Трубчатый разрядник Советский патент 1984 года по МПК H01T1/10 

Изобретение относится к электротехнике и касается конструтсции высоковольтных разрядников, предназначенных для защиты изоляции электрооборудования от грозовых перенапряжений . Известен трубчатый разрядник, содержащий винипластовую трубкукорпус, закрытую с одного торца, внутри которой размещены основной электрод, вьтолненньй в виде шайбы, и стержневой основной электрод, обра зующие закрытый искровой промежуток lj . После пробоя искрового промежутка грозовым перенапряжением в-нем загорается дуга короткого замыкания. Под воздействием высокой температуры дуги происходит резкое возрастание давления в центральном канале корпуса. Газы с большой скоростью выбрасываются наружу через открытый конец, вызывая интенсивную деионизацшо промежутка и гашение дуги при прохождении тока через нулевое значе ние . Однако количество газа, выйеляе- мое в искровом канале, пропорциональ но величине тока, и к концу полупериода (подвода- тока к нулевому значе нию) давление газа в канале уменьЕШется, что снижает интенсивность дутья в момент, наиболее благоприят ньй для гашения тока. Этим объясняются незначительные пределы тока отключения у разрядника такого типа. Наиболее близким к предлагаемому является трубчатый разрядник, содержащий цилиндрический изоляционньй корпус, на одном торце которого закреплен открытьп4 ток о про водящий наконечник с закрепленным на нем шайбо- образньм основным электродом, а на другом торце - закрытый токопроводящий наконечник, на котором закреплен размещенный внутри корпуса по его оси стержневой основной электрод и соединенный с одним из основных электродов дополнительньш электрод t2 Для организации более интенсивного дутья в момент прохождения тока через нулевое значение в этом разряднике вблизи закрытого наконечника о разован металлический резервуар,который является своего рода аккумулятором сжатого газа, образующегося 0 первую половину полупериода нарастающего тока. В момент перехода тока через нулевое значение в этом разряднике поддерживается интенсивное дутье за счет высвобождения запасенного в резервуаре газа. Интенсивность гашения дуги тем эффективнее, чем ниже температура газа в резервуаре, которая зависит от величины охлаждающей поверхности резервуара. Однако размеры резервуара ограничены;габаритами разрядника. Кроме того, удаленность резервуара от дугогасительного промежутка снижает эффективность дутья из-за длительного перемещения охлаж-; денного газа к месту горения дуги. Для повышения емкости искрового промежутка с целью обеспечения стабильности защитных характеристик при установке данного разрядника на объекте последовательно с открытым искровым промежутком в разряднике установлен соединенный с основным шайбообразным электродом дополнительный электрод, который представляет собой полоску фольги, заложенную между слоями бакелитового корпуса. Однако в данном разряднике емкость искрового промежутка повышена незначительно из-за невозможности увеличения размеров полоски ввиду ослабления прочности корпуса разрядника. . Недостатком указанного разрядника также является и малый срок службы, так как при выгорании центрального канала до предельно допустимспй величины диаметра, нормируемого заводомизготовителем, разрядник должен быть заменен новым. При этом остальные детали разрядника не успевают прийти в негодность. Цель изобретения - повышение отключающей способности по току, увеличение срока службы трубчатого разоядника и улз шёние защитных характеристик. Указанная цель достигается тем, что Трубчатый разрядник, содержащий цилиндрический изоляционный корпус, на одном торце которого закреплен открытый токопроводящий наконечник с закрепленным на нем щайбообразным электродом, а на другом торце - закрытый токопроводящий наконечник, на котором закреплен размещ нньш внутри корпуса на его оси стержневой основной электрод, и соединенный с одним из основных электродов дополнительный электрод, снабжен цилиндрическим вкладышем из газогенерирующего материала, выполненным с центральным каналом и установленным на шайбосбразном основном электро де коаксиально снаружи стержневого основного электрода с кольцевыми зазорами по отношению к последнему и к внутренней поверхности корпуса, а дополнительный электрод установлен коак сиально снаружи стержневого основного электрода и выполнен в виде стакана закрепленного донной частью на стержневом основном электроде и плотно . прилегающего внешней боковой поверхностью к поверхности канала вкладьша причем шайбообразный основной электро вьтолнен с отверстиями, соединяющими кольцевой зазор между вкладьшем и внутренней поверхностью корпуса с атмосферой , а длина L вкладыша и & промежутка между основными электродами выбраны в соотношении г./ем.4. На чертеже изображен трубчатьй разрядник на напряжение 110 кВ, разрез . Разрядник содержит изоляционный корпус 1 с закрытым 2 и открытым 3 токопроводящими наконечниками, вкладыш 4 длиной L равной 490 мм, внутри которого размещен искровой промежуток длиной 6 равной 350 мм, образованньй основными стержневым электродом 5 и шайбообразным электродом 6. Вкладыш 4 размещен в полости корпуса 1 с коль цевыми зазорами по отношению к стержневому основному электроду 5 и к внут ренней поверхности корпуса 1. Коаксиально стержневому электроду 5 впутри вютадыша 4 установлен дополнительный электрод. 7, который выполнен в виде стакана и закреплен донной частью в резьбовом разъеме стержневого электрода 5. Стакан 7 боковой частью зап.рессован в центральном канале вкладыта 4. Жесткое закрепление вкладыша 4 осуществляется при помощи трубчатой гайки 8, которая поджимает шайбообразный электрод 6 к торцу вкладьш1а 4 Полость стакана 7 образует резервуар для сжатого газа. Шайбообразный электрод 6 выполнен с отверстиями 9, соединяющими кольце вой зазор между вкладьш1ем 4 и корпусом 1 с атмосферой. Для подключения разрядника к электрической сети предусмотрены контактные выводы 10 и 11 . Трубчатый разрядник работает следуюш им образом. При установке в электрических сетях разрядник подключается последовательно с открытым искровым промежутком (не показан).При появлении грозовой волны перенапряжения происходит пробой открытого искрового промежутка, а затем промежутка Р разрядника. По ионизированному пути импульсного разряда начинает протекать сопровождающий ток промьшшенной частоты. Электрическая дуга отжигает стенки центрального канала вкладьш1а 4, который выполнен из газогенерирующего материала. При терморазложении стенок вкладьш а 4 выделяется в большом количестве газ и в центральном канале вкладыша 4 создается давление, достигающее нескольких сотен атмосфер. Это давление вызывает дутье газа в резервуар, образованный полостью 7, и через центральное отверстие в шайбообразном электроде 6 - в атмосферу. К концу полупериода тока, когда давление газа в центральном канале вкладьша 4 падает, охлажденный о стенки стакана 7 газ выходит из резервуара по каналу в атмосферу деионизируя дугу разряда, благодаря чему создаются благоприятные условия для гашения дуги при переходе тока через нулевое значение и, тем самым, повышается отключающая способность разрядника по току. После выработки центрального канала вкладыши до предельной величины диаметра, указанного заводом изготовителем в эксплуатационной документации, вкладыш заменяется но вым и эксплуатация разрядника может быть продолжена, Отсутствие ограничения по величнне поверхности охлаждения резервуара и расположение его вблизи дугогасительного промежутка позволяет достаточно повысить отключающую способность по току без увеличения габаритов разрядника. Кроме того, такое соединение стакана со стержневым электродом и его близкое расположение от закрытого промежутка создает электрическое поле более рапномерное, что позволяет повысить пробивное напряжение пром1.ш1лвиной частоты.

