонаполненный разъединитель комплектного распределительного устройства высокого напряжения с элегазовой изоляцией

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элегазовым разъединителям, входящим в состав комплектных распределительных устройств высокого напряжения с элегазовой изоляцией (КРУЭ). Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности КРУЭ при коммутации разъединителем путем уменьшения амплитуды и увеличения фронта импульса перенапряжений. Газонаполненный разъединитель КРУЭ содержит выполненные в форме цилиндров подвижный и неподвижный контакты, расположенные на одной оси и размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом. На продольной оси, общей для обоих контактов, внутри подвижного контакта расположены жидкостной резистор, пружина, стянутая гибкой лентой, соединяющая один торец резистора с коротким металлическим цилиндром, жестко соединенным с внутренней полостью подвижного контакта и имеющим по оси отверстие, через которое проходит неподвижный стержень, упирающийся в гибкую ленту, внутри неподвижного контакта расположен пружинящий стержень, имеющий возможность соединения со вторым торцом резистора. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к элегазовым разъединителям, входящим в состав комплектных распределительных устройств высокого напряжения с элегазовой изоляцией (КРУЭ).

Надежность работы КРУЭ зависит от коммутаций разъединителем, которые приводят к высоковольтным перенапряжениям, снижающим надежность элегазовой изоляции и появлению импульсных помех в низковольтных цепях КРУЭ, которые опасны для микроэлектронных и микропроцессорных устройств систем технологического и оперативного диспетчерского управления КРУЭ.

Известен разъединитель КРУЭ, [1] , содержащий подвижный и неподвижный контакты в котором для снижения тока нагрузки в момент отключения разъединителя установлен резистор, шунтированный параллельной цепью шинопроводов. Величина такого резистора не превышает нескольких Ом (напряжение до 100 В, ток ~ 1 А промышленной частоты). Резистор выполнен в виде экрана дугогасительной камеры, один конец которого соединен с неподвижным контактом разъединителя, а второй конец экрана, выполненный в виде металлического кольца, контактирует с подвижным контактом разъединителя при отключении разъединителя. Недостатком аналога является конструктивное выполнение дугогасительной камеры, (экран неподвижного контакта разъединителя) и резистора, рассчитанных на напряжение 100 В и ниже.

Известен разъединитель КРУЭ [2], принятый за прототип, содержащий размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, резистор, подвижный и неподвижный контакты. Один конец керамического (или проволочного) резистора соединяется с торцевой частью экрана неподвижного контакта, а другой конец - с неподвижным контактом. При включенном положении разъединителя снаружи подвижного контакта расположен резистор с экранами для предотвращения перекрытий между оболочкой и резистором во время перенапряжений, имеющихся при эксплуатации элегазового КРУ. Анализ показал, что для снижения высокочастотных перенапряжений в КРУЭ осевой размер керамического резистора, выдерживающего импульсное напряжение должен примерно в 7 раз превышать расстояние между подвижным и неподвижным контактами разъединителя в отключенном положении. В этом случае применение такого твердого (керамического) резистора с соответственно большими экранами требует существенного увеличения размеров конструкции разъединителя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание разъединителя КРУЭ, обеспечивающего повышение эксплуатационной надежности КРУЭ высокого напряжения во время коммутации разъединителем холостых шинопроводов путем уменьшения амплитуды и увеличения фронта импульса перенапряжений до величины, равной или более фронта грозового импульса при сохранении основных размеров разъединителя.

Применение в разъединителе КРУЭ жидкостного резистора, электрическая прочность которого (>10 кВ/мм) на порядок больше, чем у керамического (1-2 кВ/мм), позволяет расположить резистор внутри подвижного контакта, при этом оптимальная величина сопротивления резистора (порядка 10 кОм) достигается при существенном снижении его габаритов (по сравнению с твердым резистором). В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве применен жидкостной резистор вместо керамического, при этом резистор установлен внутри подвижного контакта, тем самым не изменяются основные габариты разъединителя, что позволяет полностью сохранить основную конструкцию и габариты разъединителя, поскольку не требуется установка дополнительной секции разъединителя КРУЭ.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в газонаполненном разъединителе, содержащем размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, расположенные на одной оси резистор и подвижный и неподвижный контакты, резистор выполнен жидкостным, на продольной оси, общей для обоих контактов, внутри подвижного контакта расположена пружина, стянутая гибкой лентой, соединяющая один торец резистора с коротким металлическим цилиндром, жестко соединенным с внутренней полостью подвижного контакта и имеющим по оси отверстие, через которое проходит неподвижный стержень, упирающийся вовнутрь пружины, внутри неподвижного контакта расположен пружинящий стержень, имеющий возможность соединения со вторым торцом резистора.

