Электрический силовой выключатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К fIATKHY3f

Союз Советских

Социалистическик

Республик

5196

Д

4 Q 4> i )+ pg p (61) До пол н ительный к п атенту— (22) Заявлено 29.09.72 (21) 1834308/24-07 (23) Приоритет — (32) 30.09.71 (31) 7135,197 (33) Франция

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18

Кл.

1 Н 33/68

Гееудерстееннмй немнтет

СССР

ДК 621.316.

4 (088.8) ао делам наебретеннй н открытей

Дата опубликования описания 25.05.80 (72) Автор изобретения

Иностранец

Жан-Луи Гратцмюллер (Франция) (71) заявитель

/ (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИЛОВОЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Настоящее изобретение относится к электрическим выключателям, у которых по меньшей мере гасительная камера, которая заключает в себя неподвижный и подвижный контакты, наполнена жидким диэлектриком, поддерживаемым непрерывно под давлением.

В выключателях такого типа (1) осуществляется отключение тока размыканием подвижного и неподвижного контактов в жидкой диэлектрической среде, поддерживаемой непрерывно под давлением, что позволяет улучшить некоторые электрические характеристики (параметры) этой среды (например, электрическую прочность, способность дугогашения) . Одновременно можно получить лучшие параметры выключателя, то есть .уменьшить объем диэлектрика (благодаря

15 уменьшению необходимого разрыва между двумя контактами в положении «отключено»), а, следовательно, уменьшить объем и стоимость аппарата.

Такие выключатели с жидким диэлектри- 20 ком йод давленйем имеют наибольшие преимущества при использовании в качеств ве жидкого диэлектрика сжиженного диэлектрического газа, такого, как шестифтористая

2 сера, поддерживаемого под давлением для того, чтобы непрерывно сохранять его жидкое состояние .

Наконец, в таких выключателях предусматривались упругие средства (упругая среда) для поддержания под давлением жидкого диэлектрика (например, пневматические упругие средства, представляющие собой «подушку» газа под давлением), и те же самые упругие" средства "использовались для воздействия на подвижный контакт выключателя в направлении размыкания контактов, То есть отключения.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что выключатель снабжен блоком компенсации изменения объема гасящей жидкости, который выполнен в виде гидропневматического наполнителя, соединенного с дугогасительной камерой при помощи каналов. В качестве гасящей жидкости взята жидкость со сжимаемостью по крайней мере в 10 раз больше сжимаемости масла, например шестифтористая сера.

На подвижном контакте с контактирующей с гороны выполнена внутренняя полость, переходящая в каналы, которая с обратной сто735196 роны снабжена поршнем, который расположен в цилиндрической полости, выполненной в стенке дугогасительной камеры.

На фиг. 1 схематически изображен выключатель (в разрезе); на фиг. 2 — органы гашения, выполненные в соответствии с наиболее предпочтительным вариантом изобретения, вид в увеличенном масштабе.

Выключатель, представленный на фиг. 1 в положении «отключено», содержит гасительную камеру 1, представляющую собой, например, цилиндр 2, герметически закрытый верхней пластиной 3 и основанием 4.

Гасительная камера 1 содержит неподвижный контакт 5 и поступательно перемещающийся подвижный контакт 6. Неподвижный контакт окружен втулкой 7 из изолирую- д щего материала, которая опирается своей верхней кольцеобразной поверхностью 8 на нижнюю поверхность верхней пластины 3 гасительной камеры для того, чтобы противодействовать усилиям, вызываемым давлением диэлектрика и нажатием подвижного зе контакта на неподвижный в положении

«включено» выключателя. Изолирующая втулка 7 имеет продолжение в виде трубчатой части 9, длина которой выбирается в зависимости от рабочего напряжения выключателя и которая окружает токопроводящий стержень 1О, верхний конец которого 11 представляет собой зажим выключателя, связанный с отключаемой цепью 12.

Подвижный контакт 6 проходит через основание 4 гасительной камеры, не нарушая ее герметичности, благодаря сальнику 13, (предпочтительнее использовать сальник с пружиной) и имеет упор, ограничивающий расстояние, на которое он отходит от неподвижного контакта. Этот упор представляет собой, например, выступающую часть 14 подвижного контакта, которая опирается на основание 4 гасительной камеры сразу же по достижении положения «отключено».

