RU135446U1

RU135446U1 - HIGH VOLTAGE TANK SWITCH WITH VACUUM ARC TAMPER

Info

Publication number: RU135446U1
Application number: RU2013123738/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Вариводов; Ринат Султанович Камалов; Дмитрий Евгеньевич Парфенов; Владлен Семенович Чемерис
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-12-10

Abstract

Баковый выключатель высокого напряжения с вакуумной дугогасительной камерой, содержащий заземленный бак, заполненный изоляционной средой, в атмосфере которой размещена вакуумная дугогасительная камера с подвижным и неподвижным контактами, размещенные вне вакуумной дугогасительной камеры в изоляционной среде бака токовводы подвижного и неподвижного контактов, которые электрически и механически соединены с соответствующим контактом и выполнены полыми, при этом боковая стенка токоввода подвижного контакта имеет сквозные отверстия, отличающийся тем, что боковая стенка токоввода неподвижного контакта имеет сквозные отверстия, кроме того, внешние и/или внутренние поверхности токовводов подвижного и неподвижного контактов выполнены с оребрением. A high-voltage tank circuit breaker with a vacuum interrupter chamber, containing a grounded tank filled with an insulating medium, in the atmosphere of which a vacuum arrester chamber with movable and fixed contacts is placed, outside the vacuum arrester chamber in the tank’s insulating medium, current leads of movable and fixed contacts, which are electrically and mechanically connected with the corresponding contact and made hollow, while the side wall of the current input of the movable contact has through holes, characterized in that the side wall of the current lead of the fixed contact has through holes, in addition, the external and / or internal surfaces of the current leads of the movable and fixed contacts are made with ribbing.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к баковым выключателям высокого напряжения с вакуумной дугогасительной камерой.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to tank circuit breakers of high voltage with a vacuum interrupter chamber.

К вакуумным выключателям высокого напряжения (110 кВ и выше) предъявляются высокие требования по номинальному току (2500 A и более) и по номинальному току отключения (31,5 кА и более). При работе выключателя в его токоведущей цепи и деталях конструкции возникают потери части электрической энергии, которая повышает температуру деталей выключателя. Тепловая энергия рассеивается в окружающей среде.High voltage vacuum circuit breakers (110 kV and higher) have high requirements for rated current (2500 A and more) and rated breaking current (31.5 kA and more). When the circuit breaker operates in its current-carrying circuit and structural details, losses of a part of electric energy occur, which increases the temperature of the circuit breaker parts. Thermal energy dissipates in the environment.

Известен высоковольтный выключатель (US 8110770 B2, МПК: H01H 33/66, опубл. 07.02.2012) - [1], где вакуумная камера расположена в заземленном баке, заполненным изоляционной средой - сухим воздухом. Особенностью данной конструкции является то, что вакуумная камера и монолитные токовводы ее контактов находятся в изоляционной среде, имеющей давление до 0,4 МПа, чем обеспечивается достаточная электрическая изоляция от заземленного бака. В то же время сильфон вакуумной камеры выделен в отдельный узел, объем которого отделен от основного объема бака выключателя и в котором поддерживается атмосферное давление, что благоприятно сказывается на надежности и сроке работы сильфона.Known high-voltage switch (US 8110770 B2, IPC: H01H 33/66, published 07.02.2012) - [1], where the vacuum chamber is located in a grounded tank filled with an insulating medium - dry air. A feature of this design is that the vacuum chamber and the monolithic current leads of its contacts are in an insulating medium having a pressure of up to 0.4 MPa, which ensures sufficient electrical isolation from the grounded tank. At the same time, the bellows of the vacuum chamber is separated into a separate unit, the volume of which is separated from the main volume of the circuit breaker tank and in which atmospheric pressure is maintained, which favorably affects the reliability and life of the bellows.

