Управляемый стреляющий предохранитель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУеяан кзебретекк Бюллетень(53) УДК 621,316 .54 (088,8) н открыта Дата опубликования опнсання 30.11,81(72) Автор нзобретенн А. Я. Зото 7) Заявнтел льяновский политехнический институт 54) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТРЕЛЯЮЩИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬИзобретение относится к электрическим аппаратам высокого напряжения, а именно к высоковольтным стреляющим предохранителям на 35 - 110 кВ, оснащенным приводом, управляемым релейной зашитой косвенного действия, и может найти применение для защиты силовых з трансформаторов понижающих подстанций.В настоящее время известно значительное количество аналогичных отключающих устройств, приспособленных работать и как обычные предохранители, и как выключатели, размьпсающие .тф электрическую цепь под воздействием привода, управляемого релейной зашитой косвенногодей. ствия. Такие аппараты содержат внутри патро.нов.камер гашения соединенные последовательно плавкие вставки и контактные системы. Поюз ле сгорания плавких вставок или размыкаиия контактных систем освобождаются гибкие токо. ведупвте связи, которые выбрасываются из пат. роков с помощью жестких рубящих контактных ножей, способных отбрасываться под воздей,ф ствием собственных пружин. Вмшние оконце.ватели гибких токоведуших связей имеют сколь. зящий контакт с контактными ножами. Известны высоковольтные выключатели, каждый из которых имеет патрон, выполненный из твердого изоляционного газогенерирующего материала. Внутри патрона последовательно плав. кой вставке включена контактная система ро. зеточного типа, оснащенная подпружиненной за. щелкой. Наружные токоведущие элементы патро. нов имеют с рубящими контактными ножами скользящий контакт, Ножи своими подпружиненными половинками захватывают внешние стреловидные оконцеватели связей, Выключатели также оснащены приводами, управляемыми релейной автоматикой косвенного действия.Усилие на размыкание контактной системы передается от действия привода на контакпвпт нож. Последний также оснащен собственной пружиной, постоянно стремящейся повернуть его в отброшетное положение, вытянув при этом наружную гибкую токоведущую связь патрона,/Плавкие вставки высоковольтных выключалей разгружены от тянущих усилий электро- в патрона с помощью высокоомных, наприр, нихромовых державок.88609 40 50 3К недостаткам известных выключателей от.носятся сложность конструкции патрона, таккак в нем последовательно плавкой вставкеустановлена контактная система, являющаясясложным узлом, а также низкий номинальньщток патрона. Это объясняется тем, что плавкаявставка своим теплом подогревает контактнуюсистему, которая согласно ГОСТ 8024 вимеет ограничения по нагреву,Низкая надежность выключателя в работеобъясняется тем, что практически невозможновыполнить стабильную фиксацию розетки ипальца контакта, во-первых, из-за малых внутренних размеров патрона, во-вторых, из-за по.падания на фиксирующие элементы смазки илиотсутствия ее,При срабатывании выключателя на наружную токоведущую часть патрона оказывает большоевоздействие газ патрона, выделившийся из его,стенок под действием электрической дуги. По-, 20этому наружная связь патрона приобретает ско.рость, превышающую скорость движения ножа,выскальзывая из губок (пластин) последнего.Из-за этого в воздухе может возникать мощная электрическая дуга, предшествующая окончательному отключению цепи патрона, Плазмаэтой наружной дути за счет. газодинамическихусилий "восходит" (поднимается вверх) и мо.жет перекрывать патрон по наружной поверх. ности, Это снижает отключающую способностьпатрона и ведет к неоправданному увеличениюего длины. Кроме того, сбрасывание связей наземлю снижает надежность эксплуатации, таккак связи могут загрязняться, теряться в снегу и,тд,55Кроме того, недостатками являются необходимость еще большего увеличения габаритов патрона и усложнения конструкции вследствие попытки увеличить номинальный ток патрона путем разнесения в разные его концы местоположенийплавкой вставки и контактной системы; слож.ность их кинематической схемы, низкая гололедостойкость и большой вес.Наиболее близкий к предлагаемому выключатель содержит патроны, выполненные из твер дого изоляционного газогенерирующего материала, Внутри них подвижные токоведущие части соединяются между собой с помощью коммутирующих элементов, в том числе, плавкойвставки и контакта, соединенных последовательно (исполнение контакт-плавкая вставка). Внутри патрона установлены верхний (внутренний) подпружиненный электрод, выполненнйй в виде стержня, и нижний (наружный) электрод, имеющий вид гибкой токоведущей связи. Связь снаружи заканчивается оконцевателем стреловид-,55 ной формы, образующим с ножом скользящий контакт, Оконцеватель вставлен между пластинами ножа. Пластины подпружинены с помощью 2прижимных пружин. Нож расположен на нижнем основании подвижного изолятора толкателя,являющегося одновременно нижним опорнымизолятором, Толкатель связан с приводом выключателя, управляемым релейной защитой кос.