Подвижный контакт 6 электрически связан со вторым зажимом выключателя, соединенным в свою очередь с ветвью 12 отключаемой цепи 12. Как это будет показано ниже, перемещение подвижного контакта, то есть его Максимальное удаление от неподвижного контакта, может быть значительно уменьшено (в сравнении с классическими выключателями), так что электрическое соединение между подвижным контактом и зажимом 15 может быть выполнено с помощью металлического гибкого проводника 16, без применения скользящих контактов, которые, s0 как правило, были необходимы у выключателей.

Гасительная камера 1 содержит герметический кожух, наполненный жидким диэлектриком, поддерживаемым под давлением.

Средства поддержания диэлектрика под давИ лением описаны ниже.

В качестве жидкого диэлектрика может использоваться масло под давлением, но в описываемом выключателе для заполнения гасительной камеры используется диэлектрик, представляющий собой сжиженный повышенным давлением диэлектрический газ, поддерживаемый постоянно в жидком состоянии. Конкретно, выбрана сжиженная шестифтористая сера SFq. Ниже будут отмечены преимущества применения такого диэлектрика, Основание 4 гасительной камеры монтируется на опорном изоляторе 17, заполненном жидким или газообразным диэлектриком, например маслом или шестифтористой серой, под небольшим давлением, причем нижняя часть изолятора оснащена плитой

18, смонтированной на основании 19, устанавливаемом на земле.

Подвижный контакт 6 соединяется механически, например, с помощью изолирующей шта н ги 20, проходящей внутри опорного и золятора 17, с отдельными средствами включения, предназначенными для подведения и удержания подвижного контакта точно на неподвижном контакте, и действующими на.встречу упругим средствам отключения, постоянно готовым к действию и стремящимся разомкнуть подвижный и неподвижный контакты.

Нижний конец изолирующей штанги 20 соединяется ho меньшей мере посадкой с поршнем 21, который поступательно перемещается в цилиндре сервомотора 22, установленного на плите 18,причем между поршнем и цилиндром предусмотрен герметический сальник 23.

На сервомотор 22 включения воздействует классический гидравлический привод выключателя, основные элементы которого схе- матично представлены под номером 24 (гидравлический привод выключателя не является предметом изобретения). К основным элементам привода относятся гидропневматический аккумулятор 25, масляный насос 26, резервуар 27 низкого давления с маслом и комплекс гидравлических переключений, упрощенно показанный в виде золотника 28 с тремя каналами.

Герметическая гасительная камера 1 может быть оборудована простой задвижкой или клапаном для ее заполнения диэлектриком под давлением, поскольку упругие средства отключения, всегда готовые к действию, представляют собой только объемную упругость сжатого в гасительной камере жидкого диэлектрика.

Следовательно, если предположить, что выключатель помещен в среду с постоянной температурой, то возможно его функционирование при наличии только уже описанных основных элементов после того, как гасительная камера была бы заполнена жидким диэлектриком под давлением.

На самом же деле, чтобы скомпенсировать значительные температурные изменения (например, от -50 С до +60 С), которым подвергаются выключатели наружной уста735196 новки, необходимо предусмотреть средства компенсации, которые содержали бы одновременно и устройства контроля и заполнения диэлектриком.

Для этой цели гасительная камера имеет отверстие, например канал 29, выполненный s в основании 4, который соединен с трубой

30 малого сечения, расположенной внутри опорного изолятора 17. Труба 30 (или канал

31, к которому она присоединена, и который выполнен в плите 18) имеет потенциал земли, как и резервуар с жидким диэлектриком под давлением, к которому она присоединена, и который представляет собой гидропневматический аккумулятор 32, жидкостная камера 33 которого содержит жидкий диэлектрик под давлением, а газовая камера 34 заключает в себе упругую «подушку» сжатого газа, такого как азот, или, что предпочтительнее, такого, как гелий. Кроме этого предусмотрены труба 35 для заполнения системы, манометр 36 и запорные вентили 37, 38, 39. о

В случае, когда аккумулятор 32 и гасительная камера 1 предварительно заполнены жидким диэлектриком под давлением, аппарат функционирует следующим образом.

В положении «отключено», показанном на фиг. 1, подвижной контакт, имеющий форму плунжера, отжимается в крайнее нижнее положение давлением диэлектрика. Чтобы включить выключатель, подают масло к сервомотору 22 включения, воздействуя на орган переключения — золотник 28, в резуль- 30 тате чего поршень 21 осуществляет подъем подвижного контакта 6 при помощи штанги

20 до соприкосновения с неподвижным конгактом. До тех пор, пока к сервомотору 22 подается масло, в общем случае по гидравлической цепи самоудерживания, выключатель находится в положении «включено».

