Управляемый дуговой замыкатель

 

О П И С А Н И Е 270068

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респуйлик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 01.111.1968 (Лт 1224596i24-7) Ел. 21е, 37/03

21с, 35. 05 с присоединение;I заявки ¹

МПК 6 Olr 31/02

H 0111 33 7-1

УД1< 621.316.542.064. . 24.027.3. 001.4:

: 621.31 6.542. .064. 24.027. 3 (088.8) Приоритет

Опубликовано 08.V.1970. Бюллетень № 16

Дата опубликования oliiicaIIIIя, 7.IX.1970

Комитет ао делам иэобретеиий и открытий ари Совете Мииистрав

СССР

Авторы изобретения

О. Б. Воловик, В. H. Лопаев, Я. Н. Шерман, Б. А. Шешин и 1О. И. Вишневский

Заявитель

УПРАВЛЯЕМЬ|Й ДУГОВОЙ ЗАМЬ1КАТЕЛЬ

Изобретение относится к области высоковольтнь1х коммутационных аппаратов и является устройством, обеспечивающим многократно практически мгновенное (несколько десятков микросекунд) замыкание участков силовой высоковольтной цепи и длительного (несколько секунд) пропусканпя тока, измеряемого килоамперами.

Предлагаемое устройство может Оыть использовано для коммутироваппя основных цепей в лабораториях по испытанию высоковольтных аппаратов при токах короткого замыкания, для мгновенного подключения участков цепей при синтетических испытаниях в тех же лабораториях, для синхронного замыкания силовых цепей в электрофизических лабораториях и др.

Известны управляемые дуговые замыкатели, содержащие токоподводы и разрядный промежуток с внешним н внутренним электродами, снабженными наконечниками с экранами, выполненными, например, в виде дисков с прорезями, образующими спиралевидные лепес1 ки, причем внутренний электрод снабжен неподвижным контактом, а внешний — подвижным контактом с приводом и выполнен в виде герметичного резервуара с днищем, заполненного средой с высокой электрической прочностью, и имеет устройство, обеспечивающее продувку внутренней полости, и устройство для возбуждепня дуги, которая под действием петлеооразного контура перемещается из зоны рабочего промежутка на экранные диски.

B предложенном замыкателе с целью уменьшения эрозии электродов путем надежного смсще1шя дуги на края экран liix дисков указапнып подвпжпып контакт с приводом и экранным диском изолирован от днища герметичного резервуара внешнего электрода и

)O соединен с токоподводом внешнего электрода вспомогательной шиной. Этп меры обеспечивают надежное смещение дуги от центра на края экра1шых дисков и вращение ее па IIIIx, и тем самым защиту контактов от дуги и уменьшение эрозии экранов.

На фнг. 1 дана конструктивная схема управляемого дугового замыкателя; на фиг. 2— вариант исполнения экранного диска с прорезями.

20 Внешний электрод устройства состоит из нескольких частей, которые соединены между собой так, что образуют герметичный резервуар. Верхняя часть резервуара состоит пз бака 1 цилиндрической формы с двумя флан25 нами, на одном пз которых укреплен высоковольтный литой проходной изолятор 2, а другой фланец бака имеет центральное отверстие с закругленными краями, в котором соосно укреплена центральная рабочая часть 8 внеш рп него электрода — резервуара.

270068

Рабочая часть внешнего электрода представляет собой трубу, которая своим фланцем укреплена в нижнем фланце бака. Диаметр центрального отверстия фланца бака точно совпадает с внутренним диаметром трубы рабочей части.

На рабочей части укреплена дуговая камера 4, представляющая собой цилиндр с фланпем и днищем. Фланец камеры имеет отверстие такой же формы, как и фланец бака 1.

Днище камеры имеет центральное отверстие, в котором укреплен наконечник 5, скрепленный плотно с крышкой б. Крышка с контрэлектродом укреплена на днище камеры изолированными болтами через изоляционную прокладку 7. Для обеспечения непрерывного перемещения дуги к верхнему фланцу камеры приварены стальные полосы — направляющие

8, нижние концы которых имеют изоляционный промежуток с боковой стенкой камеры.

