Патент на изобретение №2284604
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ЭЛЕГАЗОВОЕ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в составе элегазового высоковольтного выключателя. Катушка магнитного дутья изготавливается из ленты, намотанной на изоляционную обойму, и устанавливается внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом, а герметичный изоляционный корпус выполнен из двух частей из композиционного материала. По торцам корпуса установлены крепежные элементы для стыковки с ответными частями, при этом материалы изоляционного корпуса, установленных в него крепежных элементов и материалы ответных деталей обладают близкими коэффициентами линейного расширения. Технический результат: повышение прочности, герметичности, электропрочности, химической стойкости, упрощение конструкции, повышение технологичности, снижение стоимости. 1 ил.
Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению, а именно к дугогасительным устройствам высоковольтных выключателей, предназначенных для коммутации и аварийного отключения электроэнергетических систем, и может быть использовано при изготовлении элегазовых дугогасительных устройств высоковольтных выключателей. Недостатком указанного устройства является сложность изготовления его корпуса, связанная с необходимостью разработки и применения прессформ для вакуумного литья под давлением, а также использования дорогостоящего специального оборудования и технологии для вакуумирования, что приводит к существенному удорожанию продукции. Прототипом заявляемого элегазового дугогасительного устройства является элегазовое дугогасительное устройство высоковольтного выключателя (“Элегазовое дугогасительное устройство высоковольтного выключателя”. Патент Российской Федерации №2145133, МКИ Н 01 Н 33/76, опубл. 27.01.2000 г., БИ №3 2000 г.), содержащее герметичный изоляционный корпус, верхнюю и нижнюю контактные плиты, между которыми размещены неподвижный и подвижный контакты, катушка магнитного дутья с межвитковой электрической изоляцией и дугоприемное кольцо, при этом катушка магнитного дутья выполнена как одно целое с верхней контактной плитой, а часть корпуса, охватывающая верхнюю и нижнюю контактные плиты, и межвитковая изоляция катушки магнитного дутья выполнены из изоляционного композиционного материала. Недостатками указанного устройства являются: – недостаточная прочность и герметичность дугогасительного устройства, находящегося под действием нагрузок, обусловленных внутренним давлением элегаза, термического и механического воздействий, возникающих при срабатывании дугогасительного устройства (при включении и отключении выключателя с гашением дуги), а также влиянием внешних воздействующих механических (сейсмических) и климатических (колебания температуры внешней среды) факторов; – нетехнологичность конструкции и сложность изготовления корпуса с “заармированной” в материале корпуса катушкой магнитного дутья и, соответственно, высокая стоимость изготовления. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание конструкции элегазового дугогасительного устройства высоковольтного выключателя, которая бы обеспечивала: – необходимую механическую прочность и герметичность в условиях действия внутреннего давления, а также механических и термических нагрузок, возникающих при работе выключателя, при внешних механических воздействиях и колебаниях температуры внешней среды от минус 25 до плюс 55°С; – минимальное различие значений термических коэффициентов линейного расширения материала корпуса и соединяемых с ним деталей и контактов, выполненных из меди или алюминия; – электропрочность при длительном действии напряжения промышленной частоты и при воздействии грозового разряда; – химическую стойкость материала корпуса при действии на него продуктов разложения элегаза; – простоту конструкции, технологичность при изготовлении и низкую стоимость. Технические результаты, достигаемые при использовании настоящего изобретения: – обеспечивается высокая механическая прочность корпуса (предел прочности при растяжении – обеспечивается герметичность корпуса (в пределах чувствительности плазменного течеискателя типа ТП-3); – обеспечивается приблизительное равенство значений термических коэффициентов линейного расширения материала корпуса и соединяемых с ним электрических контактов, выполненных из меди или алюминия. Средний термический коэффициент линейного расширения материала корпуса в интервале температур от минус 40 до плюс 150°С составляет (12,6…20,53)*10-6 град-1 (для сравнения: значение термического коэффициента линейного расширения для меди составляет 16,4*10-6 град-1, для алюминия – 24*10-6 град-1); – электропрочность материала корпуса обеспечивает выполнение требований ГОСТ 1516.3-96 “Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции”, (например, для высоковольтных выключателей на номинальное напряжение 10 кВ одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты составляет 42 кВ, напряжение полного грозового импульса – 75 кВ, напряжение срезанного грозового импульса – 90 кВ); – обеспечивается химическая стойкость материала корпуса при действии на него продуктов разложения элегаза; – упрощается конструкция, при этом обеспечивается высокая технологичность и относительно невысокая цена корпуса при изготовлении. Технический результат достигается тем, что по сравнению с известным элегазовым дугогасительным устройством высоковольтного выключателя, содержащим герметичный изоляционный корпус, основание, верхнюю и нижнюю