Разъединитель
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в разъединителях высокого напряжения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в известном разъединителе, содержащем контактные ножи с, по меньшей мере, одним неподвижным контактным основанием, поворачивающееся на оси подвижное контактное основание и контактирующее с неподвижным контактным основанием через контактные элементы, закрепленную на верху этой оси, по меньшей мере, одну контактную пружину, взаимодействующую одним концом с одним из указанных контактных оснований, а другим концом с осью и создающую контактное нажатие на контактных элементах при рабочей высоте контактной пружины, согласно полезной модели, он снабжен механически жестким устройством, взаимодействующим своим одним концом с контактным основанием со стороны контактной пружины, а другим концом - с осью. При этом устройство может быть выполнено в виде держателя контактной пружины, в виде стакана с отверстием в дне, надетого дном на ось, а стаканом - параллельно контактной пружине; в виде втулки; в виде нескольких стержней, расположенных на окружности, геометрическая ось которой совпадает с геометрической осью контактной пружины, причем часть устройства, параллельная контактной пружине, выполнена с регулируемой высотой. Устройство может быть выполнено из материала с коэффициентом термического расширения большим, чем у материала оси.
При протекании тока короткого замыкания между подвижными частями возникают большие электродинамические усилия отброса, пропорциональные квадрату тока короткого замыкания, и действующие на отброс подвижных частей друг от друга. В заявляемой полезной модели отброс невозможен, т.к. этому препятствует механически жесткое устройство в виде стакана, выполняющего функцию держателя контактной пружины, в виде втулки или стержней.
Таким образом, разъединитель надежно работает с усилием пружины, рассчитанным на работоспособность его при номинальном токе, когда не требуются большие усилия пружины. В связи с этим усилия на приводе при оперировании разъединителем минимальные, в результате чего надежность разъединителя повышается.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в разъединителях высокого напряжения.
Известны разъединители, содержащие раму, основания с поворотными валами и плитами, на которых установлены опорно-поворотные изоляторы. На изоляторах закреплены контактный нож с контактными пальцами и контактный нож с входящим контактом, образующими разъемный контакт разъединителя. (Руководство по эксплуатации ИВЕЖ.674214.018 РЭ «Разъединители серии РГ на напряжение 110 кВ», ЗАО «ЗЭТО», 1999 г. с.31, рис.А.1, А.13, А.14). На неразъемной части контактных ножей имеется неподвижное контактное основание, а также укрепленная неподвижно ось, на которой поворачивается контактный вывод (подвижное контактное основание с пластиной), при этом геометрическая ось контактного основания и оси совпадает с продольной осью изолятора. На неподвижном контактном основании и на подвижном контактном основании имеются кольцевые контактные канавки, в которых расположены контактные элементы в виде роликов.
На резьбовом конце оси установлена контактная пружина, опирающаяся на внутреннее кольцо шарикоподшипника, запрессованное в контактный вывод (подвижное контактное основание) и создающая контактное нажатие на контактные ролики и неподвижное контактное основание, т.к. контактная пружина одним своим концом взаимодействует с подвижным контактным основанием, а другим концом давит через специальную фасонную шайбу и гайку на резьбовой конец оси.
Известны также подобные разъединители, содержащие контактные ножи с двумя неподвижными контактными основаниями на неразъемной части ножей, между которыми на оси установлен контактный вывод (подвижное контактное основание), вращающийся в запрессованных шарикоподшипниках. На резьбовом конце оси установлена контактная пружина, которая одним концом опирается на верхнее неподвижное контактное основание, а другим концом давит через специальную фасонную шайбу и гайку на резьбовой конец оси и таким образом создает контактное нажатие на верхнее неподвижное контактное основание, контактные ролики, подвижное контактное основание, контактные ролики и
нижнее контактное основание (Руководство по эксплуатации ИВЕЖ.674214.018 РЭ «Разъединители серии РГ на напряжение 110 кВ», ЗАО «ЗЭТО», с.31, рис.А.1, А.18, А.19, 1999 г.).
Такие разъединители изготавливают на более высокие номинальные токи и токи короткого замыкания.
На обоих концах контактной пружины установлены пружинодержатели в виде специальных фасонных шайб. Контактное нажатие Рк создается пружиной при рабочей высоте пружины Нпр.к. посредством затяжки гайки на резьбовом конце оси, при этом между витками в пружине имеется некоторый зазор, т.к. сжимать пружину до посадки витка на виток нельзя.
