PL226463B1 - Komora próżniowa do wyłącznika wysokiego napięcia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest komora próżniowa do wyłącznika wysokiego napięcia, przeznaczona do wyłączania prądu roboczego i zwarciowego.

Znane komory próżniowe do wyłączników wysokiego napięcia posiadają zestyk, w skład którego wchodzi styk ruchomy i nieruchomy oraz osłona izolacyjna z pokrywami, połączonymi szczelnie z osłoną i stykami. Na szczelne połączenie styku ruchomego z pokrywą komory składa się także mieszek dylatacyjny, zapewniający swobodę ruchu styku ruchomego względem styku nieruchomego, przy zachowaniu szczelności komory próżniowej. Pomiędzy osłoną izolacyjną, a stykami znajduje się metalowy ekran zabezpieczający osłonę izolacyjną przed osadzaniem par metali powstających podczas wyłączania prądu. Pokrywy są szczelnie zamocowane do osłony izolacyjnej komory i do odprowadzeń styku ruchomego i nieruchomego.

W znanych komorach próżniowych styk nieruchomy mocowany jest w zasadzie sztywno do osłony izolacyjnej i do konstrukcji wyłącznika. Podczas wyłączania prądu, styk ruchomy odsuwa się od styku nieruchomego co powoduje najpierw powstanie łuku elektrycznego, wyłączenie prądu. Zamykanie jak i otwieranie styków, odbywa się ze znaczną prędkością często przekraczającą 1 m/s. Uderzenia towarzyszące zamykaniu styków powodują naprężenia mechaniczne przenoszące się na osłonę izolacyjną komory. Naprężenia te mogą doprowadzić do rozszczelnienia komory, a w konsekwencji do utraty własności wyłączania prądu.

Inną trudnością jest konieczność zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości izolacji komory w stanie otwartym wyłącznika. Dotyczy to, zwłaszcza komór próżniowych na wysokie napięcia znamionowe.

W znanych komorach próżniowych, połączenia pomiędzy osłoną izolacyjną i pokrywami mają postać połączeń lutowanych z elementami metalizacji pokrywającej powierzchnie czołowe osłony izolacyjnej. Taka forma połączeń powoduje występowanie znacznych naprężeń elektrycznych w pobliżu ostrych krawędzi elementów przewodzących lutowia, co skutkuje zmniejszeniem wytrzymałości elektrycznej izolacji komory.

Celem rozwiązania, według wynalazku jest wyeliminowanie wymienionych powyżej niedogodności. W realizacji wynalazku chodzi o opracowanie konstrukcji komory próżniowej aby zapewnić jej odporność na powtarzające się uderzenia towarzyszące zamykaniu styków. Ponadto chodzi o zapewnienie odpowiedniej wytrzymałości elektrycznej izolacji komory w stanie otwartym wyłącznika.

Istotę wynalazku stanowi konstrukcja komory próżniowej do wyłącznika wysokiego napięcia. Komora ta jest zbudowana ze styku nieruchomego i ruchomego z mieszkiem, osłony izolacyjnej, ekranu do zabezpieczania osłony izolacyjnej przed parami metali wydzielanymi podczas procesów łączeniowych. Posiada ponadto metalowe pokrywy zamykające ją od strony styku ruchomego i od strony styku nieruchomego, połączone szczelnie z osłoną izolacyjną. Każda z zamykających pokryw ma część falistą oraz walcowy pierścień do sterowania pola elektrycznego. Pierścień ten przylega do osłony izolacyjnej od strony wewnętrznej, lub jest od niej odsunięty nie więcej niż o 5 mm. Wysokość walcowego pierścienia nie przekracza 1,5 wysokości części falistej pokrywy. Pokrywy są połączone próżnioszczelnie, jedna ze stykiem ruchomym, a druga ze stykiem nieruchomym. Połączenie styku ruchomego z pokrywą jest wykonane za pośrednictwem mieszka dylatacyjnego.

Falista część obu pokryw tworzy dodatkowy ekran do sterowania rozkładu pola elektrycznego w przestrzeni wewnątrz komory. Podobną rolę spełnia walcowy pierścień do sterowania pola elektrycznego, przylegający do wewnętrznej powierzchni osłony izolacyjnej, lub nieco od niej odsunięty.

