Выключатель максимального тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) Ш) О 1 Н 33/6 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АТЕНТУ Бюл, В 5Бовери АГ (Сн (СН) и Кпа 524 (088.8) 3701866, кл. 20 56) Патент С 1 ЦА Ф44, 1971.54) ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ МА ОГО ТОКА но ры 57) Изобретение отнлектротехники, конкрным выключателям. Целовышение допустимой сится к обла етно к генерат ь изобретени нагрузки. Вык р ьного тока и выключатель 1 макс м разветвляе минального т м токопровод на токопров а и параллельно с силового тока. Токо ьного тока имеетвыключатель 5 с пальпровод 3 номи вспомогательн етшунтир тока с камерой ной дукоторыи цевыми контакта ся токопроводом вакуумной дугог с разрывом 7, П гогасительной к расположены катуш в месте 7 разрыв поле, Катушки 8 окружают вакуум меру 6 в зоне м силовог итеиьной ед вакуум ерой б и ки 8 и 9 осле нее оэдающие а осевое магнитное трическиционную каа 7 и меха" и 9 концен ую коммута ста разрыв Выключатможет быть многофазным ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(53) 621.316. Изобретение относится к электротехнике, а именно к генераторным выключателям с вакуумными дугогасительными камерами.Цель изобретения - повышение допустимой нагрузки на выключатель.Иа фиг. 1 представлена принципиальная схема выключателя максимального тока; на фиг.2 - то же, первый вариант испол- нения; на фиг.3 - то же, второй вариант исполнения; на фиг.4 - то же, третий вариант исполнения; на фиг.5 - то же, четвертый вариант исполненияель 1 максимального тока выполнен однофазным илиТокопровод 2 входит в лючатель содержит полый токопровод в антимагнитной оболочке, который разветвляется на токопровод номинального тока с коммутирующим элементом и силовой токопровод, причем дополнительно к первому силовому токопроводу с вакуумной дугогасительной камерой установлен по крайней мере еще один токопровод, имеющий одинаковый с первым импеданс с преимущественно индуктивной составляющей, Возможны варианты размещения силового токопровода снаружи или внутри токопроводаминального тока, а до и после камевозможно включение дугогасящих катушек. Для автоматизации процесса отключения введен вычислительный блок, связанный с датчиком и ограничителем тока, 6 з.п. ф-лы, 5 ил.нически соединены с ней с помощью изолирующих крепежных устройств, Катушки 8 и 9 расположены на одинаковом расстоянии от разомкнутого места 7 разрыва и их продольная,ось совпадает с продольной осью вакуумной дугогасительной камеры 6. Расстояние между обеими катушками 8 и 9 не больше, чем расстояние, примерно соответ О Ствующее внутреннему диаметру катушек. Каждая из обеих катушек 8 и 9 имеет одинаковое количество витков,именно по меньшей мере один и макСимум пять, однако предпочтительно Два витка. Катушки 8 и 9 могут быть навиты однослойно или многослойно, причем количество витков может быть нецелочисленным. Входная клемма 10 соединена с концом катушки 8 электропроводящим соединительным элементом, другой конец катушки 8 соединен с йомощью электропроводящего соединительного элемента с вакуумной дугогасительной камерой 6. С помощью друго Го соединительного элемента вакуумная дугогасительная камера 6 соединена с концом катушки 9, другой конец которой соединен с выходной клеммой 11.Все механические элементы привода (фиг,1-5), которые приводят в действие вспомогательный выключатель 5 иоответствующие вакуумные дугогасительые камеры 6, не обозначены, Кроме 1 ого, на фиг,1 не изображена антиМагнитная металлическая оболочка, укрывающая каждую фазу выключателя 1 Максимального тока.В первом варианте выключателя 1 максимального тока (фиг.2) В Верхнеи 40 половине выключатель изображен во включенном положении, а в нижней - в выключенном,.