Недостатком устройства - аналога [1] является то, что конструкция токоввода не обеспечивает достаточного отвода тепла от конструктивных элементов вакуумной камеры и самих токовводов. Что не позволяет достичь большого номинального тока.The disadvantage of the device is an analogue [1] is that the design of the current lead does not provide sufficient heat removal from the structural elements of the vacuum chamber and the current leads themselves. That does not allow to achieve a large rated current.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому устройству и выбранным в качестве прототипа является вакуумный выключатель (US 7115831 В2, МПК: H01H 33/66, опубл. 03.10.2006) - [2], в котором вакуумная камера помещена в изоляционную покрышку (изолятор), заполненную изоляционным газом. Неподвижный контакт вакуумной камеры соединен с верхней металлической крышкой изолятора, на которой расположена клемма присоединения внешней электрической цепи. Подвижный контакт вакуумной камеры сочленяется со штоком, который через скользящий токосъемный узел соединен с токовводом. Данный токоввод со стороны подвижного контакта выполнен полым и имеет систему сквозных отверстий, обеспечивающих возможность движения газа. Токосъемный узел и внутренняя поверхность полого токоввода образует подобие поршневого устройства, которое организует движение газовой среды при операциях коммутации. Такое решение увеличивает теплоотвод из межконтактной зоны вакуумной камеры.The closest in technical essence to the proposed device and selected as a prototype is a vacuum circuit breaker (US 7115831 B2, IPC: H01H 33/66, published 03.10.2006) - [2], in which the vacuum chamber is placed in an insulating cover (insulator), filled with insulating gas. The fixed contact of the vacuum chamber is connected to the upper metal cover of the insulator, on which the connection terminal of the external electrical circuit is located. The movable contact of the vacuum chamber is articulated with a rod, which is connected to the current lead through a sliding collector assembly. This current lead from the side of the movable contact is hollow and has a system of through holes that allow gas to move. The collector assembly and the inner surface of the hollow current lead forms a kind of piston device that organizes the movement of the gas medium during switching operations. This solution increases the heat sink from the intercontact zone of the vacuum chamber.

Недостатком такой конструкции токовводов является неэффективный отвод тепловой энергии путем конвекции из-за небольшой поверхности теплоотдачи. При этом можно отметить, что такое выполнение устройства наиболее эффективно работает при оперировании выключателем.The disadvantage of this design of current leads is the inefficient removal of thermal energy by convection due to the small heat transfer surface. At the same time, it can be noted that such an embodiment of the device most effectively works when operating with a switch.

В основу предлагаемого технического решения поставлена задача создания конструкции бакового выключателя высокого напряжения с вакуумной дугогасительной камерой, позволяющей снизить рабочую температуру токовводов подвижного и неподвижного контактов вакуумной дугогасительной камеры.The basis of the proposed technical solution is the task of creating the design of a high voltage tank circuit breaker with a vacuum interrupter chamber, which allows to reduce the operating temperature of the current leads of the movable and fixed contacts of the vacuum interrupter chamber.

Техническим результатом от реализации поставленной задачи является возможность увеличить номинальный ток за счет эффективного отвода тепла от нагревающихся элементов конструкции путем дополнительной конвекции и увеличения площади теплоотводящих поверхностей токовводов подвижного и неподвижного контактов вакуумной дугогасительной камеры.The technical result from the implementation of the task is the ability to increase the rated current due to efficient heat removal from the heating structural elements by additional convection and increasing the area of the heat-removing surfaces of the current leads of the movable and fixed contacts of the vacuum interrupter chamber.

Решение поставленной задачи и соответствующий технический результат достигаются тем, что в баковом выключателе высокого напряжения с вакуумной дугогасительной камерой, содержащем заземленный бак, заполненный изоляционной средой, в атмосфере которой размещена вакуумная дугогасительная камера с подвижным и неподвижным контактами, электрически и механически соединенные с ними токовводы, которые размещены вне вакуумной дугогасительной камеры в изоляционной среде бака и выполнены полыми, при этом боковая стенка токоввода подвижного контакта имеет сквозные отверстия, дополнительно в устройстве боковая стенка токоввода неподвижного контакта имеет сквозные отверстия, а внешние и/или внутренние поверхности боковых стенок токовводов подвижного и неподвижного контактов выполнены с оребрением.The solution of this problem and the corresponding technical result are achieved by the fact that in a high voltage tank circuit breaker with a vacuum arrester containing a grounded tank filled with an insulating medium, in the atmosphere of which there is a vacuum arrester with movable and fixed contacts, electrically and mechanically connected to them current leads, which are placed outside the vacuum interrupter chamber in the insulating medium of the tank and are hollow, while the side wall of the current lead of the movable The contact has through holes, in addition, in the device, the side wall of the fixed contact current lead has through holes, and the external and / or internal surfaces of the side walls of the movable and fixed contact current leads are made with fins.

Выполнение стенки токоввода неподвижного контакта со сквозными отверстиями увеличивает отвод тепла за счет конвекции.The implementation of the wall of the current lead of fixed contact with through holes increases the heat dissipation due to convection.

Выполнение внешних и/или внутренних поверхностей боковых стенок токовводов подвижного и неподвижного контактов с оребрением значительно увеличивает площадь теплоотводящей поверхности, что также способствует эффективному отводу тепла от токовводов, а также контактов вакуумной дугогасительной камеры.The implementation of the external and / or internal surfaces of the side walls of the current leads of the movable and fixed contacts with the fins significantly increases the area of the heat sink surface, which also contributes to the efficient heat removal from the current leads, as well as the contacts of the vacuum interrupter chamber.

