Выключатель высокого напряжения

Союз Советских Социалистических Республик(51) Ч. Кл."- Н 01 Н 9,30Н 01 Н 33/04 Заявлено с присоединением за (23) ПриоритетОпубликовано 15,05.76. Б Дата опубликования опи Государственный комитет Совета Министров СССР(088.8) плетень М 1ния 23.06.76 лелем изобретен ьтни 2) Авторы цзобретени натко и И. Л. Шлейфман В 71) Заявцтел 54) ВЪКЛОЧАТЕЛЬ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ оммутаей переИзобретение поедназначено для кции сцльноточных электрических цепменного тока.Известны выключатели высокого напряжения, содержащие полупроводниковые вентили (диоды илц тиристоры), шуцтировацные .,;еханически размыкаемыми контактами. Во ключенном положении выключателя ток проходит через контакты. При отключении тока нагрузки или тока короткого замыкания контакты размыкаются, между ними возникает кратковременный дуговой разряд, длительность которого определяется временем перехода тока из цепи главных контактов в цепь снтилей. После завершения переброса тока цепь вентилей межконтактный промежуток дсионизируется. В момент перехода тока через нулевое значение вентили запираются и ток через вык;цочатсль прерывается.Однако применение таких выключателей для коммутации тока в установках высокого напряжения связано с большими трудностями. В выключателях ьысокого напряжения приходится соединять последовательно несколько вентилей, так как напряжение на выключателе после отключения значительно превышает напряжение, допускаемое для сущетвующих настоящее время вентилей.Время переброса тока из цепи контактов в цепь вентилей зависит от напряжения на контактах, цндуктцвностц контура п динамической вольт-амперной характеристики вснтцлей.Последовательное соединение вентилей увеличивает индуктивность контура механически 5 размыкаемые контакты - цепочка вентилей,падение напряжения в цепочке вентилей ц вследствие этого время переброса. Дуга между разомкнувшимися коцтактамц горит в течение нескольких миллисекунд.10 Увеличение времени переброса тока приводит к увеличению обгоранця контактов под действием дуги и ую дцеццю условий децонизациц межконтактного промежутка к моменту запиранця вентилей, что, в свою оче редь, может привести к повторным пробоямпромежутка. Для децоццзаццц меж контактнов го промежутка приходится увеличивать время от завершения переброса тока до полного прерывания его цлц вводить спсццальне уст ройства, ускоряющие децоццзаццю, что усложняет конструкцию выключателей.Чтобы ускорить переброс тока цз цепи контактов в цепь вентилей, нужно увеличивать напряжение на разомкнувшихся контактах, 25 т. е. напряжение дуги. В известных выключателях увеличение напряжения на дуге достигается прц помощи газового илц магнитного дутья, что значительно усложняет цх конструкцию. Кроме того, напряжение увеличи вается через сравнптел 1 по большое время45 50 55 60 65 3после возникновения дуги. Увеличение нап 1 нжения на дуге достигается путем воздейсв;11 ня столб дуги. Приэлектродные падени) пряжения в известных конструкциях выключателей не зависят от величины рабочей )юверхностн контакта и равны приэлектродным падениям напря)кения на контактах с р 1)бочими поверхно тями 11 еогряннченн 1 з 1 х )яз 1 сров.Для уменьшения времени горе)п 1 я дуги и ускорения переброса тока из цепи мехяпичес ки рязмыкясмых контактов в цепочки последовательно соединенных вентилей предлагаемый выключатель снабжен дополнительными шунтирующими контактами, рабочая пове 1)хность которых ограничена термостойким электроизоляционным покрытием.Дополнительные контакты ьыполнены в виде стержня с наконечником, площадь сечения которого меньше площади сечения стержня по крайней мере в 10 раз.Термостойкое электроизоляционное покрыгие нерабочей поверхности дополн 11 тельного контакта выполнено из кабронитрида бора.Наконечники дополнительных контактов могут быть выполнены из тугоплавкого металла, например вольфрама.На фиг. 1 дана электрическая схема описываемого выключателя во вкспоченном положении; на фиг. 2 - конструктивная схема мехапическ 1 1)язмыкаемых контяктов; ня )иг, 3 - электр;ческая схема другого варианта выполнения выключателя.