Способ гашения дуги отключения в высоковольтном коммутационном аппарате и устройство для его осуществления

Скачать ZIP архив.

Текст

( 9) 5)5 Н 01 Н 33/7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И.ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОП ИСАН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ ,.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Г М.Махтин,оногов, Г,С,КапИзобретение относитсй технике и может быт соковольтльэовано в(71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический йнститут высоковольтного аг ратостроенияЛенинградского произьу., венного объединения "Электроаппарат"(56) Справочник по электрическим аппаратам высокого наг(ряжения,/Под ред.В.В.Афанасьева, Л,: Энергия, 1987, с. 311314, рис. 5.21, 5.22.Кукеков Г.А., Цыдыпев Д.Н. Влияниетурбулизации газового потока в межконтактном промежутке на отключающую способность дугогасительного устройства. - В сб.:Динамика электрической дуги. Улан-Удэ,1988,(54) СПОСОБ ГАШЕНИЯ ДУГИ ОТКЛЮЧЕНИЯ В ВЫСОКОВОЛЬТНОМ КОММУТАЦИОННОМ АППАРАТЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области высоковольтной техники и может быть использовано в выключателях высокого напряженияпеременного и постоянного тока, Цель изобретения - повышение дугогасительнойспособности аппарата за счет повышенияэффективности взаимодействия эффективности взаимодействия дуги отключения с потоком дугогасящего газа (ДГ). Способ за- ( ключается в сжатии ДГ в полости высокого давления и формировании его в непрерывный поток, После этого направляют поток газа в зону горения дуги, перед подачей потока ДГ в зону горения дуги в непрерывном потоке ДГ генерируют колебания, преобразуя его в пульсирующй поток. Кроме того, в спектре колебаний пульсирующего потока ДГ генерируют по крайней леере одну частоту, характерную для спектра колебаний параметров дуги отключения, Пульсацию потока создают также разделением его на две части, одна из которых генерирует колебания во второй части, В дугогасящем устройстве, содержащем полость высокого давления, пневматически связанную кольцевым каналом с соплом, в котором распо- (/) ложены подвижный и неподвижный контакты, по крайней мере один из указанных элементов снабжен как минимум одним прерывателем (П) потока ДГ. Для создания пульсирующего потока допускается использовать пять П. поскольку это оптил 1 альное количество для нарушения устойчивости ду ги при условии, что а= 2 соз у 5 = 1,618., С) рад, где а - классическое золотое сечение (угол между соседними прерывателями) - Ос,иррациональное число, равное пределу от- ф ношения соседних чисел ряда Фибоначчи. Такое расположение прерывателей позволяет осуществить квввипериодическии (почти периодический) режим колебаний в пульсиру авввйюще)л потоке. 2 с, и 9 э,п, ф-лы, 3 ил,выключателях высокого напряжения переменного и постоянного тока, 1707641Известен способ гашения дуги в высоковольтном коммутационном аппарате (выключателе), заключающийся в том, что гашение образующейся при размыкании контактов дуги осуществляют посредством дутья сжатого газа на дугу с последующей эвакуацией плазменных образований из межконтактного промежутка.Известен также способ гашения дуги в высоковольтном выключателе с продольным газовым дутьем, заключающийся в подаче сжатого газа с непрерывными гаэодинамическими характеристиками в зону дуги, образующейся при размыкании контактов, с одновременным выхлопом газа, отработанного в межконтактном промежутке в зону низкого давления.Известная конструкция дугогасительного устройства содержит полость высокого давления со сжатым газом. пневматически связанную кольцевым каналом с соплом, в котором размещены подвижный и неподвижный контакты, и полость низкого давления.Недо" таток известных способов заключаюбийся в том, что они не обеспечивают высокой эффективности используемого для дугогашения сжатого газа и ограничивают воэможности повышения дугогасительной способности выключателей. Это объясняется тем, что эффективность дугогашения зависит от структуры потока дугогасащей среды и его давления. В условиях непрерывного потока дуго асящего газа, создаваемого известными способами и устройством. повышение эффективности дугогашения достигается эа счет повышения давления дугогасящего газа, что усложняет конструкцию выключателя и увеличивает его металлоемкость.