Пневмопривод для коммутационных аппаратов высокого напряжения

Пневмопривод для коммутационных аппаратов высокого напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 949731 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13. 08. 80 (21) 2972968/24-07 (S)) М. Кп. с присоединением заявки Мо

Н 01 Н 33/32

Н 01 Н 33/42

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (531УДК 621.315 (088.8) Опубликовано 07.08.82.Бюллетень Но 29

Дата опубликования описания (72) Авторы изобретения

A.È.Áóäoâñêèé, В.A.Âîçäâèæåíñêèé, В.Б.Козлова и A ß.,Óòêèí

1 сн Ф, едоюэный ак

Научно-исследовательский институт Проиэво объединения "Уралэлектротяжмаш" им.В.И.Лен электротехнический институт им. В.И.Л (71) заявители (54) ПНЕВМОПРИВОД ДЛЯ КОММУТАЦИОННЫХ AIIIIAPATOB

ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение.относится к электротехнике, в частности к приводам высоко. вольтных коммутационных аппаратов.

Наиболее предпочтительная область применения изобретения — автономные пневмоприводы высоковольтных выключателей с работой включения выше 500 Дж.

Известна компрессорная установка для привода высоковольтных распределительных устройств с газовыми выклю-! чателями, представляющая собой шкаф с плоскими стенками и дверцами для осмотров. В шкафу на выкатной тележке расположены аккумулятор сжатого воздуха, компрессор, контрольно-регулирующая аппаратура, вентилятор, конденсатослив. Сквозь шкаф проходит сборный трубопровод, подводящий сжатый воздух для управления выключателем (1).

Недостатками установки являются влагонезащищенность, вызывающая необходимость применения дорогих коррозионностойких материалов; необходимость мощных нагревателей для предотвращения замерзания конденсата в компрессоре; необходимость периодической очистки фильтров и добавления смазки в компрессоре; значительные габариты устройства и потери давле- З0 ния в длинных трубопроводах, вазванные расположением в разных территориальных местах компрессорной установки и силовой исполнительной части привода; ограниченная область применения, практическая невозможность использования привода в качестве автономного.

Известно также аккумулирующее воздушное устройство для управления ком-. мутационными аппаратами высокого на-, пряжения, состоящее из вертикального цилиндрического теплоизолированного изнутри бака с компрессорным агрегатом, электроклапанным. устройством слива .конденсата, фильтром, армату« рой и аппаратурой управления, нагревателями, с крышкой в верхней части бака. В крьваке бака имеется вентиляционное отверстие со своей крьхакой.

Эти крышки поднимаются во время работы компрессора с помощью пневмоцилиндра, также расположенного в баке. При остановке компрессора крьваки закрываются, герметизируя бак.

Компрессор имеет системы смазки и водяного охлаждения. Конденсат выпускается после остановки компрессора.

Это устройство имеет больший межреви, эионный период и требует нагреватели

949731 гой„ на фиг. 4 — вариант герметиза-. ции поступательно движущейся тяги привода с помощью сильфона.

На несущей плите 1 (фиг. 1) с помощью сквозных шпилек 2 закреплен силовой цилиндр 3. Шпильки герметизированы в отверстиях несущей плиты запрессовкой или упругими уплотнениями, образуя разъемные соединения, либо сваркой при нераэъемном соединении ° Цилиндр 3 имеет поршень 4 с уплотнениями 5 и шток 6, являющийся силовой тягой привода, проходящей сквозь несущую плиту 1 йгерметиэированную уплотнениями 7, между которыми имеется некоторый объем 8, заполненный смазкой. Прямолинейное движение тяги б задается поршнями

4 и направляющей 9. На цилиндре 3 имеется также запирающее устройство

10, фиксирующее тягу б во включенном состоянии привода, соответствующем включенному состоянию выключателя.

