SU886092A1 - Controllable switching fuse - Google Patents

Description

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТРЕЛЯЮЩИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ(54) CONTROLLED SHOOTING FUSE

Изобретение относитс  к электрическим аппаратам высокого напр жени , а именно к высоковольтным стрел ющим предохранител м на 35-110 кВ, оснащенным приводом, управл емым релейной защитой косвенного действи , и может найти применение дл  защиты силовых трансформаторов понижающих подстанций. В насто щее врем  известно значительное количество аналогичных отключающих устройств, приспособленных работать и как обычные предохранители , и как выключатели, размыкающие электрическую цепь под воздействием привода, управл емого релейной защитой косвенного действи . Такие аппараты содержат внутри патронов-камер гашени  соединенные последовательно плавкие вставки и контактные системы. Поо ле сгорани  плавких вставок или размыкани  контактных систем освобождаютс  гибкие токоведу1Щ{е св зи, которые выбрасываютс  из патронов с помощью жестких руб щих контактных ножей, способных отбрасыватьс  под воздействием собственных пружин. Внеошие оконцеватели гибких токоведущих св зей имеют сколь з щий контакт с контактными ножами. Известны высоковольтные выключатели, каждый из которых имеет патрон, вьшолненный из твердого изол ционного газогенерир)аощего материала. Внутри патрона последовательно плавкой вставке включена контактна  система розеточного типа, оснащенна  подпружиненной защелкой . Наружные токоведущие злементы патронов имеют с руб щими контактными ножами скольз щий контакт. Ножи своими подпружиненными половинками захватьтают внешние стреловидные оконцеватели св зей. Выключатели также оснащены приводами, управл емыми релейной автоматикой косвенного действи . Усилие на размыкание контактной системы передаетс  от действи  привода на контактный нож. Последний также оснащен собственной пружиной , посто нно стрем щейс  повернуть его в отброшейное положение, выт нув при зтом наружную гибкую токоведущую св зь патрона. Плавкие вставки высоковольтных выключателей разгружены от т нущих усилий электродов патрона с помощью высокоомных, например , нихромовых державок. 3 К недостаткам известных выключателей относ тс  сложность конструкции патрона, так как в нем последовательно плавкой вставке установлена контактна  система,  вл юща с  сложным узлом, а также низкий номинальный ток патрона. Это объ сн етс  тем, что плавка  вставка своим теплом подогревает контактную систему, котора  согласно ГОСТ 8024-69 имеет ограничени  по нагреву. Низка  надежность выключател  в работе объ сн етс  тем, что практически невозможно выполнить стабильную фиксацию розетки и пальца контакта, во-первых, из-за малых внутренних размеров патрона, во-вторых, из-за попадани  на фиксирующие элементы смазки или отсутстви  ее. При срабатьшании выключател  на наружную токоведущую часть патрона оказывает большое воздействие газ патрона, выделившийс  из его стенок под действием электрической дуги. Поэтому наружна  св зь патрона приобретает скорость , превышающую скорость движени  ножа, выскальзьша  из губок (пластин) последнего. Из-за этого в воздухе может возникать мощна  электрическа  дуга, предшествующа  окончательному отключению цепи патрона. Плазма этой наружной дуги за счет, газодинамических усилий восходит (поднимаетс  вверх) и может перекрьюать патрон по поверх . ности. Это снижает отключающую способность патрона и ведет к неоправданному увеличению его длины. Кроме того, сбрасьшание св зей на землю снижает надежность эксплуатагдаи, так как св зи могут загр зн тьс , тер тьс  в снегу и ,т.д. Кроме того, недостатками  вл ютс  необходимость еще большего увеличени  габаритов патро . на и усложнени  конструкции вследствие, попытки зшеличить номинальный ток патрона путем разнесени  в разные его концы местоположений плавкой вставки и контактной системы; сложность их кинематической схемы, низка  гололе достойкость и большой вес. Наиболее близкий к предлагаемому выключатель содержит патроны, вьшолненные из твер дого изол ционного газогенерирующего материала . Внутри них подвижные токоведущие час ти соедин ютс  между собой с помощью коммутирующих- элементов, в том числе, плавкой вставки и контакта, соеданенных последователь но (исполнение контакт-плавка  вставка). Внут ри патрона установлены верхний (swyrpevaam) подпружиненный электрод, вьшолнеш||1га в виде стержн , и нижний (наружный) электрод, имеющий вид гибкой токоведущей св зи. Св зь снаружи заканчиваетс  оконцевателем стреловид ной формы, образующим с ножом скольз щий контакт. Оконцеватель вставлен между пластинами ножа. Пластины подпружинены с помощью прижимных пружин. Нож расположен на ниж1гем основании подвижного изол тора-толкател ,  вл ющегос  одновременно нижним опорным изол тором. Толкатель св зан с приводом выключател , управл емым релейной защитой косвенного действи . Недостатками известного выключател   вл ютс  сложность конструкции патрона; низкие номинальный ток и надёжность работы; недостаточна  отключающа  способность; неудобство эксплуатации из-за сброса на землю токоведущих св зей и необходимость увеличени  габаритов патрона. Цель изобретени  - повышение номинального тока и надежности работы. Указанна  цель достигаетс  тем, что наружный электрод вьшолнен неразъемным, а высокоомна  державка снабжена торировданой шейкой и соединена с крепежным элементом путем повива. Руб цуй контактный нож снабжен ст гивающим болтом, расположенным поверх наружного электрода патрона. На фиг. 1 показан управл емый стрел ющий щюдохранитель (предохранитель-вьпслючатель) в сборе в рабочем положении, т.