На основании изложенного выше можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».Based on the foregoing, we can conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

На фиг.1 схематически изображен баковый выключатель высокого напряжения с вакуумной дугогасительной камерой в разрезе.Figure 1 schematically shows a tank switch high voltage with a vacuum arcing chamber in section.

На фиг.2 схематически изображен баковый выключатель высокого напряжения с вакуумной дугогасительной камерой в сечении А-А.Figure 2 schematically depicts a tank high voltage switch with a vacuum arcing chamber in section aa.

На фиг.1 и фиг.2 показаны: бак - 1, который заземлен; изоляционная среда - 2 (например, элегаз), которой заполнен бак 1; вакуумная дугогасительная камера - 3, которая размещена в баке 1 в атмосфере изоляционной среды 2; подвижный контакт - 4 вакуумной дугогасительной камеры 3; неподвижный контакт - 5 вакуумной дугогасительной камеры 3; токоввод подвижного контакта - 6, который выполнен полым; токоввод неподвижного контакта - 7, который выполнен полым; боковая стенка - 8 токоввода подвижного контакта 6; сквозные отверстия - 9 в боковой стенке 8 токоввода подвижного контакта 6; боковая стенка - 10 токоввода неподвижного контакта 7; сквозные отверстия - 11 в боковой стенке 10 токоввода неподвижного контакта 7; внешняя поверхность - 12 боковой стенки 8 токоввода подвижного контакта 6, которая может быть выполнена с оребрением; внешняя поверхность - 13 боковой стенки 10 токоввода неподвижного контакта 7, которая может быть выполнена с оребрением; внутренняя поверхность - 14 боковой стенки 8 токоввода подвижного контакта 6, которая может быть выполнена с оребрением; внутренняя поверхность - 15 боковой стенки 10 токоввода неподвижного контакта 7, которая может быть выполнена с оребрением.Figure 1 and figure 2 shows: tank - 1, which is grounded; insulating medium - 2 (for example, SF6 gas), with which tank 1 is filled; vacuum arcing chamber - 3, which is placed in the tank 1 in the atmosphere of the insulating medium 2; movable contact - 4 vacuum interrupter chamber 3; fixed contact - 5 vacuum interrupter chamber 3; current lead of the movable contact - 6, which is made hollow; current lead of a fixed contact - 7, which is made hollow; side wall - 8 current leads of the movable contact 6; through holes - 9 in the side wall 8 of the current input of the movable contact 6; side wall - 10 current input fixed contact 7; through holes - 11 in the side wall 10 of the current input of the fixed contact 7; the outer surface is 12 of the side wall 8 of the current input of the movable contact 6, which can be performed with fins; the outer surface is 13 of the side wall 10 of the current input of the fixed contact 7, which can be performed with fins; the inner surface is 14 of the side wall 8 of the current input of the movable contact 6, which can be performed with fins; the inner surface is 15 of the side wall 10 of the current input of the fixed contact 7, which can be performed with ribbing.

Заземленный бак 1 предлагаемого выключателя заполнен изоляционной средой 2 (например, электроизоляционным газом или смесью газов), которая обеспечивает необходимые изоляционные характеристики промежутков между токопроводящими элементами устройства и баком 1.The grounded tank 1 of the proposed switch is filled with an insulating medium 2 (for example, insulating gas or a mixture of gases), which provides the necessary insulating characteristics of the gaps between the conductive elements of the device and the tank 1.

Токовводы 6 и 7 электрически и механически соединены соответственно с подвижным 4 и неподвижным 5 контактами и могут иметь разное количество металлических ребер на внешних 12, 13 и/или внутренних 14, 15 поверхностях боковых стенок 8 и 10 соответственно. Электрическая связь токоввода 6 с подвижным контактом 4 вакуумной дугогасительной камеры 3 осуществляется через встроенный скользящий токосъемный узел (не показан) и шток (не обозначен), сочлененный с подвижным контактом 4. Механическая связь токоввода 6 с подвижным контактом 4 осуществляется за счет закрепления токоввода 6 на штоке с возможностью продольного перемещения штока вдоль оси устройства.The current leads 6 and 7 are electrically and mechanically connected respectively to the movable 4 and fixed 5 contacts and can have a different number of metal ribs on the outer 12, 13 and / or inner 14, 15 surfaces of the side walls 8 and 10, respectively. The electrical connection of the current lead 6 with the movable contact 4 of the vacuum interrupter chamber 3 is carried out through the built-in sliding collector assembly (not shown) and the rod (not marked) articulated with the movable contact 4. The mechanical connection of the current lead 6 with the movable contact 4 is carried out by fixing the current lead 6 to rod with the possibility of longitudinal movement of the rod along the axis of the device.

На фиг.2 показан вариант исполнения токоввода 7 неподвижного контакта 5 с ребрами на внешней 13 и внутренней 15 поверхностях стенки 10.Figure 2 shows an embodiment of the current lead 7 of the fixed contact 5 with the ribs on the outer 13 and inner 15 surfaces of the wall 10.

