Защитное устройство

Защитное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО, предназиаченное для вертикальной установки , содержащее плавкую вставку и три неподвижных электрода, корпус из двух частей, одна из которых выполнена из немагнитного, а другаяиз диэлектрического материала, причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирукмцая кидкость, на части корпуса, выполненной из немагнитного материала, расположена катушка управления, верхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса, выполненной из немагнитного материала , нижний неподвижный электрод выполнен с полостью, соединен со средним неподвижным электродом электрически посредством жидкометаллического контакта и механически частгэю корпуса, выполненной из диэлектЕМческого материала, демпфирующая жидкость размещена в полости нижнего неподвижного электрода, а,плавкая вставка электрически соединен 1 со средним неподвижньм электродом , отличающееся тем, что, с целью повышения коммутационных возможностей, оно снабжено контактным разъемом, неподвижная часть которого жестко присоединена к нижнему неподвижному электроду, плавкая вставка расположена снару (Л жи корпуса, выполнена из высокоомно ,;го токопроводящего материгша и вклюс чена параллельно жидкометаллическому контакту. 2. Устройство по п. 1, отлич а ю щ е е с я тем, что, с целью р :л обеспечения многократности использования , в качестве диэлектрического материала использован стекло;о з: пластик. и о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬЙ (21) 2879951/24-07 (22 ) 06.02.80 (46 ) 07. 12.83. Бюл. и 45 (72) A.ß.Çîòîâ и П. П.Дедешин (71 ) Ульяновский политехнический институт (53) 621.316.937(088.8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 4255238, кл. Н 01 Н 59/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2762895/07, кл. Н 01 Н 85/36, 1979. (54) (57) 1. ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО предназначенное для вертикальной установки, содержащее плавкую вставку -: и три неподвижных электрода, корпус из двух частей, одна из которых выполнена иэ немагнитного, а другаяиз диэлектрического материала, причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирующая жидкость, на части корпуса, выполненной из немагнйтного материала, расположена катушка управления, верхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса, выполненной иэ немагнитного материа(1% (И)

3(5Р Н 01 Н 71/401 Н 61 Н 71/441

01 ла, нижний неподвижный электрод выполнен с полостью соединен со .средним неподвижньва электродом электрически посредством жидкометаллического контакта и механически частчаю корпуса, выполненной иэ диэлектрического материала, демпфирующая жидкость размещена в полости нижнего неподвижного электрода, а плавкая вотавка электрически соединена со средним неподвижным электродом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повиаения коммутационных возможностей, оно снабжено контактным разъемом, неподвижная часть которого жестко присоединена к нижнему неподвижному электроду, Я плавкая вставка расположена снаружи корпуса, выполнена из высокоомно:го токопроводящего материала и включена параллельно жнлжоненаллнчеоному контакту.

2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения многократности использования, в качестве диэлектрического материала использован стеклопластик.

1059632

Изобретение относится к электротехнике, н частности к защитным устройствам для защиты понижающих трансформаторбв на подстанциях.

Данное предложение может быть использовано вместе с предохранителями.

Известно защитное устройство, содержащее электрический корпус с расположенными внутри подвижным электродом, выполненным из ртути и тремя неподвижными электродами, средним и двумя крайними Я .

Недостатком устройства является низкая надежность срабатывания из-за выброса ртути в канал дуги при срабатывании, а также невозможность. повторного использования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является защитное устройство, предназначенное для вертикальной установки, содержащее плавкую вставку, три неподвижных электрода и корпус из дву частей, одна из которых выполнена из немагнитного материала, а другая — из диэлектрического материала, причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник,. жидкометаллический контакт и демп фирующая жидкость, на части корпуса выполненной из немагнитного материала, расположена катушка управления верхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса, выполненной из немагнитного материала, нижний неподвижный электрод выполнен с полостью, соединен со средним неподвижным электродом электрически посредством жидкометаллического контакта и механически — частью. корпуса, выполненной из диэлектрического материала, демпфирующая жидкость размещена в полости нижнего электрода, а плавкая вставка электрически соединена со средним .электродом (2).

Недостатком указанного устройства являются ограниченные коммутационные воэможности, так как сама плавкая вставка является. источником повышенного тепловыделения, а также одноразовость использования.

Цель изобретения — повышение коммутационных возможностей и обеспечение многократнОсти использования.

