RU2464663C2 - КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ - Google Patents
КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464663C2 RU2464663C2 RU2010148852/07A RU2010148852A RU2464663C2 RU 2464663 C2 RU2464663 C2 RU 2464663C2 RU 2010148852/07 A RU2010148852/07 A RU 2010148852/07A RU 2010148852 A RU2010148852 A RU 2010148852A RU 2464663 C2 RU2464663 C2 RU 2464663C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- inductor
- contact part
- contacts
- current
- Prior art date
Links
- 238000010791 quenching Methods 0.000 title abstract 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 6
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
Контактная система вакуумной дугогасительной камеры содержит подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня, контактной детали с плоской поверхностью контактирования, индуктора в виде разрезного кольца из материала с высокой электропроводностью и втулки из материала с низкой электропроводностью. Индуктор и втулка расположены между контактной деталью и токоподводом и соединены с ними. Втулка установлена внутри индуктора и соосно с ним. Контактная деталь имеет форму перевернутой чаши с боковой цилиндрической поверхностью, охватывающей индуктор в виде разрезного кольца. Переход между плоской поверхностью контактирования и боковой цилиндрической поверхностью сделан с радиусом скругления не менее 5 мм. За счет этого на краях контактной детали и кольцевого индуктора не возникает повышенной напряженности электрического поля, что снижает или исключает вероятность пробоя вакуумного промежутка между разведенными контактами. Кроме этого конструкция вакуумного выключателя также станет более компактной и менее материалоемкой. Технический результат - создание контактной системы с высоким пробивным напряжением промежутков между разведенными контактами, что позволяет уменьшить ход контактов и габариты вакуумной дугогасительной камеры. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к вакуумным выключателям и применяется в вакуумных дугогасительных камерах высокого напряжения.
Основным элементом, обеспечивающим коммутационные и высоковольтные характеристики вакуумных выключателей, являются вакуумные дугогасительные камеры (ВДК), характеристики которых, в свою очередь, в значительной степени определяются конструкцией контактной системы (КС). В настоящее время в ВДК на высокое напряжение (свыше 35 кВ) применяются исключительно КС, создающие продольное магнитное поле, где вектор магнитной индукции параллелен вектору тока электрической дуги. Продольное магнитное поле, создаваемое КС, при протекании по ней тока обеспечивает диффузную форму горения электрической дуги, которая возникает при размыкании контактов. Диффузная форма электрической дуги характеризуется низким напряжением и равномерным рассредоточением по поверхности КС, благодаря чему не происходит чрезмерного нагрева поверхности КС и при переходе тока через ноль между разомкнутыми контактами восстанавливается напряжение, то есть происходит успешное отключение тока в КС ВДК. Дополнительное требование к КС для ВДК на напряжение свыше 35 кВ состоит в том, что разомкнутые контакты должны выдерживать более высокие напряжения в отключенном состоянии, поэтому конфигурация КС должна быть такой, чтобы напряженность электрического поля на ее поверхностях не превышала критической величины.
В техническом решении (патент JP 2010113821 А, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 20.05.2010) [1] предложена КС для высоковольтной ВДК, в которой продольное магнитное поле создается индуктором, имеющим форму чаши с несколькими косыми прорезями в ее стенках. Эти прорези направляют ток по винтовым линиям, в результате чего ток создает продольное магнитное поле. Индуктор соединен с контактной деталью, имеющей форму круглого и плоского диска, а снаружи закрыт экраном, изготовленным из нержавеющей стали, служащим для выравнивания напряженности электрического поля на острых кромках пазов.
Недостаток данной конструкции КС состоит в том, что применяемый в ней индуктор имеет большой размер по длине, а магнитное поле, создаваемое винтовыми линиями тока, ограничено по величине. Кроме того, внешний экран не закрывает боковые кромки самой контактной детали, на которых возникает повышенная напряженность электрического поля.