Цель изобретения состоит в повышении дугогасительной способности аппарата за счет псеышения эффективности езаимодействия дуги отключения с потоком дугогасящего газа,Поставленная цель достигается тем, что по способу гашения дуги отключения в высоковольтном аппарате, заключающемуся в том, что в полости высокого давления дугогасящий газ сжимают, затем формируют его е непрерывный поток. после чего направляют поток дугогасящего газа в эЬну горения дуги, перед подачей потока дугогасящего газа в зону горения дуги в непрерывном потоке дугогасящего газа генерируют колебания, преобразуя его в пульсирующий поток за счет собственной кинетической энергии непрерывного потока. Ввод пульсирующего потока в область горения дуги способствует более эффективному раэру 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шению дуги, увеличению поверхности теплоотдачи и ускорению распада,Спектр колебаний пульсирующего потока, направляемого в зону горения дуги, генерирует таким образом, чтобы он содержал по крайней мере одну частоту, характерную для спектра колебаний параметров дуги отключения. Наилучшее использование пульсирующего потока для гашения дуги достигается при согласовании частоты ее колебаний с частотой колебаний пульсирующего потока, т,е. при резонансе.Пульсирующий поток дугогасящего газа можно формировать путем разделения его на две части, одна иэ которых генерирует колебания во второй части,Способ реализуется дугогасительным устройством, содержащим полость высокого давления со сжатым газом, пневматически связанную кольцевым каналом с соплом, е котором размещены подвижный и неподвижный контакты, причем по крайней мере в один из указанных элементов введен по крайней мере один прерыватель потока дугогасяшего газа, обеспечивающий генерирование уьсаций в потоке дугогасящего газа.Для генерирования пульсирующего поока ду огасящего абаза по крайней мере в одном из,казанных элементов дугогасительного устройства может быть установлено пять прерывателей, расположенных равномерно по окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной потоку дугогасящего газа, и симметричной относительно оси сопла При этом угол между соседними прерыва-елямиравен асоз 5=1,618/где а - к 1 ассическое золотое сечение - иррациональное число, равное пределу отношения соседних чисел ряда Фибоначчи 1 1, 2, 3, 5, 8Такое расположение позволяет осуществить кваэипериодическии (почти периодичесий) режим колебаний ь пульсирующем г:токе, характеризующийся спектром несоизмеримых и несмешивающихся частот и, следовательно. воэможностью довести без потерь колебания пульсирующего потока заданной частоты до эоны горения дуги, т,е, тот же самый квээипериодиче" кий режим колебаний с колебаниями распадающейся, т.е. теряющей устойчивость например, при потере устойчивости ламинарного движения, дуги,Генерирование пульсирующего потока газа может быть достигнуто также и тем что в одном из указанных элементов дугогасительного устройства по окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной потоку дугогасящего газа, и симметричной относи, .+п 25 Такое асимметричное расположение прерывателей обеспечивает спектр колебанй пульсирующего потока со слабо отличающимися несмешиваемыми иррациональными частотами. При этом интервалы В(А) между прерь вателями могут повторяться не более чегл два раза подряд Неа 5 оолее чем в два раза, точнее в а = 1,618. разнятся между собой комбинационные частоты 1,-1 и 1 порождае,ль е частотами 1 д, +1 и е +1 прерывателя и интервала соответственно 40 аД + 1 1. =1 д ц а ( К п + 1 + и ) Я К50 аВ 1+1 =1 е +1 55 тельно оси сопла, прерыватели установлены с шагом, определяемым одной из последовательностей В = ВО,где О - 1-я последовательность расположения прерывателей;А(В) - идентификатор наличия (отсутствия) прерывателя;В(А) - идентификатор отсутствия (наличия) прерывателя,а количество п