Быстро замыкающийся элемент переключения
Переключатель, в частности заземляющий разъединитель, для быстрого установления соединения с землей и для гашения паразитной электрической дуги для системы переключения, причем заземляющий разъединитель имеет по меньшей мере один неподвижный контакт (8) с первым кабельным вводом (8`), подвижный контакт (17), контактную направляющую (5) со вторым кабельным вводом (22, 23), механический накопитель (4) энергии, в разомкнутом состоянии изоляционный промежуток между неподвижным контактом (8) и подвижным контактом (17), изоляционный промежуток по меньшей мере частично заполнен изоляционной жидкостью (30), пусковое устройство (19) и стопорный механизм. Техническим результатом является обеспечение повторного использования после переключения и повышение экономичности изготовления. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к быстро замыкающемуся элементу переключения, в частности к быстро замыкающемуся заземляющему разъединителю, в частности для использования в системах низкого, среднего или высокого напряжения.
Из US 2010219162 A1 известен переключатель, который использует химический газогенератор, для того чтобы перемещать подвижный контакт переключателя.
Недостаток при использовании химических газовых реакторов заключается в применении реактивных пороховых зарядов, которые подвергаются старению и таким образом требуют соответствующего регулярного технического обслуживания.
Дальнейший недостаток химических газовых реакторов заключается в том, что приводное усилие должно создаваться только посредством реакции химических веществ, то есть реактивных пороховых зарядов, прежде чем подвижный контакт может ускоряться.
Для того чтобы предотвращать нежелательный статичный разряд пробоя и таким образом нежелательное короткое замыкание, US 2010219162 A1 и WO 10022938 A1 раскрывают использование двух отделенных вакуумов, оба из которых в случае переключения должны преодолеваться подвижным контактом.
Недостатком при этом является в частности затратное сдвоенное исполнение вакуумной камеры, связанные с ним длинные ходы переключения, которые должен преодолевать подвижный контактный элемент, и тем самым также более продолжительные длительности переключения.
Кроме того, недостатком является то, что соединенные в случае переключения вакуумы не могут просто снова отделяться, и переключатель не может просто повторно использоваться, даже если химический газогенератор был обновлен.
Теперь задачей изобретения является предоставление улучшенного, быстро переключающегося переключателя, который и быстрее переключается или, по меньшей мере, быстро переключается, и может по сравнению с уровнем техники экономично изготовляться, и требует меньшего технического обслуживания, чем переключатель из уровня техники, и может повторно использоваться после случая переключения.
Эта задача решается согласно изобретению с помощью признаков независимого пункта 1 формулы изобретения и с помощью зависимых от него пунктов формулы изобретения.
Соответствующий изобретению переключатель, в частности заземляющий разъединитель, для быстрого установления соединения с землей и тем самым в частности для гашения паразитной электрической дуги участвующих заземляющих разделителей для системы переключения, в частности системы низкого или среднего или высокого напряжения, имеет при этом следующие признаки:
- неподвижный контакт с первым кабельным вводом,
- подвижный контакт,
- контактную направляющую со вторым кабельным вводом,
- механический накопитель энергии,
- в разомкнутом состоянии изоляционный промежуток между неподвижным контактом и подвижным контактом, причем изоляционный промежуток, по меньшей мере, частично заполнен изоляционной жидкостью, такой как в частности изоляционное масло или изоляционный эфир,
- пусковое устройство и
- стопорный механизм.
В предпочтительном исполнении стопорный механизм, по меньшей мере, включает в себя:
- установочный элемент, такой как стопорный кожух или полувал,
- стопорное устройство, такое как шарик или собачка, и
- стопорный коммутатор или передаточный элемент.
Далее предпочтительно, что
- стопорный коммутатор может соединяться с подвижным контактом,
- механический накопитель энергии может соединяться со стопорным коммутатором,
- стопорный коммутатор может удерживаться стопорным устройством со стопорным кожухом,
- стопорный коммутатор может освобождаться стопорным устройством из стопорного кожуха при помощи пускового устройства,
- подвижный контакт может разгоняться механическим накопителем энергии стопорного коммутатора или при помощи стопорного коммутатора таким образом, что подвижный контакт может контактировать с неподвижным контактом,
- контактная направляющая служит как для направления движения подвижного контакта, так и для контактирования с подвижным контактом, и
- изоляционная жидкость при замыкании заземляющего разъединителя может вытесняться подвижным контактом.