Токопровод 2 выполнен полым и установлен на изоляторах 12 относительно расположенного соосно 45 также полого металлического кожуха 13, выполненного из антимагнитного металла, Расположенные на металлическом кожухе 13 ножки 14 позволяют осуществить крепление выключателя 1 максимального тока на фундаменте, Соответ" ствующие торцовые концы металлического кожуха 13 и токопровода 2 имеют воэможность подключения для электрического соединения с,однофазными выво 55 дами генератора, заключенными в металлическую оболочку, В металлическом кожухе 13 предусмотрены монтажные отверстия и отверстия для осуществления проверки, а также отверстия для механических элементов привода (не показаны), Эти отверстия и окна в выключателях максимального тока для более высокой мощности, как правило,закрыты герметично, так как весь вывод генератора находится под незначительным избыточным давлением, чтобыподдерживать на низком уровне опасность загрязнения изолятора 12. Часто подобного рода выводы генератора .имеют принудительную вентиляцию, чтобы добиться хорошего отвода потерьтепла.Во втором варианте (фиг,3) токопроводы 4 силового тока расположеныснаружи вокруг токопровода 3 номинального тока. Такое симметричноеисполнение позволяет расположитьбольшее количество равномерно распределенных по периметру токопроводов4 силового тока, Выключатель 1 максимального тока по фиг.3 пригоден дляболее высоких номинальных токов, чемпредставленный на фиг.2, Во включенном положении в этом выключателе 1максимального тока вследствие вытеснения тока к поверхности по токопроводам 4 силового тока длительное время протекают незначительные токи.Однако эти незначительные токи ограничиваются полным сопротивлением соответствующих токопроводов 4 тока допренебрежимо малой величины, так чтопредварительной термической нагрузкой соответствующих вакуумных дугогасительных камер 6 можно прейебречь,На фиг.4 представлена комбинациясхем в соответствии с фиг,2 и 3,которая пригодна для очень большихтоков. В этом выключателе 1 максимального тока, необходимо, чтобы полныесопротивления токопроводов 4 силового тока, расположенных внутри токопровода 3 номинального тока, и пол-.ные сопротивления токопроводов 4 силового тока, расположенных снаружи,были одинаковыми,Если имеется относительно небольшое пространство для установки выключателя 1 максимального тока, то можно также выполнить изоляторы 12 в виде герметичных дисковых изоляторов итакже герметично закрывать токопровод 2 тока изнутри на обеих сторонахвыключателя 1 максимального тока,Созданное таким образом пространство может быть заполнено изолирующей5 15 средой, например сжатым воздухом или элегазомБлагодаря этому расстояние между изоляторами и размеры выключателя могут быть уменьшены, кроме то.го, и токопроводы 4 силового тока и относящиеся к ним вакуумные дугогасительные камеры 6 могут быть ближе расположены друг к другу.На фиг.5 представлен модифицированный вариант исполнения выключателя 1 максимального тока, который аналогичен варианту исполнения в соответствии с фиг.3 и возможен также при всех остальных вариантах исполнения В каждом из токопроводов 4 силового тока дополнительно установлен ограничитель 15 тока и последовательно с ним включен чувствительный элемент 16. Поступающие от чувствительных элементов 16 сигналы контролируются и обрабатываются в вычислительном блоке 17, Вычислительный блок 17 может, как показано пунктирными линиями Функциональных связей 18, одновременно воздействовать на совокупность всех ограничителей 15 тока и размыкать их одновременно, однако он может быть также рассчитан так, чтобы размыкать только определенные ограничители 15 тока.Выключатель работает следующим образом.Когда выключатель 1 максимального тока проводит номинальный ток, то вспомогательный выключатель 5 замкнут и весь номинальный ток протекает от токопровода 2 тока по токопроводу 3 номинального тока. Токопроводы 4 силового тока расположены в свободном от поля пространстве внутри токо- провода 3 номинального тока и поэтому не проводят никакого тока, После ко манды на выключение для холостой коммутации или для отключения короткого замыкания вначале размыкается вспомогательный выключатель 5 и весь токкоммутируется и распределяется равномерно по всем токопроводам 4 силового тока. Лишь после этого размыкаются вакуумные дугогасительные камеры 6 и в месте 7 разрыва загораееся элект" рическая дуга,Через обе катушки 8 и 9, параметры которых выбраны одинаковыми и