Величина и энергоемкость жидкостного резистора, позволяющего увеличить длительность фронта импульса высокочастотных перенапряжений до величины, превышающей длительность фронта стандартного грозового импульса, определяется емкостью коммутирующего холостого шинопровода, соединенного с подвижным или неподвижным контактом разъединителя.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3). На фиг.1 изображен газонаполненный разъединитель с жидкостным резистором в отключенном положении разъединителя, когда резистор полностью утоплен в подвижном контакте; фиг. 2 демонстрирует разъединитель в процессе коммутации при сближении подвижного контакта с неподвижным; на фиг. 3 изображен разъединитель во включенном положении, когда торец резистора соприкасается с пружинящим стержнем и подвижный и неподвижный контакты соединяются друг с другом.

Газонаполненный разъединитель (фиг. 1) содержит коаксиально расположенные металлический корпус 1, заполненный элегазом, внутри которого расположены подвижный 2 и неподвижный 3 контакты. Внутри подвижного контакта 2 расположен жидкостной резистор 4, пружина 5, стянутая гибкой лентой 6, соединяющая один торец резистора 4 с коротким металлическим цилиндром 7, жестко соединенным с внутренней полостью подвижного контакта 2 и имеющим по оси отверстие, через которое проходит неподвижный стержень 8, упирающийся в гибкую ленту 6. Внутри неподвижного контакта 3 расположен пружинящий стержень 9, предназначенный для касания со вторым торцом резистора 4.

Газонаполненный разъединитель работает следующим образом. В отключенном положении разъединителя (фиг. 1) жидкостной резистор 4 полностью утоплен в полости подвижного контакта 2 с помощью пружины 5 и неподвижного стержня 8. При перемещении подвижного контакта 2 к неподвижному контакту 3 пружина 5 удаляется от неподвижного стержня 8, что позволяет пружине 5 выдвигать жидкостной резистор 4 из внутренней полости подвижного контакта 2. При дальнейшем сближении переднего торца жидкостного резистора 4 и подвижного стержня неподвижного контакта 3 (фиг. 2) происходят перекрытия между ними (фиг. 2: сплошные линии) до момента их касания (фиг. 2: пунктирные линии). Движение подвижного контакта 2 после касания происходит уже без контакта пружины 5 и неподвижного стержня 8, а передний торец жидкостного резистора 4, соприкасаясь с подвижным стержнем 9 неподвижного контакта 3, начинает утапливаться внутрь подвижного контакта 2. Подвижный контакт 2 останавливается после его касания с неподвижным контактом 3 разъединителя (фиг. 3).

Газонаполненный разъединитель может работать и в обратном направлении - от включенного положения к отключенному положению. Отличие заключается в том, что в первом случае величина напряжения перекрытия изменяется от максимальных значений до минимальных, а во втором - с минимальных значений напряжения до максимальных, когда дальнейшее увеличение промежутка между контактами не сопровождается перекрытием промежутка.

Для экспериментальной проверки применения жидкостного резистора в разъединителе КРУЭ-220 кВ в АО НИИПТ был изготовлен его полномасштабный макет, который был испытан импульсным напряжением 400 кВ с энергией рассеивания резистора, соответствующей длине холостого шинопровода КРУЭ 220 кВ, равной 10 м. Величина сопротивления резистора составляла 10 кОм.

Расчеты и экспериментальная проверка полномасштабного жидкостного резистора для КРУЭ-220 кВ показали, что введение его в разъединитель КРУЭ не требует изменения габаритов и параметров разъединителя, но позволяет резко снизить амплитуду перенапряжения и увеличить длительность фронта импульса перенапряжений до величины, равной или более фронта грозового импульса, что позволит повысить надежность элегазовой изоляции и низковольтных цепей КРУЭ.

Источники информации 1. Патент США 5045652, МКИ H 01 H 33/24, H 01 H 31/32, заявка 361032, заявл. 02.06.89, оп. 03.09.91, приоритет Японии 02.06.88, заявка 63-134494.

2. Y. Yamagata at al. "Development of 1100 kV GIS- GAS circuit breaker, disconnectors and high-speed groundings" CIGRE. 1996, rep. 13-304 (прототип).

Формула изобретения

Газонаполненный разъединитель комплектного распределительного устройства высокого напряжения с элегазовой изоляцией, содержащий размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, расположенные на одной оси резистор и подвижный и неподвижный контакты, отличающийся тем, что резистор выполнен жидкостным и установлен внутри подвижного контакта, на продольной оси внутри подвижного контакта расположена пружина, стянутая гибкой лентой, соединяющая один торец резистора с коротким металлическим цилиндром, жестко соединенным с внутренней полостью подвижного контакта и имеющим по оси отверстие, через которое проходит неподвижный стержень, упирающийся в гибкую ленту, внутри неподвижного контакта расположен пружинящий стержень, имеющий возможность соединения со вторым торцом резистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3