ДУГОВОЙ РАЗРЯДНИК Российский патент 1995 года по МПК H01T4/00 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для защиты от перенапряжений электрооборудования, работающего при высоком напряжении, например для защиты электродвигателей трехфазного тока во время отключения их от сети вакуумными выключателями.

Известно устройство вентильного воздушного разрядника для защиты от перенапряжений, в котором для ограничения роста напряжения в защищаемой цепи использовано явление электрического пробоя воздушного промежутка [1] В этом устройстве последовательно с воздушным разрядным промежутком устанавливают нелинейное сопротивление для того, чтобы диссипировать энергию тока, протекающего через воздушный промежуток во время действия разрядника, и ограничить напряжение на разряднике при больших токах разряда.

Недостатком устройства является низкое число срабатываний при высоких рабочих токах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению являются разрядники типа РВБ или РВО, в которых в качестве нелинейного сопротивления используют карборундовый столбик. У этого столбика падение напряжения растет с током медленнее, чем по линейному закону, так что текущее значение сопротивления уменьшается [2] Такой характер уменьшения сопротивления с ростом тока способствует эффективной диссипации энергии тока, протекающего через разрядник.

Недостатком известного разрядника является относительно небольшое число срабатываний разрядника, допускаемое карборундовым столбиком до его разрушения, и недостаточно малы сопротивления столбика при напряжениях на них до 12-15 кВ, что не позволяет эффективно гасить относительно низковольтные (до 8-10 кВ), но мощные броски напряжения в защищаемой цепи.

Указанные недостатки обусловлены свойствами карборунда, в частности тем, что диссипация энергии электрического тока происходит в твердом теле, что неминуемо ведет к его разрушению, при резком кратковременном повышении тока, а эффективных механизмов восстановления структуры карборунда в промежутках между срабатываниями разрядника нет.

Техническим результатом предложенного решения является увеличение допускаемого числа срабатываний разрядника и повышение рабочих токов при напряжениях его срабатывания до 10 кВ.

Технический результат достигается тем, что в дуговом разряднике для защиты от перенапряжения электрооборудования, работающего при высоком напряжении, содержащем разрядную камеру, выполненную в виде диэлектрического корпуса, закрытого с торцев токопроводящими крышками, в котором установлены последовательно соединенные искровой промежуток с двумя электродами и нелинейный диссипирующий элемент (нелинейное сопротивление), указанный диссипирующий элемент выполнен в виде диэлектрического стержня с металлизированной боковой поверхностью, один конец которого закреплен в одной из токопроводящих крышек корпуса, на другом конце которого закреплен один из электродов искрового промежутка, выполненный в виде частично перекрывающего поперечное сечение разрядной камеры фигурного диска с центральным рабочим выступом, обращенным к центральному рабочему выступу, выполненному на второй торцевой крышке корпуса, являющейся вторым электродом искрового промежутка. При этом указанный фигурный диск выполнен с периферийной кольцевой отбортовкой, направленной в сторону первой торцевой крышки корпуса, образующей с указанным фигурным диском дуговой промежуток, причем фигурный диск и первая торцевая крышка образуют электрический контакт с металлизированной боковой поверхностью диэлектрического стержня.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема дугового разрядника.

Дуговой разрядник состоит из камеры, образованной диэлектрическим корпусом 1, закрытым с торцов токопроводящими крышками 2 и 3, электрода искрового промежутка 4 и нелинейного диссипирующего элемента, выполненного в виде диэлектрического стержня 5, закрепленного в торцевой крышке 2, а на противоположном конце его закреплен электрод 4, имеющий форму фигурного диска (слой металла на фиг. 1 отмечен цифрой 6) так, что крышка 2 и электрод 4 находятся в электрическом контакте. Ободок диска электрода 4 не доходит до диэлектрического корпуса 1, так что зазор между ними в 2 раза превышает ширину промежутка между фигурным электродом 4 и нижней токопроводящей крышкой 3.

Устройство работает следующим образом. При возникновении на разряднике напряжения выше предельного пробивается газовый промежуток между электродом 4 и крышкой 3. Через промежуток начинает течь ток разряда, который, проходя по слою металла на боковой поверхности стержня 5, нагревает и испаряет металл. Пары металла ионизируются вблизи стержня 5 и способствуют формированию дугового разряда в газе, заполняющем разрядную камеру, в области между корпусом 1, стержнем 5, крышкой 2 и электродом 4. Сопротивление этого дугового разряда является нелинейным диссипирующим элементом данного разрядника. Дуговой разряд такого типа имеет значительно меньшее напряжение горения (около сотни вольт), чем напряжение на карборундовых сопротивлениях. После погасания дуги на металлизированной поверхности незначительный след остается от инициирования разряда, который не влияет на последующую работу разрядника. Таким образом разрядник практически не разрушается.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известным устройством позволяет резко увеличить число срабатываний разрядника до разрушения (как минимум в 1000 раз) и предохранять от перенапряжения более мощные цепи, чем это способен сделать прототип.

Использование: для увеличения допускаемого числа срабатываний разрядника и повышения рабочих токов при напряжениях до 10 кВ в дуговом разряднике диссипирующий элемент выполнен в виде металлизированного диэлектрического стержня с металлизированной боковой поверхностью, один конец которого закреплен в одной из токопроводящих крышек корпуса, а на другом конце закреплен один из электродов искрового промежутка, выполненный в виде частично перекрывающего поперечное сечение разрядной камеры фигурного диска с центральным рабочим выступом, обращенным к рабочему выступу на второй торцевой крышке корпуса. Фигурный диск имеет кольцевую отбортовку, обращенную к первой торцевой крышке корпуса. 1 ил.

ДУГОВОЙ РАЗРЯДНИК для защиты от перенапряжений оборудования, работающего при высоких напряжениях, содержащий разрядную камеру, выполненную в виде диэлектрического корпуса, закрытого с торцов токопроводящими крышками, в котором установлены последовательно соединенные искровой промежуток с двумя электродами и нелинейный диссипирующий элемент, отличающийся тем, что диссипирующий элемент выполнен в виде диэлектрического стержня с металлизированной боковой поверхностью, один конец которого закреплен в одной из токопроводящих крышек корпуса, а на другом конце закреплен один из электродов искрового промежутка, выполненный в виде частично перекрывающего поперечное сечение разрядной камеры фигурного диска с центральным рабочим выступом, обращенным к центральному рабочему выступу, выполненному на второй торцевой крышке корпуса, являющейся вторым электродом искрового промежутка, причем фигурный диск выполнен с периферийной кольцевой отбортовкой, направленной в сторону первой торцевой крышки корпуса, причем фигурный диск и первая торцевая крышка образуют электрический контакт с металлизированной боковой поверхностью диэлектрического стержня.