RU2087977C1 - Arc control device of high-voltage gas switch - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: arc control device of high voltage gas which incorporates main and arc control contacts, metal and insulation nozzles, autogeneration and autocompression chambers coupled to inner space of insulation nozzle via circular conduits. Insulation bushing with noncommunicating conduits which couple inner of neck of insulation nozzle to autogeneration and autocompression chambers is inserted into neck of insulation nozzle. EFFECT: enhanced functional reliability and simplicity of design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дугогасительным устройствам высоковольтных газовых выключателей, например, элегазовых. The invention relates to electrical engineering, namely to arcing devices of high-voltage gas switches, for example, gas-insulated.

Известно дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя, в котором имеются подвижный и неподвижный главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла. В такой конструкции сопла имеют значительные площади критических сечений, что снижает эффективность дугогашения и требуется большая мощность привода для функционирования выключателя в эксплуатации [1]
Наиболее близким к данному является дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя [2, рис. 2] содержащее главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, камеры автогенерации и автокомпрессии, которые связаны с внутренней полостью изоляционного сопла кольцевыми каналами.Known interrupter device of a high voltage gas switch, in which there are movable and fixed main and arcing contacts, metal and insulating nozzles. In this design, the nozzles have significant critical cross-sectional areas, which reduces the efficiency of suppression and requires a large drive power for the circuit breaker to operate [1]
Closest to this is the arcing device of the high-voltage gas switch [2, Fig. 2] containing the main and interrupter contacts, metal and insulating nozzles, self-generation and autocompression chambers, which are connected to the inner cavity of the insulating nozzle by annular channels.

Повышение эффективности дугогашения при отключении обеспечивается за счет использования эффекта автогенерации [3] что позволяет увеличить массовый расход дугогасящей среды при отключении и уменьшить нагрузку на привод. Improving the efficiency of the extinguishing during shutdown is ensured by using the self-generating effect [3] which allows to increase the mass flow rate of the extinguishing medium during shutdown and to reduce the load on the drive.

Однако в данной конструкции дугогасительного устройства потоки газа из камер автогенерации и автокомпрессии в момент перехода тока через нуль ( когда возможен процесс гашения дуги) направлены на зону стагнации, расположенную между изоляционным и металлическим соплами, что снижает эффективность взаимодействия газовых потоков с электрической дугой отключения по длине межконтактного промежутка и ограничивает отключающую способность дугогасительного устройства в режиме тепловой фазы пробоя. В данном режиме эффективность взаимодействия газовых потоков с дугой отключения в горловинах сопел является определяющим для успешной отключения номинального тока отключения. However, in this design of the arcing device, the gas flows from the self-generation and autocompression chambers at the moment the current passes through zero (when the arc extinction process is possible) are directed to the stagnation zone located between the insulating and metal nozzles, which reduces the length of the gas flows interacting with the disconnecting arc contact gap and limits the breaking capacity of the arrester in the thermal phase of the breakdown. In this mode, the effectiveness of the interaction of gas flows with the tripping arc in the nozzle throats is crucial for successfully disconnecting the rated tripping current.

Известно [3] что эффект автогенерации связан с абляцией внутренней поверхности изоляционного сопла и возникновением аксиальных потоков пара как вверх по потоку, так и вниз по потоку дугогасящего газа с точкой стагнации в центре цилиндрической части изоляционного сопла, при этом массовый расход пара возрастает при увеличении тока отключения, длины горловины изоляционного сопла. C увеличением межконтактного промежутка длина дуги увеличивается, процесс автогенерации усиливается и давление в камере автогенерации возрастает. It is known [3] that the self-generating effect is associated with the ablation of the inner surface of the insulating nozzle and the appearance of axial steam flows both upstream and downstream of the arc gas with a stagnation point in the center of the cylindrical part of the insulating nozzle, while the mass flow rate of steam increases with increasing current shutdowns, neck lengths of the insulating nozzle. With an increase in the contact gap, the arc length increases, the self-generation process increases and the pressure in the self-generation chamber increases.

Целью данного изобретения является повышение эффективности взаимодействия электрической дуги отключения с газовыми потоками из камер автогенерации и автокомпрессии, обеспечение надежности функционирования дугогасительного устройства высоковольтного газового выключателя при отключении в тепловой фазе пробоя. The aim of this invention is to increase the efficiency of interaction of the electric arc of shutdown with gas streams from the chambers of auto-generation and autocompression, ensuring the reliability of the operation of the arcing device of the high-voltage gas circuit breaker during shutdown in the thermal phase of breakdown.