которые построены идентично, отключаемый ток протекает в одном направлении и эти катушки Формируют совместно воздействующеена место 7 разры 42428 6 ва осевое магнитное поле. Благодаря геометрическому расположению катушек .8 и 9 это магнитное поле в зоне места 7 разрыва почти однородно, кроме того, это магнитное поле пропорцио-. нально току и способствует тому, что электрическая дуга даже при значениях тока в области 50 кА и значительно выше горит диффузно, так что обгорание контактов места 7 разрыва остается в поддающихся управлению пределах. Таким образом можно управлять процессом дугогашения и отключать токи благодаря сильному осевому магнитному полю, обусловленному сравни" тельно большим количеством витков катушек 8 и 9,При включении вначале замыкаются вакуумные дугогасительные камеры 6 . 5 10 15 20 ограничители 15 тока, При трехфазной группе выключателей 1 максимального и протекает ток включения, равномерно распределенный по токопроводам 4силового тока, Непосредственно послеэтого замыкается также вспомогатель 25 ный выключатель 5 и ток коммутируется от токопроводов 4 силового токана токопровод 3 номинального тока,При обоих коммутационных процессахвакуумные камеры 6 всякий раз нагру 30 жаются током лишь кратковременно,так что не происходит существеннойтермической нагрузки этих камер, Поэтому вакуумные дугогасительные камеры 6 могут выдерживать даже следуюдруг за другом через короткие ийтервалы коммутационные циклы,Для большинства сфер применениявакуумная камера 6 в расчете на каждый токопровод 4 силового тока может40 обеспечить достаточную электрическуюпрочность. Однако в расчете на каждый токопровод 4 силового тока можно сразу включать последовательнодве или больше вакуумных дугогаси 45 тельных камер 6, чтобы тем самымдобиться более высокой электрическойпрочности. В случае, если, вакуумнаядугогасительная камера 6 не отключилась, срабатывает чувствительныйэлемент 16 соответствующего дефектного токопровода 4 силового тока ив вычислительном блоке 17 определяется, что в одном из токопроводов 4силового тока гасящейся первой фазыеще протекает общий разрываемый ток,поэтому вычислительный блок. 17 мгновенно размыкает все без исключениятока были бы разомкнуты все ограничители 15 тока во всех трех фазах.Чтобы не нужно искать причины размыкания ограничителей 15 тока во всех токопроводах 4 силового тока, в вычислительном блоке 17 предусмотрено устройство, которое позволяет идентифицировать чувствительный элемент 1 б, который: послужил причиной размыка.10 ния, и тем самым и дефектный,Жокопровод 4 силового тока. Ограничители 15после размыкания должны быть провере-ны вручную. Эти затраты оправданы, так как дают возможность устранения 15 различных повреждений в генераторе и прочих частях установки.11 ри упомянутой неисправности допустимо также размыкать только ограниФ чители 15 тока фазы, которая гасится 20 первой, или только ограничитель 15 тока дефектного токопровода 4 силового тока, а две другие фазы трехфазной группы могут отключаться нормаль" но. Однако, для этой схемы требуется 25 очень быстро работающий электронный вычислительный блок 17. Точно так же целесообразно, если неисправность ,появляется в одной из фаз, которые гасятся во вторую очередь, размыкать 30 только ограничители 15 тока этой дефектной фазы или только ограничитель 15 тока дефектного токопровода 4 силового тока, потому что благодаря этому могут быть сокращены затраты времени и труда на проверку ограничителей 15 тока, Вычислительный блок 17 после размыкания ограничителя 15 тока должен блокировать любое включение выключателя 1 максимального то ка до тех пор, пока этот ограничитель не будет проверен и полностью приведен в готовность к эксплуатации, Вычислительный блок всегда должен рассчитываться так, чтобы всякий раз бы ло обеспечено оптимальное использова,ние ограничителей 15 тока. К тому же он должен обеспечить, чтобы при вклю-: чениях не происходило ошибочных размыканий ограничителей 15 тока, 1Предлагаемые оснащенные вакуумными дугогасительными камерами б выключатели 1 максимального тока вследствие крайне незначительной