Для работы устройства ток посредством одного токопровода (не показан) подводится к токовводу 6 подвижного контакта 4, а отводится от токоввода 7 неподвижного контакта 5 посредством другого токопровода (не показан).For the operation of the device, the current through one current path (not shown) is supplied to the current lead 6 of the movable contact 4, and is withdrawn from the current lead 7 of the fixed contact 5 by means of another current lead (not shown).

Для пояснения функционирования предлагаемого технического решения необходимо отметить следующее. Вакуумная дугогасительная камера 3 является одним из наиболее нагруженных элементов бакового выключателя с точки зрения нагрева, так как имеет достаточно большое переходное контактное сопротивление, что определяется конструктивными особенностями вакуумных камер на напряжение ПО кВ и выше. Как известно теплоотвод из контактной зоны подвижного 4 и неподвижного 5 контактов вакуумной камеры 3 осуществляется в аксиальном направлении главным образом посредством теплопроводности. Далее тепловой поток проходит через закрепленные на вакуумной камере 3 токовводы 6 и 7 соответственно подвижного 4 и неподвижного 5 контактов в газовую среду, являющуюся электрической изоляцией токоведущих частей выключателя, а далее через стенки заземленного бака 1 выключателя поглощается окружающей средой.To explain the functioning of the proposed technical solution, the following should be noted. The vacuum interrupter chamber 3 is one of the most loaded elements of the tank circuit breaker from the point of view of heating, since it has a sufficiently large contact resistance, which is determined by the design features of the vacuum chambers for voltage of kV and higher. As is known, heat removal from the contact zone of the movable 4 and the stationary 5 contacts of the vacuum chamber 3 is carried out in the axial direction mainly through thermal conductivity. Next, the heat flux passes through the current leads 6 and 7, mounted on the vacuum chamber 3, respectively, of the movable 4 and fixed 5 contacts into the gaseous medium, which is the electrical insulation of the live parts of the switch, and then is absorbed by the environment through the walls of the grounded tank 1 of the switch.

Предлагаемое конструктивное выполнение токовводов полезной модели способствует увеличению теплоотвода от вакуумной дугогасительной камеры 3 и ее конструктивных элементов во всех режимах работы выключателя.The proposed constructive implementation of the current leads of the utility model helps to increase the heat sink from the vacuum arcing chamber 3 and its structural elements in all operating modes of the switch.

Вследствие увеличения эффективной поверхности теплоотдачи токовводов 6 и 7 подвижного 4 и неподвижного 5 контактов вакуумной дугогасительной камеры 3 за счет выполнения ребер на их внешних 12, 13 и/или внутренних 14, 15 поверхностях и наличия сквозных отверстий 9 и 11 в стенках 8, 10 полых токовводов 6 и 7 организуется движение газовой среды 2 в баке 1 выключателя, что увеличивает перенос тепловой энергии от нагретых номинальным током токопроводящих частей выключателя через газовую среду 2 к заземленному баку 1. Увеличение теплоотвода с поверхностей 12, 13, 14, 15 токовводов 6 и 7 уменьшает температуру токопроводящих и примыкающих к ним изоляционных деталей выключателя. Благодаря этому возможно, при прочих равных условиях, увеличить номинальный ток выключателя до 30150 А.Due to the increase in the effective heat transfer surface of the current leads 6 and 7 of the movable 4 and the stationary 5 contacts of the vacuum interrupter chamber 3 due to the ribs on their outer 12, 13 and / or inner 14, 15 surfaces and the presence of through holes 9 and 11 in the walls 8, 10 hollow of current leads 6 and 7, the movement of the gas medium 2 is organized in the tank 1 of the switch, which increases the transfer of thermal energy from the conductive parts of the switch heated by the rated current through the gas medium 2 to the grounded tank 1. The increase in heat removal from surfaces 1 2, 13, 14, 15 current leads 6 and 7 reduces the temperature of the conductive and adjacent insulation parts of the switch. Due to this, it is possible, ceteris paribus, to increase the rated current of the circuit breaker to 30150 A.

Claims

A high-voltage tank circuit breaker with a vacuum interrupter chamber, containing a grounded tank filled with an insulating medium, in the atmosphere of which a vacuum arrester chamber with movable and fixed contacts is placed, outside the vacuum arrester chamber in the tank’s insulating medium, current leads of movable and fixed contacts, which are electrically and mechanically connected with the corresponding contact and made hollow, while the side wall of the current input of the movable contact has through holes, characterized in that the side wall of the fixed contact current lead has through holes, in addition, the external and / or internal surfaces of the movable and fixed contact current leads are made with ribbing.