NO143184B - Stempelmontasje ved svovelheksafluoridgassblaasekretsavbryter - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en stempelmontasje ved svovelheksafluoridgassblåse-kretsavbryter av støttype,

hvor bryteren omfatter et langstrakt, hult, isolerende hus som er utstyrt med et første metallisk endeplateorgan som bærer en stasjonær kontaktdel og stenger den ene åpne ende av huset, en i huset anordnet, under drift bevegelig sylinderenhet som glir over et stasjonært stempelorgan og beveges sammen med en bevegelig kontaktdel.

Kretsavbrytere av støttype hvor det anvendes en bevegelig sylinderenhet som er utstyrt med en dysekonstruksjon og en bevegelig kontaktdel og som glir over et forholdsvis stasjonært stempelorgan er kjent fra US-patentskrifter 2.757.261, 2.788.418, 3.588.407, 3.527.912 og 3.786.215.

Stempelmontasjen ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at det stasjonære stempelorgan er festet til en bæreanordning som er forbundet med innersiden av et andre endeplateorgan og som rager endeveis innad i huset, og at bæreanordningen innbefatter langsgående styreskinner, et par seriekoplete drivstenger og en 1eddarmmekanisme som er anordnet inne i huset, som blir styrt av styreskinnene og som er anordnet mellom drivstengene.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en stempelmontasje ved avbryteren, som gjør det mulig å avbryte hurtigere og effektivere høye oppladnings- og magneti-seringsstrømmer ved høye spenninger uten at det kreves ytter-ligere serieavbrytelser i kretsen.

Med montasjen ifølge oppfinnelsen er det frembrakt et meget enkelt og effektivt driftsarrangement som gjør det mulig å oppnå effektiv åpne- og lukkebevegelse av den bevegelige kontaktdel med bevegelige sylinderenheter. Stempelmontasjen ifølge oppfinnelsen frembringer en ønskelig isolerende skjerm rundt de inni anbrakte metalliske kontaktdeler ved høye spenninger fra omgivelsene utenfor den bevegelige kontaktdel og innenfor det isolerende hus.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli nærmere forklart under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et forstørret, langsgående aksialt snitt gjennom kretsavbryteren ifølge oppfinnelsen, hvor de atskillbare kontaktdeler er vist i sluttet stilling. Fig. 2 viser et langsgående riss i rett vinkel i forhold til fig. 1 og viser kontaktdelene i helt åpen stilling for kretsavbryteren, hvor gasstrømmen i illustrasjonsøyemed er antydet med piler i gassdysen, og plasseringen av den dannede bue er vist.

Moderne kretsavbrytere er effektive og pålitelige anordninger og virker fyllestgjørende. Men de er store og kostbare, og i mange tilfeller kan besparelser oppnås med mindre kostbare anordninger. Slike anordninger har vært tilgjengelige i atskillige år og varierer fra belastningsavbrytere med bryteevne som nærmer seg deres kontinuerlige strømbærende egenskaper til anordninger som kan avbryte noen tusen ampere med beskjeden transiente tilbakevendingsegenskaper.

I de siste år har utviklingsarbeid med kretsavbrytere av støttype med SFg-gass ført til forbedringer av disse gasstype-anordninger. Noen av disse forbedringer er blitt benyttet i anordninger med middels feil slik at deres anvendelsesområde er blitt utvidet. Noen fordeler som er oppnådd med avbryteren ifølge den foreliggende oppfinnelse er følgende:

a) enkel konstruksjon,

b) 10.000 A bryteevne ved 169 kV, f.eks. i en énpolet

avbryter uten å anvende Shuntkondensatorer eller -motstander,

c) transient tilbakevendende evne ved samleskinnefeil

som svarer til kretsavbryteres ytelse ved maksimal ytelse,

d) full isolasjonsstyrke tvers over avbryterens kontaktdeler uten at det behøves en åpen utkoplende bryter, e) hurtig kretsopprettelse og -avbrytelse i SF^-gass under trykk, noe som eliminerer buedannelse i luften,

f) lavt støynivå under bryterdrift.

Fig. 1 og 2 viser en kretsavbryter 3 0 med et atskillbart

kontaktorgan 31 som omfatter en fjærforspent, stasjonær kontakt-

del 150 og en bevegelig, rørformet kontaktdel 151 som bærer en drivsylinder 153 over et relativt stasjonært stempelorgan 15 5. Dessuten er den rørformete kontaktdel 151 utstyrt med en munningsanordning 157 med korrugert åpning 159 hvorigjennom det føres svovelheksafluoridgass (SFg) 152 ved den innledende bevegelse av drivsylinderen 153 ved hjelp av gassen over det stasjonære stempelorgan 155 for derved å tvinge gassen til å strømme i den retning som er antydet med piler 161 i fig. 2.

