Автогазовое дугогасительное устройство

Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и 936070(51)М. К,д. Н 01 Н ЗЗ/76 Гоаударстаенный комитет по делам изобретений и открытий.:3иткйй институт1 71 Заявитель ьяновскии политехнич АВТОГАЗОВОЕ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО такого устроисуоций элемент Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтнымстреляющим предохранителям ( к обычным и управляемым), предназначеннымк защите силового оборудования сетей.К такому оборудованию можно отнестисиловые понижающие трансформаторыс высшим напряжением 35-220 кВ,Известно автогазовое дугогасительное устройство, содержащее газогенерирующие трубки-патроны, установленные на опорных изоляторах, производящие выхлоп газов вниз. При этомпроизводится сброс на землю и гибкого электрода предохранителя, выбрасываемого наружу в момент срабатывания 11 ,Недостатком является то, что присрабатывании устройство сбрасываетна землю свои гибкие токоведущиесвязи, являкщиеся внешними токоведущими электродами предохранителей, всвязи с чем возможно поражение обслуживающего персонала падающим на землю с большои с корост ью зле кт родом итравмирование людей электрическимтоком при одновременном воздействиираскаленным потоком плазмы. Крометого, сброшенные на землю электроды загрязняются, изнашиваются от ударов, теряют защитные покрытия иусиленно окисляются и т.д.Наиболее близким к предложенномуявляется автогазовое дугогасительное1 Оустройство, состоящее из двух колонокопорных изоляторов, стойки, соединяющей изоляторы, патрона, выполненного из твердого изоляционногоматериала, способного под воздейст 15вием дуги генерировать гаэ, наружного коммутирующего элемента, и установленного открытым концом вниз,снабженного нижним разъемным контактным узлом, Наружный коммутирующийэлектрод жестко соединен с внешнимэлектродом патрона,При срабатываниива наружный коммутир93607 вместе с внешним электродом патронас большой энергией сбрасывается вниз.При этом осуществляется размыканиенижнего разъемного контактного узлаи освобождение наружного коммутирующегс элемента от нижнего опорного изолятора, Этим осуществляется защитанижнего опорного изолятора от захлестывания электродом и от разрушенияего конструкции, При этом оба элект Орода с большой энергией падают наземлю 2 1.Недостатками такого дугогасительного устройства являются низкая надежность эксплуатации из-за сбрасывания электродов на землю; сложность инедостаточная надежность конструкцииобусловленные наличием нижнего разъемного контактного узла, потребностьв специальном ограждении для предотвращения попадания людей под выхлоппредохранителя, снижение полезнойплощади подстанций из-за наличия ограждения зоны выхлопа предохранителей и т д,У 5Цель изобретения - повышение надежности и безопасности работы, атакже удешевление конструкции,Поставленная цель достигаетсятем, что нижний опорный изолятор снабжен связеулавливающим устройством,выполненным в виде плоского кольцас центром, установленным на осевойлинии патрона, и плазмораспыляющимустройством, выполненным в виде объем 35ного тела с поверхЬстью, имеющеиобразующую, расположенную к осиопатрона под углом от 0 до 90,вершиной направленным в сторону патрона.Наружный коммутирующий электроджестко закреплен на опорном изоляторе,Вынесение кольца на осевую линиюпатрона отдаляет его от поверхности45изолятора. дто дает возможность избежать удара конца внешнего электрода патрона по фарфору изолятора,таккак выброшенный наружу электродимеет конечную длину.Связеулавливающее устройство может 5 Оиметь и другую форму, например,прямоугольника или полукольца, укоторых отсутствует сторона, противоположная местонахождению изолятора,и т.д55Выполнение плазмораспыляоцего устройства в виде объемной фигуры позво.ляет внести в струю выхлопных газов 0 4(плазмы) рассеиватель этих газов(плазмы). Лучший эффект рассеивания достигается в том случае, когдатело имеет форму острого телесногоугла (конуса), находящегося на осевой линии потока (патрона) и направленного острием в сторону патрона.При этом рассеиваемый поток имеетплавное растекание в пространстве, Добавление к основанию такой поверхности плавного закругления позволяетбез отраженного вверх потока деионизировать и охлаждать газ и плазму надостаточной высоте.Все плазмораспыляющие поверхностидолжны обеспечивать плавность в истечении и рассеивании плазмы и газа.