контактные плиты с размещенными между ними неподвижным и подвижным контактами, катушку магнитного дутья и дугоприемное кольцо, предлагается: – катушку магнитного дутья изготавливать из медного листового проката (ленты) путем наматывания на изоляционную обойму и устанавливать ее внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом; – герметичный изоляционный корпус изготавливать из двух частей, каждая из которых представляет собой трубную конструкцию, по торцам которой установлены крепежные элементы для стыковки с обеспечением герметизации с верхней и нижней контактными плитами и основанием; – корпус выполнять из материала на основе бязи, пропитанной эпоксидным связующим, по технологии, включающей в себя следующие основные этапы: – подготовка и предварительная пропитка бязи эпоксидным связующим; – сушка пропитанного материала; – намотка пропитанной и высушенной бязи на оправку с обкаткой подогретыми валками; – полимеризация намотанного изделия на оправке при повышенной температуре; – снятие изделия с оправки, проведение механической обработки, при этом такая технология изготовления корпуса обеспечивает близость значений коэффициентов линейного расширения материала корпуса, установленных в него крепежных элементов, а также материалов контактных плит и основания. Дугогасительное устройство, изготовленное по настоящему изобретению, обладает высокой механической прочностью, герметичностью, электропрочностью, химической стойкостью, технологичностью и низкой стоимостью за счет: – изготовления катушки в виде ленты, намотанной на изоляционную обойму и установленной внутри корпуса соосно с неподвижным контактом, что существенно упрощает конструкцию как самой катушки, так и изоляционного корпуса, повышает его прочность, улучшает технологичность и снижает стоимость изготовления; – применения конструкции изоляционного корпуса, изготовленного с использованием указанной выше технологии, которая обеспечивает близкие значения коэффициентов линейного расширения материала корпуса и контактирующих элементов, что существенно повышает прочность и герметичность конструкции, обеспечивает требуемую электропрочность, а также повышает химическую стойкость к продуктам разложения элегаза за счет использования в составе корпуса материалов, инертных к продуктам разложения элегаза. Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено дугогасительное устройство по заявляемому изобретению, где: 1 – плита контактная верхняя; 2 – уплотнение; 3 – обойма изоляционная; 4 – дугоприемное кольцо; 5 – крепежный элемент корпуса; 6 – корпус; 7 – основание; 8 – плита контактная нижняя; 9 – катушка; 10 – контакт подвижный; 11 – дуга; 12 – тяга подвижного контакта; 13 – контакт неподвижный. Устройство работает следующим образом. При отключении дугогасительного устройства с помощью тяги 12 размыкается подвижный контакт 10 с неподвижным контактом 13 и между ними возникает дуга 11, которая при последующем ее удлинении перебрасывается на дугоприемное кольцо 4. При этом задействуется катушка магнитного дутья 9, последовательно включенная между неподвижным контактом 13 и дугоприемным кольцом 4, что приводит к вращению дуги в магнитном поле катушки, ее охлаждению и эффективному гашению. В подтверждение критерия промышленной применимости можно рассмотреть конкретный пример изготовления элегазового дугогасительного устройства высоковольтного выключателя ВГП-6-40/1600 УХЛ3 на номинальное напряжение до 10 кВ и результаты его испытаний. Протоколы испытаний имеются. Катушка магнитного дутья изготовлена из листового проката или ленты (материал – Медь M1 ГОСТ 859-78) и намотана на изоляционную обойму, выполненную из фторопласта Ф-4 ТУ 6-05-810-88, при этом катушка установлена внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом. Изоляционный корпус получен методом “сухой” намотки, пропитанной по ТУ 3294-78 бязью хлопчатобумажной по ГОСТ 11680-76 с параметрами: – поверхностная плотность в пределах 108-150 г/м2; – разрывная нагрузка полоски бязи с размерами 50х200 мм по основе не менее 30 кгс, по утку – не менее 24 кгс. Для пропитки применен эпоксидный лак ЭП-5122 ТУ 16-504.010-84. Заявленное элегазовое дугогасительное устройство позволяет обеспечить требуемую прочность, герметичность, электропрочность, химическую стойкость в условиях действия внутреннего давления, внешних механических и климатических воздействий, а также позволяет упростить конструкцию, повысить технологичность и, соответственно, снизить стоимость изготовления.
Формула изобретения
Элегазовое дугогасительное устройство высоковольтного выключателя, содержащее герметичный изоляционный корпус, основание, верхнюю и нижнюю контактные плиты, между которыми размещены неподвижный и подвижный контакты, катушку магнитного дутья и дугоприемное кольцо, отличающееся тем, что катушка магнитного дутья изготовлена из ленты, намотанной на изоляционную обойму, и установлена внутри изоляционного корпуса соосно с неподвижным контактом, а изоляционный корпус изготовлен из двух частей, каждая из которых представляет собой трубную конструкцию, по торцам которой установлены крепежные элементы для стыковки с обеспечением герметизации с верхней и нижней контактными плитами и основанием, и выполнен из материала на основе бязи, пропитанной эпоксидным связующим, при этом материалы корпуса, установленных в них крепежных элементов, контактных плит и основания обладают близкими коэффициентами линейного расширения.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
в=680-740 кгс/см2);