венного действия.Недостатками известного выключателя явля.ются сложность конструкции патрона; низкиеноминальный ток и надежность работы; недо.статочная отключающая способность; неудобство эксплуатации из-за сброса на землю токоведущих связей и необходимость увеличения га. баритов патрона,Цель изобретения - повышение номинальноготока и надежности работы,. Укаэанная цель достигается тем, что наруж.ный электрод выполнен неразъемным, а высо.коомная державка снабжена торированной шей.кой и соединена с крепежным элементом путемповива.Рубящии контактныи нож снабжен стягивающим болтом, расположенным поверх наружно.го электрода патрона,На фиг, 1 показан управляемый стреляющийпредохранитель (предохранитель-выключатель)в сборе в рабочем положении, т.е, открытымконцом патрона вниз, вид сбоку (патрон пред.ставлен в частичном разрезе); на фиг. 2 - наружный конец рубящего контактного ножа,сцепленного со стреловидным оконцевателемгибкой токоведущей связи патрона, снабженныйповерх оконцевателя соединительным болтом;на фиг. 3 - сечение А-А на фиг, 1 (узел план.кой вставки, совмещающей в себе функцииконтактной системы) .Предохранитель. выключатель состоит (фиг, 1)из патрона 1, внутри которого наружный электрод 2 (гибкая токоведущая связь) соединенс внутренним электродом с помощью узла 3плавкой вставки. Нижний стреловидный оконцеватель 4, головка которого показана на фиг. 1и 2,электрода 2 захвачен рубящим контактнымножом 5, состоящим из двух пластин, Прижатие пластин к оконцевателю 4 осуществляется прижимными пружинами б. От соскальзывания с ножа оконцевателя связи служит соединительный болт 7, Нож 5 находится под воздействием пружины 8, расположенной на оси 9 ножа, постоянно стремящейся повернуть его почасовой стрелке до упора в резиновый амортизатор 10, Нож снабжен упором 11, имеющимрегулировку. Нож, амортизатор и упор смонтированы на коробовидном основании 12, котороепоказано на фиг, 1 в разрезе. Основание 12жестко соединено с нижним цоколем изолятора.толкателя 13, входящего в привод устройства,Патрон 1 закреплен в ловителе 14, установленном на удлинителе 15 верхнего опорногоизолятора 16, Изолятор 16 смонтирован на верхней части опорной рамы 17, Внутри рамы установлен пружинный привод с рабочим валом 18.Вал 18 имеет:жестко с ним соед 1 ненный эксцентрик (эксцентрики) 19. В малую сторонуэксцентрика упирается направляющая ось 20изолятора.толкателя, имеющая с последним жесткое.соединение, Ось 20 может перемещатьсяв верхнем 21 и нижнем 22 подшипниках, На. нее надета подъемная пружина 23, которая,упираясь в застопоренную на оси шайбу 24,стремится поднять вверх изолятор-толкательдо соприкосновения конца оси 20 с малой стороной эксцентрика 19.От прямого попадания влаги подшипники21 и 22 и ось 20 защищает кожух 25. Подво.дящая цепь присоединяется шиной 26, отводящая - гибкой шиной 27. На нижней части пат-.рона 1 перемещается на резьбе компенсатор 28.Пластины рубящего контактного ножа (пластины) 5 оснащены с внутренней стороны токосъемными медными накладками 29. Междупластинами зажат стреловидный оконцеватель 4,оснащенный резьбовым отверстием 30 под зарядную рукоятку патрона. Через поперечныеотверстия, выполненные на конце ножа, прону.щен соединительный болт 7, который гайкой31 сжимает пластины ножа с зажатым междуними оконцевателем связи патрона и ей жестрахуется от выпадания в процессе эксплуата.ции,- Узел плавкой вставки может быль выполнен с державкой 32 и беэ нее,Плавкая вставка 33 присоединяется к наружному 2 и внутреннему 34 электродам патронас помощью соединительных винтов 35, Для обепечения постоянства контактного давления и упругого сцепления державки с винтами служатпружинные шайбы 36, В том случае, есливставка 33 имеет достаточное сечение, высокоомная дерзавка не устанавливается. При этомвставка приобретает вытянутое положение, кото.рое способствует лучшему отводу тепла отвставки без получения местных перегревов вприлегающел к вставке газогенерирующем ма.териале, например.винипласте (что вызывалосьизогнутостью вставки при наличии державки,а также подготовленностью в этом положениивставки к разрыву под действием привода)чтоснижает холостой пробег изолятора-толкателяи необходимую мощность привода,При малом сечении плавкой вставки, когдаесть опасность ее деформации в процессе зкс.