е. открытым концом патрона вниз, вид сбоку (патрон представлен в частичном разрезе); на фиг. 2 - наружнык конец руб щего контактного ножа, сцепленного со стреловидным оконцевателем гибкой токоведущей св зи патрона, снабженный Поверх оконцевател  соединительным болтом; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 (узел плавкой вставки, совмещающей в себе функции контактной системы). Предохранитель-выключатель состоит (фиг. 1) из патрона 1, внутри которого наружный электрод 2 (гибка  токоведуща  св зь) соединен с внутренним электродом с погмощью узла 3 плавкой вставки. Нижний стреловидный оконцеватель 4, головка которого показана на фиг. 1 и2,электрода 2 захвачен руб щим контактным ножом 5, состо щим из двух пластин. Прижатие пластин к оконцевателю 4 осуществл етс  прижимными пружинами 6. От соскальзывани  с ножа оконцевател  св зи служит соединительный болт 7. Нож 5 находитс  под воздействием пружины 8, расположенной на оси 9 ножа , посто нно стрем щейс  повернуть его по часовой стрелке до упора в резиновый амортизатор 10. Нож снабжен упором 11, имеющим регулировку. Нож, амортизатор и упор смонтированы на коробовидном основании 12, которое показано на фиг. 1 в разрезе. Основание 12 жестко соединено с нижним цоколем изол торатолкател  3, вход щего в привод устройства. Патрон 1 закреплен в ловителе 14, установленном на удлинителе 15 верхнего опорного изол тора 16. Изол тор 16 смонтирован на верхней части опорной рамы 17. Внутри рамы установлен пружинный привод с рабочим валом 18. Вал 18 имеет : жестка с ним соединенный эксцентрик (эксцентрики) 19. В малую сторону эксцентрика упираетс  направл юща  ось 20 изол тора-толкател , имеюща  с последним жесткое .соединение. Ось 20 может перемещатьс  в верхнем 21 и нижнем 22 подшипниках. На нее надета подъемна  пружина 23, котора , упира сь в эастопоренную на оси щайбу 24, стремитс  подн ть вверх изол тор-толкатель до соприкосновени  конца оси 20 с малой стороной эксцентрика 19.The invention relates to high voltage electrical apparatuses, namely, 35-110 kV high voltage firing fuses equipped with a drive controlled by indirect protection relays, and may be used to protect power transformers of step-down substations. At present, a significant number of similar disconnecting devices are known, adapted to operate both as conventional fuses and as circuit breakers that open an electrical circuit under the influence of a drive controlled by an indirect action relay protection. Such devices contain inside the quench chamber cartridges fused inserts connected in series and contact systems. After the combustion of the fusible inserts or the opening of the contact systems, flexible current conductors are released, which are ejected from the chucks with the help of hard chopping contact knives that can be thrown away by their own springs. Extreme end fittings of flexible current-carrying links have gliding contact with contact blades. High-voltage switches are known, each of which has a cartridge made of a solid insulating gas-generating material. Inside the cartridge in series with the fusible insert, a contact system of the socket type is included, equipped with a spring-loaded latch. The external current-carrying elements of the cartridges have a sliding contact with the chopping contact blades. The knives with their spring-loaded halves seize the external arrow-shaped tips of connections. Circuit breakers are also equipped with drives controlled by an indirect action automatic relay. The force to open the contact system is transmitted from the drive to the contact blade. The latter is also equipped with its own spring, constantly striving to rotate it in the gutted position, while drawing the external flexible current-carrying link of the cartridge. Fusible inserts of high-voltage switches are unloaded from the driving forces of the electrodes of the cartridge with the help of high-resistance, for example, nichrome holders. 