В частности изоляционный промежуток может быть полностью заполнен изоляционной жидкостью 30, причем изоляционная жидкость 30 при замыкании переключателя, то есть в случае переключения, вытесняется в непоказанный объем вытеснения, предпочтительно вытесняется в возникающий за подвижным контактом объем вытеснения. Предпочтительно объем вытеснения в разомкнутом состоянии переключателя может быть закрыт разделительным устройством, в частности заслонкой или клапаном или двунаправленным клапаном в качестве разделительного устройства. Лишь при срабатывании переключателя, то есть при срабатывании пускового устройства разделительное устройство затем открывается и/или деблокируется.
Предпочтительным в соответствующем изобретению решении является то, что приводное усилие имеется уже с момента срабатывания, и вследствие этого подвижный контакт 17 сразу же ускоряется с максимальным усилием.
Дальнейшим преимуществом является то, что срок службы механического накопителя энергии, в частности пакета пружин, выше, чем срок службы газогенератора, в частности выше, чем срок службы химического газогенератора.
Дальнейшим преимуществом является то, что ни во время изготовления, ни во время использования не требуются специальные условия в отношении хранения и эксплуатации взрывчатых веществ.
Дальнейшим преимуществом является то, что вся работа переключателя может проверяться, так как возможно заряжание и разряжание механического накопителя энергии, в частности натяжение и ослабление пакета пружин, и благодаря измерению, например, момента натяжения придана по существу также функция привода. Это делает возможным простой контроль качества при изготовлении и при необходимости также в или на смонтированной системе.
Проверка электрической пусковой цепи, в частности магнитной катушки 19 или натяжной ленты 20, возможна в любое время без опасности.
Далее предпочтительным является то, что в изоляционных жидкостях, в частности в изоляционных маслах или изоляционных эфирах, отсутствует в отличие от вакуума остаточная вероятность нежелательных статичных разрядов пробоя.
В предпочтительном варианте осуществления изоляционная жидкость после случая переключения и при повторном размыкании переключателя и/или натяжении механического накопителя энергии, то есть в общем при введении механической энергии в механический накопитель, снова перемещается из объема вытеснения в изоляционный промежуток, и при необходимости изоляционный промежуток снова отделяется от объема вытеснения, например заслонкой, и при необходимости разделительное устройство между изоляционным промежутком и объемом вытеснения снова блокируется.
Предпочтительно, что стопорный коммутатор 13, 16 состоит из тягового штока 16 и натяжной гайки 13, стопорное устройство 14 образуется из стопорных шариков 14, механический накопитель 4 энергии реализуется посредством пакета 4 пружин, и пусковое устройство 19 образуется при помощи пускового магнита.
При помощи натяжной гайки 13 энергия может изначально или после случая переключения повторно вводиться в механический накопитель 4 энергии, в частности пакет 4 пружин может снова натягиваться. При этом может также подвижный контакт 17 перемещаться из замкнутого положения переключателя в разомкнутое положение переключателя.
При необходимости во время приведения в действие натяжной гайки 13 также изоляционная жидкость 30 перемещается из объема вытеснения в изоляционный промежуток.
Далее предпочтительно, что пакет 4 пружин может в расслабленном состоянии натягиваться при помощи натяжной гайки 13, и что стопорный кожух 15 может фиксироваться одним или несколькими винтами на тяговом штоке 16 против срабатывания.
Также предпочтительно то, что стопорный коммутатор 27 образуется из управляющего пальца 27, стопорное устройство 14 образуется из стопорного кожуха 15 и стопорных шариков 14, пусковое устройство 19a, 19b образуется из удерживающих электродов 19a, 19b и натяжной ленты 20, и механический накопитель 24 энергии для срабатывания реализуется посредством управляющей пружины 24.