ГЬставленная цель достигается тем, что защитное устройство, пред. назначенное для вертикальной установки, содержащее плавкую вставку, три неподвижных электрода и корпус из двух частей, одна из которых выполнена из немагнитного, а другая .из диэлектрического материала, причем внутри корпуса расположены подвижный сердечник, жидкометаллический контакт и демпфирующая жидкость, на части корпуса, выполненной из немагнитного материала, Расположена катушка управления, 5 верхний и средний неподвижные электроды соединены с частью корпуса, выполненной из немагнитного материала, нижний неподвижный электрод выполнен с полостью, соединен со средним неподвижным электродом электрически посредством жидкометаллического контакта и механически - частью корусэ выполненной из диэлектрического материала, демпфирующая жидкость Размещена в полости нижнего неподвижного электрода, а плавкая вставка электри" чески соединена со средним неподвижным электродом, снабжено подпружиненным контактным разъемом, неподвижная часть которого жестко присоединена к нижнему неподвижному электроду, плавная вставка расположена снаружи корпуса, выполнена из высокоомного токопроводящего материала и включена параллельно жидкометаллическому контакту.

Кроме того, в указанном защит- ном устройстве для обеспечения многократности использования в ка-, 30 честве диэлектрического материала корпуса может быть использован стеклопластик.

На чертеже представлена .онструкция защитного устройства в рабо35 чем, т. е. вертикальном положении.

Защитное устройство состоит иэ .верхнего 1, полого среднего 2 и нижнего 3 неподвижных электродов °

40 Часть корпуса 4 выполнена из немагнитного материала, например латуни.

Эта часть жестко соединяет между собой верхний 1 и средний 2 неподвижные электроды. К среднему электроду 2 с помощью диэлектрической втулки 5, выполненной, например, из стеклопластика, также жестко присоединен нижний неподвижный электрод 3. Внутри диэлектрической втулки 5 расположен жидкометалли50 ecKHA r

60 в нижнем электроде 3, причем диаметр конца 8 выбран таким образом, чтобы при полном погружении жидкий металл вытеснился вверх и замкнул с определенным запасом по высоте между собой электроды

1059632

3 и 2. Погружению магнитного сердечника способствует также и регулировочная пружина 9, упирающаяся снизу в торец этого сердечника, а сверху в изолирующую шайбу 10, выполненную нз твердого диэлектрика. Ци этом степень нажатия, а значит и ток трогания защитного устройства регулируются регулировочным винтом 11. Регулиронание производится с помощью отвертки, вставляемой в отверстие 12 верхнего неподвижного электрода 1.

Вся внутренняя полость защитного. устройства, расположенная над жидкометаллическим контактом 6, заполнена изоляционной демпфирующей жидкостью 13, например, трансформаторным маслом с присадками, спиртом и т.д.

Поверх диэлектрического корпуса

4 навита катушка 14 управления.

Ее верхний конец 15 припаян к элек,троду 1, а нижний 16 — к электроду 2.

Снизу к нижнему неподвижному электроду 3 на резьбе привинчен контактный разъем, состоящий из. неподвижной части (пальца ) 17, рассеченного продольным пазом 18, и подвижной части 19, которая присоединяется к среднему неподвижному электроду 2 с помощью высокоомной плавкой вставки 20, припаийаемой по своим концам к названным токоведущим элементам. Электромагнитная часть защитного устройства, включающая корпус 4, катушку 14, сердечник 7, электроды

1 — 3, а также жидкометаллический контакт 6 и т.д., образует своеобразное включающее реле тока с зависимой характеристикой срабатывания от тока. Плавкая вставка 20 с контактным разъемом 17 и 19 является токовой отсечкой этого реле, работающей практически без выдержки времени.

Защитное устройство работает следующим образом.

Электрическая цепь тока через защитное устройство до срабатывания состоит иэ следующих элементов: верхнего электрода предохранителя. (не показан), электрода 1, катушки 14 управления, имеющей лаковую или какую-либо другую изоляцию, электрода 2, жидкометаллического контакта 6 и параллельно ему включенной планкой вставки 20, электрода (контакта) 3, пальца 17 и подвижйой части 19 контактного разъема, присоединенного к нижнему электроду патрона предсЯсранителя (не показан). Магнитный сердечник 7 полностью погружен в жидкометаллический контакт 6, обеспечивая контактирование по жидкому металлу неподвижных электродов 2 и 3. При этом жидкий металл шунтирует плавкую вставку 20 и через нее протекает лишь незначительный ток. Цзи помощи подбора сечениЯ жидкометаллического контакта нижнего конца 8 магнитного сердечника, с одноЯ стороны, и сечения (а также и материала) плавкой вставки 20 добиваются

10.наиболее оптимального распределения протекающего по ним тока в нормальном режиме работы. При перераспределении токов основньм крите15

65 рием является наименьший нагрев защитного устройства в нормальном режиме работы.