3 The disadvantages of the known switches include the complexity of the cartridge design, since a contact system with a complex assembly and a low nominal current of the cartridge are installed therein. This is due to the fact that the melting insert with its heat heats the contact system, which, according to GOST 8024-69, has heating restrictions. The low reliability of the switch in operation is due to the fact that it is almost impossible to perform a stable fixation of the socket and the contact finger, firstly, because of the small internal dimensions of the cartridge, and secondly, because of the lack of lubrication of the fixing elements. When the switch is operated on the external current-carrying part of the cartridge, the gas of the cartridge emitted from its walls under the action of an electric arc has a great effect. Therefore, the external connection of the cartridge acquires a speed exceeding the speed of movement of the knife, slipping from the sponges (plates) of the latter. Because of this, a powerful electric arc may occur in the air, prior to the final shutdown of the cartridge circuit. The plasma of this outer arc due to gas dynamic forces rises (rises up) and can cross the cartridge over the top. nosti. This reduces the breaking capacity of the cartridge and leads to an unjustified increase in its length. In addition, dropping connections to the ground reduces the reliability of operation, as communications can become dirty, be lost in the snow, and so on. In addition, the disadvantages are the need to further increase the dimensions of the patro. on and complications of the design due to the attempt to reduce the nominal current of the cartridge by spacing the fuse-link and the contact system at different ends of the cartridge; the complexity of their kinematic scheme, low holo dignity and heavy weight. The closest to the proposed switch contains cartridges made of solid insulating gas generating material. Inside them, the moving current carrying parts are interconnected by means of switching elements, including a fusible insert and a contact, connected successively (execution of a contact-fusion insert). Inside the cartridge, an upper (swyrpevaam) spring-loaded electrode is installed, in the best || 1G in the form of a rod, and a lower (outer) electrode, having the form of a flexible current-carrying link. The connection from the outside ends with a sweep tip, which forms a sliding contact with the knife. The end piece is inserted between the plates of the knife. The plates are spring loaded using pressure springs. The knife is located on the bottom of the base of the movable isolator pusher, which is simultaneously the lower supporting insulator. The pusher is connected to a switch actuator controlled by an indirect action relay. The disadvantages of the known switch are the design complexity of the cartridge; low rated current and reliability; insufficient breaking capacity; inconvenience of operation due to the discharge of current-carrying connections to the ground and the need to increase the size of the cartridge. The purpose of the invention is to increase the rated current and reliability of operation. This goal is achieved by the fact that the outer electrode is made one-piece, and the high-resistance holder is provided with a thorium-shaped neck and is connected to the fastener by means of a twist. Rub Tsui contact knife is equipped with a clamping bolt located over the outer electrode of the cartridge. FIG. Figure 1 shows a controlled firing pin (fuse-in switch) assembled in the working position, i.e. open end of the cartridge down, side view (the cartridge is presented in a partial section); in fig. 2 - the outer end of the chopping contact knife coupled with the arrow-shaped end of the flexible current-carrying connection of the cartridge, fitted with a connecting bolt on top of the end-cap; in fig. 3 is a section A-A in FIG. 1 (knot of the fusible insert combining in itself functions of contact system). The fuse-switch consists (Fig. 1) of the cartridge 1, inside which the outer electrode 2 (flexible conductor connection) is connected to the inner electrode with the power of the fuse link assembly 3. The lower arrow tip end 4, the head of which is shown in FIG. 1 and 2, the electrode 2 is captured by a cutting contact knife 5 consisting of two plates. The plates are pressed to the end fitting 4 by the clamping springs 6. The connecting bolt 7 is sliding off the knife of the connection. The knife 5 is under the influence of the spring 8 located on the axis 9 of the knife, which constantly turns it clockwise until it stops in rubber shock absorber 10. The knife is provided with a stop 11, having an adjustment. The knife, the shock absorber and the stop are mounted on a box-shaped base 12, which is shown in FIG. 1 in section. The base 12 is rigidly connected to the lower base of the isolator rake 3, which is included in the drive of the device. The cartridge 1 is fixed in the catcher 14 mounted on the extension 15 of the upper support insulator 16. The insulator 16 is mounted on the upper part of the support frame 17. A spring drive with a working shaft 18 is mounted inside the frame. The shaft 18 has: a rigid eccentric connected to it 19. The guide axis 20 of the isolator-pusher, which has a rigid connection with the latter, abuts the eccentric on the small side. Axis 20 may move in the upper 21 and lower 22 bearings. It is equipped with a lifting spring 23, which, resting against the shchi 24, which is hardened on the axis, tends to lift up the isolator-pusher until the end of the axis 20 touches the small side of the eccentric 19.