прерывателей и количествогп интервалов между ними в последовательности О являются соседними числами рядаФибоначчи, так что общее количество Хпрерывателей и интервалов в последовательности Ь равно 11=п 1 1 - щ -1 е +1 Частоты 1 д и 1 е определяются как= - (Кп+1+п) 1а5где К =1 д+ у 1 е, +, - коэффициент, выбираемый по конструкционным соображениям и равный отношению линейных размеров 1 д, +1 прерывателя и 1 е +1 интервала, взятых вдоль направления их расположения;Я - полная длина, занимаемая прерывателями и интервалами;1 - размерный множитель, определяемый типом и конструкцией прерывателя;а - скорость звука в дугогасящем газе; Введением в кольцевой канал дугогасительного устройства радиальных ребер, разделяющих его на сектора с размещением в каждом секторе по крайней мере одного прерывателя. достигается конструктивное удобство расположения прерывателей, использования ребер в качестве элементов резонатора, возможность автономного возбуждения колебаний разных частот в отдельных секторах.Одним из конкретных конструктивных исполнений прерывэтеля является консоль- но закрепленная пластинчатая пружина, размеры которой вьбраны из условия наличия зазора между ее свободным концом и окружающими ее стенкали. а расположение - с возможностью пересечения потока дугогасящего газа. Это позволяет реализовать генерацию одночастотных колебаний в потоке дугогасящего газа.В качестве прерывателя может быть выбран шарик из упругого материала. закрепленный посредством гибкой связи на стенках кольцевого канала или ребра. Этим достигается генерация многочастотного спектра колебаний в потоке дугогасящего газа за счет того, что времена между соударениями шарика о стенки не сохраняются постоя н н ьцли.В дугогасительном устройстве, содержащем кольцевой канал с радиальными ребрами, прерыватель может быть выполнен в виде шариков, свободно размещенных между ребрами кольцевого канала, ширина ко 1707641торого между ребрами как со стороны полости высокого давления, так и со стороны сопла, должна быть меньше диаметра помещенного между ребрами ширика. Этим обеспечивается генерация многочастотного спектра колебаний в пульсирующем потоке, а также согласование этого спектра с собственным спектром частот колебаний дуги,Прерыватель может быть также выполнен в виде продольных углублений (глухих отверстий) в стенках, ограничивающих тракт потока дугогасящего газа и расположенных вдоль него одного из указанных элементов (полости высокого давления, стенках кольцевого канала. ребрах, сопле, подвижного и неподвижного контактов). Продольный размер углублений 1 выбирается из условия21 = ай,где Ф - требуемая частота пульсаций в потоке дугогасящего газа;а - скорость звука в дугогасящем газе,Этим обеспечивается генерация колебаний акустического диапазона частот в потоке дугогасящего газа, так как каждоеуглубление забирает часть потока дугогасящего газа и генерирует в основном потокеколебания частоты б.,Соотношение 21 - а/Свытекает иэ следующих соображений. Частота генерируемых в углублениях колеба.ний обратна их периоду ть т,е. на длину 21 ьПоскольку скорость распространения этихког ".;зний определяется скоростью звука впотоке дугогасящей среды а, то пеоиод Фравен тг 21;(а, а так как т -1/6, то 21 - а/На фиг, 1 показаны распределение (а) вовремени давления в потоке дугогасящегогаза и схема (б) разделения потока на двесоставляющие; на фиг. 2 - дугогасительноеустройство с прерывателями; на фиг. 3 -схемы симметричного (а) и асимметричного(С 1 размещения прерывателей в кольцевомканале.Кривая 1(фиг. 1 а) показывает качественный характер распределения во временидавления непрерывного потока дугогасящего газа, т,е. беэ пульсаций; кривая 2 - собственные колебания дуги; кривая 3колебания давления в пульсирующем потоке дугогасящего газа, создаваемые по предлагаемому изобретению,Поток 4 дугогасящего газа (фиг, 1 б) разделяется на две части, одна иэ которых 5попадает в углубление 6, являющееся резонатором, а в другой части 7 воспринимаютсяколебания, возбуждаемые резонатором.