Управляемый дуговой замыкатель

О П И С А Н И Е 270068ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Респуйликавпсимое от авт. свидетельства Заявлено 01,11 с пписоединец 968 (ЛЪ 122459624 л. 21 е, 37/03 21 с, 35.05 ея зая МПК 6 01 г 31/02 1-1 011 3374 УД 1 621,316.542.06Комитет ао делам иэобретеиий и открытийнор итет ень М 1 08.Ъ.1970. Ьюлл пуолткован ри Совете Мииистрав СССРЗаявитель ЗАМ Ь 1 КАТЕЛ Ь РАВЛЯЕМЫЙ ДУГ Изобретение относится к области высоковольтньх коммутационных аппаратов и является устройством, обеспечивающим многократно практически мгновенное (несколько десятков микросекунд) замыкание участков силовой высоковольтной цепи и длительного (несколько секунд) пропускания тока, измеряемого килоамперами.Предлагаемое устройство может быть использовано для коммутировапия 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 и внутренним электродами, снабженными наконечниками с экранами, выполненными, например, в виде дисков с прорезями, образующими спиралевидные лепес 1 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 возбуждепия дуги, которая под действием петлеооразного контура перемещается из зоны рабочего тровежутка ца эк 1 анные диски.В предложенном замыкателе с целью умень щения эрозии электродов путем надежногосмеще шя дуги на края экранных дисков указапцып подвпжныи контакт с п 1 иводом и экранным диском изолирован от днища герметичного резервуара внешнего электрода и 10 соединен с токоподводом внешнего электродавспомогательной шиной. Этп меры обеспечивают надежное смещение дуги от центра на края экрашых дисков и вращение ее па цих, и тем самым защиту контактов от дуги и 15 уменьшение эрозии экранов.На фг. 1 дана конструктивная схема управляемого дугового замыкателя; на фиг, 2 - вариант исполнения экранного диска с прорезями.20 Внешний электрод устройства состоит изнескольких частей, которые соединены между собой так, что образуют герметичный резервуар. Верхняя часть резервуара состоит пз бака 1 цилиндрической формы с двумя флан нами, на одном из которых укреплен высоковольтный литой проходной изолятор 2, а другой фланец бака имеет центральное отверстие с закругленными краями, в котором соосно укреплена центральная рабочая частьвнеш Зо него электрода - резервуара.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 контр- электродом 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. Место крепления обрамлено электростатическим экраном 14. Электрод снабжен наконечником 15. На наконечниках 15 и 5 укреплены экранные диски 1 б 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 электро- динамических 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 23, установленного на земле, через изоляционную тягу 24.Воздух в резервуар подается по изоляционным трубам через штуцера 25, расположен 5 10 15 20 25 30 ЗБ 40 45 50 55 60 65 ные по окружности бака на уровне внутренней части проходного изолятора 2.Отдельные части замыкателя для обеспечения герметизации резервуара соединены через герметизирующие прокладки 2 б. 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 32. 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 35 и изоляционной тягой 36 и соединенным с подпоршневым объемом и внутренней полостью камеры, трубкой 37 с изоляционной вставкой 38 (изоляционная вставка необходима, чтобы пе перемкнуть изоляцию);б) клапаном отключения 39 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 электро- динамических сил, возникающих в контуре токоподвод 1 О - 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 образующей 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 точкапереместится на экранный диск, ток к нейбудет подводиться не через резервуар, а подополнительной шине 11, через крышку, наконечник 5 и нижний экранный диск. Этотновый контур тока в сочетании с контуром 5тока в экранных дисках, создаваемым спиралевидшямц лепесткамц, заставляет дугу быстро вращаться по краям дисков, чем обеспечивается их минимальная эрозия,После окончания протекания тока (лбо 10после включения шунтирующего устройства)производится продувка внутренней полостизамыкателя. Для этого подается команда наэлектромагнит, который тягой 24 открываетклапан 21. При этом объем под управляющим 15поршнем клапана продувки 20 соединяетсятрубкой с внутренней полостью бака. Поддействием сжатого воздуха управляющий поршень клапана 20 перемещается, открывая отверстие, соединяющее нижнюю часть дуговой 20камеры с атмосферой. Сжатый воздух извнутренней полости резервуара замыкателябыстро выходит наружу, унося с собой продукты воздействия дуги. Одновременно замыкатель заполняется чистым воздухом через 25штуцера, при этом струи входящего воздухаобдуваот поверхность проходного изолятора,сдувая с нее копоть, если она там появится.По окончании продувки клапан 20 закрывается, внутренний ооъем заполняется чистым З 0воздухом и аппарат вновь готов к действию,При работе с шунтирующим устройствомодновременно с подачей импульса на работуподжигающего разрядника подается командана электромагнит включения, который пзоляциоццой тягой Зб открывает клапан включения 34. Прц этом объем под приводным поршнем соединяется трубкой с изоляционнойвставкой с внутренним объемом камеры (илибака). Под воздействием сжатого воздуха 40поршень вместе со штоком и контактнымстержнем за счет разности сил, действующихца поршень и на поршневое кольцо, встроенное в контактный стержень, перемещаетсявверх, контактный стержень, войдя в ламели 45 Неподвижного конта(тя 28, хеталлиески замыкает цепь. При этом поршень садится гермстцзируюсицмп прокладками 33 на седло, залццая и нем, ц тем самым герметизируя полость камеры.Практически одцовремсццо с металлическим ямыкаццсм начинается продувка аппарата. После окончания продувки и снятия с аппарата вьсокого напряжения подается команда на электромагнит отключения, который при сраоатывации ТягоЙ 41 Открывает клап 2 н Отключения 39.Прп этом объем под порцшсм соединяется с атмосферой и подвижная контактная система под действием давления внутри бака двцгасгся Вцпз, зялипяя ия цроклсДнах,М В ко- тяктцоы стержне. После это 0 сицрат ВнОВь готов к действию. Предмет цзоорстсццяУправляемы дуговой замыкатель, содер- жящцЙ токоцодводы ц рязрядныЙ про е(уток с внешним ц внутренним электродами, снабнякоцеииКяи с экранами, выполненными, например, в виде дисков с прорезями, Образу ющими сциралеВидньс лепестки, причем внутренний электрод снабжен неподвижным контактом, а иешци - подвижным контактом с приводом ц ВьИолнен в виде герметичного резервуара с днищем, заполненного средоц с высокой электрическоц прочностью, и имеет устройство, обеспечивающее продувку внутренней полости, и устройство для возбуждения дуги, которая цод действием петлеобразного контура перемещается из зоны рябо- его проекутка пя экранные диски, ог ийlог(ис 7 ся тем, что, с целью уменьшения эрозии электродов путем паде;кцого смещения дуги ия кряя эеряццых дискОВ, ук 23 яиныЙ ИОдвижцыЙ коитякт с приводом и экраны диско цзолирогац от днища герметичного резервуара вцеиНего электрода и электрически соединен с токоподводом Внешнего электрода Вспомогательной шиной.редактор Типография, нр, Сапунова,Знкаэ 2322/17 Тираж 480ИН 11 ИГИ 1,омнтета по делам пэобретсннй и открытий при Совете ММосква, )К, Раушская наб., д, 45 Подписистров ССС