Недостатком этого разъединителя является ограниченная стойкость токам короткого замыкания. Отбросу подвижных токоведущих частей препятствует только контактная пружина, при этом возможно увеличение зазора между контактными основаниями и контактными роликами. Увеличение контактного нажатия Р к. пружины для исключения отброса приводит к увеличению момента трения, что увеличивает момент на приводе и уменьшает надежность разъединителя.
Задачей настоящей полезной модели является создание разъединителя, имеющего повышенную стойкость к токам короткого замыкания и, как следствие, повышенную надежность.
Решение этой задачи достигается тем, что в известном разъединителе, содержащем контактные ножи с, по меньшей мере, одним неподвижным контактным основанием, поворачивающееся на оси подвижное контактное основание и контактирующее с неподвижным контактным основанием через контактные элементы, закрепленную на верху этой оси, по меньшей мере, одну контактную пружину, взаимодействующую одним концом с одним из указанных контактных оснований, а другим концом с осью и создающую контактное нажатие на контактных элементах при рабочей высоте контактной пружины, согласно полезной модели, он снабжен механически жестким устройством, взаимодействующим своим одним концом с контактным основанием со стороны контактной пружины, а другим концом - с осью. При этом устройство может быть выполнено в виде держателя контактной пружины, в виде стакана с отверстием в
дне, надетого дном на ось, а стаканом - параллельно контактной пружине; в виде втулки; в виде нескольких стержней, расположенных на окружности, геометрическая ось которой совпадает с геометрической осью контактной пружины, причем часть устройства, параллельная контактной пружине, выполнена с регулируемой высотой. Устройство может быть выполнено из материала с коэффициентом термического расширения большим, чем у материала оси.
На фиг.1 изображен разъединитель, общий вид; на фиг.2 - устройство в виде стакана, на фиг.3 - устройство в виде стержней.
Разъединитель содержит раму 1, на которой закреплены основания 2, в которых установлены поворотные валы с плитами 3. К плитам 3 крепятся два опорно-поворотных изолятора 4 (как частный случай на небольшие напряжения у разъединителя может быть только один опорно-поворотный изолятор).
На изоляторах 4 устанавливаются контактный нож 5 с контактными пальцами и контактный нож 6 с входящим контактом, образующими разъемный контакт разъединителя. На другой стороне контактных ножей 5 и 6 расположены неподвижные контактные основания 7, в которых имеются кольцевые канавки 8, в которых находятся контактные элементы (ролики или шарики) 9. На продольной оси изоляторов 4 расположена неподвижно укрепленная ось 10, на которой поворачивается подвижное контактное основание 11 с кольцевой канавкой 12.
На конце оси 10 установлена контактная пружина 13 с охватывающим ее стаканом 14. Стакан 14 имеет отверстие в дне 15, которым он надет на ось 10, и является держателем контактной пружины (пружинодержателем). Одним концом - дном 15 стакан 14 взаимодействует с подвижным контактным основанием 11, а другим концом - с осью 10 с резьбой на конце через специальную гайку 16. При этом контактная пружина 13 в стакане 14 сжата до размера Нпр.к, где Нпр.к. - высота пружины, при которой создается рабочее контактное нажатие Рпр.к. Таким образом, на подвижное контактное основание 11 действует усилие Рпр.к. при высоте контактной пружины Нпр.к. в нормальном режиме при протекании номинального тока. При коротком замыкании, когда появляются большие электродинамические усилия (силы отброса в контактах «неподвижное контактное основание 7 - ролики 9 - подвижное контактное основание 11»), эти усилия сразу же передаются непосредственно стаканом 14 на ось 10 через гайку 16.
В связи с тем, что все элементы устройства, а также ось 10 и гайка 16, жесткие, без возможности деформаций под действием усилий, больших Рпр.к., возникающих при коротком замыкании, не может быть отброса контактных роликов 9 и подвижного контактного основания 11 от неподвижного контактного основания 7. Поэтому не может произойти перегрева контактных частей и даже приваривания контактов и выгорания контактных частей.
Вместо стакана 14 может быть использована втулка, тогда пружинодержателем является ось 10 (при соответствующих размерах контактной пружины 13 и оси 10). Действие ее такое же, как и у стакана, т.е. своим одним концом она взаимодействует с подвижным контактным основанием 11, а другим - с осью 10 через гайку 16.
