RU2153205C1

RU2153205C1 - Arc-control device of gas-filled self-compression high-voltage circuit breaker

Info

Publication number: RU2153205C1
Application number: RU98122107A
Authority: RU
Inventors: И.В. Бабкин; Ю.И. Вишневский; А.С. Пельц; Е.Н. Тонконогов; С.В. Третьяков
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-07-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: arc-control device has power contacts, auxiliary contacts of which one has nozzle, insulating nozzle, specified-gap cylindrical insulating bushing whose inner surface and outer cylindrical surface of movable auxiliary contact member form chamber, self-compression cavity confined within inner surface of insulating nozzle and auxiliary contacts which is combined with contact-to-contact gap and communicates with compression chamber through first slit-type duct and with circuit breaker chamber through slit-type longitudinal blowout channel formed by outer surface of auxiliary contact and inner surface of insulating nozzle as well as through nozzle; first slit-type channel is made in insulating-nozzle body to ensure transverse blowout; it runs to self-compression cavity and is separated from the latter by insulating bushing whose inner end confines self-compression cavity in upstream direction and communicates with chamber and self-compression cavity through annular channels; inner end of L-shaped cylindrical insulating bushing confines self-compression cavity in upstream direction; arc-control device is designed to satisfy condition d_in > d > 1,2d_n, where d_n is diameter of nozzle neck of movable auxiliary- contact member; d is diameter of inner end of L-shaped insulating bushing; d_in is diameter of inner end of insulating bushing. EFFECT: optimized parameters of device providing for its high reliability and high rated braking currents. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дугогасительным устройствам высоковольтных автокомпрессионных выключателей. The invention relates to electrical engineering, and in particular to arcing devices of high-voltage autocompression switches.

Известно дугогасительное устройство газонаполненного автокомпрессионного выключателя, в котором имеются подвижный и неподвижный главные контакты и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла. В такой конструкции горловины сопел имеют значительные площади поперечных сечений, что снижает эффективность дугогашения и требуется большая мощность привода для функционирования выключателя при коммутации номинального тока отключения, что снижает надежность выключателя в эксплуатации. Known interrupter device gas-filled autocompression switch, in which there are movable and fixed main contacts and arcing contacts, metal and insulating nozzles. In this design, the nozzle necks have significant cross-sectional areas, which reduces the efficiency of arc suppression and requires a large drive power for the circuit breaker to operate when switching the rated breaking current, which reduces the reliability of the circuit breaker in operation.

Наиболее близким к данному является дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя (СН 519238 А, 30.03.1972) с элементами автогенерации, что позволяет при пониженной мощности привода повысить массовый расход дугогасящей среды, увеличить номинальное напряжение на разрыв. Closest to this is the extinguishing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch (SN 519238 A, 03/30/1972) with auto-generating elements, which makes it possible to increase the mass flow rate of the extinguishing medium with reduced drive power, and increase the rated breaking voltage.

Недостатком дугогасительного устройства высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя является снижение надежности функционирования выключателя в эксплуатации при повышенном номинальном токе отключения, так как увеличивается коммутационный износ торцевой поверхности подвижного дугогасительного контакта и внутренней поверхности его сопла, что приводит к снижению электрической прочности межконтактного промежутка в посленулевой период восстановления и увеличению времени горения дуги. A disadvantage of the arcing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch is a decrease in the reliability of the circuit breaker in operation at an increased rated tripping current, since the switching wear of the end surface of the movable arcing contact and the inner surface of its nozzle increases, which leads to a decrease in the electrical strength of the contact gap in the post-zero recovery period and increase arc burning time.

