Высоковольтный токоограничивающий предохранитель

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к высоковольтным токоограничивающим предохранителям. Токоограничивающий предохранитель содержит заполненный дугогасящим материалом изоляционный корпус, закрытый по концам колпачками, внутри которого размещена плавкая вставка. Плавкая вставка представляет собой, по крайней мере, два параллельно размещенных плавких элемента, свитых в спирали, внутри каждой из которых проходит стержень круглого сечения, жестко соединенный с колпачками и выполненный из дугостойкого, ударопрочного материала, например муллитокорунда, диаметр которого меньше диаметра намотки спиралей. Плавкий элемент представляет собой, например, круглую проволоку переменного сечения или перфорированную ленту. Техническим результатом является создание предохранителей с большими номинальными токами и низкими минимальными токами отключения, улучшение удельных параметров предохранителей и удешевление предохранителя в целом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным токоограничивающим предохранителям на большие номинальные токи с высокой отключающей способностью.

Создание предохранителей с большими номинальными токами и низкими минимальными токами отключения неизбежно заставляет проектировщиков увеличивать число плавких элементов в предохранителе, поэтому размеры предохранителя должны были бы увеличиваться. Однако имеется противоречивое требование, состоящее в том, что они должны быть сконструированы в одиночной трубе стандартных размеров, чтобы избежать чрезмерно больших предохранителей, устанавливаемых в шкафы. Такое требование ставит задачу оптимального размещения большого количества плавких элементов внутри патрона предохранителя.

Известны высоковольтные токоограничивающие предохранители с низкими номинальными токами, в которых плавкая вставка состоит из плавких элементов, размещенных внутри патрона в виде параллельных спиралей, свободно расположенных в дугогасящем наполнителе.

Однако предохранители с такими плавкими вставками имеют существенные недостатки, заключающиеся в том, что при отключении токов перегрузки небольшой кратности по отношению к номинальному току предохранителя возникают усилия взаимного притяжения параллельно расположенных проводников, а время до момента расплавления каждого плавкого элемента достаточно для того, чтобы эти плавкие элементы успели перехлестнуться, что зачастую является причиной отказа в отключении этих токов.

Известны также высоковольтные токоограничивающие предохранители, содержащие заполненный кварцевым песком изоляционный корпус, закрытый по концам колпачками, внутри которого размещена плавкая вставка, представляющая собой два вставленных друг в друга сердечника с намотанными на каждом из них плавкими элементами, выполненными из круглой проволоки переменного сечения, или из соединенных между собой отрезков проволоки круглого сечения разного диаметра, или перфорированной ленты [1].

Однако в таких предохранителях из-за наличия двух сердечников существенно сокращено количество дугогасящего материала в патроне, ухудшены условия теплоотдачи для плавкого элемента.

Экспериментально доказано, что это токи, при которых преддуговое время составляет более 5 сек. Для предохранителей на большие номинальные токи эта проблема приобретает еще большее значение, т.к. возрастает как количество плавких элементов, из-за чего расстояние между ними неизбежно сокращается, так и величина отключаемого малого тока, что приводит к увеличению сил притяжения между плавкими элементами.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание предохранителей с большими номинальными токами и низкими минимальными токами отключения, улучшение удельных параметров предохранителей и удешевление предохранителя в целом.

Для ее решения в высоковольтном токоограничивающем предохранителе, содержащем заполненный дугогасящим материалом изоляционный корпус, закрытый по концам колпачками, внутри которого размещена плавкая вставка, выполненная в виде параллельно размещенных плавких элементов, свитых в спирали, внутри каждой из которых свободно проходит стержень круглого сечения, жестко соединенный с противоположными колпачками и выполненный из дугостойкого, ударопрочного материала, диаметр которого меньше диаметра намотки спиралей. Стержень может быть выполнен из муллитокорунда. Плавкий элемент может представлять собой круглую проволоку переменного сечения. Плавкий элемент может быть выполнен из соединенных между собой отрезков проволоки круглого сечения разного диаметра или перфорированную ленту.

Роль изоляционных стержней состоит в том, что они препятствуют схлестыванию плавких элементов при отключении минимальных токов от усилий, возникающих при их длительном протекании. С другой стороны, поскольку эти изоляционные стержни свободно проходят внутри спиралей, то, во-первых, дугогасительный материал, в качестве которого служит кварцевый песок, охватывает плавкий элемент со всех сторон, что улучшает условия дугогашения, и, во вторых, поскольку соотношение между внутренним диаметром спирали и наружным диаметром изоляционного стержня достаточно большое, то образующиеся во время отключения токов короткого замыкания шлаковые трубки (фульгуриты) не ломают эти стержни, а витки фульгурита, образованные вдоль плавких элементов, не сливаются между собой и не сливаются в одно целое вдоль поверхности изоляционного стержня, что повышает надежность отключения токов короткого замыкания.

На чертеже приведен высоковольтный токоограничивающий предохранитель и разрез по линии А-А.

Высоковольтный токоограничивающий предохранитель содержит заполненный кварцевым песком изоляционный корпус 1, закрытый по концам колпачками 2, внутри которого размещена плавкая вставка 3 и указатель 4. Плавкая вставка 3 представляет собой параллельно размещенные плавкие элементы 5, свитые в спирали, внутри каждой из которых проходит стержень 4 круглого сечения, жестко соединенный с колпачками 2 и выполненный из дугостойкого, ударопрочного материала, например муллитокорунда, диаметр которого меньше диаметра намотки спиралей. Плавкий элемент 5 представляет собой, например, круглую проволоку переменного сечения, или соединенные между собой отрезки проволоки круглого сечения разного диаметра, или перфорированную ленту.

Работа предохранителя осуществляется следующим образом.

При возникновении КЗ плавкий элемент практически мгновенно расплавляются по всей длине, за это время плавкие элементы и соответственно образующиеся вдоль них при горении дуги, фульгуриты, не успевают сдвинуться с места и перехлестнуться между собой.

При отключении токов перегрузки на плавкие элементы начинают действовать силы взаимного притяжения, но размещенные внутри изоляционные стержни, жестко связанные с колпачками, препятствуют их перемещению и сближению.

Использование данного высоковольтного токоограничивающего предохранителя позволяет повысить технологичность и уменьшить трудоемкость изготовления ПЭ, повысить их механическую прочность, увеличить номинальный ток для данного габарита предохранителя, улучшить удельные параметры и удешевить предохранитель в целом.

Источник информации

1. Патент US 5892427.

Формула изобретения

1. Высоковольтный токоограничивающий предохранитель, содержащий заполненный дугогасящим материалом изоляционный корпус, закрытый по концам колпачками, внутри которого размещена плавкая вставка, отличающийся тем, что плавкая вставка выполнена в виде параллельно размещенных плавких элементов, свитых в спирали, внутри каждой из которых проходит стержень круглого сечения, жестко соединенный с колпачками, выполненный из дугостойкого, ударопрочного материала, диаметр которого меньше диаметра намотки спиралей.

2. Высоковольтный токоограничивающий предохранитель по п.1, отличающийся тем, что стержень выполнен из муллито-корунда.

3. Высоковольтный токоограничивающий предохранитель по п.1, отличающийся тем, что плавкий элемент выполнен в виде круглой проволоки переменного сечения.

4. Высоковольтный токоограничивающий предохранитель по п.1, отличающийся тем, что плавкий элемент выполнен в виде соединенных между собой отрезков проволоки круглого сечения разного диаметра.

5. Высоковольтный токоограничивающий предохранитель по п.1, отличающийся тем, что плавкий элемент выполнен в виде перфорированной ленты.

РИСУНКИ

Рисунок 1