Подвод- сжатого газа под поршень 4 и сброс из-под поршня осуществляется от аккумуляторов 11 сжатого газа по трубопроводам 12 через узел клапанов 13, Сжатый гаэ закачивается в аккумуляторы 11 компрессорным агрегатом 14, состоящим обычно из электродвигателя 15, муфты 16, редуктора

17, кривошипно-шатунного механизма

18, и собственно компрессора 19 (с одной или несколькими ступенями сжатия) с уплотнениями 20, 21, направляющими 22, клапанами 23, трубопроводами 24 и 25 между ступенями и к аккумуляторам. Аккумуляторы 11 сжатого газа и компрессорный агрегат

14 установлены на раме 26, разъемно закрепленной на несущей плите 1. На той же раме закреплены панель 27 электропитания Йлектродвигателя, систем управления и блокировок компрессора и цилиндра. Узел клапанов 13 крепится либо к раме 26, либо к крышке 28 цилиндра 3. Все упомянутые элементы закрыты кожухом 29, разъемно закрепленном на несущей плите 1 и уплотнанйом уплотнением 30. Таким образом, кожух 29. образует с несущей плитой 1 герметичный объем 31. Подвод электропитания к панели 27 осуществляется через герметиэированный изоляционный фланец 32 сквозными герметизированными токопроводяшими клеммами 33.

Поскольку производительность компрессора 19 невелика (около 0;5м/ч по условиям всасывания), а давление сжатого газа в аккумуляторах 11 не превышает 10 МПа, охлаждение компрессора либо естественное газовое, либо принудительное с помощью вентилятора (не показан), установленного на электродвигателе 15. Выполнение компрессора "сухим", т.е. беэ системеньшей мощности. Однако и ему присущи недостатки вышеупомянутого устройства, хотя и в меньшей степени (2 ).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является пневь мопривод для коммутационных аппаратов высокого напряжения, содержащий кожух, несущую плиту с силовым цилиндром и проходящей сквозь нее тягой, компрессорный агрегат, аккумулятор сжатого Газа и системы управле- . 10 ния (3).

Однако ввиду больиого объема, огра ниченного кожухом, а также непрямолинейности движения тяги и всасывания воздуха из окружающей атмосферы при- 15 .вод лишь частично защищен от проникно. вения в него пыли и не защищен от проникновения влаги. Кроме того, необхо-, димы мощные нагреватели для предотвращЕния загустевания смазки,и обмерзания 7р конденсата в клапанах, частые ревизии для очистки фильтров и добавления смазки, а также частичный выброс отработанного воздуха из пневмоцилиндра в атмосферу. $5

Цель .изобретения - упрощение конструкции, уменьшение габаритов и улучшение эксплуатационных характеристик.

Для достижения поставленной цели в известном пневмоприводе для коммутационных аппаратов высокого напряжения, содержащем кожух, несущую плиту с силовым цилиндром и проходящую сквозь. нее тягой, компрессорный агрегат, аккумулятор сжатого газа системы управ-.. ления, согласно иэобретенйю кожух З установлен на.несущую плиту, образуя с ней замкнутый герметизированный объем, в котором размещены укаэанные цилиндр, компрессорный агрегат, аккумулятор сжатого газа и системы управ-4О ления, при этом несущая плита снабжена жидкостно-газоплотным уплотнением, которое выполнено в месте прохода тяги через несущую плиту, а давление газа, находящегося в замкнутом герметизиро- 45 ванном объеме, превышает давление окружающего воздуха.

Кроме того, в качестве газа, запол, няющего указанный замкнутый герметиэированный объем, выбран нейтральный газ, например азот, а с целью повышения ресурса привода путем уменьшения количества включений и времени работы компрессора,.в герметизированном объеме установлены дополнительно вве- „ денные. нагреватели, расположенные в непосредственной близости от аккумуля1 тора сжатого газа.

Кожух и несущая плита согласно одному из вариантов изобретения покры-,. та теплоизоляцией.

На фиг. 1 показан привод с поступательно движущейся тягой, общий вид," на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 — поперечный частичный разрез привода с поворотной тя- 65

949731 и аккумуляторов 11 сжатого газа нейтральным газом, например азотом, не взаимодействующим с материалами вйутри привода, удешевляет конструкцию, в частности исключает применение драгоценных материалов в контактах реле, повышает их срок службы.

В принципе в варианте с поступа-. тельно движущейся тягой по фиг. 1 по мере работы привода происходит. некоторый унос смазки из объема 8, поскольку уплотнения 7 не смогут полностью задерживать смазку ввиду наличия пограничногО слоя смазки на тяге б. Необходимый запас смазки на требуемый срок службы может быть обес печен присоединением дополнительной емкости 38 к объему 8, причем эта емкость может быть выполнена из упругого материала, первоначально растянутого. Устранить вынос сМазки можно применением поворотной тяги 39 (фиг.2 и 3) с рычагом 40. С тягой 39 жестко связаны лопасти 41 с уплотнениями 42.