Задачей предлагаемого изобретения является выбор оптимальных параметров конструкции дугогасительного устройства, обеспечивающих надежность функционирования дугогасительного устройства высоковольтного автокомпрессионного выключателя при повышении номинальных токов отключения. The task of the invention is to select the optimal design parameters of the arrester device, ensuring the reliability of the arcing device of the high-voltage autocompression switch with an increase in the rated breaking currents.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя, содержащее главные контакты, дугогасительные контакты, один из которых имеет сопло, изоляционное сопло, цилиндрическую изоляционную втулку, полость автогенерации В, ограниченную внутренней поверхностью изоляционного сопла и дугогасительными контактами, совмещенную с межконтактным промежутком, соединенную с камерой сжатия первым щелевым каналом и с камерой выключателя вторым щелевым каналом продольного дутья, образованным наружной поверхностью дугогасительного контакта и внутренней поверхностью изоляционного сопла, и через сопло, при этом цилиндрическая изоляционная втулка выполнена Г-образной с фиксированным зазором, внутренняя поверхность которой образует с внешней поверхностью подвижного дугогасительного контакта камеру, введена изоляционная втулка, внутренняя поверхность которой ограничивает вверх по потоку полость автогенерации В, связанную с камерой и полостью автогенерации E кольцевыми каналами, первый щелевой канал отделяется от полости автогенерации E изоляционной втулкой, при этом в конструкции выполняется соотношение
d_в >d>1.2d_м,
где d_м - диаметр горловины сопла подвижного дугогасительного контакта,
d - диаметр внутренней оконечности Г-образной изоляционной втулки,
d_в - диаметр внутренней оконечности цилиндрической изоляционной втулки.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the arcing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch containing main contacts, arcing contacts, one of which has a nozzle, an insulating nozzle, a cylindrical insulating sleeve, a self-generating cavity B, limited by the inner surface of the insulating nozzle and the arcing contacts, combined with a contact gap connected to the compression chamber by the first slotted channel and to the switch chamber by the second slotted to a longitudinal blast formed by the outer surface of the arcing contact and the inner surface of the insulating nozzle, and through the nozzle, while the cylindrical insulating sleeve is made L-shaped with a fixed gap, the inner surface of which forms a chamber with the outer surface of the movable arcing contact, the insulating sleeve is inserted, the inner surface which restricts upstream the self-generation cavity B associated with the chamber and the self-generation cavity E by the annular channels, the slotted channel is separated from the self-generation cavity E by an insulating sleeve, and the ratio
d _in >d> 1.2d _m ,
where d _m is the diameter of the throat of the nozzle of the movable arcing contact,
d is the diameter of the inner end of the L-shaped insulating sleeve,
d _in - the diameter of the inner end of the cylindrical insulating sleeve.

Нам неизвестны дугогасительные устройства высоковольтных газонаполненных автокомпрессионных выключателей, в которых надежность функционирования дугогасительного устройства при отключении осуществляется за счет Г-образной изоляционной втулки с фиксированным зазором, внутренняя оконечность которой ограничивает в пространстве вверх по потоку полость автогенерации В, при этом в конструкции выполняется соотношение
d_в>d>1.2d_м,
где d_м - диаметр горловины сопла подвижного дугогасительного контакта,
d - диаметр внутренней оконечности Г-образной изоляционной втулки,
d_в - диаметр внутренней оконечности цилиндрической изоляционной втулки.We are not aware of the arcing devices of high-voltage gas-filled autocompression switches, in which the operation of the arcing device when disconnected is ensured by an L-shaped insulating sleeve with a fixed gap, the inner extremity of which limits the self-generating cavity B in the space upstream, while the relation
d _in >d> 1.2d _m ,
where d _m is the diameter of the throat of the nozzle of the movable arcing contact,
d is the diameter of the inner end of the L-shaped insulating sleeve,
d _in - the diameter of the inner end of the cylindrical insulating sleeve.

На чертеже изображено дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя в момент отключения. The drawing shows the arcing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch at the time of shutdown.

Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, подвижный дугогасительный контакт 3, неподвижный поршень 4, дугогасительный контакт 5. На главном подвижном контакте 2 жестко закреплено изоляционное сопло 6. Г-образная цилиндрическая изоляционная втулка 7 с фиксированным зазором, внутренняя поверхность которой образует с внешней поверхностью дугогасительного контакта 3 камеру, жестко закреплена на подвижном дугогасительном контакте 3. Полость автогенерации В ограничена внутренней поверхностью изоляционного сопла 6 и дугогасительными контактами 3,5, совмещена с межконтактным промежутком и соединена с камерой сжатия первым щелевым каналом 8. Камера сжатия находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 6, главный подвижный контакт 2, подвижный дугогасительный контакт 3, шток привода, жестко связанный с подвижным дугогасительным контактом 3 (на чертеже не показан) и неподвижным поршнем 4. Первый щелевой канал 8 выполнен для обеспечения поперечного дутья с выходом в полость автогенерации В и отделяется от полости автогенерации E изоляционной втулкой 9, внутренняя поверхность оконечности которой ограничивает в пространстве вверх по потоку полость автогенерации В, связанную кольцевыми каналами 11, 12 с камерой и полостью автогенерации Е. Полость автогенерации В соединена с камерой сжатия первым щелевым каналом 8 и с камерой выключателя Д вторым щелевым каналом 10 и через сопло в подвижном дугогасительном контакте 3. The arcing device of the high-voltage gas-filled autocompression switch contains the main fixed 1 and movable 2 contacts, the movable arcing contact 3, the fixed piston 4, the arcing contact 5. The main movable contact 2 is rigidly fixed with an insulating nozzle 6. L-shaped cylindrical insulating sleeve 7 with a fixed gap, the inner surface of which forms a chamber with the outer surface of the arcing contact 3, is rigidly fixed to the movable arcing contact 3. the self-generating stage B is limited by the inner surface of the insulating nozzle 6 and the arcing contacts 3,5, combined with the contact gap and connected to the compression chamber by the first slotted channel 8. The compression chamber is located between the movable circuit breaker system, including the insulating nozzle 6, the main movable contact 2, movable arcing contact 3, the actuator stem, rigidly connected to the movable arcing contact 3 (not shown in the drawing) and the stationary piston 4. The first slotted channel 8 is made to provide pop river blast with access to the self-generation cavity B and is separated from the self-generation cavity E by an insulating sleeve 9, the inner surface of the extremity of which limits the self-generation cavity B connected by the annular channels 11, 12 to the chamber and the self-generation cavity E. The self-generation cavity B is connected to the compression chamber by the first slotted channel 8 and with the chamber of the switch D by the second slotted channel 10 and through the nozzle in the movable arcing contact 3.

