Защитное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ЯОРЕСПУБЛИН (1% (И) Н 71/441 1/401 ИСДНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬСТВ 7 ч ающеобеспеченизования,кого матепластик. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(56 ) 1. Авторское свидетельство СССР9 4255238, кл, Н 01 Н 59/00 1974.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2762895/07,кл, Н 01 Н 85/36, 1979.(54) (57) 1. ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВОпредназначенное для вертикальной установки, содержащее плавкую вставку:,и три неподвижных электрода, корпусиз двух частей, одна из которыхвыполнена из немагнитного, а другаяиз диэлектрического материала,причем внутри корпуса расположеныподвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирующаяжидкость, на части корпуса, выполненной из немагнйтного материала,расположена катушка управления,верхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса,выполненной из немагнитного материала, нижний неподвижный электрод выполнен с полостью соединен со .средним неподвижнна электродом электрически посредством жидкоме" таллического контакта и механически .частчаю корпуса, выполненной издиэлектрического материала, демпфирующая жидкость размещена в полости нижнего неподвижного электрода, а плавкая вотавка электрически соединена со средним неподвижньм электродом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повиаения коммутационных возможностей, оно снабжено контактным разъемом, неподвижная часть которого жестко присоединена к нижнему неподвижному электроду,плавкая вставка расположена снаружи корпуса, выполнена из высокоомного токопроводящего материала и включена параллельно жнлконекаллнчеокому контакту.2, Устройство по и 1 р о т л ие с я тем, что, с цельюя многократности испольв качестве диэлектричесриала использован стекло 1059632Изобретение относится к электротехнике, н частности к защитнымустройствам для защиты понижающихтрансформаторбв на подстанциях,Данное предложение может бытьиспользовано вместе с предохранителями,Известно защитное устройство,содержащее электрический корпус срасположенными внутри подвижньюэлектродом, выполненным из ртутии тремя неподвижными электродами,средним и двумя крайними 1 .Недостатком устройства является низкая надежность срабатывания из-за выброса ртути в каналдуги при срабатывании, а также невозможность. повторного использования.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсязащитное устройство, предназначенное для вертикальной установки, содержащее плавкую вставку, три неподвижных электрода и корпус из двучастей, одна из которых выполненаиз немагнитного материала, а другая - из диэлектрического материала, причем внутри корпусарасположены подвижный сердечникжидкометаллический контакт и демпфирующая жидкость, на части корпусавыполненной из немагнитного материала, расположена катушка управленияверхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса,выполненной из немагнитного материала, нижний неподвижный электродвыполнен с полостью, соединен сосредним неподвижным электродомэлектрически посредством жидкометаллического контакта и механически - частью, корпуса, выполненной издиэлектрического материала, демпфирующая жидкость размещена в полости нижнего электрода, а плавкаявставка электрически соединена сосредним электродом 2.Недостатком указанного устройства являются ограниченные коммута"ционные воэможности, так как самаплавкая вставка является. источникомповышенного тепловыделения, а такжеодноразовость использования.Цель изобретения - повышениекоммутационных возможностей и обеспечение многократнОсти использования. ГЬставленная цель достигается тем, что защитное устройство, предназначенное для вертикальной установки, содержащее плавкую вставку, три неподвижных электрода и корпус из двух частей, одна из которых выполнена из немагнитного, а другая из диэлектрического материала, причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирующаяжидкость, на части корпуса, выполненной из немагнитного материала,расположена катушка управления,5 верхний и средний неподвижныеэлектроды соединены с частью корпуса, выполненной из немагнитногоматериала, нижний неподвижный электрод выполнен с полостью, соединенсо средним неподвижным электродомэлектрически посредством жидкометаллического контакта и механически - частью корусэ,выполненнойиз диэлектрического материала,демпфирующая жидкость Размещенав полости нижнего неподвижногоэлектрода, а плавкая вставка электри"чески соединена со средним неподвижным электродом, снабжено подпружиненным контактным разъемом, неподвижная часть которого жесткоприсоединена к нижнему неподвижномуэлектроду, плавная вставка расположена снаружи корпуса, выполнена извысокоомного токопроводящего материала и включена параллельно жидкометаллическому контакту.