ТРУБЧАТЫЙ РАЗРЯДНИК Российский патент 1994 года по МПК H01T1/10 

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции высоковольтных разрядников, предназначенных для защиты электрооборудования от грозовых перенапряжений.

Известен трубчатый разрядник [1], выполненный из винипластовой трубки и имеющий закрытый и открытый металлические наконечники. В закрытом наконечнике закреплен стержневой электрод, а в открытом - шайба, которая выполняет функцию второго электрода внутреннего искрового промежутка.

При работе этого разрядника в момент восстановления рабочего напряжения часто происходят наружные перекрытия внешней изоляции разрядника. Это вызвано тем, что открытый наконечник закрепляется снаружи винипластовой трубки и тем самым шунтирует часть внутреннего искрового промежутка. С учетом того, что потенциал стержневого электрода за счет поперечной емкости выносится наружу винипластовой трубки, создаются благоприятные условия для развития разряда и последующего перекрытия по наружной изоляции разрядника.

Известен трубчатый разрядник французской фирмы Delle [2], в котором исключено шунтирование внутреннего искрового промежутка путем закрепления открытого наконечника внутри трубки, т.е. в дугогасительном канале, что значительно повышает электрическую прочность внешней изоляции разрядника при его срабатывании.

Однако выполнение открытого наконечника с внутренним диаметром, равным диаметру дугогасительного канала, приводит к тому, что в момент срабатывания под воздействием высокого давления выхлоп ионизированных выхлопных газов производится с большой скоростью. Это вызывает большое сопротивление на границе открытого промежутка и воздуха окружающей среды, что приводит к завихрению ионизированных газов в сторону наружной изоляции разрядника. Вихри проводящих газов способствуют развитию электрического разряда и, в конечном итоге, приводят к наружному перекрытию. Особенно эти явления проявляются в разрядниках на напряжение 110 кВ и выше.

Целью изобретения является повышение надежности работы путем исключения наружных перекрытий внешней изоляции разрядника.

Цель достигается тем, что в разряднике, содержащем цилиндрический корпус из газогенерирующего изоляционного материала, выполненного в виде закрытой с одного конца трубки с дугогасительным каналом, в котором установлены стержневой и трубчатый электроды, трубчатый электрод выполнен ступенчатым по внутреннему диаметру с плавным проходом и установлен так, что ступень с меньшим диаметром, превышающим диаметр дугогасительного канала, обращена в сторону стержневого электрода и образует плавный переход с дугогасительным каналом.

Выполнение трубчатого разрядника ступенчатым, причем с начальным диаметром, большим диаметра дугогасительного канала, позволяет значительно снизить скорость выхлопа ионизированных газов и тем самым уменьшить противодавление окружающего воздуха, что, в конечном итоге, исключает образование завихрений, а значит, и благоприятных условий для перекрытия наружной изоляции разрядника. Плавные переходы исключают застойные зоны, которые являются по своей природе очагами аэродинамического сопротивления, и тем самым их отсутствие позволяет эффективнее гасить электрическую дугу. Отмеченные два положительных фактора значительно повышают надежность работы разрядника.

Соотношение диаметров дугогасительного канала и диаметров ступеней и длины трубчатого электрода зависит от величины отключаемого тока и в каждом конкретном случае определяется экспериментальным путем.

На чертеже изображен разрядник, разрез по его продольной оси.

Разрядник содержит цилиндрический корпус 1 из газогенерирующего изоляционного материала с закрытым 2 и открытым 3 токопроводящими наконечниками, стержневой электрод 4, трубчатый электрод, функцию которого выполняет открытый наконечник 3. Стержневой 4 и трубчатый 3 электроды образуют закрытый искровой промежуток 5, являющийся одновременно и дугогасительным каналом. Трубчатый электрод 3 выполнен со ступенью 6 с меньшим диаметром и ступенью 7 с большим диаметром, между которыми имеется плавный переход 8. Плавный переход 9 также выполнен между дугогасительным каналом и ступенью 6. Разрядник снабжен контактными выводами 10 и 11.

Разрядник работает следующим образом.

При набегании на разрядник грозовой волны перенапряжения происходит пробой закрытого 5 и открытого (на чертеже не показан) искровых промежутков, через которые начинает протекать импульсный ток. По ионизированному пути импульсного разряда начинает проходить сопровождающий ток промышленной частоты, и на обоих промежутках разрядника устанавливается электрическая дуга, поддерживаемая рабочим напряжением сети.

Электрическая дуга 12 закрытого промежутка 5 между стержневым электродом 4 и трубчатым электродом 3 обжигает стенки дугогасительного канала. При терморазложении материала стенок канала бурно выделяется в большом количестве газ, и в канале создается высокое давление, достигающее несколько сотен атмосфер. Это давление вызывает интенсивное дутье вдоль столба электрической дуги через открытый наконечник 3 в атмосферу. При этом за счет ступенчатости трубчатого электрода происходит снижение давления выхлопа, чем значительно снижаются звуковой эффект и завихрение ионизированных раскаленных газов. Дуга гаснет при первом или втором переходе тока через нулевое значение, и разрядник готов к следующему срабатыванию.

Испытания макетных образцов предлагаемого разрядника на напряжение 110 кВ показали высокую надежность работы (отсутствовали наружные перекрытия) даже при отключении тока 12,5 кА.

Использование: для защиты изоляции электрооборудования от грозовых перенапряжений. Сущность: разрядник содержит цилиндрический изоляционный корпус, выполненный из газогенерирующего материала. Корпус снабжен закрытым и открытым металлическими наконечниками. Открытый наконечник одновременно выполняет функцию трубчатого электрода, котрый выполнен ступенчатым по внутреннему диаметру с двумя ступенями, между которыми имеется плавный переход. Выполнение трубчатого электрода со ступенями позволяет повысить надежность работы за счет исключения перекрытия наружной изоляции разрядника. 1 ил.

ТРУБЧАТЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий цилиндрический корпус из газогенерирующего изоляционного материала, выполненный в виде закрытой с одного конца трубки с дугогасительным каналом, в котором установлены стержневой и трубчатый электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, трубчатый электрод выполнен ступенчатым по внутреннему диаметру с плавным переходом и установлен так, что ступень с меньшим диаметром, превышающим диаметр дугогасительного канала, обращена в сторону стержневого электрода и образует плавный переход с дугогасительным каналом.