Указанная цель достигается тем, что в дугогасительном устройстве высоковольтного газового выключателя, содержащем главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, камера автогенерации и автокомпрессии связанные с внутренней полостью изоляционного сопла через кольцевые каналы, в изоляционное сопло введена изоляционная втулка с несообщающимися каналоами, внутренняя полость которой является горловиной изоляционного сопла, связанной через данные каналы с камерами автогенерации и автокомпрессии. This goal is achieved by the fact that in the arcing device of the high-voltage gas circuit breaker containing the main and arcing contacts, a metal and insulation nozzle, a self-generation and autocompression chamber connected to the inner cavity of the insulating nozzle through the annular channels, an insulating sleeve with non-communicating channels is inserted into the insulating nozzle, the inner cavity which is the throat of the insulating nozzle connected through these channels to the autogeneration and autocompression chambers.

Нам неизвестны дугогасительные устройства, в которых повышение эффективности взаимодействия дуги отключения с газовыми потоками по длине изоляционного сопла, повышение надежности функционирования дугогасительного устройства при отключении номинального тока отключения осуществляется за счет введения в изоляционное сопло изоляционной втулки с несообщающимися каналами, внутренняя полость которой является горловиной изоляционного сопла связанной через данные каналы с камерами автогенерации и автокомпрессии. We are not aware of arcing devices in which the increase in the efficiency of the interaction of the disconnection arc with gas flows along the length of the insulating nozzle, the increase in the reliability of the operation of the arcing device when the rated breaking current is switched off, is carried out by introducing into the insulating nozzle an insulating sleeve with non-communicating channels, the internal cavity of which is the neck of the insulating nozzle connected through these channels with cameras of autogeneration and autocompression.

На чертеже изображено дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя во включенном положении (левая часть рисунка) и в отключенном положении (правая часть рисунка). The drawing shows the arcing device of the high-voltage gas switch in the on position (left side of the figure) and in the off position (right side of the figure).

Дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя содержит главные неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, неподвижный поршень 3, шток привода 4, неподвижный дугогасительный контакт 5 с наконечником 6, подвижный дугогасительный контакт с металлическим соплом 7, жестко закрепленным на штоке привода 4. На главном подвижном контакте 2 жестко закреплено изоляционное сопло 8. Изоляционная втулка 9, внутренняя полость С которой образует горловину изоляционного сопла 8, имеет несообщающиеся каналы 10 и 11. Данные каналы связывают полость С горловины изоляционного сопла с камерами автокомпрессии К и автогенерации Г соответственно. The arcing device of the high-voltage gas circuit breaker contains the main fixed 1 and movable 2 contacts, the fixed piston 3, the actuator rod 4, the stationary arcing contact 5 with the tip 6, the movable arcing contact with a metal nozzle 7, rigidly fixed to the actuator rod 4. On the main movable contact 2 the insulating nozzle 8 is rigidly fixed. The insulating sleeve 9, the internal cavity of which forms the neck of the insulating nozzle 8, has non-communicating channels 10 and 11. These channels connect the cavity From the throat of the insulating nozzle with autocompression chambers K and autogeneration G, respectively.

Камера автокомпресии К находится между подвижной системой выключателя, включающей в себя изоляционное сопло 8, главный контакт 2, подвижный дугогасительный контакт 7, и неподвижным поршнем 3. The autocompression chamber K is located between the movable circuit-breaker system, which includes an insulating nozzle 8, main contact 2, a movable arcing contact 7, and a stationary piston 3.

Дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя работает следующим образом. The extinguishing device of the high voltage gas switch operates as follows.

Отключение. При подаче команды на отключение срабатывает привод, шток 4 перемещает подвижную контактную систему выключателя с главным подвижным контактом 2, подвижным дугогасительным контактом 7, изоляционным соплом 8 сверху вниз. Сначала размыкаются главные контакты 1 и 2, затем ток перебрасывается в зону контактирования дугогасительных контактов 5 и 7. По мере движения подвижной системы выключателя относительно неподвижного поршня 3 происходит сжатие газа, например элегаза, в камере К. После размыкания дугогасительных контактов 5 и 7 дуга горит между наконечником 6 дугогасительного контакта 5 и подвижным дугогасительным контактом 7. Shutdown. When a command is issued for tripping, the actuator is triggered, the rod 4 moves the movable contact system of the circuit breaker with the main movable contact 2, the movable arcing contact 7, the insulating nozzle 8 from top to bottom. First, the main contacts 1 and 2 open, then the current is transferred to the contact zone of the arcing contacts 5 and 7. As the moving system of the circuit breaker moves relative to the stationary piston 3, gas, for example gas, is compressed in the chamber K. After the arcing contacts 5 and 7 open, the arc burns between the tip 6 of the arcing contact 5 and the movable arcing contact 7.