Дугогасительное устройство высоковольтного коммутационного аппарата состоит иэ полости 8 высокого давления с клапаном 9, кольцевого канала 10, сопла 11 с размещенными в нем подвижным 12 и неподвижным 13 контактами и прерывателей 14.Устройство работает следующим образом.При открывании клапана 9 сжатый в полости 8 дугогасящий гаэ через прерыватели10 14, кольцевые каналы 10 и сопло 11 направляется в область горения дуги отключениямежду контактами 12 и 13. Колебания прерывателя 14 преобразуют непрерывный поток дугогасящего газа в пульсирующий.15 Пять прерывателей, равномерно установленные по окружности кольцевого кана-,ла 10 и разделенные радиальными ребрами15, имеют между собой центральный угола - 2 соэ У 5 - 1,618 рад (фиг. За).20 При пересечении прерывателей 14 (фиг.За и б) потоки дугогасящего газа в них воз-.буждают ко",ебания с близкими иррациональными (несоизмеримыми) частотамипульсаций, что обусловлено заданным уг 25 лом а, Эти колебания возбуждают в газовом потоке соответствующие пульсации,которые передаются в оСласть горения дугиотключения и способствуют ее гашению.Асимметричное расположение преры 30 вателей (фиг, Зб) и интервалов между нимипо окружности кольцевого канала, разделеннь х радиальными ребрами 15 в соответствии с выражением (1), например при 1-5,05 - АВАВААВА; Хь = 8; п 5 - 5; гпту 3; К - 1;35 1 А - 1 е - Б/8, также способствует генерацииблизкого к иррациональному пульсирующего потока.Работа прерывателей при таком их расположении аналогична работе прерывате 40 лей при их расположении по фиг, За.Выполнение прерывателей 14 в видешарика из упругого материала на гибкойсвази или свободно размещенного в кольцевом канале между ребрами шарика иэ упру 45 гого материала, или пластинчатых пружинприведено на фиг. 2. За и б,Их работа аналогична описанной. Так,при использовании в качестве прерывателяшарика, с помощью гибкой связи прикреп 50 ленного к стенке кольцевого канала, привоздействии на него потока газа шарик начинает колебаться с частотой, определяемой длиной гибкой связи и стенкамикольцевого канала, ударяясь о стенки коль 55 цевого канала, генерируя пульсации в потоке газа,При использовании в качестве прерывателя свободно размещенного при пересечении его потоком газа он начинает5 10 15 20 25 30 35 40455055 колебаться между стенками кольцевого канала и ребрами, генерируя пульсации в потоке газа. При этом размер кольцевогоканала между ребрами как со стороны полости высокого давления, так и сс сторонысопла, меньше диаметра шарика. Это сделано с целью сохранения местоположения шарика между радиальными ребрами.На фиг, 3 показаны Н - ширина кольцевого канала между ребрами в зоне перемещения шарика; й - ширина кольцевогоканала между ребрами со стороны полостинизкого (аналогично и высокого) давления,причем МН.При использовании в качестве прерывателя пластинчаой пружины под воздействием потска газа в ней возникаютаетоколебания, которые передаются е видепульсаций потоку дугогасительного газа.На фиг, 2 показано выполнение грерыеателя в виде углубления, еыпол енного встенке дугогасительного устрайстез В месте входа в углубление дугогасяший потокраздваивается: одна часть г рзходит в углубление, отражается от задней стенки и прихсдит обратно к месту разеетвленя; Аругэячасть свободно проходит вниз по потоку вобласть горения дуги.Предлагаемые способ и устройство позволяют повысить дугогасительную способность беэ увеличения габаритов иметаллоемкости аппаоата, Кроме того, повышается надежность работы выключателяв энергосистеме.Использование перечисленных прерывателей и расположение их в непосредственной близости от дуги отключеяпозволяет повысить эффективность взаимодействия дуги отключения с потоком дугогасящего газа,Формула изобретения1, Способ гашгния дуги откл очения ввысоковольтном коммутационном аппарате, заключающийся е том, что сжимает дугогасящий газ в полости высокого давления,формируют его в непрерывный поток послечего направляют поток газа в зону горениядуги, отличающийся тем,что,сцельюповышения дугогасительной способностиаппарата эа счет повышения эффективности взаимодействия дуги отключения с потоком, перед подачей потока дугогасящегогаза в зону