Кроме того, в указанном защит"ном устройстве для обеспечениямногократности использования в ка- , ЗО честве диэлектрического материалакорпуса может быть использованстеклопластик./На чертеже представлена .:онструкция защитного устройства в рабо чем, т,е. вертикальном положении,Защитное устройство состоит иэ.верхнего 1, полого среднего 2 инижнего 3 неподвижных электродов40 Часть корпуса 4 выполнена из немагнитного материала, например латуни,Эта часть жестко соединяет междусобой верхний 1 и средний 2 неподвижные электроды. К среднему электроду 2 с помощью диэлектрическойвтулки 5, выполненной, например,из стеклопластика, также жесткоприсоединен нижний неподвижныйэлектрод 3, Внутри диэлектрическойвтулки 5 Расположен жидкометаллический контакт б, например, ртуть,или сплав индий-олово и т.д. Надним в полости корпуса 4 располагается магнитный сердечник 7, плотно прилегающий (с некоторым зара"нее заданным зазором) к внутреннимстенкам корпуса. Его нижний конец 8,имеющий определенное утолщениевнизу, погружен в жидкометаллический контакт б до упора в полость 60 в нижнем электроде 3, причем диаметр конца 8 выбран такимобразом, чтобы при полном погружениижидкий металл вытеснился вверхи замкнул с определенным запасом 65 по высоте между собой электроды3 и 2. Погружению магнитного сердечника способствует также и регулировочная пружина 9, упирающаясяснизу в торец этого сердечника,а сверху в изолирующую шайбу 10,выполненную нз твердого диэлектрика. Ци этом степень нажатия,а значити ток трогания защитногоустройства регулируются регулировочным винтом 11. Регулированиепроизводится с помощью отвертки,вставляемой в отверстие 12 верхнеговнеподвижного электрода 1,Вся внутренняя полость защитногоустройства, расположенная над жидкометаллическим контактом б, заполнена изоляционной демпфирующейжидкостью 13, например, трансформаторным маслом с присадками, спиртом и т.д.Поверх диэлектрического корпуса4 навита катушка 14 управления,Ее верхний конец 15 припаян к элек,троду 1, а нижний 16 - к электроду 2.Снизу к нижнему неподвижномуэлектроду 3 на резьбе привинченконтактный разъем, состоящий изнеподвижной части (пальца ) 17, рассеченного продольным пазом 18,и подвижной части 19, которая присоединяется к среднему неподвижному электроду 2 с помощью высокоомной плавкой вставки 20, припаийаемой по своим концам к названнымтоковедущим элементам. Электромагнитная часть защитного устройства, включающая корпус 4, катушку 14, сердечник 7, электроды1 - 3, а также жидкометаллическийконтакт 6 и т.д., образует своеобразное включающее реле тока с зависимой характеристикой срабатыванияот тока. Плавкая вставка 20 с контактным разъемом 17 и 19 являетсятоковой отсечкой этого реле, работающейпрактически без выдержкивремени.Защитное устройство работаетследующим образом.Электрическая цепь тока через защитное устройство до срабатывания состоит иэ следующих элементов: верхнего электрода предохранителя (не показан), электрода 1, катушки 14 управления, имеющей лаковую или какую-либо другую изоляцию, электрода 2, жидкометаллического контакта б и параллельно ему включенной плавкой вставки 20, электрода (контакта) 3, пальца 17 и подвижйой части 19 контактного разъема, присоединенного к нижнему электроду патрона предсйсранителя (не показан). Магнитный сердечник 7 полностью погружен в жидкометаллический контакт б, обеспечивая контак тирование по жидкому металлу неподвижных электродов 2 и 3. При этом жидкий металл шунтирует плавкую вставку 20 и через нее протекает лишь незначительный ток. Цзи помощи подбора сечениЯ жидкометаллического контакта нижнего конца 8 магнитного сердечника, с одноЯ стороны, и сечения (а также и материала) плавкой вставки 20 добиваются10.наиболее оптимального распределения протекающего по ним тока в нормальном режиме работы. При перераспределении токов основным критерием является наименьший нагревзащитного устройства в нормальномрежиме работы.Ци возникновении перегрузкиили появлении тока короткого за-.