С цилиндром 43 жестко связаны сегменты 44 с уплотнениями 45.

Полной герметизации от внешней среды можно достигнуть применением металлического сильфона 45 (фиг. 4) приваренного с одной стороны к тяге б, а с другой стороны к фланцу 47, закрепленному к несущей плите 1 и герметизированному уплотнением 48, Но в этом варианте привода ограничен ход тяги б практически величиной

0,63-0,04 м,вследствие либо значительного продольного увеличения привода, либо резкого снижения срока. службы сильфона. Это приводит к повышенным нагрузкам на элементы привода, в особенности на запирающее устройство 10.

Поэтому уплотнение сильфоном целесообразно для пргводов с большой работой включения — большей, например

1000 Дж.

Во всех приведенных вариантах привод крепится к раме выключателя с помощью наружных частей шпилек 2 °

Привод работает следующим образом.

После сборки всех элементов производится неполная герметизация в месте уплотнения 30, продувки внутреннего объема 31 сухим сжатым газом от баллона; Затем полная герметизация уплотнения, пуск электродвигателя 15 с компрессором 19 при подпитке. объема 31 газом от .баллона, соответствующей производительности компрессора.

После достижения давления сжатого газа в аккумуляторах 11 несколько выше рабочего баллон отсеединяется.

Заполнение аккумуляторов может производиться и воздухом окружающей. среды через наружный пылевлагопоглощающий фильтр, который затем удаляется. Постоянное избыточное давление. в объеме 31 образуется после первого же включения привода.. мы жидкой смазки, позволяет упростить конструкцию всего привода и уменьшить его габаритЫ, что облегчает герметизацию внутреннего объема 31 привода.

В этом случае уплотнения 20, 21 и направляющие 22 компрессора 19 выпол- 5 няются из материалов с малым коэффициентом сухого трения, например из композиций на основе графита и политетрафторэтилена (фторопласта 4). Герметичная конструкция привода и созда-1О ние избыточного давления газа поряд-ка десятков тысяч Па в объеме 31 позволяют полностью исключить такие влияния окружающей среды, как запыление и увлажнение. Поэтому все детали внутри объема 31 могут быть изготовлены из дешевых некоррозионностойких материалов. Становится ненужным вса- сывающий фильтр компрессора и сроки

его ревизий будут определяться сроками смены уплотнений.

Компрессор с износостойкостью уплотнений в несколько тысяч, часов работы может обеспечить несколько десятков тысяч операций включения привода без ревизий, то есть весь срок службы выключателя.

Отсутствие влаги в приводе и подбор смазки в объеме 8 и редукторе 17, рассчитанной на отрицательные температуры, позволяют в отличие от традици- 30 онных приводов отказаться от обогрева привода.

Применение же таких простых статических элементов как нагреватели 34 . в непосредственной близости от акку- 35 муляторов 11 сжатого газа позволяют удлинить срок службы такого сложного узла, как компрессор за счет уменьшения количества его включений из-за утечек в газовом тракте, а дополни- 40 тельная теплоизоляция 35 кожуха 29 и несущей плиты 1, поддерживая температуру в объеме 31 в узких, пределах, позволяют повысить коэффициент полезного действия (КПД) компРессоРа за 45 счет выбора меньшей расчетной величины. зазора в его уплотнениях. Энергия, затрачиваемая в нагревателях.

34, частично компенсируется меньшим временем работы электродвигателя 15.

Кроме того, может быть уменьшена толщина кожуха 29, так как его можно рассчитывать на меньший перепад давле-, ний в объеме 31, вследствие температурных изменений окружающей среды по сезонам и частям суток. Повышается общий КПД привода, .так как отработанный в цилиндре газ с повышенным давлением нагнетается снова в аккумуляторы сжатого газа. Визуальный контроль за работой компрессора и давлением в аккумуляторах сжатого газа осуществляется. с помощью манометра 361 выведенного наружу с помощью гефйетизированного штуцерного прохода 37 в не,сущей плите 1. Заполнение объема 31 65

949731

Экономический эффект от внедрения предлагаемого привода взамен выпускаемых в настоящее время электромагнитных приводов типа ШПЭ-31, ЫПЭ-36 состоит в снижении металлоемкости в

3-5 раз.