Данная конструкция дополнительного электрода также позволяет установить его в разрядниках с корпусом из любого изоляционного материала монолитного или слоистого.

.Для исключения пробоев между стаканом и шайбообразным электродом вне дугогасительного канала по внешней поверхности вкладьша его длина L вьтолнена больше длины 6 искроаого промежутка не менее, чем на 40%, что определено экспериментальным путем.

При резком понижении температуры окружающего воздуха на внутренней поверхности корпуса разрядника может конденсироваться влага, которая снижает электрическую прочность внут ренней изоляции .Для повьшения надежности работы разрядника за счет исключеНИН возможности пробоев по внутренней поверхности корпуса и по внешней поверхности вкладыша в электродешайбе данного разрядника выполнены отверстия, соединяющие полость между вкладышем и корпусом с атмосферой. Через эти отверстия изменение температуры воздуха внутри корпуса происходит почти одновременно с Изменением температуры окружающего воздуха и, тем самым исключается выпадение влаги.

В данной конструкции разрядника площадь поверхности стакана, воспри,нимающего давление газа, в несколько раз меньше площади внутренней поверхности корпуса, что снижает механическую нагрузку на корпус и позволяет применить для его выполнения менее прочные материалы, например фарфор, или уменьшить толщину стенки корпуса.

Электрическое соединение стакана со стержневым электродом дает возможность использовать его в качестве дополнительного электрода и повысить емкость искрового промежутка разрядника, что обеспечивает достаточную стабилизацию защитных характеристик разрядника за счет уменьшения влияния паразитной емкости разрядника на его характеристики.

Дело в том, что при установке разрядника в электрических сетях параллельно разряднику подключается паразитная емкость, величина которой зависит от конструкции и материала опоры, высоты установки разрядника и т.д. Если паразитная емкость по величине соизмерима с емкостью искрового промежутка, то, подключаясь параллельно, она может значительно изменить суммарную емкость разрядника.

Испытания макетного образца трубчатого разрядника показали, что отключающая способность по току увеличилась в два раза по сравнению с разрядником, принятым за прототип.

//

ТРУБЧАТЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий цилиндрический изоляционный корпус, на одном торце которого закреплен открытый токопроводтций наконечник с закрепленным на нем шайбообразным основным электродом, а на другом торце - закрытый токопроводящий наконечник, на котором закреплен размещенный внутри корпуса по его оси стержневой основной электрод, и соединенный с одним из основных элек.тродов дополнительный электрод, о-т личающийся тем, что, с целью повьш1ения отключающей способности по току, увеличения срока службы и улучшения защитных характеристик, он снабжен цилиндрическим вкладышем из газогенерирующего материала , выполненным с центральным каналом и установленным на щайбообразном основном электроде коаксиально снаружи стержневого основного электрода с кольцевыми зазорами по отношению к пос леднему и к внутренней поверхности корпуса, а дополнительный электрод установлен коаксиально снаружи стержневого основного электрода и выполнен в виде стакана, закрепленного донной частью на стержневом основном электроде и плотно прилегающего внешней боковой поверхностью к поверхности канала вкладыша, причем шайбообразный. основной электрод вы полнен с отверстиями, соединяющими кольцевой зазор между вкладышем и внутренней поверхностью корпуса с атмосферой, а длина L вкладьш1а и (Длина 6 промежутка между основными электродами выбраны в- соотношении ,,4.