Высоковольтное устройство

(32) 14,02,73;29.11.73 (33) ФРГ Госудврственный номитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 06,09.77.(72) Авторы изобретения ИностранцыРольф Дюршнер и Вернер Леманн(54) ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ УСТРОЙСТВО подобные сплошные оболочки из алюминия могут прожигаться в любом месте, и это может происхо. дить уже при токах короткого замыкания в не. сколько КА,Известно также высоковольтное устройство, содержащее внутренний проводник, подцерживаемый непроходимыми для электрической дуги изо. ляционными распорками относительно герметичной металлической оболочки, внутреннее пространство которой заполнено сжатым газом, снабженной с внутренней стороны на участках, подверженных при аварии воздействию стоячей электрической дуги, защитными металлическими элементами, имею. шими с оболочкой электрический контакт (2,Устойчивый к обгоранию защитный элемент служит для того, чтобы возникающая в герме. тичной металлической оболочке аварийная электрическая дуга, которая из-за электродинзМических сил неизбежно прижмется к ближайшей изоляционной распорке, лежащей по направлению тока, своим основанием попадала не на оболочку, а на устойчивый к обгоранию элемент,Однако известное устройство не обладает доста. точной надежностью, так как при горении аварийной электрической дуги защитныя элемент, абра. Изобретение относится к высоковольтной тех.,нике, а именно к высоковольтным устройствам дляпередачи распределения электроэнергии,В настоящее время высоковольтные сети ввозрастающем объеме оборудуются полностьюзакрытыми распределительными устройствами сизоляцией при помощи сжатого газа не только вузловых точках, но и на линейных; участкахИзвестны высоковольтные устройства, содер.жащие внугренний проводник, подцерживаемыйизоляционными распорками относительно герметичной металлической оболочки, внутреннее.пространство которой заполнено сжатым газом 11 1 .В таких устройствах обгорание оболочки ипроводника от аварийной электрической дути за.висит от материала, из которого изготовленыупомянутые элементы устройства, Например, припрочих равных условиях аварийная дуга прожигаетоболочку из алюминия значительно быстрее, чемстальнчю. Это создает определенные преимущества,так,. как, чем скорее после аварии произошлопадение давления, тем менее вероятны дополнительный рост давления и большое скопление горячих газов и паров металлов, образующихся под воздействием аварийной электрической дуги. Однакозующий с оболочкой замкнутую кольцевую полость, находится под дополнительным воздейст.вием давления.Цель изобретения - повышение надежностиустройства.Это достигается тем, что в предлагаемом уст.ройстве защитнь;е элементы расположены относительно оболочки с зазором, пространство которогосообщается с внутренним пространством оболочки,причем частф этого зазора может быть зайолненатеплоизоляционным материалом, а защитные элементы могут быть снабжены прорезями, непроходимыми для электрической дуги. Это позволяетвыравнять давление между двумя участками уст.ройства, благодаря чему изоляционные распоркимежду этими участками не подвергаются дополнительно нагрузкам от давления,Для защити внутреннего проводника от обго.рация на участках, подверженных воздействиюстоячей электрической дуги, он может быть выполнен из материала термическая устойчивость которого вьпце термической устой 1 швости остальной егочасти или на этих учаспсах мо;ет быть снабженслоем материала, термическая устойчивость кото.рого вьппе термической устойчивости катерналавнутреннего проводника, причем этот защитныйслой может быть самонесущиьаПри другом варианте запвты внутреннегопроводника последний да участках, подверженныхвоздействию стоячей электрической дуги, выполнен3 Виде медной трубки, снабженной на концахалюминиевыми шайбаьщ, а на остальных участкахиз алюминия.Иа фиг. 1 изображен участок предлагаемогоустройства; на фиг.2- сечение А - А на фиг.1; нафиг. 3 предлагаемое устройство на участке изменения направления внутреннего проводника; нафнг,4 - вариант выполнения устройства на пря.молннейном участке; на фиг. 5 - вариант выпол.нею 1 я устройства на участке изм:нения направлепиявнутреннего . проводника; на фиг. б - участок вну реннего проводнпса с промежуточной деталью.Высоковольтное устройство сс цержит внутрен.ний проводник 1 удерживаемый при помощи изоляционных распорок 2 относительно металлическойоболочки 3. Внутреню;й проводник па обоих концах связан с обмотками 4 и 5 трансформаторовпеременного тока, точки звезды которых соот.