От пр мого попадани  влаги подшипники 21 и 22 и ось 20 защищает кожух 25. Подвод ща  цепь присоедин етс  шиной 26, отвод ща  - гибкой щиной 27. На нижней части пат-, рона 1 перемещаетс  на резьбе компенсатор 28.From direct moisture, the bearings 21 and 22 and the axis 20 protects the casing 25. The feed chain is connected by a tire 26, and the retracting line is a flexible one 27. At the bottom of the pat- tern, the compensator 28 moves along the thread.

Пластины руб щего контактного ножа (пластины ) 5 оснащены с внутренней стороны токосъемными медными накладками 29. Между пластинами зажат стреловидный оконцеватель 4, оснащенный резьбовым отверстием 30 под зар дную руко тку патрона. Через поперечные отверсти , выполненные на конце ножа, пропущен соединительный болт 7, который гайкой 31 сжимает пластины ножа с зажатым между ними оконцевателем св зи патрона и ей же страхуетс  от вьшадани  в процессе эксплуатации .Узел плавкой вставки может быть вьшолнен с державкой 32 и без нее.The plates of the sliding contact knife (plates) 5 are equipped from the inside with current-collecting copper plates 29. The arrow-shaped end cap 4 is clamped between the plates and equipped with a threaded hole 30 for the cartridge's charging handle. Through the transverse holes made at the end of the knife, the connecting bolt 7 is missed, which with a nut 31 tightens the knife plates with the socket of the cartridge clamped between them and is protected against it during operation. The fusible link node can be completed with the holder 32 and without it .

Плавка  вставка 33 присоедин етс  к наружному 2 и внутреннему 34 электродам патрона с помощью соединительных винтов 35. Дл  обеспечеии  посто нства контактного давлени  и упругого сцеплени  державки с винтами служат пружинные шайбы 36. В том случае, если вставка 33 имеет достаточное сечение, высокоомна  державка не устанавливаетс . При этом вставка приобретает выт нутое положение, которое способствует лучшему отводу тепла от вставки без получени  местных перегревов в прилегающем к вставке газогенерирующем материале , например винипласте (что вызьталось изогнутостью вставки при наличии державки, а также подготовленностью в этом положении вставки к разрьту под действием привода), что шижает холостой пробег изол тора-толкател  и необходимую мощность привода.The melting insert 33 is connected to the outer 2 and inner 34 electrodes of the cartridge with the help of connecting screws 35. To ensure the contact pressure and elastic adhesion of the holder with screws, spring washers 36 are used. In case the insert 33 has a sufficient cross section, the high resistance does not is established. In this case, the insert acquires an elongated position, which contributes to better heat removal from the insert without obtaining local overheating in the gas-generating material adjacent to the insert, such as vinyl plastic (which was caused by the curvature of the insert in the presence of the holder, as well as being prepared in this position of the insert to be discharged by the drive) that shakes the idle run of the isolator pusher and the necessary drive power.