Наиболее близкой к предлагаемому решению является конструкция, предложенная в (патент US 5777287 A, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 07.07.1998) [2]. В ней контактная система содержит подвижный и неподвижный контактные узлы, которые далее в тексте будем называть также контактами, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня, контактной детали в виде круглого диска с плоской поверхностью контактирования, индуктора в виде разрезного кольца из материала с высокой электропроводностью и втулки из материала с низкой электропроводностью, причем индуктор и втулка расположены между контактной деталью и токоподводом и соединены с ними, при этом втулка установлена внутри индуктора и соосно с ним.
Недостаток данной конструкции состоит в том, что на краях круглого диска контактной детали и кольцевого индуктора возникает повышенная напряженность электрического поля, что может привести к пробою вакуумного промежутка между разведенными контактами.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание КС ВДК на напряжение 110 кВ и выше с высоким пробивным напряжением промежутков между разведенными контактами за счет уменьшения напряженности электрического поля на поверхностях КС.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в создании контактной системы вакуумной дугогасительной камеры, содержащей подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня, контактной детали в виде круглого диска с плоской поверхностью контактирования, индуктора в виде разрезного кольца из материала с высокой электропроводностью, втулки из материала с низкой электропроводностью, причем индуктор и втулка расположены между контактной деталью и токоподводом и соединены с ними, при этом втулка установлена внутри индуктора и соосно с ним.
Поставленная техническая задача решается благодаря тому, что контактная деталь имеет форму перевернутой чаши с боковой цилиндрической поверхностью, охватывающей индуктор в виде разрезного кольца, а переход между плоской поверхностью контактирования и боковой цилиндрической поверхностью сделан с радиусом скругления не менее 5 мм.
За счет этого на краях контактной детали и кольцевого индуктора не возникает повышенной напряженности электрического поля, что снижает или исключает вероятность пробоя вакуумного промежутка между разведенными контактами.
Конструкция КС поясняется рисунками фиг.1 и фиг.2. Фиг.1 - общий вид контактной системы ВДК. Фиг.2 - разрезы узлов КС ВДК. Позициями на фиг.1 и фиг.2 обозначены:
1 - токоподвод подвижного контактного узла;
2 - токоподвод неподвижного контактного узла;
3 - контактная деталь в форме перевернутой чаши;
4 - индуктор в виде разрезного кольца;
5 - втулка.
Контактная система ВДК содержит: подвижный и неподвижный контактные узлы (контакты), каждый из которых состоит из токоподвода, выполненного в виде стержня, контактной детали в форме перевернутой чаши 3, индуктора в виде разрезного кольца 4 из материала с высокой электропроводностью и втулки 5 из материала с низкой электропроводностью, причем индуктор в виде разрезного кольца 4 и втулка 5 расположены между контактной деталью в форме перевернутой чаши 3 и неподвижным токоподводом 2 или подвижным токоподводом 1. Все детали соединены друг с другом с помощью пайки. Контактная деталь в форме перевернутой чаши 3 имеет плоскую поверхность контактирования S, сопряженную радиусом скругления R не менее 5 мм, с боковой цилиндрической поверхностью Р, охватывающей индуктор 4 (фиг.1).
