RU2648266C2 - Hydraulic drive for a power high voltage switch - Google Patents

Abstract

FIELD: engineering.

SUBSTANCE: to be used in engineering, in the complete gas insulated switchgears of power substations, at nuclear-powered icebreakers, etc. Task: to ensure reliability of operation in different climate conditions. Summary of the invention: The drive comprises a hydraulic cylinder with a piston and a rod connected to the movable contact of the switch, a pump unit, a hydraulic system with a safety valve, an overvoltage and an undervoltage relay, providing work under different climate conditions, and an energy storage unit. Pump unit is designed as a low-pressure pump and duplicated pressure boosters, connected to the hydraulic system with a docking device. Energy storage unit consists of gas-hydraulic accumulators, mounted on the plug-forming pipes of the hydraulic cylinder flange with the possibility of disconnection and replacement, which are a pressure vessel with a locking neck for a liquid, that comprises a metal bellows inside, one end of which is movable, and the other end is tightly fixed to the wall of the vessel and is equipped with a charging valve for the gas.

EFFECT: technical result: the described pumping unit and energy storage unit ensures a continuous uninterrupted operation of the drive in any climate conditions.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидравлических приводах для силовых высоковольтных выключателей, преимущественно в приводах элегазовых выключателей.The invention relates to mechanical engineering and can be used in hydraulic drives for high-voltage power switches, mainly in SF6 circuit breaker drives.

Известен привод выключателя (германский патент DE 3611497 от 08.10.87, Н01Н 33/53), в котором в качестве энергоносителя используется пакет тарельчатых пружин, непосредственно контактирующий с подвижным поршнем гидроаккумулятора, либо передающий усилие на указанный поршень через тянущие шпильки.Known drive circuit breaker (German patent DE 3611497 from 08.10.87, H01H 33/53), in which the energy is used as a packet of Belleville springs, directly in contact with the movable piston of the hydraulic accumulator, or transmitting force to the specified piston through the pulling pins.

Недостатком этой конструкции является сложность изготовления мощных тарельчатых пружин большого диаметра, нестабильность динамических характеристик, обусловленная трением между пружинами и повышенной их жесткостью по сравнению с жесткостью газовых систем.The disadvantage of this design is the complexity of manufacturing powerful disk springs of large diameter, the instability of the dynamic characteristics due to friction between the springs and their increased stiffness compared to the stiffness of gas systems.

Известен также патент RU 2148280 от 27.04.2000, Н01Н 33/34, содержащий гидравлический цилиндр с поршнем и штоком, связанным с подвижным контактом выключателя, насосный агрегат, гидросистему с предохранительным клапаном, реле максимального и реле минимального давления, обеспечивающих работу при различных климатических условиях, и накопитель энергии. Накопитель энергии выполнен в виде газо-гидравлического аккумулятора со сферическим корпусом и сферической эластичной диафрагмой для герметичного разделения сред.Also known patent RU 2148280 from 04/27/2000, H01H 33/34, containing a hydraulic cylinder with a piston and a rod associated with a movable contact of the switch, a pump unit, a hydraulic system with a safety valve, a maximum pressure switch and a minimum pressure switch, providing operation under various climatic conditions , and energy storage. The energy storage device is made in the form of a gas-hydraulic accumulator with a spherical body and a spherical elastic diaphragm for hermetic separation of media.

Недостатком этой конструкции является сложность изготовления сферического корпуса, низкий срок службы эластичной диафрагмы и насоса высокого давления, входящего в состав насосного агрегата.The disadvantage of this design is the complexity of manufacturing a spherical body, low service life of the elastic diaphragm and high pressure pump, which is part of the pump unit.

Целью настоящего изобретения является обеспечение длительной и непрерывной эксплуатации привода в любых климатических условиях.The aim of the present invention is to ensure long-term and continuous operation of the drive in any climatic conditions.