Для нужной ориентации тока и предохранения болтовых соединений от эрозии предусмотрены шинные накладки 9, соединяющие отдельные части внешнего электрода. Напряжение к внешнему электроду подается через токоподвод 10, к которому присоединена дополнительная шунтирующая шина 11, закрепленная на резервуаре изоляторами 12.

Внутренний электрод 13 цилиндрической формы укреплен соосно с вводом. А!есто крепления обрамлено электростатическим экраном

14. Электрод снабжен наконечником 15. На наконечниках 15 и 5 укреплены экранные диски lб со спиралевидными лепестками. Напряжение на внутренний электрод подается через стержень 17 проходного изолятора 2 и токоподвод 18.

Диаметр внутреннего электрода 13 выбран из условия механической прочности. Внутренний диаметр рабочего участка выбран из условия обеспечения необходимого разрядного расстояния между внутренним и внешним электродами.

В средней части рабочего участка внешнего электрода радиально установлены два (или более) поджигающих герметизированных разрядника 19, по оси которых в стенке трубы рабочей части сделаны небольшие отверстия (сопла) для выхода раскаленных газов в рабочий промежуток. Длина рабочей части выбрана такой, чтобы расстояние от фланца до сопла поджигающего разрядника (место возникновения силовой дуги) было не менее

200 — 300 лм. При таком расстоянии обеспечивается создание достаточно больших электродинамических сил, воздействующих на дугу.

В дуговой камере установлен клапан продувки 20, подпоршневои объем которого через пусковой клапан 21 трубкой 22 соединен с внутренней полостью бака. Управление пусковым клапаном осуществляется от электромагнита 28, установленного на «земле», через изоляционную тягу 24.

Воздух в резервуар подается по изоляционным трубам через штуцера 25, расположен5

65 ные по окружности бака на уровне внутренней части проходного изолятора 2.

Отдельные части замыкателя для обеспечения герметизации резервуара соединены через герметизирующие прокладки 2б. От земли замыкатель отделен изоляторами 27.

Шунтпрующее устройство выполнено следующим образом.

В наконечник внутреннего электрода встроен неподвижный розсточный контакт 28, а в наконечник наружного электрода встроена подвижная контактная система с приводом.

Подвижная контактная система состоит из контактного стержня 29 с встроенным в него поршневым кольцом, штока 30 и поршня управления 31, размещенного в. цилиндре 82.

Поршень управления и контактный стержень имеют герметизирующие прокладки 33. Диаметр поршня управления несколько больше диаметра поршневого кольца на контактном стержне.

Управление контактной системой осуществляется: а) клапаном включения 34, приводимым в действие электромагнитом включения 85 и изоляционной тягой 86 и соединенным с подпоршневым объемом и внутренней полостью камеры, трубкой 87 с изоляционной вставкой

38 (изоляционная вставка необходима, чтобы пе перемкнуть изоляцию); б) клапаном отключения 89 с электромагнитом отключения 40 и изоляционной тягой 41.

Работа аппарата без шунтирующего устройства происходит следующим образом.

К токоподводам 10 и 18 присоединяются концы коммутируемых частей цепи. Замыкание цепи осуществляется возбуждением дуги в рабочей части замыкателя между внешним н внутренним электродами. Для этого в нужный момент осуществляется разряд емкости схемы поджига на искровой промежуток поджигающего разрядника 19, в котором он генерирует раскаленные газы. Эти газы под большим давлением через сопло впрыскиваются в виде тонкой струи в межэлектродный рабочий промежуток и приводят к возникновению между электродами короткой силовой дуги с малым сопротивлением.

Образовавшаяся дуга немедленно начинает перемещаться вниз под воздействием электродинамических сил, возникающих в контуре токоподвод 10 — стенка бака 1, шинная перемычка, рабочая часть внешнего электрода, силовая дуга — внутренний электрод, токоведущий стержень, токоподвод. При этом одна из опорных точек дуги перемещается по ооразующей внутреннего электрода, наконечника 15 и затем переходит на верхний экранный диск.

