RU2168787C2

RU2168787C2 - Gas-filled disconnecting switch of sulfur hexafluoride high-voltage metalclad switchgear

Info

Publication number: RU2168787C2
Application number: RU99114196/09A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Вишневский; А.А. Филиппов
Original assignee: Электроэнергетическая ассоциация "Корпорация единый электроэнергетический комплекс"
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-06-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: disconnecting switch has cylinder-shaped movable and fixed contacts arranged on common axis and placed in metal case filled with sulfur hexafluoride. Placed inside movable contact on longitudinal axis common for both contacts are liquid resistor, spring braced by flexible tape that functions to connect one end of resistor to short metal cylinder fixed to inner space of movable contact and provided with hole along its axis to pass fixed rod abutting against flexible tape; placed inside fixed contact is spring-loaded rod free to come in contact with second end of resistor. EFFECT: improved reliability of switchgear due to lower amplitude and higher rise time of surge pulse. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к элегазовым разъединителям, входящим в состав комплектных распределительных устройств высокого напряжения с элегазовой изоляцией (КРУЭ). The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to gas-insulated disconnectors included in the package of high-voltage switchgear with gas-insulated insulation (GIS).

Надежность работы КРУЭ зависит от коммутаций разъединителем, которые приводят к высоковольтным перенапряжениям, снижающим надежность элегазовой изоляции и появлению импульсных помех в низковольтных цепях КРУЭ, которые опасны для микроэлектронных и микропроцессорных устройств систем технологического и оперативного диспетчерского управления КРУЭ. The reliability of the switchgear depends on switchgear switching, which leads to high-voltage overvoltage, which reduces the reliability of gas-insulated insulation and the appearance of impulse noise in low-voltage switchgear circuits, which are dangerous for microelectronic and microprocessor devices of technological and operational dispatch control systems of the switchgear.

Известен разъединитель КРУЭ, [1] , содержащий подвижный и неподвижный контакты в котором для снижения тока нагрузки в момент отключения разъединителя установлен резистор, шунтированный параллельной цепью шинопроводов. Величина такого резистора не превышает нескольких Ом (напряжение до 100 В, ток ~ 1 А промышленной частоты). Резистор выполнен в виде экрана дугогасительной камеры, один конец которого соединен с неподвижным контактом разъединителя, а второй конец экрана, выполненный в виде металлического кольца, контактирует с подвижным контактом разъединителя при отключении разъединителя. Недостатком аналога является конструктивное выполнение дугогасительной камеры, (экран неподвижного контакта разъединителя) и резистора, рассчитанных на напряжение 100 В и ниже. Known switchgear switchgear, [1], containing movable and fixed contacts in which to reduce the load current at the time of disconnection of the disconnector, a resistor is installed, shunted by a parallel busbar circuit. The value of such a resistor does not exceed several Ohms (voltage up to 100 V, current ~ 1 A of industrial frequency). The resistor is made in the form of an arcing chamber screen, one end of which is connected to the fixed contact of the disconnector, and the second end of the screen, made in the form of a metal ring, contacts the movable contact of the disconnector when the disconnector is disconnected. A disadvantage of the analogue is the constructive implementation of the arcing chamber, (screen of the fixed contact of the disconnector) and the resistor, designed for a voltage of 100 V and below.

Известен разъединитель КРУЭ [2], принятый за прототип, содержащий размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, резистор, подвижный и неподвижный контакты. Один конец керамического (или проволочного) резистора соединяется с торцевой частью экрана неподвижного контакта, а другой конец - с неподвижным контактом. При включенном положении разъединителя снаружи подвижного контакта расположен резистор с экранами для предотвращения перекрытий между оболочкой и резистором во время перенапряжений, имеющихся при эксплуатации элегазового КРУ. Анализ показал, что для снижения высокочастотных перенапряжений в КРУЭ осевой размер керамического резистора, выдерживающего импульсное напряжение