Дугогасительное устройство высоковольтного газонаполненного автокомпрессионного выключателя работает следующим образом. The extinguishing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch operates as follows.

Отключение. При подаче команды на отключение перемещается подвижная система выключателя с главным подвижным контактом 2, подвижным дугогасительным контактом 3 и изоляционным соплом 6 сверху вниз. Shutdown. When a shutdown command is issued, the movable circuit-breaker system moves with the main movable contact 2, the movable arcing contact 3 and the insulating nozzle 6 from top to bottom.

Сначала размыкаются главные контакты 1 и 2, одновременно ток сбрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов 3 и 5. По мере движения подвижной системы выключателя относительно неподвижного поршня 4 происходит сжатие газа, например элегаза, в камере сжатия. После размыкания дугогасительных контактов 3 и 5 электрическая дуга горит в полости автогенерации В между дугогасительными контактами 3 и 5 во внутренней поверхности изоляционного сопла 6. В полости автогенерации В за счет энергии излучения, воздействующей на внутреннюю поверхность изоляционного сопла 6 и внутреннюю поверхность оконечности изоляционной втулки 9, внутреннюю поверхность оконечности Г-образной цилиндрической изоляционной втулки 7, а также на внутреннюю поверхность полости автогенерации E и изоляционную поверхность камеры, возникает эффект автогенерации и массовый расход паровой фазы, что приводит к повышению давления в полостях автогенерации В и E, а также в камере. В процессе перемещения подвижной системы выключателя открывается второй щелевой канал продольного дутья 10, что позволяет частично ограничить давление газа в полости автогенерации В и степень разрушения внутренней поверхности горловины изоляционного сопла 6 при максимальном токе отключения, а в момент перехода его через нуль обеспечить восстановление потока газа из камеры сжатия через первый щелевой канал 8 и далее через сопло в подвижном дугогасительном контакте 3, и потока через второй щелевой канал продольного дутья 10 в камеру выключателя Д, что позволяет эффективно гасить электрическую дугу отключения. First, the main contacts 1 and 2 open, at the same time, the current is discharged into the contact zone of the arcing contacts 3 and 5. As the moving system of the circuit breaker moves relative to the stationary piston 4, gas, for example SF6 gas, is compressed in the compression chamber. After the interruption contacts 3 and 5 are opened, the electric arc burns in the self-generation cavity B between the interrogation contacts 3 and 5 in the inner surface of the insulation nozzle 6. In the self-generation cavity B due to the radiation energy acting on the inner surface of the insulation nozzle 6 and the inner surface of the tip of the insulating sleeve 9 , the inner surface of the tip of the L-shaped cylindrical insulating sleeve 7, as well as the inner surface of the self-generation cavity E and the insulating surface of the chamber, there is an auto-generation effect and a mass flow rate of the vapor phase, which leads to an increase in pressure in the autogeneration cavities B and E, as well as in the chamber. In the process of moving the moving system of the circuit breaker, a second slotted channel of the longitudinal blast 10 is opened, which partially limits the gas pressure in the self-generation cavity B and the degree of destruction of the inner surface of the neck of the insulating nozzle 6 at the maximum shutdown current, and at the moment of its transition through zero, the gas flow is restored from the compression chamber through the first slotted channel 8 and then through the nozzle in the movable arcing contact 3, and the flow through the second slotted channel of the longitudinal blast 10 into the chamber Atelier D, effectively extinguish the electric arc off.