Срабатывание переключателя осуществляется посредством разрушения натяжной ленты 20, благодаря тому, что электрический командный импульс прожигает натяжную ленту 20.
Электрический командный импульс создается при этом между удерживающими электродами 19a, 19b.
В предпочтительном варианте осуществления натяжная лента 20 изготавливается из углеродных волокон, так как они могут выдерживать высокое растягивающее напряжение и рассчитываться соответственно тонкими. Дополнительно углеродное волокно имеет сравнительно высокое удельное сопротивление и низкую массу, так что требуется небольшое количество энергии для прожигания.
Также предпочтительно, что установочный элемент образуется из полувала, и стопорное устройство является собачкой.
Равным образом предпочтительно, что контактная направляющая 5 выполнена таким образом, что подвижный контакт возникает только в заключительной фазе процесса замыкания заземляющего разъединителя 1, то есть незадолго перед тем как подвижный контакт 17 наталкивается на неподвижный контакт 8, возникает обширный механический контакт между подвижным контактом 17 и неподвижным контактом 8, который приводит к замедлению движения подвижного контакта 17 и вызывает электрический контакт между контактной направляющей 5 и подвижными контактами 17.
Предпочтительно также, что контактная направляющая 5 и/или подвижный контакт 17 и/или неподвижный контакт 8 имеет тормозной слой 9, по меньшей мере, в одной области, в которой подвижный контакт 17 может вступать в контакт с контактной направляющей 5 и/или неподвижным контактом 8, причем тормозной слой 9 состоит из электропроводного материала и рассчитан таким образом, что скорость подвижного контакта 17 уменьшается посредством попадания на тормозной слой 9.
Также предпочтительно, что неподвижный контакт 8 в области контакта с подвижным контактом имеет тормозной слой 9, так что наталкивающийся с высокой скоростью на неподвижный контакт 8 подвижный контактный элемент 17 дополнительно замедляется посредством деформации электропроводного тормозного слоя 9.
Далее предпочтительно, что тормозной слой 9 может пластично деформироваться благодаря вспененному металлу или поверхности, обладающей подходящей структурой.
Равным образом предпочтительно, что посредством попадания подвижного контакта 17 на тормозной слой 9 и/или посредством попадания неподвижного контакта 8 на тормозной слой и/или посредством попадания контактной направляющей 5 на тормозной слой тормозной слой 9, по меньшей мере, частично расплавляется и таким образом может спаиваться или спаивает неподвижный контакт 8 и/или подвижный контакт 17 и/или контактную направляющую 5 с неподвижным контактом 8 и/или подвижным контактом 17 и/или контактной направляющей 5.
Предпочтительно также то, что основной ток протекает в замкнутом состоянии переключения от неподвижного контакта 8 через тормозной слой 9, подвижный контакт 17 и контактную направляющую 5 ко второму кабельному вводу 22, 23, состоящему из электрического моста 23 и неподвижного контакта 22 земли.
Также предпочтительно то, что в подвижном контакте и/или неподвижном контакте имеются отверстия или каналы, которые делают возможным, что изоляционная жидкость может выходить из закрывающегося промежуточного пространства между неподвижным контактом и подвижным контактом, даже если края подвижного контакта и неподвижного контакта уже соприкасаются. В частности если подвижный контакт и неподвижный контакт выполнены в виде входящих друг с другом в зацепление или входящих друг с другом в частичное зацепление конических поверхностей.
Далее предмет изобретения разъясняется при помощи примеров осуществления и чертежа. На чертеже показаны:
фиг. 1 - изображение в разрезе соответствующего изобретению переключателя или заземляющего разъединителя с магнитным срабатыванием;
фиг. 2 - изображение в разрезе соответствующего изобретению переключателя или заземляющего разъединителя с термическим срабатыванием, причем показан только пусковой механизм; и
фиг. 3 - альтернативный пусковой механизм.