Контактная система работает следующим образом: при выполнении операции отключения привод выключателя через систему валов, рычагов и изоляционную тягу (не показаны на рисунках) размыкает контакты КС ВДК на расстояние Н. При этом в межконтактном вакуумном промежутке возникает электрическая дуга, которая горит в парах металла, из которого изготовлена контактная деталь в форме перевернутой чаши 3 (обычно композиция хром-медь). Ток I в контактной системе протекает следующим образом: от подвижного токоподвода в виде стержня 1 попадает в индуктор в виде разрезного кольца 4 и, проходя по его кольцу, создает в промежутке между контактами КС продольное магнитное поле с индукцией В. Затем через выступ на конце кольца индуктора ток перетекает в контактную деталь в форме перевернутой чаши 3. В неподвижном контакте ток I протекает аналогичным образом: из контактной детали в форме перевернутой чаши 3 ток попадает в индуктор в виде разрезного кольца 4, протекает по его кольцу и попадает в токоподвод неподвижного контакта. Направления векторов индукции магнитного поля В, создаваемого индукторами подвижного и неподвижного контактов, совпадают. Таким образом, вектора индукции магнитного поля в межконтактном промежутке суммируются. Продольное магнитное поле обеспечивает диффузную форму горения электрической дуги, при этом электрическая дуга равномерно рассредоточена по поверхности контактной детали в форме перевернутой чаши 3. Как указывалось ранее, вакуумная дуга в продольном магнитном поле имеет диффузную форму, которая не вызывает сильного разогрева поверхностей контактирования. При переходе переменного тока через ноль, дуга гаснет, и между контактами восстанавливается напряжение. Операция отключения тока КС ВДК успешно завершена.
При протекании тока в КС он преимущественно проходит по индуктору в виде разрезного кольца 4, так как он изготовлен из материала с высокой электропроводностью, и лишь малая его часть проходит через втулку 5, так как она изготовлена из материала с низкой электропроводностью (например из нержавеющей стали). Назначение втулки 5 состоит в том, чтобы воспринимать механические нагрузки, которые возникают при операции включения, когда контакты КС замыкаются с высокой скоростью, а затем поджимаются для снижения переходного электрического сопротивления и обеспечения электродинамической устойчивости.
После отключения тока межконтактный промежуток подвергается воздействию электрического поля. Причем в классе 110 кВ пик восстанавливающегося напряжения между разомкнутыми контактными узлами КС может достигать величины 200 кВ. Чтобы выдержать такое напряжение, поверхности КС не должны иметь острых углов или кромок, на которых происходит концентрация напряженности электрического поля. В предлагаемом изобретении контактная деталь в форме перевернутой чаши 3 своей боковой цилиндрической поверхностью Р экранирует острые кромки индуктора в виде разрезного кольца 4. Переход от плоской поверхности контактирования S к боковой цилиндрической поверхности Р сделан с радиусом скругления R не менее 5 мм. Такая конструкция КС позволяет максимально снизить напряженность электрического поля. Кроме того, предлагаемая конструкция обладает компактностью, что позволяет экономить внутренний объем и габариты ВДК, а магнитное поле, создаваемое индуктором в виде разрезного кольца, имеет большую величину, так как витки предельно приближены к поверхности контактирования.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет создать контактную систему с продольным магнитным полем для вакуумной дугогасительной камеры на высокое (до 110 кВ) напряжение. Предлагаемая КС проста в изготовлении и технологична.
Вакуумные выключатели в настоящее время занимают лидирующие позиции среди остальных типов коммутационных аппаратов в классе напряжений 10-35 кВ в силу таких преимуществ, как:
- экологическая чистота;
- высокий коммутационный ресурс;
- возможность эксплуатации при температурах -60°С и ниже.
Они в последние годы стали также применяться в классе напряжения 110 кВ и создавать конкуренцию элегазовым аппаратам.
Положительный эффект от предлагаемого изобретения заключается также в том, что КС позволяет уменьшить ход контактов и габариты самой ВДК. Кроме этого конструкция вакуумного выключателя также станет более компактной и менее материалоемкой.
Источники информации
[1]. Патент JP 2010113821 А, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 20.05.2010.
[2]. Патент US 5777287 А, МПК: Н01Н 33/66, опубликован 07.07.1998.