подверженности проверкам вакуумных камер 6 особенно пригодны для насосно-аккумулирующих гидростанций, выключатели генераторов которых должны быть рассчитаны на экстремально большое количествовключений,Для выключателей 1 максимальноготока, в которых к отключающим возможностям предъявляются невысокие требования, как это, например, могло быиметь место в силовых выключателяхмаксимального тока, было бы достаточно предусмотреть только один токопровод 4 силового тока по меньшей мерес одной вакуумной дугогасительнойкамерой 6 без катушек 8 и 9. Дляотключения токов нагрузки было быдостаточно отключающих возможностейэтой по меньшей мере одной вакуумнойдугогасительной камеры 6, контактыкоторой построены так, что возникает сравнительно слабое осевое магнитное поле,Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я1. Выключатель максимального тока, по меньшей мере одним токопроводом на фазу, имеющим по меньшей мере одну первую вакуумную дугогасительную камеру и окруженным антимагнитной металлической оболочкой, причем по меньшей мере одна перваб вакуумнаядугогаситепьная камера имеет по меньшей мере одно место разрыва, нагружае"мое осевым магнитным полем, причемпо меньшей мере один токопровод имеет по меньшей мере один полый токопровод номинального тока, включенный параллельно к по.меньшей мереодному первому токопроводу авиловоготока, и при включении место разрывапо меньшей мере одной первой вакуумной дугогасительной камеры, находящейся в по меньшей мере одном первомтокопроводе силового тока, после коммутации подлежащего прерыванию тока,открывается на поменьшей мере одинпервый токопровод силового тока,б т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения допустимой нагрузки,предусмотрена по меньшей мере однавторая вакуумная дугогасительнаякамера, в по меньшей мере одном вто- .ром токопроводе силового тока, включенном параллельно к по меньшей мерео 4 ному первому токопроводу силовоготока, причем каждый из по меньшеймере двух токопроводов силового токаимеет одинаковое значение импедансас преимущественно индуктивной составляющей, 154242; Выключатель по и,1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что оба токо- провода силового тока расположены внутри токопровода номинального тока,3. Выключатель по п .1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что один токо-. провод силового тока расположен внутри токопровода номинального тока, а второй токопровод силового тока расположен снаружи токопровода номинального тока. 4. Выключатель по пп.1-3, о т л ич ающ-ий с я тем, что в каждУю. 15 из цепей токопроводов силового тока введены дополнительно по меньшей мере две катушки одинаковых размеров, одна из которых включена перед вакуумной дугогасительной камерой, а 20 . другая после нее, причем в обеих ка" тушках направление тока одинаково.5. Выключать по п.4, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что указанные катушки концентрически окружают со ответствующую вакуумную дугогаситель 5 281 Оную камеру в зоне разрыва, причем каждая из катушек расположена на рав= ном расстоянии от места разрыва и имеет от одного до пяти витков, однако предпочтительно два витка, а рас" стояние между катушками не превышает ее внутреннего диаметра.6. Выключатель по одному из пп.1- 3,отличающийся тем, что в каждом из по меньшеймере двух то-копроводов силового тока предусмотрен ограничитель тока и чувствительный элемент и совокупность чувствительных элементов соединена с вычислительным блоком, который может воздействовать либо одновременно на совокупность ограничителей тока, либо селективно на определенные ограничители тока.7, Выключатель по п.б, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в вычислительном блоке предусмотрено устройст- во для идентификации чувствительного элемента или чувствительных элементов1542428 Составитель Ю, ТоршинРедактор Е, Папп Техред Л.Олийнык Корректор М, Максимишинец 46 101 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор Гагари Заказ 292ВНИИПИ Госуда енного комитета по из13035, Москва, Ж,Подписноеретейиям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5