Это достигается тем, что в известном гидравлическом приводе, содержащем гидравлический цилиндр с поршнем и штоком, связанным с подвижным контактом выключателя, насосный агрегат, гидросистему с предохранительным клапаном, реле максимального и реле минимального давления, и накопитель энергии. Насосный агрегат выполнен в виде насоса низкого давления и сдублированных мультипликаторов давления через стыковочное устройство связанных с гидросистемой, а накопитель энергии выполнен из газогидравлических аккумуляторов, установленных на запорных патрубках фланца гидравлического цилиндра с возможностью отключения и замены, представляющих собой силовой сосуд с запорной горловиной для жидкости, содержащий внутри металлический сильфон, один торец которого подвижный, а другой торец герметично закреплен к стенке сосуда и снабжен заправочным вентилем для газа.This is achieved by the fact that in the known hydraulic actuator comprising a hydraulic cylinder with a piston and a rod connected to a movable contact of the switch, a pump unit, a hydraulic system with a safety valve, a maximum and minimum pressure switch, and an energy storage device. The pump unit is made in the form of a low-pressure pump and duplicated pressure multipliers through a docking device connected to the hydraulic system, and the energy storage device is made of gas-hydraulic accumulators installed on the shutoff nozzles of the hydraulic cylinder flange with the possibility of shutdown and replacement, which is a power vessel with a shutoff neck for liquid, containing a metal bellows inside, one end of which is movable and the other end is hermetically fixed to the vessel wall and equipped with equalizing valve for gas.

На фиг. 1 изображена принципиальная гидравлическая схема, на фиг. 2 - мультипликатор давления, на фиг. 3 - газогидравлический аккумулятор.In FIG. 1 is a schematic hydraulic diagram; FIG. 2 - pressure multiplier, in FIG. 3 - gas-hydraulic accumulator.

Гидравлический привод содержит гидравлический цилиндр 1 с под поршневой 2 и надпоршневой 3 полостями, с поршнем 4 и штоком 5, связанным с подвижными контактами 6 выключателя, бак 7, насосный агрегат с насосом низкого давления 8 и сдублированных мультипликаторов давления 9 с опорными фланцами 10, через стыковочное устройство 11 связанных с гидросистемой, блок управляющих клапанов 12, гидросистему с реле минимального давления 13, реле максимального давления 14, с предохранительным клапаном 15, и накопитель энергии. Накопитель энергии состоит из газогидравлических аккумуляторов 16, установленных на запорных патрубках 17 фланца 18 гидравлического цилиндра, представляющих собой силовой сосуд 19 с запорной горловиной 20 для жидкости, содержащий внутри металлический сильфон 21, один торец которого подвижный, а другой торец герметично закреплен к стенке сосуда и снабжен заправочным вентилем 22 для газа. Шток во включенном положении дополнительно удерживается фиксатором 23.The hydraulic actuator contains a hydraulic cylinder 1 with a piston 2 and a piston 3 cavity, with a piston 4 and a rod 5 connected to the movable contacts 6 of the switch, a tank 7, a pump unit with a low pressure pump 8 and duplicated pressure multipliers 9 with support flanges 10, through a docking device 11 connected to the hydraulic system, a control valve block 12, a hydraulic system with a minimum pressure switch 13, a maximum pressure switch 14, with a safety valve 15, and an energy storage device. The energy storage device consists of gas-hydraulic accumulators 16 mounted on shutoff pipes 17 of the flange 18 of the hydraulic cylinder, which are a power vessel 19 with a shut-off neck 20 for liquid, containing inside a metal bellows 21, one end of which is movable and the other end is hermetically fixed to the vessel wall and equipped with a gas filling valve 22. The rod in the on position is additionally held by the latch 23.

Гидравлический привод работает следующим образом. Операция размыкания происходит при поступлении сигнала на соответствующий электромагнит блока управляющих клапанов 12, который обеспечивает сброс давления рабочей жидкости из-под поршневой полости 2 цилиндра 1 в бак 7. Поршень 4 со штоком 5 под действием разницы давлений движется вниз, размыкая контакты 6 выключателя. Полость 3 пополняется жидкостью из газогидравлических аккумуляторов. В отключенном состоянии поршень 4 со штоком 5 удерживается внизу за счет давления в полости 3. Для осуществления операции включения сигнал управления поступает на соответствующий электромагнит блока управляющих клапанов 12, который обеспечивает подвод рабочей жидкости из газогидравлических аккумуляторов под высоким давлением в полость 2 гидроцилиндра 1. При этом на поршень 4 с двух сторон действует высокое давление, но за счет разницы площадей поршень 4 со штоком 5 будет перемещаться вверх, замыкая контакты 6 выключателя. Во включенном положении шток 5 удерживается фиксатором 23. Работа гидравлического привода в разных климатических условиях определяется величиной давления газа предварительной зарядки аккумуляторов.The hydraulic drive operates as follows. The opening operation occurs when a signal arrives at the corresponding electromagnet of the control valve block 12, which provides a pressure relief of the working fluid from under the piston cavity 2 of the cylinder 1 to the tank 7. The piston 4 with the rod 5 moves under the action of the pressure difference, opening the contacts 6 of the switch. The cavity 3 is replenished with liquid from gas-hydraulic accumulators. In the off state, the piston 4 with the rod 5 is held at the bottom due to the pressure in the cavity 3. To carry out the switching operation, the control signal is supplied to the corresponding electromagnet of the control valve block 12, which provides the supply of working fluid from gas-hydraulic accumulators under high pressure to the cavity 2 of the hydraulic cylinder 1. At the same time, high pressure acts on the piston 4 from two sides, but due to the difference in area, the piston 4 with the rod 5 will move upward, closing the contacts 6 of the switch. In the on position, the rod 5 is held by the latch 23. The operation of the hydraulic drive in different climatic conditions is determined by the pressure of the gas pre-charging the batteries.