плуатации, устанавливается высокоомная державка 32. В этом случае плавкая вставка ненесет растягивающих усилий, передаваемых наузел плавкой вставки электродами 2 н 34 итело вставки изогнуто, как показано на фиг, 3.Но опасности перегревов виннпласта этот изгиб не несет, так как такая вставка нспольэу 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 Рабочий вал 18 под действием своих рабочихпружин (не показаны) поворачивается на уголпорядка 120, Поворот происходит по часовойстрелке. Эксцентрик 19, набегая своей удлиненной частью на направляющую ось 20, резко перемещает (отбрасывает) вниз изолятор-толкатель 13. С ним вниз смещается и нож 5, который благодаря упору 11 передает разрывающееусилие на узел 3 плавкой вставки. Если встав.ка имеет державку, то происходит сначала расплетение концов державки (повивов 37) и вытягивание державки нз-под одного винта, гдезаделка (прижатие) оказалась менее сильной,После этого происходит разрыв медной части(собственно плавкой вставки),4550 55 ется прн малой загрузке патрона и вызываетлишь незначительное тепловыделение в окружа.ющую среду, что соответственно сопровождает.ся незначительным нагревом. При этом концывставки, вернее высокоомной державки, соединены способом повива беэ последующей поопайки. Это способствует снижению усилий, необходимых на разрыв узла плавкой вставки поддействием привода.Концы высокоомной державки 32 захлестываются за головки крепежных винтов 35 и скрепляются нх петли с помощью повнва 37, Наличиесужения 38 (шейки) позволяет державке разрываться в строго фиксированном месте, еслибудет заеданйе под винтом 35.Предохранитель-выключатель работает следующим образом.При больших токах короткого замыкания,когда не успевает срабатывать привод, перего.рает плавкая вставка 33, а с ней н державка32, если она была установлена (фиг. 3), Послеэтого происходит освобождение связи 2 (фиг. 1).Под воздействием ножа 5 связь выбрасываетсянаружу. За ней тянется электрическая дуга, которая вызывает генерирование газа внутри патрон.Создается газовое дутье, которое охлаждаетдугу и производит отключение защищаемой цепи, При этом нож отбрасывается в нижнее исходное положение до упора в амортизатор 10,Создается видимый разрыв по воздуху отклю.чаемой цепи. Гибкая связь - электрод 2, благодаря соединительному болту 7, остается зажатой между пластинами ножа и не падает наземлю. Болт 7 препятствует отпаданию связина землю и преждевременному возникновениюдуги снаружи патрона, т.е. между ножом 5 исвязью. электродом 2, что могло бы привестик перекрытию патрона по его наружной поверх.ности по восходящему потоку, образовавшейсяплазмы,При отключении небольших токов повреждения, когда привод срабатывает раньше, чем расплавится вставка, происходит следующее.86092 7 8В том случае, если державки иет, действием ножа 5 начинается непосредственный разрывплавкой вставки, которая представлена толькомедной частью. После разрыва узла плавкойвставки между электродами 2 и 34 (фиг, 3)возникает электрическая дуга. Гашение дуги иокончательное отключение электрической, цепипроисходит аналогично описанному выше,Следует отметить, что в реальных условияхраэмыкающие усилия значительно ниже, таккак узел плавкой вставки, разогретый токомповреждения, представляет меньшее сопротивле.ние, чем в холодном состоянии, Здесь большуюроль играет торированная шейка 38, стабилизи.руюшяя усилие,ный электроды, соединенные плавкой вставкойи высокоомной державкой, привод, управляемыйрелейной автоматикой, и рубящий контактныйнож,смонтированный нз нижнем основании подвижного изолятора.толкателя, жестко соединенный с наружным электродом патрона, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повыше.ния номинального тока,и надежности работы,наружный электрод выполнен неразъемным, а10 высокоомная державка снабжена торированнойшейкой и соединена с крепежным элементомпутем повива,2, Предохранитель по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что рубящий контактный нож1 снабжен стягивающим болтом, расположеннымповерх наружного электрода патрона, Формула изобретения 1. Управляемьщ стреляющий предохранитель,содержащий патрон, выполненный из твердогоизоляционного газогенерирующего материала,имеющий подпружиненные внутренний и наружИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 354487,кл. Н 01 Н 33/76, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР У 526965,кл. Н 01 Н 33/76, 1976,. фе За Подписи ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4 0568/82 , Тираж 7 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений и 113035, Москва, Ж, Раушкомитета СССР ткрьгтнискан наб., д. 45