Dzięki takiemu rozwiązaniu duże natężenia pola elektrycznego w sąsiedztwie ostrych krawędzi pokrywy i metalizacji osłony izolacyjnej są znacznie mniejsze na zewnątrz osłony izolacyjnej. Natomiast są większe na krawędziach walcowych pierścieni do sterowania pola elektrycznego, znajdujących się wewnątrz komory, w środowisku próżni. W związku z tym, że jednak wytrzymałość elektryczna próżni jest wielokrotnie wyższa niż wytrzymałość elektryczna powietrza otaczającego komorę, to nie ma to znaczenia dla elektrycznej wytrzymałości izolacji całej komory.

W innym przykładzie rozwiązania według wynalazku, również styk nieruchomy jest połączony z pokrywą za pośrednictwem mieszka dylatacyjnego. Zastosowanie mieszka do połączenia próżnioszczelnego pomiędzy stykiem nieruchomym, za pokrywą sprawia, że styk nieruchomy nie jest sztywno połączony z osłoną izolacyjną komory poprzez pokrywę. Dzięki takiemu rozwiązaniu drgania mechaniczne związane z uderzeniami styku ruchomego w styk nieruchomy podczas zamykania wyłącznika

PL 226 463 B1 przenoszą się bezpośrednio na osłonę izolacyjną, która jest połączona ze stykiem nieruchomym poprzez mieszek.

Takie rozwiązanie zmniejsza narażanie mechaniczne połączeń elementów komory i powiększa wytrzymałość mechaniczną komory.

Realizacja wynalazku przewiduje, że izolacyjna osłona może być jednoczęściowa lub wieloczęściowa, korzystnie trzyczęściowa, przy czym trzyczęściowa izolacyjna osłona składa się z trzech koncentrycznych części. Jest to część wewnętrzna, część środkowa, otaczająca część wewnętrzną i częściowo pokrywy oraz część zewnętrzna, wysunięta co najmniej o 5 mm poza obrys pokryw.

Środkowa część trzyczęściowej osłony izolacyjnej jest korzystnie wykonana z materiału o wysokiej wytrzymałości elektrycznej, większej niż wytrzymałość elektryczna powietrza. Część zewnętrzna trzyczęściowej osłony izolacyjnej zapewnia odpowiednią wytrzymałość mechaniczną całej komory.

Dzięki takiemu rozwiązaniu natężenie pola elektrycznego w pobliżu ostrych krawędzi metalizacji, pokrywającej pewne powierzchnie szkła lub ceramiki nie występuje w powietrzu, a w materiale o większej wytrzymałości elektrycznej.

Istotnym elementem wynalazku jest, że część falista pokryw ma symetrię obrotową i co najmniej jedno wgłębienie.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym fig. 1 - pokazuje komorę według przykładu 1 w przekroju poprzecznym, natomiast fig. 2 - uwidacznia komorę według przykładu 2 w przekroju poprzecznym.

Komora próżniowa do wyłącznika wysokiego napięcia, według wynalazku przykład 1, jest wyposażona w styk nieruchomy 1 z mieszkiem dylatacyjnym 2 i w styk ruchomy 3 z mieszkiem dylatacyjnym 4. Ponadto w skład komory wchodzi izolacyjna osłona 5 wraz z umieszczonym wewnątrz niej ekranem 6 do zabezpieczania osłony izolacyjnej 5 przed osadzaniem par metali, które wydzielają się z materiału styków podczas palenia się łuku. Komora, według wynalazku posiada metalowe pokrywy 7 i 8 połączone szczelnie z osłoną izolacyjną 5. Pokrywa 7 jest połączona szczelnie ze stykiem nieruchomym 1 poprzez mieszek dylatacyjny 2, a pokrywa 8 jest połączona ze stykiem ruchomym 3 poprzez mieszek dylatacyjny 4.

Każda z pokryw 7 i 8 ma część falistą 9, połączoną metalicznie z wyprowadzeniem styku nieruchomego 1, względnie styku ruchomego 3 oraz walcowy pierścień 10 do sterowania pola elektrycznego, przylegającego do osłony izolacyjnej 5 od strony wewnętrznej lub odsunięty od osłony 5 nie więcej niż o 5 mm. Wysokość walcowego pierścienia 10 nie przekracza 1,5 wysokości części falistej 9 każdej z pokryw 7 i 8.