Kretsavbryteren 3 0 omfatter et langstrakt hus 32 av isolerende materiale, idet det til husets ender er forseglet metalliske endeplateorganer 163, 164. Det venstre, metalliske endeplateorgan 163 er elektrisk koplet til avbryterens venstre strømkoplingspunkt. Det høyre, metalliske endeplateorgan 164

er utstyrt med en åpning 167 som rommer en blåsebelg 170 og en metallisk drivstang 173. Den ene ende av belgen 170 danner tettsluttende inngrep med den indre flate av åpningen 167 i det metalliske endeplateorgan 164. Den annen, venstre ende av den metalliske blåsebelg 170 er festet tettsluttende til den bevegelige metalliske kontaktdeldrivstang 173 som løper i et kammer og aktiveres av en drivmekanisme.

Med anordningen med sluttet krets, som vist i fig. 1,

er en leddarmmekanisme 177 noe forlenget og tvinger den bevegelige, rørformete kontaktdel 151 til sluttet kontakt med den stasjonære, rørformete kontaktdel 150 og trykker en kontakt-delsammentrykningsfjær 17 9 litt sammen. Relativt stasjonære kontaktfingre 181 glir på en bæresylinder 183 som bærer kon-taktdelen 150 i dens høyre ende på den måte som er vist i fig. 2.

En bæreplate 185 bæres fast av bolter 111 som løper fra det venstre metalliske endeplateorgan 163, og kontaktdelsammentrykningsfjæren 179 er anbrakt på denne. Den høyre ende av kontaktdelsammentrykningsfjæren 179 danner anlegg mot et bevegelig fjærsete 186 som er festet til et antall fjærstenger som er innrettet til å gli gjennom åpninger 189 i det stasjonære fjærsete 185.

Fig. 1 og 2 viser forlengelser av leddarmmekanismen 177 som bringer de rørformete kontaktdeler 150 og 151 i sluttet kontakt med hverandre som vist i fig. 1 slik at den elektriske krets sluttes gjennom avbryteren 30, mens tilbaketrekking av leddarmmekanismen 177, som bevirkes av høyrerettet bevegelse av drivstangen 173, vil bevirke åpning av de rørformete kontaktdeler 150, 151 med ledsagende stempelbevegende gasstrøm gjennom den rørformete åpning 157, slik at det bevirkes slukking av en bue som er dannet mellom kontaktdelene.

For å lede gasstrømmen gjennom den stasjonære kontaktdel, er det fortrinnsvis festet en omledningsplate i den venstre metalliske endeplate 163 i avbryteren.

En metallisk kjøler 56 er festet til den rørformete kontaktdel 151 og er bevegelig sammen med denne. Kjøleren 56 er innrettet til ved hjelp av en ringformet, metallisk anordning, som er utstyrt med et antall omkretshull, å kjøle de komprimerte gasser som strømmer innad i lysbueregionen. Kjøleren er f.eks. ved hjelp av slaglodding festet til den bevegelige, rør-formete kontaktdels 151 ytterflate og er omsluttet av den isolerende munningsanordning 157. Utenfor munningsanordningen, slik det er bedre vist i fig. 2, befinner den isolerende drivsylinder 153 seg, som beveges sammen med munningsanordningen og den bevegelige kontaktdel 151, som en enhet, i begynnelsen av driften.

Den høyre ende av den bevegelige rørformete ventileringskontaktdel 151 er f.eks. ved hjelp av en gjengeforbindelse stivt forbundet med stangendedelen 57. I ett stykke med stangendedelen 57 er det utformet en forlengelse 57a som er utstyrt med en åpning og som f.eks. med en dreietapp 59 er festet til den venstre ende av leddarmmekanismen 177, som omfatter et antall innbyrdes forbundne, dreibare ledd 61, 63 og som styres ved hjelp av et antall styreruller 65, som beveger seg langs mot-stående flensdeler av avvinklete styreanordninger. De høyre ender av de avvinklete styreanordninger er festet til et antall metalliske festeblokker som på sin side ved hjelp av feste-bolter 85 er festet til den høyre metalliske endeplate 164 i avkretsbryteren 3 0 som vist i fig. 1.

Den høyre ende av leddarmmekanismen 177 omfatter to par styreledd 91, 92 hvis høyre ender er stasjonært dreibart lagret i, f.eks. ved hjelp av to stasjonære dreietapper 93, 94, til øvre og nedre par av vinkelstendere 97, 99 som dessuten danner flensete, overfor hverandre liggende flater av styreruller 65 som er forbundet med lagertapper 100 i ledd 61, 63 som danner leddarmmekanismen 177.