Включение. При включении выключателя сначала происходит контактирование подвижного дугогасительного контакта 3 с дугогасительным контактом 5, а затем главных контактов 1 и 2. Turning on. When the switch is turned on, the movable arcing contact 3 first contacts the arcing contact 5, and then the main contacts 1 and 2.

Проведенные исследования показывают, что введение Г-образной изоляционной втулки 7 ограничивает действие электрической дуги отключения на торцевую поверхность подвижного дугогасительного контакта 3 и повышает надежность функционирования выключателя при отключении токов к.з. Введение изоляционной втулки 9 позволяет ее внутренней поверхностью ограничивать в пространстве вверх по потоку полость автогенерации В, связанную с камерой и полостью автогенерации E кольцевыми каналами, а первый щелевой канал 8 отделяется от полости автогенерации E изоляционной втулкой 9. Однако при выполнении Г-образной цилиндрической изоляционной втулки с внутренним диаметром оконечности d≈d_м, где d_м - диаметр горловины сопла подвижного дугогасительного контакта 3, разрушение электрической дугой отключения внутренней поверхности горловины сопла усиливается (увеличивается диаметр горловины сопла d_м), что недопустимо для нормального функционирования выключателя. Если диаметр внутренней оконечности изоляционной втулки 9 d_в≈d), то кольцевые каналы, связывающие полость автогенерации В с полостью автогенерации E и с камерой, уменьшаются, что уменьшает массовый расход дугогасящей среды через эти каналы при переходе тока через нуль и снижает предельную отключающую способность выключателя. Установлено, что целесообразно выполнить в конструкции дугогасительного устройства соотношение
d_в > d>1.2d_м,
где d_м - диаметр горловины сопла подвижного дугогасительного контакта,
d - диаметр внутренней оконечности Г-образной цилиндрической изоляционной втулки,
d_в - диаметр внутренней оконечности изоляционной втулки.Studies have shown that the introduction of a L-shaped insulating sleeve 7 limits the action of the electric arc tripping on the end surface of the movable arcing contact 3 and increases the reliability of the circuit breaker when disconnecting short-circuit currents The introduction of the insulating sleeve 9 allows its inner surface to limit in the space upstream the self-generation cavity B connected with the chamber and the self-generation cavity E by the annular channels, and the first slotted channel 8 is separated from the self-generation cavity E by the insulating sleeve 9. However, when performing a L-shaped cylindrical insulating the sleeve having an inner diameter tip d≈d _m where d _m - throat diameter of the nozzle of the movable arcing contact 3, the destruction of the arc off the inner surface orloviny nozzle amplified (d _m increases the nozzle throat diameter), which is unacceptable for the normal functioning of the switch. If the diameter of the inner end of the insulating sleeve is 9 d _at ≈d), then the annular channels connecting the self-generation cavity B with the self-generation cavity E and the chamber are reduced, which reduces the mass flow rate of the extinguishing medium through these channels when the current passes through zero and reduces the ultimate breaking capacity circuit breaker. It has been found that it is advisable to perform the ratio
d _in >d> 1.2d _m ,
where d _m is the diameter of the throat of the nozzle of the movable arcing contact,
d is the diameter of the inner end of the L-shaped cylindrical insulating sleeve,
d _in - the diameter of the inner end of the insulating sleeve.

Claims

An arcing device of a high-voltage gas-filled autocompression switch containing main contacts, arcing contacts, one of which has a nozzle, an insulating nozzle, a cylindrical insulating sleeve, a self-generating cavity B, limited by the inner surface of the insulating nozzle and arcing contacts, combined with the contact gap connected to the compression chamber slotted channel to provide transverse blasting and with the camera switch second slotted channel longitudinal blast formed by the outer surface of the arcing contact and the inner surface of the insulating nozzle, and through the nozzle, characterized in that the cylindrical insulating sleeve is made L-shaped with a fixed gap, the inner surface of which forms a chamber with the outer cylindrical surface of the moving arcing contact, the insulating sleeve is inserted, the inner the surface of which limits in the space upstream the cavity of self-generation B associated with the camera and the cavity of self-generation E to ring channels, the first slotted channel is separated from the self-generation cavity E by an insulating sleeve, while the ratio
d _in >d> 1, 2 d _m ,
where d _m is the diameter of the throat of the nozzle of the movable arcing contact;
d is the diameter of the inner end of the L-shaped cylindrical insulating sleeve;
d _in - the diameter of the inner end of the insulating sleeve.