Dzięki połączeniu styku nieruchomego 1 z pokrywą 7 poprzez mieszek dylatacyjny 2, drgania mechaniczne związane z uderzeniami styku ruchomego 3 w styk nieruchomy 1 podczas zamykania wyłącznika nie przenoszą się bezpośrednio na osłonę izolacyjną 5. Dodatkowo faliste części 9 obu pokryw 7 i 8 tworzą ekran do sterowania rozkładu pola elektrycznego w przestrzeni wewnątrz komory. Podobną rolę spełnia walcowy pierścień 10 w sterowaniu pola elektrycznego, przylegający do wewnętrznej powierzchni osłony izolacyjnej 5 lub nieco od niej odsunięty. Dzięki takiemu rozwiązaniu duże natężenia pola elektrycznego w sąsiedztwie ostrych krawędzi każdej z pokryw 7 i 8 oraz metalizacji 11 osłony izolacyjnej 5, są znacznie mniejsze na zewnątrz osłony izolacyjnej 5.

Większe są natomiast na krawędziach walcowych pierścieni 10 do sterowania pola elektrycznego, znajdujących się wewnątrz komory, w środowisku próżni.

W związku z tym, że wytrzymałość elektryczna próżni jest wielokrotnie wyższa niż wytrzymałość elektryczna powietrza otaczającego komorę, to nie ma to znaczenia dla elektrycznej wytrzymałości izolacji całej komory. Wynalazek przewiduje zastosowanie komory próżniowej do wyłącznika wysokiego napięcia.

Komora próżniowa do wyłącznika wysokiego napięcia, według wynalazku przykład 2, jest wyposażona w styk nieruchomy 1 z mieszkiem dylatacyjnym 2 i w styk ruchomy 3 z mieszkiem dylatacyjnym 4 oraz trzyczęściową izolacyjną osłonę 5, składająca się z trzech koncentrycznych części, wewnętrznej części 12, środkowej części 13 i zewnętrznej części 14. Wewnętrzna część 12 jest wykonana ze szkła lub z ceramiki, czyli materiałów, które zapewniają komorze szczelność próżniową. Środkowa część 13 otacza wewnętrzną część 12, a także częściowo pokrywy 7 i 8. Część zewnętrzna 14, wystająca co najmniej o mm poza obrys pokryw 7 i 8 komory otacza część środkową 13. Środkowa część 13 osłony izolacyjnej 5 jest wykonana z materiału o zwiększonej wytrzymałości elektrycznej, dzięki czemu natężenie pola elektrycznego w pobliżu ostrych krawędzi metalizacji 11, pokrywającej

PL 226 463 B1 pewne fragmenty powierzchni szkła lub ceramiki nie występuje w powietrzu, a w materiale o większej wytrzymałości elektrycznej.

W innym rozwiązaniu przekładowej komory próżniowej, według wynalazku część falista 9 każdej z pokryw 7, 8 ma symetrię obrotową i co najmniej jedno wgłębienie.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Komora próżniowa do wyłącznika wysokiego napięcia, z zestykiem składającym się ze styku nieruchomego i styku ruchomego z mieszkiem dylatacyjnym, z osłony izolacyjnej oraz ekranu do zabezpieczenia osłony izolacyjnej przez parami metali wydzielanymi podczas procesów łączeniowych oraz z metalowymi pokrywami, zamykającymi komorę od strony styku ruchomego i od strony styku nieruchomego, połączonymi próżnioszczelnie z osłoną izolacyjną, znamienna tym, że każda z pokryw (7) i (8) ma część falistą (9) oraz walcowy pierścień (10) do sterowania pola elektrycznego, przylegający do osłony izolacyjnej (5) od strony wewnętrznej lub odsunięty od osłony izolacyjnej (5) nie więcej niż o 5 mm, o wysokości meprzekraczającej 1,5 wysokości części falistej (9) każdej z pokryw (7) i (8).
2. 2. Komora próżniowa, według zastrz. 1, znamienna tym, że styk nieruchomy (1) jest wyposażony w mieszek dylatacyjny (2), zamocowany próżnioszczelnie z jednej strony do styku nieruchomego (1), a z drugiej strony do pokrywy (7).
3. 3. Komora, według zastrz. 1 lub 2, znamienna tym, że osłona izolacyjna (5) składa się z trzech koncentrycznych części, wewnętrznej części (12) do zapewnienia szczelności komory, środkowej części (13) otaczającej część wewnętrzną (12) i co najmniej częściowo otaczającej pokrywy (7) i (8) oraz zewnętrznej części (14), wystającej co najmniej o 5 mm poza obrys pokryw (7) i (8).
4. 4. Komora próżniowa, według zastrz. 1 lub 2, znamienna tym, że część falista (9) każdej z pokryw (7) i (8) ma symetrię obrotową i co najmniej jedno wgłębienie.

   PL 226 463 B1