Заявляемый гидравлический привод изготавливается и испытывается на существующем промышленном оборудовании. Основные узлы проверены на работоспособность.The inventive hydraulic drive is manufactured and tested on existing industrial equipment. The main nodes are checked for operability.

Результаты патентного поиска и возможность практической реализации заявляемого привода позволяют установить соответствие его условиям патентоспособности изобретения, а именно: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.The results of the patent search and the possibility of practical implementation of the claimed drive allow us to establish compliance with its conditions of patentability of the invention, namely: novelty, inventive step and industrial applicability.

Claims (3)

1. Гидравлический привод для силового высоковольтного выключателя, содержащий гидравлический цилиндр с поршнем и штоком, связанным с подвижным контактом выключателя, насосный агрегат, гидросистему с предохранительным клапаном, с реле максимального и реле минимального давления и накопитель энергии, причем предварительное давление газа в накопителе энергии принято равным минимальному рабочему давлению рабочей жидкости в гидросистеме при максимальной температуре эксплуатации, а объем корпуса накопителя энергии выбран с возможностью автоматической компенсации падения давления газа при снижении температуры эксплуатации, отличающийся тем, что насосный агрегат выполнен в виде насоса низкого давления и сдублированных мультипликаторов давления, каналы которых выведены на опорные фланцы и через стыковочный узел параллельно связаны с гидросистемой, а накопитель энергии состоит из нескольких газогидравлических аккумуляторов, установленных на запорных патрубках фланца гидравлического цилиндра и связанных с рабочей жидкостью через запорные вентили с возможностью отключения каждого из них.1. A hydraulic actuator for a high-voltage circuit breaker, comprising a hydraulic cylinder with a piston and a rod connected to a movable contact of the circuit breaker, a pump unit, a hydraulic system with a safety valve, a maximum pressure switch and a minimum pressure switch and an energy storage device, the gas pre-pressure in the energy storage device being adopted equal to the minimum working pressure of the working fluid in the hydraulic system at the maximum operating temperature, and the volume of the energy storage housing is selected with the possibility of a automatic compensation of gas pressure drop with decreasing operating temperature, characterized in that the pump unit is made in the form of a low-pressure pump and duplicated pressure multipliers, the channels of which are brought to the support flanges and through the docking unit are connected in parallel with the hydraulic system, and the energy storage unit consists of several gas-hydraulic accumulators mounted on shutoff nozzles of the hydraulic cylinder flange and connected to the working fluid through shutoff valves with the possibility of shutting off of each of them. 2. Гидравлический привод по п. 1, отличающийся тем, что мультипликатор содержит плунжерные гидроцилиндры низкого и высокого давления, возвратный гидроцилиндр с дренажной полостью, все расположены соосно, причем каналы полостей всех гидроцилиндров вынесены на опорный фланец.2. The hydraulic actuator according to claim 1, characterized in that the multiplier comprises low and high pressure plunger hydraulic cylinders, a return hydraulic cylinder with a drainage cavity, all are aligned, and the cavity channels of all hydraulic cylinders are placed on the support flange. 3. Гидравлический привод по п. 1, отличающийся тем, что газогидравлические аккумуляторы выполнены в виде силового сосуда с запорной горловиной для жидкости, содержащий металлический сильфон, один торец которого подвижный, а другой торец герметично закреплен к стенке сосуда и снабжен заправочным вентилем для газа.3. The hydraulic drive according to claim 1, characterized in that the gas-hydraulic accumulators are made in the form of a power vessel with a shut-off neck for liquid, containing a metal bellows, one end of which is movable, and the other end is hermetically fixed to the vessel wall and equipped with a gas filling valve.

Images