В полости С, за счет энергии электрической дуги, воздействующей на внутреннюю поверхность горловины изоляционного сопла, возникает эффект автогенерации (абляция изоляционной стенки и возникновение массового расхода паровой фазы, что приводит к повышению давления в полости С). В процессе перемещения подвижной контактной системы выключателя длина электрической дуги увеличивается, что вызывает увеличение давления газа в полости С при коммутации номинального тока отключения и наполнение паром камеры автогенерации Г через каналы 11 в изоляционной втулке 9. К моменту перехода тока через нуль потоки пара меняют направление и совместно с потоками газа из камеры автокомпрессии К вызывают значительный уровень мелкомасштабной турбулентности как по длине горловины изоляционного сопла, так и всего межконтактного промежутка, что способствует повышению отключающей способности дугогасительного устройства в тепловой фазе пробоя. In cavity C, due to the energy of the electric arc acting on the inner surface of the neck of the insulating nozzle, the self-generation effect occurs (ablation of the insulating wall and the occurrence of a mass flow rate of the vapor phase, which leads to an increase in pressure in the cavity C). During the movement of the movable contact system of the circuit breaker, the length of the electric arc increases, which causes an increase in the gas pressure in the cavity C during switching of the rated breaking current and the autogeneration chamber G is filled with steam through the channels 11 in the insulating sleeve 9. By the time the current passes through zero, the steam flows change direction and together with gas flows from the autocompression chamber K cause a significant level of small-scale turbulence both along the length of the neck of the insulating nozzle and the entire intercontact industry eerie, thereby increasing the breaking capacity arc device in thermal breakdown phase.

Выключение. При включении выключателя сначала происходит контактирование подвижного дугогасительного контакта 7 с дугогасительным контактом 5, затем главных контактов 1 и 2. Shutdown. When the switch is turned on, the moving arcing contact 7 first contacts the arcing contact 5, then the main contacts 1 and 2.

Проведенные исследования показывают, что повышение коммутационной способности дугогасительного устройства при введении в изоляционное сопло изоляционной втулки с несообщающимися каналами, которые связывают полость горловины сопла с камерами автогенерации и автокомпрессии, позволяет значительно уменьшить нагрузку на привод и увеличить надежность дугогасительного устройства при коммутации номинального тока отключения. The studies show that increasing the switching ability of the arrester when introducing an insulating sleeve with non-communicating channels that connect the nozzle neck cavity to the self-generating and autocompression chambers can significantly reduce the load on the drive and increase the reliability of the arrester when switching the rated tripping current.

Источники информации
1. Патент 519238, HOIH 33/91, Швейцария, ВВС
2. Патент 2519470, HOIH 33/91, Франция
3. Kirchesch P. Niemeyer L. Arc behaviour in Ablating Nozzle, Proc. of Sth Int. Symposium SAP, 1985, Lodz, 39-43дSources of information
1. Patent 519238, HOIH 33/91, Switzerland, Air Force
2. Patent 2519470, HOIH 33/91, France
3. Kirchesch P. Niemeyer L. Arc behavior in Ablating Nozzle, Proc. of Sth Int. Symposium SAP, 1985, Lodz, 39-43d

Claims (1)

Дугогасительное устройство высоковольтного газового выключателя, содержащее главные и дугогасительные контакты, металлическое и изоляционное сопла, камеры автогенерации и автокомпрессии, связанные с внутренней полостью изоляционного сопла через кольцевые каналы, отличающееся тем, что в изоляционное сопло введена изоляционная втулка с несообщающимися каналами, внутренняя полость которой является горловиной изоляционного сопла, связанной через данные каналы с камерами автогенерации и автокомпрессии. An arcing device of a high-voltage gas circuit breaker containing main and arcing contacts, metal and insulating nozzles, self-generating and autocompression chambers connected with the inner cavity of the insulating nozzle through ring channels, characterized in that an insulating sleeve with non-communicating channels is inserted into the insulating nozzle, the inner cavity of which is the neck of the insulating nozzle connected through these channels to the self-generating and autocompression chambers.