В противном случае образующийся отраженный восходящий поток плазмы можетпривести к перекрытию патрона по поверхности и его отказу. Кроме того,отсутствие плавности в движении потока требует увеличения прочностныххарактеристик и плазмораспылителя,и опорного изолятора, что ведет кудорожанию конструкции предохранителя,На фиг. 1 показано дугогасительноеустройство (один полюс), установленное в рабочем положении, разрез,на фиг. 2 - связеулавливающееплазмораспыляющее приспособление,разрез," на фиг. 3 - разрез А-А нафиг.2.Опорно-изоляционный узел устройства состоит из опорных верхнего 1и нижнего 2 изоляторов, жестко закрепленных на основании 3,Узел коммутации (гашения) электрической дуги содержит камеру гашения(патрон) М, выполненную из твердого газогенерирующего изоляционногоматериала. Внутри камеры расположеныподпружиненные электроды, соединенные между собой с помощью коммутирующего элемента, например плавкой вставки, плавкой вставки и контакта, одного контакта и т,п. Камера загерметизирована со стороны верхнего конца и открыта со стороны нижнего, Она укреплена верхним концом в ловителе 5, жестко соединенном с верхним опорным изолятором 1. Крепление камеры осуществлено в виде штыкового замка, (с помощью ушка 6 камеры), Внешний выбрасываемый наружу электрод камеры соединен с наружным коммутирующим электродом 7936070 дугогасительного устройства. Гго внешний конец заканчивается клиновидным контактом 8, входящим в зацепление со скользящим контактом 9, Этот контакт может выполняться и неподвижным: контакты 8 и 9 соединены между собой с помощью жесткого болтового соединения.Для предотвращения смерзания при гололеде патрона 4 и наружного электрода 7 служит влагоотражательный козырек 10. Питание к полюсу дугогасительного устройства подводится с помощью 15 шины 11, а отводится шиной 12.Устройство содержит жесткий металлический кронштейн 13 связеулавливающего-плазмоотражательного приспособления, состоящего из плазмоотража теля 14 ь связеулавливающего элемента 15фиг.2 и 31.Плазмораспыляющее устройство выполнено в виде сварного или выштампованного пространственного конуса с 25 вершиной, направленной в сторону открытого- конца патрона, и лежит на его осевой линии. Материалом конуса должен быть металл, например сталь, способствующий охлаждению плазмы зо при соприкосновении с нею, кроме -того, для упрощения конструкции он должен хорошо свариваться с крепежными элементами приспособления - ребрами 16, также выполняемыми из стали или аналогичного материала. Ребра верхней частью приварены к телу плоского связеулавливающего кольца 17, выполненного из стали или подобных ей материалов. Для лучшего механического сцепления и обеспечения высокой прочности конструкции ребра по концам снабжены загибами, способствующими увеличению сварного шва между соединяемыми деталями. Вся конструкция, состоящая из связеулавливающего кольца 17, выполняемого, например, из металлического прута, ребра 16 и плазмоотражателя 14, изготавливаемого из металлического (стального) листа, жестко объединенная способом сварки в монолитную конструкцию, закрепляется на нижнем конце кронштейна 13 путем механической заделки с последуюЯ щей сваркой всех точек соприкосновения как с нижней стороной плазмоотражателя 14 конуса, так и с внутренней стороной кольца 17. бВершина конуса 18 образована подуглом о., который не может превышать 90. Таким образом, конус получен вращением образующей под этимуглом вокруг осевой линии патрона.Верхний конец кронштейна 13 соединен с верхним основанием нижнего опорного изолятора 2 (фиг.1) с помощьюнапример, болтового соединения, каки отводящая шина 12.Устройство работает следующимобразом,При срабатывании коммутирующегоэлемента патрона 4, например послесгорания плавкой вставки, вследствиевозникновения в защищаемой сетитоков короткого замыкания внутрипатрона образуется в электрическойцепи воздушный разрыв. Под воздействием высокой напряженности электрического поля этот разрыв пробивается электрическими зарядами и в немзагорается дуга. Она горит тем интенсивнее, чем больше ток повреждения в защищаемой цепи. Электрическаямдуга имеет высокую температуру нагрева (тысячи и десятки тысяч градусов 7,вследствие чего при ее соприкосновении с внутренними стенками патронаначинается интенсивный процесс абляции, испарение и унос минерала стенок в полость патрона. Давление внутри патрона быстро нарастает и начинает воздействовать на наружный электрод патрона, выталкивая его в окружающеепространство. При этом избыточноеколичество газа по неплотностям устремляется в атмосферу, унося тепловую энергию от дуги, охлаждая идеионизируя ее. По истечении определенного периода времени, исчисляемого сотыми долями секунды, внешнийэлектрод патрона совместно с наружным коммутирующим электродом 7 выбрасывается полностью в окружающее пространство и под давлением газов устремляется вдоль осевой линии патрона,попадая внутрь кольца 17 и ударяясьо коническую поверхность плазмоотражателя 14 (фиг.2). При этом происходит гашение его механической энергиивнутри объема тела, образованногокольцом 17, ребрами 16 и конусом. Таким образом, выброшенный патрономэлектрод, жестко соединенный с наружным коммутирующим электродом 7, непадает на землю под полюс предохранителяи не закручивается вокруг контактов 8 и 9, что могло бы привестик удару о Фарфоровые ребра изолятора 2 и их повреждению, Поэтомуотпадает необходимость иметь скользящий разъемный контакт между контактами 8 и 9, который раньше предотвращал удар электрода по ребрам,обеспечивая его падение на землю. Выполнение этого контакта болтовым значительно повышает надежность его работы в наружных условиях и упроща ет конструкцию дугогасительного устройства, так как проскальзывающий контакт имеет сложное устройство.Выброшенные вслед за электродом раскаленные газы патрона (их исте чение резко возрастает, как только освободится от электрода основной дутьевой канал 1 ударяются о коническую поверхность плазмоотражателя 14 и по его обводам начинают уходить 20 в стороны от осевого направления патрона, которого они придерживались на начальном этапе пути в атмосФере, Распыленный в пространство плазменный поток начинает взаимодей ствовать с массой воздуха окружающей среды, интенсивно отдавая тепло. Таким образом, плазмораспылитель осуществляет два процесса; во-первых, меняет направление газового потока З 0 от вертикального до почти горизонтального уровня земли, и, во-вторых, обеспечивает его интенсивное охлаждение за счет резкого увеличениямасс воздуха входящих в соприкосновение с частицами плазменного потока. Последнее служит ликвидации проводимости в выброшенных газах, Такимобразом, устраняется опасность поражения обслуживающего персонала, находящегося в зоне под камерой гашенияв момент ее срабатывания.Перезарядка устройства происходитследующим образом,Процесс перезарядки аналогичентакому же процессу при обслуживании,например, современных серийных предохранителей на напряжение 110 кВ.Для этого снимают разъединителемнапряжение 110 кВ с патрона предох 50ранителя (камеры гашения) и с помощьюприставной лестницы снимают вручнуюпатрон 4, освобождая его от штыковогозамка в ловителе, Одновременно с патроном снимают и выброшенный электрод.55Для этого разъединяют болтовое контактное соединение между контактами8 и 9. Вместо сработавшего патронадвижением вверх с одновременным незначительным разворотом устанавливают запасной заряженный патрон вловитель 5 до вступления в зацепление штыкового замка и ушка 6. Послеэтого производят смазку контактов8 и 9 и их болтовое соединение междусобой. Снимают переносную лестницу,и полюс дугогасительного устройства снова готов к работе. Отключаютвыключателем ввода 1 О кВ нагрузкуподстанции и с помощью разъединителя стороны высшего напряжения натрансформатор подают напряжение отпитающей линии через перезаряженноедугогасительное устройство, Затемвключают выключателем ввода 10 кВнагрузку подстанции, которая сновавступает в работу.Сработавший патрон подвергаюттщательной ревизии, заменяют обгоревшие элементы, выправляют погнутыеэлектроды, смазывают и готовят кработе, После повторной зарядкион занимает место резервного дугогасительного устройства.Формула изобретенияАвтогазовое дугогасительноеустройство, содержащее верхний инижний опорные изоляторы, газогенерирующий патрон, установленный .открытым концом вниз, внутренний и наружный коммутирующие электроды, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности и безопасностиработы, нижний опорный изоляторснабжен связеулавливающим устройством, выполненным в виде плоского коль.ща с центром, установленным на осевойлинии патрона, и плазмораспыляющимустройством, выполненным в виде объемного тела с поверхностью, имеющейобразующую, расположенную к осиопатрона под углом от 0 до 90 , вершиной направленным е сторону патрона,2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюудешевления конструкции, нару,ныйкоммутирующий электрод жестко присоединен к опорному изолятору. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й 514368, кл, Н 01 Н 33/76, 1976,2, Авторское свидетельство ГССР по заявке 1 т 2666054/07,кл. Н 01 Н 33/76, 1978