Выключатель (см. фиг. 1) содержит главные контакты 1, два дополнительных контакта 2 и 3, по крайней мере один из которых выполнен подвижным, две цепочки 4 и 5 последовательно соединенных тиристоров, включенные встречно-параллельно, и последовательный отделитель 6. Размеры главных контактов 1 выбирают такими, чтобы обеспечить пропускание рабочего тока длительной нагрузки без недопустимого перегрева. Дополнительные контакты 2 и 3 состоят из основных медных стержней 7 и 8 с наконечниками 9 и 10. Наконечники 9 и 10 выполнены из стержней, например вольфрамовых, запрессованных в основные медные стержни 7 и 8. Площадь торцовых поверхностей А и Б наконечников 9 и 10, являющихся раоочими поверхностями дополнительных контактов, значительно меньше площади сечения медных стержней 7 и 8. Для выключателя на напряжение 10 кВ и ток отключения 10 кА площадь торцовой поверхности наконечника может быть меньше площади сечения стержня в 10 - 50 раз, Нерабочая боковая поверхность наконечников 9 и 10 покрыта термостойким электроизоляционным материалом 11, спосооным выдержать воздействис температуры электрической дуги, например карбонитр: дом бора (ВАС) в виде обмазки с последующим отжигом при 100 - 150 С.Во включенном положении выключателя главные 1, дополнительные 2 и 3 контакты и 5 10 15 20 25 30 35 40 4отделитсть 6 замкнуты. Большая часть нагрузочного тока проход 11 т чсрез главные контакты, поскольку сопротнление их значительно меньше сопротивления дополнительных контактов. При отключении сначала размыкаются главные контакт.1, я дополнительные остаются замкнутымп. Поэтом. ток быстро переходи пз цсп 11 главных контактов в цепь дополнительных контактов. Промежуток времени между размыканием главных контактов и размыканисм дополнительных контактов достято 1 с для зяверше 1 и; Псрсог)оса тока в цепь дополнительных контактов.При размыкании дополнитсльных контактов 2 и 3 между ними возникает дуга. Благодаря ограничению рабочих поверхностей А и Б коптакто, термостойким электроизоляционным покрытием средняя плотность тока на контактах дост)ггает и превышает некоторую критическ) ю для даннОГО материя,.13 Величину. Это приводит к возрастанию няпря)кения на промежутке в первую очередь к возрастанию прнэлектродных падений няпря)кен 11 я.В другом варианте выполнения выключателя с1 фиг. 3) контакты могут быть шунтированы диодами. Такой ык;1 оч атель содержит главные 1 и дополнительные 2 и 3 контакты, отделитель 6 и цепочку диодов 12. Принц:ш и порядок отключения тока у этого выключателя такие же, как у выключателя, показанного на фиг. 1. Однако требуется синхронизация момента размыкания дополнительных контактов относительно кривой отключаемого тока. Размыкание дополнительных контактов должно производиться в начале полупериода тока, в который шунтирующие диоды открыты, При этом обеспечиваются малое время горения дуги, малое обгорание контактов и достаточное для деионизации межконтактного проме)кутка время от переброса тока в цепь диодов до следующего его перехода через нулевое значение. Формул а изобретения 1. Выключатель высокого напряжения, содер)кяший полупроводниковые вентили, шунтировянные механически размыкаемыми контактами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени горения дуги на контактах, он сняб)кен дополнительными шунтирую)цими контактами, рабочая поверхность которых ограничена термостойким электро- изоляционным покрытием.2. Выключатель по п. 1, отлич а ющийс я тем. что дополнительные контакты выполне ы в в)1 дс стерж 111 с наконечником, причем площадь сечения наконечника меньше площади сеч"ния стержня по крайней мере в 10 раз.3. Выключатель по пп. 1 и 2, отл и ч а и. щ и й с я тем, что термостойкое электроизоляцпоннос покрытие нерабочей поверхности514364 Фиг, I 1/фиг.2 Составитель В. ПоповаРедактор А. Пейсоченко Текред Е. Подурушина 1 оирсктор Е, Хмелева Заказ 1370/5 Изд. М 1345 Тираж 9 о 3 По 1 иисчоЦНИИПИ Государственного комитета Совета 11 ииистров СССР по делам изобретений н открытий 113035, .1 осква, Ж, Раушская иаб., и. 4/5Типография, ир. Сапунова, 2 дополнительного контакта выполнено и карбонитрцда бора.4. Выключатель по пп. 1 - 3, о т л н ч а юШ и й с я; ем. что наконечники дополительиы." поит." к гов выгол иены ив тлопг авкого .иеталла, наприпер воль 11 ра.ла.