должен примерно в 7 раз превышать расстояние между подвижным и неподвижным контактами разъединителя в отключенном положении. В этом случае применение такого твердого (керамического) резистора с соответственно большими экранами требует существенного увеличения размеров конструкции разъединителя.Known switchgear switchgear [2], adopted for the prototype, containing placed in a metal case filled with gas, resistor, movable and fixed contacts. One end of the ceramic (or wire) resistor is connected to the end part of the fixed contact screen, and the other end to the fixed contact. When the disconnector is in the outside position of the movable contact, a resistor with shields is located to prevent overlap between the shell and the resistor during overvoltages during operation of SF6 switchgear. The analysis showed that in order to reduce high-frequency overvoltages in the switchgear, the axial size of the ceramic resistor withstanding impulse voltage

should be approximately 7 times the distance between the movable and fixed contacts of the disconnector in the off position. In this case, the use of such a solid (ceramic) resistor with correspondingly large screens requires a significant increase in the size of the design of the disconnector.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание разъединителя КРУЭ, обеспечивающего повышение эксплуатационной надежности КРУЭ высокого напряжения во время коммутации разъединителем холостых шинопроводов путем уменьшения амплитуды и увеличения фронта импульса перенапряжений до величины, равной или более фронта грозового импульса при сохранении основных размеров разъединителя. The task to which the claimed invention is directed is to create a switchgear disconnector, which increases the operational reliability of a high voltage switchgear during switching by an idle busbar disconnector by reducing the amplitude and increasing the front of the overvoltage pulse to a value equal to or more than the front of a lightning impulse while maintaining the main dimensions of the disconnector.

Применение в разъединителе КРУЭ жидкостного резистора, электрическая прочность которого (>10 кВ/мм) на порядок больше, чем у керамического (1-2 кВ/мм), позволяет расположить резистор внутри подвижного контакта, при этом оптимальная величина сопротивления резистора (порядка 10 кОм) достигается при существенном снижении его габаритов (по сравнению с твердым резистором). В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве применен жидкостной резистор вместо керамического, при этом резистор установлен внутри подвижного контакта, тем самым не изменяются основные габариты разъединителя, что позволяет полностью сохранить основную конструкцию и габариты разъединителя, поскольку не требуется установка дополнительной секции разъединителя КРУЭ. The use of a liquid resistor in the switchgear of the switchgear of the switchgear, the electric strength of which (> 10 kV / mm) is an order of magnitude greater than that of the ceramic (1-2 kV / mm), allows you to place the resistor inside the movable contact, while the optimal value of the resistor resistance (about 10 kOhm ) is achieved with a significant reduction in its dimensions (compared with a solid resistor). Unlike the prototype, the proposed device uses a liquid resistor instead of a ceramic one, while the resistor is installed inside the movable contact, thereby not changing the main dimensions of the disconnector, which allows you to completely save the main design and dimensions of the disconnector, since you do not need to install an additional section of the switchgear.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в газонаполненном разъединителе, содержащем размещенные в металлическом корпусе, заполненном элегазом, расположенные на одной оси резистор и подвижный и неподвижный контакты, резистор выполнен жидкостным, на продольной оси, общей для обоих контактов, внутри подвижного контакта расположена пружина, стянутая гибкой лентой, соединяющая один торец резистора с коротким металлическим цилиндром, жестко соединенным с внутренней полостью подвижного контакта и имеющим по оси отверстие, через которое проходит неподвижный стержень, упирающийся вовнутрь пружины, внутри неподвижного контакта расположен пружинящий стержень, имеющий возможность соединения со вторым торцом резистора. The essence of the claimed invention lies in the fact that in a gas-filled disconnector containing a resistor and movable and fixed contacts located in a metal housing filled with gas, the resistor is made liquid, on the longitudinal axis common to both contacts, a spring is located inside the movable contact tightened by a flexible tape connecting one end of the resistor with a short metal cylinder rigidly connected to the internal cavity of the movable contact and having an opening along the axis, h cut which extends a fixed rod bearing against the inside of the spring, is located inside the stationary contact spring rod having connectivity with the second end of the resistor.