Вторая опорная точка движется по внутренней образующей рабочей части внешнего электрода, по стальной полосе направляющей, затем перескакивает на стенку дуговой камеры и наконец на экранный диск наконечника 5. Как только вторая опорная точка

270068 переместится на экранный диск, ток к ней будет подводиться не через резервуар, а по дополнительной шине 11, через крышку, наконечник 5 и нижний экранный диск. Этот новый контур тока в сочетании с контуром тока в экранных дисках, создаваемым спиралевидными лепестками, заставляет дугу быстро вращаться по краям дисков, чем обеспечивается их минимальная эрозия.

После окончания протекания тока (лг!бо 10 после включения шунтирующего устройства) производится продувка внутренней полости замыкателя. Для этого подается команда на электромагнит, который тягой 24 открывает клапан 21. При этом объем под управляющим l5 поршнем клапана продувки 20 соединяется трубкой с внутренней полостью бака. Под действием сжатого воздуха управляющий поршень клапана 20 перемещается, открывая отверстие, соединяющее нижнюю часть дуговой 20 камеры с атмосферой. Сжатый воздух из внутренней полости резервуара замыкателя быстро выходит наружу, унося с собой продукты воздействия дуги. Одновременно замыкатель заполняется чистым воздухом через 25 штуцера, при этом струи входящего воздуха обдува!от поверхность проходного изолятора, сдувая с нее копоть, если она та»! появится.

По окончании продувки клапан 20 закрыВается, внутренний ооъем заполняется чистым Зп воздухом и аппарат вновь готов к действ «о, При работе с шунтирующим устройством одновременно с подачей импульса на работу поджигающего разрядника подается команда на электромагнит включения, который изоляционной тягой 86 открывает клапан включения 84. Прн этом объе;1 под приводным поршнем соединяется трубкой с изоляционной вставкой с внутренним сбъемом камеры (или бака). Под воздействием сжатого воздуха 40 поршень вместе со штоком и контактным стержнем за счет разности сил, действующих на поршень и на поршневое кольцо, встроенное в контактный стержень, перемещается вверх, контактный стер)кень, войдя в ламели 45 неподвижного контакта 28, мета.iлиi1ес!сн замыкает 1;спь. При этом поршень садится гермстизируюсцимп прокладками 88 на седло, залниая и» нем, и тем самым герметизируя полость камеры.

Практически одновременно с металлическим

::амыкаиисм начинается продувка аппарата.

После окончания продувки и снятия с аппарата высокого напряжения Ilo. iaåòñÿ команда на электромагнит отключения, который при срабатывании тягой 41 Открьи;ает клапан откл ючен и я 89.

Прп этом объем под поришсм соединяется с атмосферой и подвижная контактная система под действием давления внутри бака двиГасГся Вппз, 33липяя lia !1рОклядках 88 В кОнтяктном стержне. После этОГО !1ппярат ВнОВь

Готов к действию.

Предмет изоорстсния

Управлясмы!! дуговой замыкатель, содержащий токоиодводы и разрядиьш промежуток с внешним и внутренним электродами, снабженными наконечн1!каем!!! с экранами, Выполненными, например, в виде дисков с прорезями, обр331 ющими с!IиралеВидныс леиестlс!1, причем внутренний электрод снабжен неподвижным контактом, 3 Вг!ешни!! — подвижным контактом с приводом и Вьшолнен в виде герметичного резергуяря с днищем, заполненного средой с высокой электрической прочностью, и имеет устройство, обеспечивающее продувку внутренней полости, и устройство для возбуждения дуги, которая иод действием петлеобразного контура перемещается из зоны рабочего промежутка 113 экраниыс диски, от гичагогцггйся тем, что, с целью умеш.шеиия эрозии электродов путем падежного смещения дуги

ИЯ КРЯЯ ЭКРЯННЫХ ДИС!(ОВ, У!С3331!НЫ1! ПОДВПЖи ы Й Ko I i T 3 I T с и р и В 0 до м I f э к р 3 и и ы м д и с! . 0 м изолирогаи от днища герметичного резервуара виеи!Него электрода и электрически соединен с токоподводом виешнсгo электрода

ВспÎмогятсльиой шиной.

470О68

ЖиГ. 2

Составитель Н, Карасева

Редактор А. Ф. Морозова Тскрсд А. А. Камышникова Корректоры: А. Николаева и Л. Корогод

Заказ 2322/17 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 3К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2