ветственно заземлены. Оболочка и внутренний проводник изготовлены из алюминиевых сплавов. Вобласти изоляционных распорок 2 оболочка с впутренней стороны снабжена защитгп ьи элементами 6,/выполненными, например, в виде ципцщров изнержавеющей стали, имеюшнмн с оболочкой электрический контакт н установленными относительнопоследней с зазором, пространство которого сообщается с внутренним пространством оболочки,Если в случае аварии, при которой вспькиваетэлектрическая дуга, через проводник 1 от одноговвода пнташ 1 я протекает к электрической дуге ток3, а от другого ввода питанчя - ток ".1 , и ток ",1 1 О 15 29 25 ЗО 35 4 О 45 больше, чем ток Э, то электрическая дуга 1 увле. каемая электромагнитными силами, за короткий промежуток времени переместится в область 8, прилегающую к изоляционной распорке, которая лежит ближе к вводу питания 5 с меньшим то. ком 3.Поскольку изоляционные распорки непрохо. димы для электрической дуги, место, в котором останавливается электрическая дуга, лежит в не. посредственной близости от изоляционной рас. порки. Поэтому установка на этом участке защитного элемента позволяет предотвратить прожигание металлической оболочки.На участке изменения направления (фиг. 3) внутренний проводник и металлическая оболочка выполнены в месте сгиба со сферической поверх иостьюВ этом случае термически опасной зоной при возникновещш электрической дуги является участок, лежал 1 ий между пиниями Яа и Зб.На этом участке предусмотрены защитные эле. менты как на внутреннем провоцннке 9, так и на оболочке 10, выполненные з виде полосок или шаровых сегментов, которые могут быть изготов. лены нз стали и могут удерживаться на электро проводных державках, Защитным элементом может являться и слой материала с высокой терми. ческой устойчивостью, непосредственно нанесенный на внутренний пров одннк,На приведенном на фиг, 4 варианте выполнения предлагаемого устройства воронкообразный изолируюши. элемент закрепле". на внутреннем провод:Ъике 1 через первый кольцеобразный управляющий электрод 11 и через второй управляюцяй электрод 12 йа защитном элементе 13 оболочки, выполненной в виде надвнжной муфты 14.управляющие электроды имеют такую форму, что возникающие на краях изоляционных распорок напр гкенности поля ограничиваются допустимыми значениями и электрические свойства устройства не ухудшаются крепежными элементами, например винтами, В области изоляционной распорки внут. ренний проводник, обычно выполняемый в виде полой тонкостенной трубки, имеет массивный промежуточный участок 15. Последний может быть выполнен из материала, термическая устойчивость которого выше термической устойчивости остальной его части, например из стали,Преимущественно и защитный элемент, и массивный промежуточный участок простираются по обе стороны изоляционной распорки. При этом элемент хотя бы частично может быть изготовлен из различных материалов. Например, на стороне изоляционной распорки, обращенной к источнику замыкания, может быть изготовлен по меньшей мере часп 1 чно из алюминия н по большей мере из стали, а на другой стороне - только из стали. Перемещение возникшей аварийной электрической дуги, как это обозначено на рис. 4 стрелкой б, вызывает нс только повышение давления, наведет также и к образованию умеренно нагретых следов горения.Как уже отючалось, аварийная электрическая дуга останавливается непосредственно перед изоляционн =1 распоркой и в этой области внутрен. ний проводник и оболочка начинают оплавляться в большей степени. Чем тоньше стенки внутреннего проводника и оболочки, тем скорее протекает процесс и тем раньше вероятны нежелательные реакции между материалом проводника или обо. лочки и изолирующим газом.Следствием этих реакций было бы раэруцтение внутреннего проводника и оболочки и дополни. тельный рост давления, который мог бы привести к разрыву оболочки.В изображенном на фиг, 4 варианте исполнения в области изоляционной распорки внутренний про. водник имеет промежуточный участок 15 в виде круглого стержня постоянного диаметра. Кроме того, в этой области оболочка снабжена защитным элементом 6. Так как этот элемент сделан иэ ма. териала с высокой термической стойкостью,1 то опасность прогоранця и плавления во время стояния электрической дуги исключена,Преимущество этого варианта исполнения в том, что часть оболочки выполнена в виде удобной штя монтажа и ремонта устанавливаемой снаружи надвижной муфты.Наличие зазора 16 определенной величины, а также низкий коэффициент излучения поверхностен элементов конструкции позволяет подпер. живать настолько малую передачу тепла, что воз. никающий при аварии нагрев не приводит к раз. герметизации надвижной муфты. Дополнительно для теплОизоляции в зазор между заппттным элементом и надвижной муфтой помещен слой мате. риала 17, плохо проводящего тепло, например асбеста.