Величина и энергоемкость жидкостного резистора, позволяющего увеличить длительность фронта импульса высокочастотных перенапряжений до величины, превышающей длительность фронта стандартного грозового импульса, определяется емкостью коммутирующего холостого шинопровода, соединенного с подвижным или неподвижным контактом разъединителя. The magnitude and energy intensity of the liquid resistor, which allows to increase the duration of the front of the high-frequency overvoltage pulse to a value exceeding the duration of the front of a standard lightning impulse, is determined by the capacity of the switching idle busbar connected to the movable or fixed contact of the disconnector.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3). На фиг.1 изображен газонаполненный разъединитель с жидкостным резистором в отключенном положении разъединителя, когда резистор полностью утоплен в подвижном контакте; фиг. 2 демонстрирует разъединитель в процессе коммутации при сближении подвижного контакта с неподвижным; на фиг. 3 изображен разъединитель во включенном положении, когда торец резистора соприкасается с пружинящим стержнем и подвижный и неподвижный контакты соединяются друг с другом. The essence of the invention is illustrated by drawings (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3). Figure 1 shows a gas-filled disconnector with a liquid resistor in the disconnected position of the disconnector when the resistor is completely recessed in a movable contact; FIG. 2 shows the disconnector during the switching process when the moving contact is moving closer to the fixed; in FIG. 3 shows the disconnector in the on position, when the end face of the resistor is in contact with the spring rod and the movable and fixed contacts are connected to each other.

Газонаполненный разъединитель (фиг. 1) содержит коаксиально расположенные металлический корпус 1, заполненный элегазом, внутри которого расположены подвижный 2 и неподвижный 3 контакты. Внутри подвижного контакта 2 расположен жидкостной резистор 4, пружина 5, стянутая гибкой лентой 6, соединяющая один торец резистора 4 с коротким металлическим цилиндром 7, жестко соединенным с внутренней полостью подвижного контакта 2 и имеющим по оси отверстие, через которое проходит неподвижный стержень 8, упирающийся в гибкую ленту 6. Внутри неподвижного контакта 3 расположен пружинящий стержень 9, предназначенный для касания со вторым торцом резистора 4. The gas-filled disconnector (Fig. 1) contains a metal housing 1 coaxially located, filled with gas, inside which are located movable 2 and fixed 3 contacts. Inside the movable contact 2 there is a liquid resistor 4, a spring 5, tightened by a flexible tape 6, connecting one end of the resistor 4 with a short metal cylinder 7, rigidly connected to the internal cavity of the movable contact 2 and having an axis through the hole through which the stationary rod 8, abutting in a flexible tape 6. Inside the stationary contact 3 is a spring rod 9, designed to touch the second end of the resistor 4.

Газонаполненный разъединитель работает следующим образом. В отключенном положении разъединителя (фиг. 1) жидкостной резистор 4 полностью утоплен в полости подвижного контакта 2 с помощью пружины 5 и неподвижного стержня 8. При перемещении подвижного контакта 2 к неподвижному контакту 3 пружина 5 удаляется от неподвижного стержня 8, что позволяет пружине 5 выдвигать жидкостной резистор 4 из внутренней полости подвижного контакта 2. При дальнейшем сближении переднего торца жидкостного резистора 4 и подвижного стержня неподвижного контакта 3 (фиг. 2) происходят перекрытия между ними (фиг. 2: сплошные линии) до момента их касания (фиг. 2: пунктирные линии). Движение подвижного контакта 2 после касания происходит уже без контакта пружины 5 и неподвижного стержня 8, а передний торец жидкостного резистора 4, соприкасаясь с подвижным стержнем 9 неподвижного контакта 3, начинает утапливаться внутрь подвижного контакта 2. Подвижный контакт 2 останавливается после его касания с неподвижным контактом 3 разъединителя (фиг. 3). Gas-filled disconnector operates as follows. In the disconnected position of the disconnector (Fig. 1), the liquid resistor 4 is completely recessed in the cavity of the movable contact 2 using the spring 5 and the fixed rod 8. When moving the movable contact 2 to the fixed contact 3, the spring 5 is removed from the fixed rod 8, which allows the spring 5 to extend fluid resistor 4 from the inner cavity of the movable contact 2. With the further approach of the front end of the fluid resistor 4 and the movable rod of the fixed contact 3 (Fig. 2), overlap occurs between them (Fig. 2: solid lines) until they touch (FIG. 2: dashed lines). The movement of the movable contact 2 after touching occurs already without the contact of the spring 5 and the fixed rod 8, and the front end of the liquid resistor 4, in contact with the movable rod 9 of the fixed contact 3, begins to recess inside the movable contact 2. Moving contact 2 stops after it touches the fixed contact 3 disconnectors (Fig. 3).