Прт малом сечении плавкой вставки, когда есть опасность ее деформации в процессе эксплуатации , устанавливаетс  высокоомна  дер жавка 32.В этом случае плавка  вставка не несет раст гивающих усилий, передаваемых на узел плавкой вставки электродами 2 н 34 и тело вставки изогнуто, как показано на фиг. 3. Но опасности перегревов винипласта этот изгиб не несет, так как така  вставка нспользуетс  при малой загрузке патрона и вызьтает лшиь незначительное тепловыделение в окружающую среду, что соответственно сопровождаетс  незначительным нагревом. При этом концы вставки, вернее высокоомной державки, соединены способом повива без последующей пропайки . Это способствует снижению усилий, необходимых на разрьш узла плавкой вставки под действием привода.A small cross section of the fusible link, when there is a danger of its deformation during operation, is set to a high resistivity of the jig 32. In this case, the fusion insert does not carry the tensile forces transmitted to the fusible insert unit by 2 n 34 electrodes and the insert body is bent, as shown in FIG. . 3. But the danger of overheating of the vinyl plastic does not bear this bend, since such an insert is used with a small load of the cartridge and causes a slight heat release to the environment, which is correspondingly accompanied by a slight heating. At the same time, the ends of the insert, or rather, the high-resistance holder, are connected by a sheet-wrap method without subsequent soldering. This helps reduce the effort required to disassemble the fuse link assembly under the action of the actuator.

Концы высокоомной державки 32 захлестываютс  за головки крепежных винтов 35 и скрепл ютс  их петли с помощью повива 37. Наличие сужени  38 (шейки) позвол ет державке раз{н шатьс  в строго фиксированном месте, если будет заедание под винтом 35.The ends of the high resistive holder 32 are swirled behind the heads of the fastening screws 35 and their loops are fastened with a stitch 37. The presence of a taper 38 (neck) allows the holder to break in a strictly fixed place, if there is a jam under the screw 35.

Предохранитель-выключатель работает следующим образом.Fuse-switch operates as follows.

При больших токах короткого замыкани , когда не успевает срабатьгаать привод, перегорает плавка  вставка 33, а с ней и державка 32, если она была установлена (фиг. 3). После этого происходит- освобождение св зи 2 (фиг. 1). Под воздействием ножа 5 св зь выбрасьшаетс  наружу. За ней т нетс  электрическа  дуга, котора  вызьшает генерирование газа внутри патрон Создаетс  газовое дутье, которое охлаждает дугу и производит отключение защищаемой цепи . При этом нож отбрасываетс  в нижнее исходиое положение до упора в амортизатор 10. Создаетс  видимый разрьш по воздуэцг отключаемой цепи. Гибка  св зь - электрод 2, благодар  соединительному болту 7, остаетс  зажатой между пластинами ножа и не падает на землю. Болт 7 преп тствует отпаданию св зи на землю и преждевременному возникновению дуги снаружи патрона, т.е. между ножом 5 и св зью-электродом 2, что могло бы привести к перекрытию патрона по его наружной поверхности по восход щему потоку. образовавшейс  плазмы.At high short-circuit currents, when the drive does not have time to work, the fuse 33 fuses, and with it the holder 32, if installed, (Fig. 3). After this, the release of link 2 (Fig. 1) occurs. Under the influence of the knife 5, the bond is thrown out. It is followed by an electric arc that generates gas inside the cartridge. A gas blast is created that cools the arc and shuts off the circuit to be protected. In this case, the knife is dropped to the lower outgoing position as far as it will go to the shock absorber 10. A visible discharge is created due to the circuit being disconnected. The bending of the bond, electrode 2, due to the connecting bolt 7, remains clamped between the blades of the knife and does not fall to the ground. Bolt 7 prevents the connection from falling to the ground and the premature arising of the arc outside the cartridge, i.e. between the knife 5 and the coupling electrode 2, which could lead to the overlapping of the cartridge along its outer surface along the upward flow. formed plasma.

При отключении иебольших токов повреждени , когда привод срабатьшает раньше, чем расплавитс  вставка, происходит следующее.When a small fault current is disconnected, when the drive trips before the insert melts, the following occurs.