На фиг. 1 изображен быстрый заземляющий разъединитель 1, причем пусковой механизм предполагает магнитное срабатывание. При этом в качестве пускового устройства 19 используется пусковой магнит 19. Управляющий палец 27 пускового магнита 19 воздействует на стопорный кожух 15. Тяговый шток 16 удерживается стопорными шариками 14 в стопорном кожухе 15. На своем другом конце тяговый шток 16 соединен с пакетом 4 пружин и подвижным контактом 17. Между неподвижным контактом 8 и подвижным контактом 17 имеется в разомкнутом состоянии переключения изоляционный промежуток. Этот изоляционный промежуток заполнен изоляционной жидкостью, в частности изоляционным маслом или изоляционным эфиром 30.
На фиг. 1 также показано предпочтительное исполнение неподвижного контакта 8, при котором неподвижный контакт 8 имеет на своей поверхности контакта тормозной слой 9.
Далее конкретный заземляющий разъединитель 1 имеет изолирующий корпус 7 и внешний корпус 25, которые могут быть также выполнены за одно целое.
Подвижный контакт 17, по меньшей мере, на части раствора контактов направляется контактной направляющей 5. Эта контактная направляющая 5 служит также для электрического контактирования с подвижным контактом 17 в замкнутом положении переключателя. Контактная направляющая 5 соединяется при помощи электрического моста 23 с контактом 22 земли. Контакт 22 земли обозначается также как второй электрический ввод 22. С неподвижным контактом 8 можно контактировать через первый электрический ввод 8`.
Для натяжения пакета 4 пружин предусмотрена натяжная гайка 13.
Фиг. 2 показывает фрагмент соответствующего изобретению заземляющего разъединителя, причем в качестве альтернативного решения здесь реализовано термическое срабатывание. Термическое срабатывание для управляющей пружины 24 реализуется посредством натяжной ленты 20, которая закреплена на удерживающих электродах 19a, 19b или натянута на этих удерживающих электродах 19a, 19b таким образом, что управляющая пружина 24 удерживается в натянутом положении. Управляющая пружина 24 приводит в движение в случае срабатывания управляющий палец 27, который перемещает стопорный кожух 15 таким образом, что подвижный контакт освобождается и ускоряется управляющей пружиной 24 в направлении неподвижного контакта.
Натяжная лента 20 может термически разрушаться электрическим импульсом, который создается между удерживающими электродами 19a, 19b, и таким образом может вызываться переключение.
Винты 35 служат для фиксации тягового штока во время работ по техническому обслуживанию или во время натяжения управляющей пружины 24.
Фиг. 3 показывает альтернативный пусковой механизм. При этом в качестве пускового устройства 19 служит электромагнит, который управляющим пальцем 27 может воздействовать на подвижный, в частности поворотный, держатель полувала 15` таким образом, что деблокируется собачка 14`. Соединенный через тяговый шток 16 с собачкой 14` пакет 4 пружин, который не изображен на фиг. 3, вызывает при освобождении собачки 14` от полувала 15` ускорение подвижного контакта 17 к неподвижному контакту 8, подвижный контакт и неподвижный контакт не изображены на фиг. 3.
1. Заземляющий разъединитель (1), содержащий, по меньшей мере:
- неподвижный контакт (8) с первым кабельным вводом (8`),
- подвижный контакт (17),
- контактную направляющую (5) со вторым кабельным вводом (22, 23),
- механический накопитель (4, 24) энергии,
- в разомкнутом состоянии изоляционный промежуток между неподвижным контактом (8) и подвижным контактом (17), причем изоляционный промежуток по меньшей мере частично заполнен изоляционной жидкостью (30),
- пусковое устройство (19, 19a, 19b) и
- стопорный механизм.
2. Заземляющий разъединитель (1) по п.1, отличающийся тем, что стопорный механизм, по меньшей мере, включает в себя:
- стопорный кожух (15),
- стопорное устройство (14, 20) и
- стопорный коммутатор (13, 16, 27).