На фиг.3 изображено устройство, выполненное в виде нескольких стержней 17, расположенных на окружности, геометрическая ось которой совпадает с геометрической осью контактной пружины 13, и охватывающих контактную пружину 13. Таких стержней может быть минимум три, при этом они могут иметь резьбовой конец и вкручиваться им в подвижное контактное основание 11, а другим - взаимодействовать с осью 10 через гайку 16.
В случае необходимости регулировки высоты контактной пружины 13 устройства также могут регулироваться по высоте (стакана или втулки или стержней).
Устройство (стакан 14 или втулка, или стержни 17) и ось 10 обычно выполняются из одного материала, например, из стали. При необходимости устройство может быть изготовлено из материала с коэффициентом термического (линейного) расширения большим, чем у материала оси, например, устройство из алюминиевого сплава, а ось - из стали. В этом случае при повышении температуры токоведущих частей и, следовательно, устройства и оси, высота устройства увеличится на большую величину, чем ось. Это увеличение по высоте устройства создаст дополнительное механическое усилие на подвижное контактное основание 11, контактные элементы 9 и неподвижное контактное основание 7 и позволит уменьшить температуру их нагрева.
Разъединитель работает следующим образом. При протекании номинального тока по контактным ножам между подвижными частями (неподвижное контактное основание - контактные элементы - подвижное контактное основание) не возникает больших усилий отброса вследствие электродинамических усилий, обусловленных действием тока короткого замыкания, т.к. номинальный ток обычно значительно меньше по величине тока короткого замыкания (например, на напряжение 110 кВ в 100-50 раз меньше). При протекании тока короткого замыкания между подвижными частями возникают большие электродинамические усилия отброса, пропорциональные квадрату тока короткого замыкания, и действующие на отброс подвижных частей друг от друга. Эти усилия обычно в сотни и тысячи раз больше усилий при номинальном токе, и поэтому возможен даже отброс одной части от другой с образованием между ними электрической дуги, вследствие чего при недостаточном усилии контактной пружины может выгореть контактная система разъединителя. В заявляемой полезной модели отброс невозможен, т.к. этому препятствует механически жесткое устройство в виде стакана, выполняющего функцию держателя контактной пружины, в виде втулки или стержней. Усилия отброса подвижных частей от неподвижных частей под действием электродинамических усилий тока короткого замыкания сразу же передаются через указанное устройство на ось. Т.к. устройство и ось механически жесткие, это не позволяет разомкнуться контактам. Таким образом, разъединитель надежно работает с усилием пружины, рассчитанным на работоспособность его при номинальном токе, когда не требуются большие усилия пружины. Поэтому усилия на приводе при оперировании разъединителем минимальные, надежность его повышается.
В ЗАО «ЗЭТО» проведены испытания на стойкость току короткого замыкания величиной 138 кА разъединителей 110 и 220 кВ с ранее нормированным током 100 кА, изготовленных по данной полезной модели, Испытания прошли успешно, без каких-либо побочных эффектов.
1. Разъединитель, содержащий изоляторы, контактные ножи с, по меньшей мере, одним неподвижным контактным основанием, поворачивающееся на оси подвижное контактное основание и контактирующее с неподвижным контактным основанием через контактные элементы, закрепленную на конце оси, по меньшей мере, одну контактную пружину, взаимодействующую одним концом с одним из указанных контактных оснований, а другим концом с осью и создающую контактное нажатие на контактных элементах при рабочей высоте контактной пружины, отличающийся тем, что разъединитель снабжен механически жестким устройством, взаимодействующим одним своим концом с контактным основанием со стороны контактной пружины, а другим концом - с осью.
2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что устройство выполнено в виде держателя контактной пружины.
3. Разъединитель по п.2, отличающийся тем, что устройство выполнено в виде стакана с отверстием в дне, надетого дном на ось, а стаканом - параллельно контактной пружине.
4. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что устройство выполнено в виде втулки.
5. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что устройство выполнено в виде нескольких стержней, расположенных на окружности, ось которой совпадает с осью контактной пружины.
6. Разъединитель по п.3, или 4, или 5, отличающийся тем, что часть устройства, параллельная контактной пружине, выполнена с регулируемой высотой.
7. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что устройство выполнено из материала с коэффициентом термического расширения большим, чем у материала оси.