Газонаполненный разъединитель может работать и в обратном направлении - от включенного положения к отключенному положению. Отличие заключается в том, что в первом случае величина напряжения перекрытия изменяется от максимальных значений до минимальных, а во втором - с минимальных значений напряжения до максимальных, когда дальнейшее увеличение промежутка между контактами не сопровождается перекрытием промежутка. The gas-filled disconnector can also operate in the opposite direction - from the on position to the off position. The difference lies in the fact that in the first case, the voltage value of the overlap varies from maximum to minimum, and in the second case, from minimum voltage to maximum, when a further increase in the gap between the contacts is not accompanied by a gap span.

Для экспериментальной проверки применения жидкостного резистора в разъединителе КРУЭ-220 кВ в АО НИИПТ был изготовлен его полномасштабный макет, который был испытан импульсным напряжением 400 кВ

с энергией рассеивания резистора, соответствующей длине холостого шинопровода КРУЭ 220 кВ, равной 10 м. Величина сопротивления резистора составляла 10 кОм.For experimental verification of the use of a liquid resistor in a 220 kV switchgear of a switchgear at NIIPT, its full-scale prototype was made, which was tested with a pulse voltage of 400 kV

with a dissipation energy of the resistor corresponding to the length of the idle busbar switchgear 220 kV equal to 10 m. The resistance value of the resistor was 10 kOhm.

Расчеты и экспериментальная проверка полномасштабного жидкостного резистора для КРУЭ-220 кВ показали, что введение его в разъединитель КРУЭ не требует изменения габаритов и параметров разъединителя, но позволяет резко снизить амплитуду перенапряжения и увеличить длительность фронта импульса перенапряжений до величины, равной или более фронта грозового импульса, что позволит повысить надежность элегазовой изоляции и низковольтных цепей КРУЭ. Calculations and experimental verification of a full-scale liquid resistor for a 220 kV switchgear showed that introducing it into a switchgear does not require changes in the dimensions and parameters of the disconnector, but can drastically reduce the amplitude of the overvoltage and increase the duration of the front of the overvoltage pulse to a value equal to or more than the front of the lightning impulse, which will improve the reliability of gas-insulated insulation and low-voltage circuits of switchgear.

Источники информации
1. Патент США 5045652, МКИ H 01 H 33/24, H 01 H 31/32, заявка 361032, заявл. 02.06.89, оп. 03.09.91, приоритет Японии 02.06.88, заявка 63-134494.Sources of information
1. US patent 5045652, MKI H 01 H 33/24, H 01 H 31/32, application 361032, declared. 06/02/89, op. 09/03/91, the priority of Japan 02.06.88, application 63-134494.

2. Y. Yamagata at al. "Development of 1100 kV GIS- GAS circuit breaker, disconnectors and high-speed groundings" CIGRE. 1996, rep. 13-304 (прототип). 2. Y. Yamagata at al. "Development of 1100 kV GIS-GAS circuit breaker, disconnectors and high-speed groundings" CIGRE. 1996, rep. 13-304 (prototype).

Claims

Gas-filled disconnector of a complete high-voltage switchgear with gas-insulated insulation, containing a resistor and movable and fixed contacts located in a metal housing filled with gas, characterized in that the resistor is made liquid and installed inside the movable contact, on the longitudinal axis inside the movable contact there is a spring tightened by a flexible tape connecting one end of the resistor with a short metal cylinder rigidly connected to the inside renney cavity and having a movable contact at the axis hole through which extends a fixed rod, abuts against the flexible belt is located inside the stationary contact spring rod having connectivity with the second end of the resistor.