горения дуги в непрерывномпотоке дугогасящего газа генерируют колебания, преобразуя его в пульсирующий поток.2, Способпоп.1,отлича ющийсятем, что в спектре колебаний пульсирующего потока дугогаслщего газа генерируют покрайней мере одну частоту, характерную для спектра колебаний параметроз дуги отключения,3, Способ по пп. 1 и 2, о тл ич а ю щий с я тем, что чоток дугогасящего газа разделяют на дее части, одна из которых генерирует колебания в другой части.4. Дугогасительное устройство высоковольтного коммутационного аппарата, содержащее полость высокого давления, пневматически связанную кольцевым каналом с соплом, в котором расположены подвижный и неподвижный контакты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения дугогасительной способности, по крайней мере один из указанных элементов снабжен по крайней мере одним прерывателем потока дугоге:ящего газа,5, Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что по крайней мере в одном из указанных элементов установлены пять прерыеателей, расположенных равномерно по окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной к потоку дугогасящего газа, и симметричной относительно оси сопла,6. Устройство по п.4, от л и ч а ю щеес я тем, что по крайней мере в одном иэ указанных элементов по окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной к потоку дугогасящгго газа, и симметричной относительно оси сопла, прерыватели установлены с и аом, определяемым одной иэ послед;еэтельностей; О 1= А,02 = ВА.Оз = АЕА,Оа = ВААВА,где Ь - 3-я последовательность рагчоложения прерывателей;АгВ) - идентификатор наличия осутствия) прерывателя;ВА) - идентификатор отсутствия (наличия) прерыеателя,7. Устройство по пп. 4-6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что кольцевой канал снабжен радиальными ребрами, разделяющими его на сектора, причем в каждом секторе размещен по крайней мере один прерыватель,8, Устройство по пп. 4-7, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в качестве прерывателя выбрана консольно закрепленная пластинчатая пружина.9, Устройство по пп. 4-7, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в качестве прерывателя выбран шарик из упругого материала, закрепленный посредством гибкой связи на стенках кольцевого канала или ребра.1 О. Устройство по пп. 4-7, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в качестве прерывателявыбран свободно размещенный в кольцевом канале шарик из упругого материала, причем ширина кольцевого канала между ребрами как со стороны полости высокого давления, так и со стороны сопла. меньше диаметра шарика,11, Устройство по пп, 4-6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что прерыватель выполнен в виде углублений, расположенных, по направлению движения потока дугогасящего газа по крайней мере в одном иэ указанных элементов, причем размер углублений выбран из условия5 21- ай,где 1 - продольный размер углубления;Ф - требуемая 1-я частота колебаний дугогасящего газа;10 а - скорость звука в дугогасящем газе.1707641Составитель Г,Махтин Редактор Л,Гратилло Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий Заказ 269 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5Производсю;,нно-из,брательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Смотреть

Заявка

4756812, 09.11.1989

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО АППАРАТОСТРОЕНИЯ ЛЕНИНГРАДСКОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ "ЭЛЕКТРОАППАРАТ"

БОРОДЯНСКИЙ ГЕННАДИЙ ЯКОВЛЕВИЧ, МАХТИН ГЕОРГИЙ МОИСЕЕВИЧ, ВИШНЕВСКИЙ ЮРИЙ ИОСИФОВИЧ, ТОНКОНОГОВ ЕВГЕНИЙ НИКОЛАЕВИЧ, КАПЛАН ГЕРМАН СОЛОМОНОВИЧ, БУЯНТУЕВ СЕРГЕЙ ЛУБСАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H01H 33/74

Метки: гашения, дуги, отключения, аппарате, высоковольтном, коммутационном

Опубликовано: 23.01.1992

Код ссылки

<a href="http://patents.su/7-1707641-sposob-gasheniya-dugi-otklyucheniya-v-vysokovoltnom-kommutacionnom-apparate-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ гашения дуги отключения в высоковольтном коммутационном аппарате и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты