Автопневматический выключатель

Союз Советския Социалистических РеспубликОП КСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ792351 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 04 . 01. 79 (21) 2706 521/24-0 7с присоединением заявки Мо(1)М ( 3 Н 01 Н 33/91 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54) АВТОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Изобретение относится к электроаппаратостроению.Известны автопневматические выключатели, содержащие резервуарывысокого давления, коммутирующиеконтакты и поршневое устройстводля обеспечения сжатия газа и создания газового дутья Ц,Такие выключатели используютдугогасящую среду в газовой фазе(преимущественно элегаз - 5 Гв). Такие выключатели не обеспечивают высокой отключающей способности.Известен автопневматический выключатель 2, в котором дугогасительнаясреда используется в газовой и жидкойфазах.Этот выключатель содержит резервуар, заполненный газообразной дугогасительной средой. В резервуарерасположено дугогасительное устройство, содержащее коммутирующие контакты. В нижней части резервуара расположен коллектор, непосредственно соединенный с резервуаром. Условия врезервуаре таковы, чтобы вызыватьснижение части газообразной среды,которая, конденсируясь, стекает вколлектор. Имеется средство для подачи конденсата из коллектора в дугогасительное устройство с целью увеличения плотности дугогасительной среды в этом устройстве и гашения дуги.В одном из варинатов выполнения та кого выключателя между резервуароми коллектором установлен постояннооткрытый клапан, закрывающийся только на время подачи конденсата в дугогасительное устройство.10 К недостаткам такого выключателяотносится следующее.Введение жидкой фазы в дугогасительное устройство мало эффективнос точки зрения повышения отключающей способности устройства с автопневматическим дутьем ввиду высокой плотности газовой фазы, необходимой для обеспечения условий конденсации в резервуаре дугогасительного 20 устройства.Для обеспечения условий, при которых происходит конденсация пара (газа), необходимо поддерживать достаточно низкую температуру и (или) вы сокое давление одновременно в коллекторе и резервуаре выключателя. А этоозначает, что рабочее давление газа вбаке выключателя, а следовательно,и масса газа должны быть достаточно 30 большими, как правило большим, чемтребуется для обеспечения изоляциидугогасительного устройства. Повышение давления ужесточает требования к прочности бака,а следовательно к материалу бака и повышает егоматериалоемкость, Если для снижения и поддержания дугогасительнойсреды в жидкой фазе использоватьнизкие температуры, то для этоготребуется холодильная установкадостаточно большой мощности,таккак при этих температурах следуетподдерживать весь объем выключателя с большой поверхностью теплоотдачи.Масса вводимой в дугогасительнуюкамеру жидкой фазы не зависит оттока короткого замыкания (к.э,),Целью изобретения является повыше.ние отключающей способности выключателя при снижении.материалоемкости и энергозатрат на единицу мощности отключения выключателя.Для достижения этой цели коллектор выполнен автономным, а клапанвпускным, соединяющим коллектор срезервуаром низкого давления толькона время гашения дуги, Автономностьколлектора позволяет получить в немусловия, в частности давление и температуру, отличные от условий в резервуаре выключателя, и дает возможность угравлять подачей конденсата из коллектора в зависимости от ре-жима работы выключателя,Для этого впускной клапан снабженанализатором тока, включенным в цепькоммутирующих контактов,Для регулировки расхода жидкойфазы в зависимости от тока отключения клапан выполнен с регулируемымпропускным сечением, величина которого меняется, например, за счет изменения хода подвижного элемента,управляемого от анализатора тока,Коллектор может быть выполнен ввиде сменного баллона высокого давления, в котором количество дугогасящей среды рассчитано по меньшеймере на нормированное между плановыми ревизиями число отключений токовкороткого замыкания. Коллектор может быть выполнен в виде резервуара высокого давления, снабженного поршневым устройством и обр тным клапаном, расположенным между подпоршневой частью поршневого устройства и резервуаром низкого давления.Камера такого коллектора может быть снабжена холодильным элементом для улучшения условий конденсации,Коллектор может быть выполнен в виде холодильной камеры с автома.тической регулировкой режима ксЬденсации и снабжен газопроводом, соединяющим часть камеры, в которой дугогасительная среда находится в га 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 зообразной фазе, с резервуаром низкого давления.Холодильная камера может быть выполнена состоящей из верхнего и нижнего отсеков. В верхнем отсеке размещен холодильный элемент, а в нижнем - емкость переменного объема,снабженная приводом, Между отсекамирасположен обратный клапан, закрывающийся только на время подачи конденсата иэ емкости переменного объема в дугогасительное устройство,Переменным объемом может служить,например, сильфон или цилиндр с поршневым устройством,На фиг.1 представлен автопневматический выключатель с коллектором,выполненным в виде сменного балона;на фиг,2 - то же с коллектором в виде резервуара высокого давления споршневым устройством; на фиг.3то же с коллектором в виде резервуара высокого давления с поршнем ихолодильным элементом; на фиг.4то же с коллектором в виде холодильной камеры; на фиг,5 - то же с коллектором, выполненным из двух отсеков,Автопневматический выключательсостоит из резервуара 1 низкого давления, в котором размещено дугогасительное устройство, содеркащее сопло 2, коммутирующие контакты 3 ипоршневое устройство 4 для обеспечения автопневматического дутья. Дугогасительное устройство соединено сколлектором 5, заполненным дугогасящей средой в жидкой и газовой фазах.Коллектор 5 связан с соплом 2 дугогасительного устройства впускнымклапаном б, который открывается только на время гашения дуги,Впускной клапан б снабжен анализатором 7 тока, включенным в цепь ком -мутирующих контактов 3, и имеет регулируемое пропускное отверстие 8,Автопневматический выключательможет быть выполнен с различнымиколлекторами.Коллектор может быть выполненв виде сменного баллона высокогодавления (см.фиг.1) , в котором жидкая 9 и газовая 10 фазы находятсяв динамическом равновесии между собой.При отключении тока к,з. при расхождении коммутирующих контактоввозникает автопневматическое дутье,создаваемое поршневым устройством4, и одновременно при открытии клапана б в зону горения дуги вводится дугогасительная среда в жидкойфазе. Это приводит к увеличениюплотности дугогасительной среды взоне горения дуги и повышает темсамым дугогасительную способностьустройстваРассмотренная схема подачи дугогасительной среды представляет ра-, 79235120 35 зомкнутый цикл - дугогасительнаясреда подается в одном направлениив сопло дугогасительного устройстваи накапливается в резервуаре низкого давления. Это приводит к увеличению массы дугогасительной средывыключателя, но незначительно, поскольку масса вводимого конденсата невелика по сравнению с массойгаза в выключателе.Коллектор 5 может быть выполненв виде резервуара высокого давления (см.фиг,2) снабженного поршневым устройством 11, подпоршневаячасть 12 которого связана трубкой13 через обратный клапан 14 с резервуаром 1 низкого давления. В этом 15коллекторе сжижение дугогасительнойсреды производится за счет высокогодавления, создаваемого поршнем устройства 11, при этом клапан 14 закрыт. Во время процесса отключениятока к.з. конденсат через открытыйклапан б поступает в дугогасительное устройство, там испаряется, благодаря более низкому давлению и более высокой температуре. После завершения процесса отключения клапан бзакрывается, клапан 14 открыывается,поршень устройства 11 движется вобратном направлении и газ из резервуара низкого давления 1 засасывается в подпоршневую полость 12. После 30чего клапан 14 закрывается и вновьначинается процесс сжатия газа иконденсация. Такая схема подачидугогасительной среды в отличие отпервой является замкнутой.Автопневматический выключательможет быть снабжен холодильным элементом 15, размещенным в нижней частиколлектора (см.фиг.3). Охлаждениедугогасительной среды способствует 40ее сжижению. Поэтому коллектор такого рода позволяет получить конденсат при меньшем давлении, чем в предыдущем случае.Коллектор 5 может быть выполненв виде холодильной камеры (см.фиг.41. 45Это позволяет сжижать дугогасительную среду при более низких давлениях. При отключении тока к.з. впускной клапан б открывается, и конденсат под действием развности междудавлением, возникающим в струе газа,создаваемой поршнем 4, и давлениемв резервуаре всасывается в сопло дугогасительного устройства. Этому жеспособствует и сила тяжести, если 55коллектор расположен выше дугогасительного устройства.После завершения процесса отключения газ по трубе 13 вновь поступает в коллектор, там конденсируется и скапливается в резервуаре коллектора. Выключатель готов к следующему отключению,Коллектор 5 может бить выполнениз двух отсеков см,). 65 В первом отсеке 16, соединенномс резервуаром дугогасительного устройства, расположен холодильный элемент 15, во втором отсеке 17 - емкость 18 переменного объема, выполненная, в частности, в виде сильфона, снабженного приводом 19. Междуотсеками расположен обратный кла-пан 20.Конденсация газа происходит в первом отсеке 16, через постояннооткрытый клапан 20 конденсат стекаетв емкость 18. Во время отключениякомандой от анализатора тока 7 клапан б открывается, одновременно приводом 19 сжимается объем емкости18, при этом клапан 20 закрывается,и конденсат вводится в зону горениядуги, После завершения процесса отключения цикл повторяется.Предложенный автопневматическийвыключатель с использованием дугогасительной среды в жидкой и газовойфазах, снабженный автономным от резервуара низкого давления коллектором, является более экономичнымпо сравнению с прототипом,Автономность коллектора позволяет создать в нем условия, необходимыедля конденсации дугогасительнойсреды, т.е. достаточно низкую температуру при достаточно высокомдавлении.Поскольку объем коллектора вомного раз меньше объема резервуара,эта цель может быть достигнутаболее экономными средствами. Приэтом резервуар низкого давления,имеющий во много раз больший объем,может находиться при более низкомрабочем давлении (в 3-5 раз), определяемым требованиями в основномэлектрической изоляции, и более высокой температуре, чем в коллекторе.Это во-первых, при сохранении отключающей способности позволяет снизитьтребования к прочности резервуаравыключателя (в отличие от прототипа он является резервуаром низкогодавления), т,е, уменьшить его металлоемкость или выполнить из менеепрочного, но более легкого материала, т.е. снизить вес резервуара,во-вторых, уменьшить массу дугогасительной среды в этом резервуаре.Поскольку объем коллектора значительно меньше, чем резервуаравыключателя, то для него необходимрезервуар высокого давления малогообъема, а холодильная камера малоймощностиВозможность управления впускнымклапаном от токового реле позволяетноминальные и малые токи отключатьза счет автопневматического дутья,а большие токи к.з. за счет дополнительного ввода дугогасительнойсреды в виде конденсата, Это приво 792351дит к уменьшению энергозатрат на конденсацию дугогасительной среды.По сравнению с автопневматическим выключателем, в котором коллектор и резервуар находятся в одинаковых условиях по температуре и давлению 12, предложенный выключатель с автономным коллектором позволяет обеспечить в несколько раз большую кратность плотности жидкой фазы по отношению к газовой фазе дугогасительной среды, поэтому эффект, оказываемый введением жидкой фазы на отключающую способность авто- пневматического выключателя, значительно выше, чем в прототипе. Формула изобретения 1. Автопневматический выключатель, содержащий резервуар низкого давления, заполненный дугогасящей средой в газовой фазе, размещенное в нем дугогасительное устройство, содержащее коммутирующие контакты, коллектор, заполненный дугогасящей средой в жидкой, в виде конденсата, и газовой фазах (газа), устройства для осуществления дутья газа в дугогасительном устройстве и для введения дозы конденсатаиз коллектора в дугогасительное устройство, клапан, .расположенный между коллектором и дугогасительным устройством, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения отключающей способности выключателя при снижении материалоемкости и энергозатрат на единицу мощности отключения выключателя, коллектор выполнен автономным, а клапан впускным, соединяющим коллектором с резервуаром низкого давления только на время гашения дуги.2. Выключатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что впуск 30 40 50 Таким образом, предложенный автопневматический выключатель позволяет получить более высокую отключающую способность при тех же или меньших материало- и энергозатратах, 20 или такую же отключающую способность при меньших габаритах материало- и энергозатратах,ной клапан снабжен анализатором тока, который включен в цепь коммутирующих контактов,3, Выключатель по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что клапанвыполнен с регулируемым пропускнымсечением, величина которого меняется, например, за счет изменения ходаподвижного элемента, управляемого отанализатора тока.4. Выключатель по п,1, 2 и 3,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коллектор в виде сменного баллона высокого давления, в котором количестводугогасящей среды рассчитано по меньшей мере на нормированное между плановыми ревизиями число отключенийтоков короткого замыкания.5. Выключатель по пп.1, 2 и 3,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коллектор выполнен в виде резервуаравысокого давления, снабженного поршневым устройством и обратным клапаном, которые расположены между поршневой частью поршневого устройстваи резервуаром низкого давления,6. Выключатель уо п.5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что камера коллектора дополнительно снабжена холодильным элементом7. Выключатель по п.1, 2 и 3,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоколлектор выполнен в виде холопильной камеры с автоматической регулировкой режима конденсации и снабжен газопроводом, соединяющим частькамеры, в которой дугогасительнаясреда находится в газовой фазе, срезервуаром низкого давления.8. Выключатель по п.7, о т л ич а ю щ и й с я тем, что холодильнаякамера выполнена состоящей из двухотсеков, в верхнем из которых размещен холодильный элемент, а в нижнемемкость переменного объема, снабженная приводом, а между отсекамирасположен обратный клапан, закрывающийся только на время подачиконденсата из емкости переменногообъема в дугогасительное устройство.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ Р 2647643кл. Н 01 Н 33/82, 1968.2. Патент США Р 3406269кл, 200 - 148, 1970.792351 Фиг.5 авитель В, Поповаед Н.Бабурка Корректор С. Щ дактор Т. Морозов лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Заказ 9587/53 ВНИИПИ Государ по делам 113035, МоскваТираж 844твенного комиизобретений и Ж, Раушск Подписное ета СССР открытий я наб., д. 4/5