Чтобы отключить выключатель, ставят сервомотор 22 в режим спуска масла, в результате чего объемная упругость жидкого диэлектрика под давлением, содержащегося iy в гасительной камере, воздействует на подвижный контакт и отводит его от неподвижного, не вызывая какого-либо значительного перетока жидкости по трубе 30 к аккумулятору 32, что позволяет при постоянной температуре закрывать запорный вентиль 37.

Целесообразно использовать в качестве диэлектрика сжиженный газ SF<, например, под давлением порядка 200 — 400 бар (1 бар=

= 1,02 кг/с м .) .

При использовании такого диэлектрика разрыв контактов в положении «отключено» может быть очень малым, например, около

10 мм для напряжения 200 кВ.

Объем диэлектрика, перемещаемый при движении подвижного контакта, таким образом может быть порядка 20 смз. Поскольку сжимаемость жидкого диэлектрика SFe очень высока (около 10 з на кг/см, вместо

5 10 — 7 ° 10 — для масла), достаточно иметь уменьшенный объем диэлектрика (например, 4000 см ) в гасительной камере для того, чтобы изменения давления (при постоянной температуре), вызванные перемещением контакта, были бы небольшими (порядка 5 бар), Поэтому резервуар с жидким диэлектриком, представляющий собой аккумулятор 32, может быть удален от гасительной ка меры, так как имеют место только медленные перетоки жидкости из него в камеру 1 и обратно в зависимости от изменений температуры.

Манометр 36 позволяет контролировать давление диэлектрика.

В случае, когда в качестве диектрика использовалось бы масло, условия были бы менее выгодными, так как масло в значительной степени сжимается меньше, чем жидкий диэлектрик SFq, что потребовало бы более значительного разрыва контактов и значительного увеличения объема гасительной камеры.

Чтобы получить как можно меньшее перемещение подвижного контакта, целесообразно отказаться от предварительного зацепления подвижного и неподвижного контактов, используя лишь замыкание контактов под действием давления, Поэтому гидравлический привод, показанный на фиг. 1, у которого давление масла прижимает подвижный контакт к неподвижному в положении «включено», особенно выгоден.

На фиг. 2 показан наиболее предпочтительный вариант конструкции подвижного контакта.

По этому варианту подвижный контакт

6 вместо того, чтобы действовать как плунжер в случае, показанном на фиг. 1, соединен с поршнем 40, который перемещается в цилиндре 41, встроенном в основание 4 гасительной камеры.

Сальник 13, обеспечивающий герметичность, установлен между основанием 4 и поршнем 40, а второй сальник 13, так же обеспечивающий герметичность камеры, установлен между стержнем подвижного контакта и основанием 4.

В подвижном контакте просверлен аксиальный канал 42, который сообщается через поперечные отверстия 43 с камерой цилиндра 41. В момент отключения подвижный контакт отталкивается под действием упругости диэлектрика под давлением. Перемещение поршня 40 увеличивает объем камеры

41, которая заполняется жидким диэлектриком, притекающим через отверстия 43 по каналу 42 и проходящим Memory приоткрытым подвижным и неподвижным контактами. В результате происходит турбулентное дутье под действием потока диэлектрика. Время отключения получается очень малым, например, в пределах 1 — 2 миллисекунд, а мгновенный расход диэлектрика на дутье может быть значительным.

735196

Формула изобретения

1. Электрический силовой выключатель с размыканием контактов за счет сил упругости гасящей жидкости, содержащий герметизированную дугогасящую камеру, наполненную гасящей жидкостью с расположенными в ней подвижным и неподвижным контактами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен блоком компенсации изменения объема жидкости, который выполнен в виде гидропневматического наполнителя, соединенного с дугогасительной камерой при помощи каналов.

2. Электрический силовой выключатель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гасящей жидкости взята жидкость со сжимаемостью по крайней мере в 10 раз больше сжимаемости. масла, например шестифторйстая сера.

3. Электрический силовой выключатель по и. 1, отличающийся тем, что на подвижном контакте с контактирующей стороны выполнена внутренняя полость, переходящая в каналы, которая с обратной стороны снабжена поршнем, который расположен в цилиндрической полости, выполненной в стенке дугогасительной камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 1537673, ил. Н О1 Н 33/68, 1966.

735196

Составитель В. Попова

Редактор Т. Лошкарева Техред К. Шуфрнч Корректор В. Бутяга

Заказ 2176/59 Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4