3. Заземляющий разъединитель (1) по п.2, отличающийся тем, что
- стопорный коммутатор (13, 16, 27) может соединяться с подвижным контактом (17),
- механический накопитель (4, 24) энергии может соединяться со стопорным коммутатором (13, 16, 27),
- стопорный коммутатор (13, 16, 27) может удерживаться стопорным устройством (14) в стопорном кожухе (15),
- стопорный коммутатор (13, 16, 27) может освобождаться стопорным устройством (14, 20) из стопорного кожуха (15) при помощи пускового устройства (19, 19a, 19b),
- подвижный контакт (17) может разгоняться механическим накопителем (4) энергии через стопорный коммутатор (13, 16, 27) таким образом, что подвижный контакт (17) может контактировать с неподвижным контактом (8),
- контактная направляющая (5) служит как для направления движения подвижного контакта (17), так и для контактирования с подвижным контактом (17), и
- изоляционная жидкость (30) при замыкании заземляющего разъединителя может вытесняться подвижным контактом (17).
4. Заземляющий разъединитель (1) по п.3, отличающийся тем, что
- стопорный коммутатор (13, 16) состоит из тягового штока (16) и натяжной гайки (13),
- стопорное устройство (14) образуется из стопорных шариков (14),
- механический накопитель (4) энергии реализуется посредством пакета (4) пружин, и
- пусковое устройство (19) образуется при помощи пускового магнита.
5. Заземляющий разъединитель (1) по п.4, отличающийся тем, что пакет (4) пружин может в расслабленном состоянии натягиваться при помощи натяжной гайки (13), и что стопорный кожух (15) может фиксироваться винтами на тяговом штоке (16) против срабатывания.
6. Заземляющий разъединитель (1) по п.2 или 3, отличающийся тем, что
- стопорный коммутатор (27) образуется из управляющего пальца (27),
- стопорное устройство (14, 20) образуется из стопорных шариков (14) и натяжной ленты (20),
- пусковое устройство (19a, 19b) образуется из удерживающих электродов (19a, 19b), и
- механический накопитель (24) энергии реализуется посредством управляющей пружины (24).
7. Заземляющий разъединитель (1) по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что контактная направляющая (5) выполнена таким образом, что подвижный контакт возникает только в заключительной фазе процесса замыкания заземляющего разъединителя (1), то есть незадолго перед тем как подвижный контакт (17) наталкивается на неподвижный контакт (8), возникает механический контакт между подвижным контактом (17) и неподвижным контактом (8), который приводит к замедлению движения подвижного контакта (17) и вызывает электрический контакт между контактной направляющей (5) и подвижными контактами (17).
8. Заземляющий разъединитель (1) по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что контактная направляющая (5) и/или подвижный контакт (17) и/или неподвижный контакт (8) имеет тормозной слой (9) по меньшей мере в одной области, в которой подвижный контакт (17) может вступать в контакт с контактной направляющей (5) и/или неподвижным контактом (8), причем тормозной слой (9) состоит из электропроводного материала и рассчитан таким образом, что скорость подвижного контакта (17) уменьшается посредством попадания на тормозной слой (9).
9. Заземляющий разъединитель (1) по п.8, отличающийся тем, что неподвижный контакт (8) в области контакта с подвижным контактом имеет тормозной слой (9), так что наталкивающийся с высокой скоростью на неподвижный контакт (8) подвижный контактный элемент (17) дополнительно замедляется посредством деформации электропроводного тормозного слоя (9).
10. Заземляющий разъединитель (1) по п.8 или 9, отличающийся тем, что тормозной слой (9) может пластично деформироваться благодаря вспененному металлу или подходяще структурированной поверхности.
11. Заземляющий разъединитель (1) по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что
- посредством попадания подвижного контакта (17) на тормозной слой (9) и/или
- посредством попадания неподвижного контакта (8) на тормозной слой и/или
- посредством попадания контактной направляющей (5) на тормозной слой
тормозной слой (9) по меньшей мере частично расплавляется и таким образом спаивает
- неподвижный контакт (8) и/или подвижный контакт (17) и/или контактную направляющую (5) с
- неподвижным контактом (8) и/или подвижным контактом (17) и/или контактной направляющей (5).
12. Заземляющий разъединитель (1) по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что основной ток протекает в замкнутом состоянии переключения от неподвижного контакта (8) через тормозной слой (9), подвижный контакт (17) и контактную направляющую (5) ко второму кабельному вводу (22, 23), состоящему из электрического моста (23) и неподвижного контакта (22) земли.