Claims (1)
- Контактная система вакуумной дугогасительной камеры, содержащая подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня, контактной детали с плоской поверхностью контактирования, индуктора в виде разрезного кольца из материала с высокой электропроводностью, втулки из материала с низкой электропроводностью, причем индуктор в виде разрезного кольца и втулка расположены между контактной деталью и токоподводом и соединены с ними, при этом втулка установлена внутри индуктора и соосно с ним, отличающаяся тем, что контактная деталь имеет форму перевернутой чаши с боковой цилиндрической поверхностью, охватывающей индуктор, а переход между плоской поверхностью и боковой цилиндрической поверхностью сделан с радиусом скругления не менее 5 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010148852/07A RU2464663C2 (ru) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010148852/07A RU2464663C2 (ru) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010148852A RU2010148852A (ru) | 2012-06-10 |
| RU2464663C2 true RU2464663C2 (ru) | 2012-10-20 |
Family
ID=46679477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010148852/07A RU2464663C2 (ru) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2464663C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116907824B (zh) * | 2023-09-11 | 2023-12-01 | 福建德普乐能源科技有限公司 | 一种真空灭弧室的真空度检测装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU74517A1 (ru) * | 1947-02-04 | 1949-03-31 | И.А. Науменко | Пресс дл производства кирпича |
| US3480821A (en) * | 1967-12-18 | 1969-11-25 | Gen Electric | Stabilized vacuum gap device with elementary electrode structure |
| RU2105374C1 (ru) * | 1996-01-22 | 1998-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "КАНПАК" | Вакуумный выключатель |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010148852/07A patent/RU2464663C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU74517A1 (ru) * | 1947-02-04 | 1949-03-31 | И.А. Науменко | Пресс дл производства кирпича |
| US3480821A (en) * | 1967-12-18 | 1969-11-25 | Gen Electric | Stabilized vacuum gap device with elementary electrode structure |
| RU2105374C1 (ru) * | 1996-01-22 | 1998-02-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "КАНПАК" | Вакуумный выключатель |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010148852A (ru) | 2012-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102254734B (zh) | 高电压单断口真空灭弧室 | |
| RU2545514C2 (ru) | Конфигурация электрических контактов для вакуумного выключателя | |
| RU2550153C2 (ru) | Вакуумный выключатель для устройства автоматической защиты | |
| CN103594280B (zh) | 一种新型复合触头真空灭弧室及其应用的真空断路器 | |
| CN105679597B (zh) | 带有固定断口具有短路电流开断能力的触头及真空灭弧室 | |
| CN1981354B (zh) | 用于真空开关的真空开关室和接触件装置 | |
| CN111480212B (zh) | 高压功率开关和用于电磁屏蔽绝缘子中的真空开关管的方法 | |
| JP5019461B2 (ja) | 電気的スイッチング・デバイスのためのコンタクト・システム | |
| CN106128851A (zh) | 一种新型两极式复合纵磁铁心式触头结构及真空灭弧室 | |
| JPH0381920A (ja) | 断路器 | |
| US8901447B2 (en) | Circuit breaker with parallel rated current paths | |
| CN110168690A (zh) | 电气中断装置 | |
| RU2464663C2 (ru) | КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 110 кВ | |
| CN104465208A (zh) | 真空断路器的真空灭弧室及灭弧方法 | |
| US3683139A (en) | Contact structures for vacuum-type circuit breakers | |
| US3156803A (en) | Circuit interrupter having uniformly spaced spiral arc runners in a confined atmosphere for improved arc voltage control | |
| CN204390966U (zh) | 接地开关触头及具有其的直动插接式接地开关 | |
| CN103489699B (zh) | 一种高压真空灭弧室 | |
| CN116504576A (zh) | 高通流容量触头结构及其应用的真空灭弧室 | |
| RU2449405C1 (ru) | Контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры | |
| CN111161965B (zh) | 一种静触头及高压开关 | |
| CN203103210U (zh) | 真空灭弧室及使用该灭弧室的真空断路器 | |
| CN106252151A (zh) | 真空灭弧室的触头装置及真空灭弧室 | |
| CN111640614A (zh) | 真空灭弧室及使用该真空灭弧室的断路器 | |
| CN204390967U (zh) | 接地开关触头及具有其的直动插接式接地开关 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131201 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150720 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161201 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180323 |