мыкания. небольшой величины в цепи 50 55 60 65 20 25 30 35 40 45 защищаемого предохранителем трансформатора, значительно возрастает против новенального электромагнитный поток вокруг катушки 14 управления. Этот поток замыкается по пути наименьшего сопротивления- через магнитный сердечник 7 и его нижнюю часть 8, стремясь подввять сердечник и разместить его строго посередине катушки (с учетом определенной поправки на вес сердечника и усилие регулировочной пру- . жины 9). Возникшая., подъемная сила начинает перемещать магнитный сердечник вверх. Его движение производит вьвкимание демпфирующей жидкости 13 из объема, расположенного над сердечником, в освобождающуюся от сердечника полость, расположенную под ним, Осуществляется перепускание жидкости по зазору между внутренней стенкоЯ корпуса. 4 и наружной поверхностью сердечника 7. Этот зазор также подбирается с учетом вязкости жидкости и обеспечивает некоторое замедление на срабатывание защитного устройства.Магнитный сердечник, поднимаясь вверх, извлекает из жидкометаллического контакта б утолщенную часть нижнего конца 8. Это вызывает снижение уровня жидкометаллического контакта. Если повреждение было внешним (на линиях 10 кВ за трансформатором, и отключается заблаговременно выключателями этих линий) или при перегрузках, когда, как правило, они отключаются по команде защиты от перегрузок, установленной на шинах низшего напряжения защищаемого трансформатора, то магнитный сердечник 7 из-эа жидкости 13 не может успеть подняться на нужную высоту, чтобы разорвать электрическую цепь по жидкометаллическому контакту 6путем его слива ниже уровня среднего электрода 2. Отключение внешнего повреждения соответствующим выключателем 10 кВ снимает сигнал ,с защитного устройства путем ослабления до нормальной величины электромагнитного потока катушки управления. Это приводит к возвращению в исходное положение сердечника 7 г он погружается на полную глубину в жидкометаллический контакт б .до упора нижним концом 8 в дно полости в электроде 3.Если указанные повреждения про-, изошли в зоне защиты предохранителей: в самом трансформаторе или на: его выводах низшего напряжения, то сердечник 7 поднимается на полную высоту, обеспечивая слив жидкометаллического контакта со среднего электрода 2, обрывая электрическую цепь через жидкометаллический контакт и дешунтируя плавкую вставку 20.Теперь весь ток предохранителя начинает протекать только через плавкую вставку, расплавляя ее и освобождая элементы 17 и 19 кон" тактного разъема. Под действием пружины предохранителя, установленной в патроне, контактный разъем размь,кается и между электродами 17 и 19 возникает дуга. Она также горит в первоначальный момент и между электродами 2 и 3 снаружи защитного устройетва после расплавления плавкой вставки 20.Под действием высокой температуры электрической дуги из стенок газогенерирующей трубки патрона начинает генерироваться гаэ, который образует продольное газовое дутье. В потоке газа резко возрастает скорость разведения вверх и вниз освободившихся электродов патрона, происходит деионизация и .охлаждение канала электрической дуги. При очередном прохождении тока пов" реждения через ноль дуга гаснет иотключается защищаемая цепь.При отключении больших токовкороткого замыкания, появляющихсяпри повреждении высоковольтноговвода защищаемого трансформатораили при внутренних межфазных повреждениях, сердечник 7 не успевает подняться на необходимую высоту,чтобы разомкнуть цепь через жидкометаллический контакт, Этого и нетребуется, так как выделившаяся вплавную вставку часть тока самаявляется достаточной, чтобы расплавить вставку и освободить контакт ный разъем, состоящий из контакт"ных элементов 17 и 19.Размыкание контактного разъемаи гашение электрической дуги осуществляется тем же способом, кото;у рый был описан.Следует заметить, что выполнениедиэлектрической трубки 5 из прочного материала, например стеклопластика, обеспечивает сохранность 25 корпуса защитного устройства отразрушений при случайных возгораниях дуги внутри устройства. Этопозволяет избегать попадания жидкогб металла внутрь канала дуги,что могло бы повлечь снижение коммутационной способности предохранителя. С другой стороны, выведениедуги на внешнюю поверхност защитного элемента и изготовление корпуса из прочных материалов позволяет в свою очередь, использоватьповторно защитное устройство, особенно при отключении небольших токов повреждения. Это же дает возможность снизить требования к используемым жидким металлам и применять, если это экономически выгодно,даже ртуть, Последнее не являетсяопасной возможностью загрязненияокружающей среды, так как не произ водится разрушения защитного устройства в момент срабатывания.1059632 М Ф ф акаэ 9850/56 Тираж 703 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/