De venstre ender av de fire stasjonære vinkelstendere 97, 99 er smalere slik at de kan oppta den langsgående bane av den isolerende drivsylinder 153, noe som fremgår bedre av fig. 2.

For å frembringe den langsgående forlengelse og sammentrekking av leddarmmekanismen 177 er kontaktdrivstangen utstyrt med en stangende 57a som er dreibart lagret i leddarmmekanismens første dreiepunkt 59. Idet de to par styreledd 91, 92 er stasjonært lagret i punktene 93, 94, vil den innover- og utover-rettede bevegelse av den kontaktbevirkende stangende 57a bevirke forlengelse utover og sammentrekking innover av leddarmmekanismen 177.

Det stasjonære stempelorgan er stivt forbundet med de venstre ender av de metalliske vinkelstendere 97, 99. En enveis-ventilanordning 105 er forbundet med det stasjonære stempelorgan 155 slik at under komprimeringen lukkes ventilen 105 mens den under kontaktsluttingen vil åpnes og muliggjøre en gasstrøm fra omgivelsene i huset 32 inn i komprimeringsregionen 6 6 i drivsylinderen 153.

Leddarmmekanismens 177 venstre ende er utstyrt med en skyvedel 57 som er stivt forbundet med den høyre ende av den bevegelige kontaktdel 151.

Kjøleren har en viktig funksjon under lysbuedannelsen, nemlig avkjøling av de buedannende gasser som kan være til-bøyelige til å samles i kompresjonskammeret 66 ved høye, momentane verdier av buestrømmen. Når de momentane verdier av buestrømmen avtar, slik at derved buetrykket senkes, ville på den annen side gassen vende tilbake gjennom den metalliske kjøler 56 og økes med en frisk gasstrøm fra kompresjonskammeret 66 og vil sammen tvinges inn i buen og blåses ut i begge ret-ninger gjennom den stasjonære kontaktdel 150 og også i den motsatte retning gjennom den bevegelige kontaktdel 151 som antydet med pilene 161.

Det er anordnet et antall kontaktfingre 131 som løper sideveis innover mot ytterflaten av den bevegelige, rørformete ventileringskontaktdel 151 for å overføre strøm fra denne til stasjonære, metalliske stendere 71, 73 og videre til den høyre endeplate 164 i avbryteren.

Man vil legge merke til at i begynnelsen vil komprimert gass passere i lengderetningen gjennom begge de rørformete, ven-tilerte, atskillbare kontaktdeler for hurtig bueslukking, idet kontaktendene for buen bæres i selve de hule, ventileringskontaktdeler.

Ved å anordne den stasjonære kontaktdel 150 på fjærende måte for å muliggjøre en forutbestemt ledsagende bevegelse av den stasjonære kontaktdel med den bevegelige kontaktdel 151 før atskillelse av disse, dannes det et ønskelig, forutbestemt trykk i sylinderen 153 og opprettholdes der ved sådan kontakt-ventilvirkning, slik at det oppnås en adekvat trykkdannelse før den aktuelle atskillelse av de to samvirkende kontaktdeler 150, 151, og derved frigjøre gasstrykket som har bygget seg opp i drivsylinderen 153. Når dette inntreffer frigjøres gassen plutselig ved atskillelsen av de to kontaktdeler 150, 151, og denne komprimerte gass strømmer deretter hurtig gjennom både den stasjonære og den bevegelige kontaktdel slik at det bevirkes hurtig avbrytende slukkevirkning på buen i kontaktdelene.

For å bevirke en hurtig åpning av den bevegelige kontaktdel og den bevegelige drivsylinder er leddarmmekanismen 177 fortrinnsvis anbrakt inne i huset 32 som fortrinnsvis er her-metisk lukket, og drivstangen 173 løper utenfor huset 32 gjennom en åpning nær den høyre ende som bærer det stasjonære stempelorgan 155.

Man vil legge merke til at under den innledende følge-bevegelse av den stasjonære kontaktdel 150 inntreffer det en ønskelig forkompresjon av gassen i området 66 i drivsylinderen 153. På dette punkt av kontaktatskillelse eksis-terer denne ønskelige prekompresjon av gassen, og på dette tidspunkt foregår det gasstrømning gjennom begge de rørformete kontaktdeler som nå er atskilt, slik som vist med pilene 161.

Idet åpningen inne i begge rørformete kontaktdeler er relativt like store, vil det følgelig innstilles en generell likevekt av avgasstrømning gjennom begge de rørformete kontaktdeler 150, 151 i den retning som er angitt med pilene 161.

Et meget viktig trekk ifølge oppfinnelsen er effektiviteten og hurtigheten for slukking av buen. Nærmere bestemt foregår bueslukking innen 1- h syklus eller mindre. Dette viser godt effektiviteten for gasstrømningsbetingelsene, og anven-delsen av de to ventileringskontaktdeler 150, 151, hvorav den ene er dannet av den relativt stasjonære kontaktdel selv og den annen av den bevegelige, rørformete kontaktdel.