Предлагаемый привод изготавливается в ВЭИ имени В. И. Ленина и в НИИ ПО УЭТМ.

Фррмула изобретения

1. Пневмопривод для коммутационных аппаратов высокого напряжения, содержащий кожух, несущую плиту с силовым цилиндром и проходящей сквозь нее тягой, компрессорный агрегат, аккумулятор сжатого газа и системы управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов и улучшения эксплуатационных характеристик, кожух установлен на несущую плиту, образуя с ней замкнутый герметиэированный объем, в котором размещены указанные цилиндр, комнрессорный агрегат, аккумулятор сжатого газа и системы управления, при этом несущая плита снабжена жидкостно-гаэоплотным уплотнением, которое выполнено в месте прохода тяги через несущую плиту, а давление газа, находящегося в замкнутом герметизированном объеме, превышает давление окружающего воздуха.

2. Пневмопривод по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что направляющие и уплотнения в компрессорном агрегате выполнены из самосмазывающихся материалов, например, из композиций графита и политетрафторэтилена.

3. Пневмопривод по п,1, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве газа, заполняющего укаэанный замкнутый герметиэированный объем, выбран нейтральный газ, например, азот.

4. Пневмопривод по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения ресурса привода путем уменьшения количества включений и времени работы компрессора, в герметизированном объеме. установлены дополнительно введенные нагреватели, расположенные в непосредственной близости от аккумулятора сжатого газа.

5. Пневмопривод по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что кожух и несущая плита покрыты теплоизоляцией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 1640796, кл. 21 с 40/51, 1968.

2. Патент Польши Ф 49115, кл. 21 с 40/51, 1967.

3. IEEE Transaction, 1954, т.73, 4 III-В (zIQKJI ° 54-130) "power Apparatus and system".

После подачи команды на включение открывается пусковой клапан (не показан) в клапанном узле 13 и сжатый гаэ из аккумуляторов 11 по трубам 12 через пусковой клапан подается под поршень 4 и .быстро перемещая поршень со штоком б через систему передач (не показана) включает выключатель.

Привод и выключатель фиксируются во включенном,положении запирающим 10 устройством 10. В конце включения включается клапан сброса (не показан) в клапанном узле 13, перекрывающий поток сжатого газа от аккумуляторов, 11 и сбрасывающий газ под давлением иэ-под поршня 4 в объем 31. Отключение привода и выключателя.осуществляет от пружин привода и выключателя при расфиксацни запирающего устройства 10 после команды отключения. 20

При падении давления в аккумуляторах 11 сжатого газа ниже допустимого, что бывает при одном или нескольких последовательных включениях (при АПВ)или же в Результате ут к, реле двигателя (РД) или же в результате утечек, реле двигателя (РД) или электро контактный манометр (ЗИМ) в системе управления включает электродвйга,тель 15 с компрессором 19. При достижении предельно допустимого давления в аккумуляторах 11 это же РД или

ЭКМ отключают двигатель и компрессор.

Для защиты двигателя, компрессора и аккумуляторов от перегруэок.в узле 35

13 имеется предохранительный клапан.

Работа привода других исполнений (фиг. 2, 3,4) аналогична.

При разгерметизации привода он остается работоспособным еще в тече- 40 ние длительного времени. Осмотр привода можно производить простым снятием кожуха 29 из отключения выключателя.

Небольшое количество влаги, которое может попасть в привод при непредусмотренной ревизии, может быть, поглощено размещенным в объеме 31 вла-, гопоглотителем, например силикагелем.

Предлагаемое изобретение позволяет создать мощный компактный автономный привод на сжатом газе для мощных коммутационных аппаратов, в частности высоковольтных выключателей, с большим сроком службы, практически не требующий. обслуживания, с высокими технико-эксплуатационными характеристиками. Так, предлагаемый привод на работу включения в несколько тысяч

Дж имеет габариты: диаметр около

0,32 м, длину около 1,1 м при рабочем@ давлении газа в 6-8 МПа, что значительно меньше известного.

949731

Составитель Б. Строганов

Техред- Я.Tehep Корректор Г. Огар

Редактор A. Мотыль

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5763/43 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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