Ц и возникновении перегрузки или появлении тока короткого за-. мыкания- небольшой величины в цепи защищаемого предохранителем трансформатора, значительно возрастает против ноьянального электромагнитный поток вокруг катушки 14 управления. Этот поток замыкается по пути наименьшего сопротивлениячерез магнитный сердечник 7 и его нижнюю часть 8, стремясь подтаять сердечник и разместить его строго посередине катушки (с учетом определенной поправки на вес сердечника и усилие регулировочной пру- . жины 9). Возникшая., подъемная сила начинает перемещать магнитный сердечник вверх. его движение производит вьвкимание демпфирующей жидкости 13 из объема, расположенного над сердечником, в освобождающуюся от сердечника полость, расположенную под ним. Осуществляется перепускание жидкости по зазору между внутренней стенкоЯ корпуса. 4 и наружной поверхностью сердечника 7. Этот зазор также подбирается с учетом вязкости жидкости и обеспечивает некоторое замедление на срабатывание защитного устройства.

Магнитный сердечник, поднимаясь вверх, извлекает из жидкометаллического контакта 6 утолщенную часть нижнего конца 8. Это вызывает снижение уровня жидкометаллического контакта. Если повреждение было внешним (на линиях 10 кВ за трансформатором, и отключается заблаговременно выключателями этих линий) или при перегрузках, когда, как правило, они отключаются по команде защиты от перегрузок, установленной на шинах низшего напряжения защищаемого трансформатора, то магнитный сердечник 7 из-эа жидкости 13 не может успеть подняться на нужную высоту, чтобы разорвать электрическую цепь по жидкометаллическому контакту 6

1059632 путем его слива ниже уровня среднего электрода 2. Отключение внешнего повреждения соответствующим выключателем 10 кВ снимает сигнал ,с защитного устройства путем ослабления до нормальной величины электромагнитного потока катушки управления. Это приводит к возвра щению в исходное положение сердечника 7з он погружается на полную глубину в жидкометаллический контакт б до упора нижним концом 8 в дно полости в электроде 3.

Если указанные повреждения про-, изошли в зоне защиты предохранителей: в самом трансформаторе или на: его выводах низшего напряжения, то сердечник 7 поднимается на полную высоту,.обеспечивая слив жидкометаллического контакта со среднего электрода 2, обрывая электрическую цепь через жидкометаллический контакт и дешунтируя плавкую вставку 20.

Теперь весь ток предохранителя начинает протекать только через плавкую вставку, расплавляя ее и освобождая элементы 17 и 19 кон1 тактного разъема. Под действием пружины предохранителя, установленной в патроне, контактный разъем размь,кается и между электродами 17 и .19 возникает дуга. Она также горит в первоначальный момент и между электродами 2 и 3 снаружи защитного устройства после расплавления плавкой вставки 20.

Под действием высокой температуры электрической дуги из стенок газогенерирующей трубки патрона начинает генерироваться гаэ, который образует продольное газовое дутье. В потоке газа резко возрастает скорость разведения вверх и вниз освободившихся электродов патрона, происходит деионизация и охлаждение канала электрической дуги.

При очередном прохождении тока пов" реждения через ноль дуга гаснет и отключается защищаемая цепь. При отключении больших токов короткого замыкания, появляющихся при повреждении высоковольтного ввода защищаемого трансформатора или при внутренних межфазных повреждениях, сердечник 7 не успевает подняться на необходимую высоту, чтобы разомкнуть цепь через жидкометаллический контакт. Этого и не требуется, так как выделившаяся в плавную вставку часть тока сама является достаточной, чтобы расплавить вставку и освободить контактный разъем, состоящий из контактных элементов 17 и 19

Размыкание контактного разъема игашение электрической дуги осуществляется тем же способом, котоZg рый был описан.

Следует заметить, что выполнение диэлектрической трубки 5 из прочного материала, например стеклопластика, обеспечивает сохранность корпуса защитного устройства от разрушений при случайных возгораниях дуги внутри устройства. Это позволяет избегать попадания жидкогб металла внутрь канала дуги, что могло бы повлечь снижение коммутационной способности предохранителя. С другой стороны, выведение дуги на внешнюю поверхност защитного элемента и изготовление корпуса из прочных материалов позволяет в свою очередь, использовать повторно защитное устройство, особенно при отключении небольших токов повреждения. Это же дает возможность снизить требования к используемым жидким металлам и применять, если это экономически выгодно, даже ртуть. Последнее не является опасной возможностью загрязнения окружающей среды, так как не произ45 водится разрушения защитного устройства в момент срабатывания.

1059632

12

1Е

8

Х

17

1g

Составитель С.Гордон

Редактор М .Ткач Техред Л.Микеш Корректор Г .Решетник

Закаэ 9850/56 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наО., д. 4/5.

Филиал ППП, Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4