Et meget viktig trekk ved drivsylinderen 153 er at den fortrinnsvis består helt av isolerende materiale og danner en elektrisk skjerm om den innvendig anbrakte bevegelige, metalliske kontaktdel 151. Gassen på utsiden av drivsylinderen 153

i rommet 65 har et relativt lavt trykk, f.eks. i størrelses-orden 4,9 til 5,3 kg/cm 2, mens gassen inne i drivsylinderen 66 i det øyeblikk buen slukker har høyere trykk, f.eks. 10,6 kg/cm 2. Derfor er selvfølgelig den dielektriske fasthet for den relativt høykomprimerte gass i drivsylinderen 66 mye større enn den dielektriske fasthet for gassen med relativt lavt trykk på utsiden av drivsylinderen 66.

Ytelsen for avbryteren 3 0 ifølge oppfinnelsen er følgende:

Avbryteren ifølge oppfinnelsen er i stand til å avbryte belastningsmagnetisering, oppladning og lekkasjestrøm. Når det gjelder lekkasjestrøm, er denne for tiden begrenset til 10.000 A. Avbryteren er også egnet til å bryte kondensator-serier og -reaktansspoler. Tabell I, II og III angir resultatene fra forsøk som er utført med en en—polet prototyp av kretsoverstrømsvern som avbryter henholdsvis lekkasjestrøm-mer, kondensatorserier og magnetiseringsstrømmer. Korttidige strømytelser er 61.000 A momentant og 40.000 A ved 4 sek. Resultatene fra disse forsøk er vist i tabell IV. Lekkasje-slutteytelser er 4 0.000 A, og den anslåtte strømstyrke er 1.200 A. Kretsvernerens spenningsytelse er, for tiden, 69, 115, 138 og 161 kV.

I tabell I, som viser kortslutnings-avbrytningsforsøk,

er den tilbakevendende spenning i kilovolt angitt i venstre spalte, den symmetriske strømstyrke er angitt i tusener ampere i den andre spalte, den asymmetriske strømstyrke i kiloampere er angitt i den tredje spalte, den transiente tilbakevendende spenning er angitt i fjerde spalte i kilovolt pr. mikrosekund. Alle avbrytelser ble gjennomført i løpet av fire sykler.

I tabell II, som .angir resultatene fra kondensatorforsøk, er kapasitansstrømstyrken angitt i spalte 1, og forsøkskrets-spenningene i kilovolt ved åpen og sluttet kretsstilling for bryteren er angitt i spalte 2 og 3.

Den siste spalte i tabell I og II vedrører initiering av bryterens åpningsoperasjon i elektriske grader langs en sinus-formet vekselstrømbølge. Forsøksutstyret hadde selvsagt mulig-het til å variere stillingen for utløsning av bryteren.

Tabell III viser bryterens ytelse i åpningsmagnetiserings-strømmer i ubelastede transformatorer. Også her viser spalte 1 magnetiseringsstrømmen i ampere (RMS), spalte 2 viser den tilbakevendende spenning i kilovolt, og anmerkningene i spalte 3 angir også her den varierende elektriske stilling for initiering av åpningsoperasjonen for bryteren.

Tabell IV viser bryterens evne til å bære kortkrets-strømmene når den er i stilling med sluttet krets.

Claims (3)

1. Stempelmontasje ved svovelheksafluoridgassblåse-kretsavbryter av støttype, hvor bryteren omfatter et langstrakt, hult, isolerende hus (32) som er utstyrt med et første metallisk endeplateorgan (163) som bærer en stasjonær kontaktdel (150) og stenger den ene åpne ende av huset, en i huset anordnet under drift bevegelig sylinderenhet (153) som glir over et stasjonært stempelorgan (155) og beveges sammen med en bevegelig kontaktdel (151), karakterisert ved at det stasjonære stempelorgan (155) er festet til en bæreanordning (97,99) som er forbundet med innersiden av et andre endeplateorgan (164) og som rager endeveis innad i huset (32), og at bæreanordningen (97,99) innbefatter langsgående styreskinner, et par seriekoplete drivstenger og en léddarm-mekanisme (177) som er anordnet inne i huset (32) , som blir styrt av styreskinnene og som er anordnet mellom drivstengene.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at bæreanordningen omfatter minst ett par vinkelprofiler (97,99) til dannelse av en rullebane for en rullekonstruksjon (65) som inngår i leddarmmekanismen (177).

3. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at vinkelprofilene (97,99) er anbrakt rett overfor hverandre til dannelse av hver sine baner for hver sine rullekonstruksjoner (65).