Рабочий вал 18 под действием своих рабочих пружин (не показаны) поворачиваетс  на угол пор дка 120°. Поворот происходит по часовой стрелке. Эксцентрик 19, набега  своей удлиненной частью на направл ющую ось 20, резко перемещает (отбрасьшает) вниз изол тор-толкатель 13. С ним вниз смещаетс  и нож 5, которьш благодар  упору 11 передает разрывающее усилие на узел 3 плавкой вставки. Если вставка имеет державку, то происходит сначала расплетение концов державки (повивов 37) и выт гивание державки из-под одного винта, где заделка (прижатие) оказалась менее сильной. После этого происходит разрыв медной части (собственно плавкой вставки). в том случае, если державки нет, действием ножа 5 начинаетс  непосредственный разрьш плавкой вставки, котора  представлена только медн(ж частью. После разрьгаа узла плавкой вставки между электродами 2 и 34 (фиг. 3) возникает электрическа  дуга. Гашение дуги и окончательное отключение электрической цепи происходит аналогично описанному выше. Следует отмешть, что в реальных услови х размыкающие усили  значительно ниже, так , как узел плавкой вставки, разогретый током поврезкдени , представл ет меньшее сопротивле ние, чем в холодном состо нии. Здесь большую роль играет торированна  шейка 38, стабилизиpymasfM усилие.The working shaft 18, under the action of its working springs (not shown), is rotated by an angle of about 120 °. Rotate clockwise. The eccentric 19, with its elongated part, raids onto the guide axis 20, abruptly moves (rejects) the isolator-pusher 13 downwards. With it, the knife 5 also moves downwards, which, thanks to the stop 11, transmits the breaking force to the fuse link 3. If the insert has a holder, then the ends of the holder (bottom 37) are unwound and the holder is pulled out from under one screw, where the fitting (pressing) is less strong. After this, the copper part (the fusible insert itself) is broken. In the event that the holder is not present, the action of the knife 5 begins the direct discharging of the fusible insert, which is represented only by copper (part). After the fusible insert assembly is discharged, an electric arc arises between electrodes 2 and 34 (Fig. 3). Arc extinction and final shutdown of the electric The circuit occurs as described above. It should be stirred, that in real conditions the breaking forces are much lower, as the fusible insert assembly heated by the cutting current represents less resistance than in the cold state. Here a large role is played by the thoriated neck 38, the stabilizing maskfM effort.

Claims (2)

1. Управл емый стрел юищй предохранитель, содержаидан патрон, выполненный из твердого изол ционного газогенерирующего материала, имеющий подпружиненные внутренний и наружИсточники информации, прин тые во внимание при экспертизе1. Managed arrows boom fuse, contains a cartridge made of solid insulating gas-generating material, having a spring-loaded internal and external sources of information taken into account during the examination 1.Авторское свидетельство СССР № 354487, кл. Н 01 И 33/76, 1971.1. USSR author's certificate number 354487, cl. H 01 And 33/76, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 526965, кл. Н 01 Н 33/76. 1976.2. USSR author's certificate number 526965, cl. H 01 H 33/76. 1976. 28 ный электроды, соединенные плавкой вставкой и высокоомной державкой, привод, управл емый релейной автоматикой, и руб щий контактный нож, вмонтированный на нижнем основании подвижного изол тора-толкател , жестко соединенный с наружным электродом патрона, отличающийс  тем, что, с целью повышени  номинального токами надежности работы, наружный электрод выполнен неразъемным, а высокоомна  державка снабжена торированной шейкой и соединена с крепежным элементом путем повива. 2. Предохранитель по п. 1,отличающ и и с   тем, что руб щий контактный нож снабжен ст гивающим болтом, расположенным поверх наружного электрода патрона.28 electrodes connected by a fusible insert and a high-resistance holder, a drive controlled by an automatic relay, and a cutting contact knife mounted on the lower base of the movable isolator pusher rigidly connected to the outer electrode of the cartridge, characterized in that, in order to increase the nominal reliability currents, the outer electrode is made one-piece, and the high-resistance holder is provided with a thoriated neck and is connected to the fastener by means of a twist. 2. The fuse according to claim 1 is also distinguished by the fact that the chopping contact knife is provided with a twisting bolt located over the outer electrode of the cartridge. 34333433 (риг.З(rig. 3