Наружная поверхность надвижной муфты акра. щена термокраскойЭто позволяет по изменению нанесенной термокраски определить место повреждения. Для ослабления роста давления в газовом пространстве, подверженном действию аварийной электрической дуги, в защитном элементе предусмотрены прорези 18, позволяющие уравнивать давление между газовыми пространст. вами, разделенными изоляционной распоркой,Для предотврап;ения свободного прохождения продуктов сгорания электрической дуги прорези , перекрыты управляющими электродами.Описанные меры тем более эффективны, чем более чувствителен к температуре материал оболочки. В приведенном на фиг. 5 варианте исполжния оболочка имеет участок сферической формы. Этот участок снабжен монтажной крыш.кой 19, закрепленной на патрубке 20. Внутренний проводник в месте сгиба расположен в зкранирующем шаре 21,5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для уменьшения обгорания часть 22 экрани. руюшего шара в данном исполнении изготовлена из материала с высокой термической устойчивостью, например из стали, тогда как оболочка н внутренние проводники изготовлены из алюминия.Монтажная крышка 19 в данном примере исполнения расположена напротив ввода питания 3,) с более сильным током и снабжена располо. женным на державках 23 и 24 эащитнътм элементом 25 в виде шарового сегмента, выполненного из материала с высокой термической устойчивостьЪо,Защитный элемент 25 продолжен до второго защитного элемента 26, также имеющего сфери. ческую форму и установленного на державке 27 с внутренней стороны оболочки напротив второго питания с более слабым током (Зт), Материалом обоих защитных элементов может быть сталь,При варианте исполнения, приведенном на фнг. 6 ( оболочка не показана) внутренний про водник вьптолнен в основном в виде алюминиевой трубки, а промежуточный участок - в виде медной трубки 28, снабженной йа концах жестко закреп. ленными алюминиевыми шайбами 29, по крайней мере одна нз которых снабжена отверстием 30, соединенными сваркой с остальными участками в нутр енне го проводника,Медная трубка на касто монтажа поставляется соединенной с алюг.ьчнневьтмн шайбами, причем соединение меди с алюьпнием производится путем сварки трением. Фор мула изобретения О1. Высоковольтное устройство, содержащее внутренний проводник, поддержваемьпт непрохо. димыми для электрической дуги изоляционными распорками относительно герметичной металли. ческой оболочки, внутреннее пространство которой заполнено сжатым газом, снабженной с внутренней стороны на участках, подверженпых при аварии воздействию стоячей электрической дуги, защитными металлическими элементами, имеющими с оболочк й электрический контакт, отличаю; ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности, защитные элементъ расположены относительно оболочки с зазором, пространство которого сооб. шается с внутренним пространством оболочки.2. Устройство по п.1,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что часть зазора заполнена теплонзоляцисннымматериалом.3. Устройство по п.1 или 2, о т л и ч а ю щ е е с я геч, что зю нтные элементы снабжены прорезями непроходимыми для электрической дуги.4. Устройство по лп.1-3, отличающееся тем, что внутренний проводник на участках, подверженных при авары воздействию стоячей электрической дуги, выполнен иэ материала, тер. мическая устойчивость которого выше термической устойчивости остальной его части,5. Устройство -о п 4 отличающееся темчто внутренний проводник на участках, подвер.жен"ых при аварии воэдействию стоячей электри. ческой дуги, выполнен в виде медной трубки, ;снабженной на концах алюминиевывщ шайбами, а на осталыпах участках - нэ алюминия.б. Устройство попп,1,2 иЗотличаьщееся тем, что внутренний проводник на участках, подверженных при аварии воздействию стоячей электрическ. й дуги, снабжен слоем материала, термическая устойчивость которого выще термической устойчивости материала внутреннего проводника.7. Устройство по п,б, о т, л и ч а ю щ е е с я тем, что слой материала самонесущий. Приорите; по пунктам:14,02.73 по пп,1-4 и б,7;29,11.73 по п,5 Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе:1. РцИцда 8. Сцггепт саггупц апд зИогтЬгсатТезтз оп ЕНЧ СаЫез,1 пзцать илтИ ЬР, Оаз, 1 ЕЕЕТгвпзастопз оп Роаег Аррагатцз Зузтепз Рвз - 88,1 о 1969, стр. 147 153,2, Заявка ФРГ Н 92059330, кл. Н 02 В 13/02,1972.Тираж 976 Подписное ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5