Трубчатый разрядник Советский патент 1984 года по МПК H01T1/02 H01T1/10 

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

Известен трубчатый разрядник, представляющий собой изоляционную трубку, на концах которой закреплены открытый и закрытый наконечники, причем трубка является двухслойной из фибровой внутренней части и бакелитовой наружной части, являющейся корпусом, внутри которого расположен стержневой электрод, образующий разрядный промежуток с шайбообразным электродом, закрепленным на открытом наконечнике. При возникновении дуги образующиеся газы выбрасываются наружу через открытый наконечник, создавая продольное дутье, приводящее к гащению дуги при прохождении тока промышленной частоты через нулевое значение 1.

Недостатком этого разрядника является узкий диапазон отключаемых токов в связи с тем, что для гашения больших токов диаметр канала в фибровой трубке должен быть достаточно большим, так как при больших токах создаются большие давления газов, которые могут вызвать закупорку канала и привести к разрушению разрядника. В то же время для надежного гашения малых токов диаметр канала должен быть как можно меньшим. Эти противоречивые требования не позволяют получить больших пределов по току отключения.

Наиболее близким к изобретению является трубчатый разрядник, содержащий трубчатый изоляционный корпус с открытым и закрытым токопроводящими наконечниками по концам, внутри которого расположена газогенерируюЩая дугогасительная камера, установленная между ограничительной шайбой и щайбообразным первым электродом, закрепленным в открытом наконечнике корпуса и образующим искровой промежуток с вторым электродом, установленным внутри дугогасительной камеры и закрепленным на закрытом наконечнике корпуса. Открытый наконечник выполнен меньшего диаметра, чем закрытый, и длина его перекрывает длину искрового промежутка.

Наличие удлиненного открытого наконечника повышает механическую прочность разрядника. Это позволяет повысить верхний предел тока отключения, а также уменьшить внутренний диаметр фибровой трубки, что позволяет снизить нижний предел тока отключения 2.

Однако уменьшение внутреннего диаметра дугогасительного канала фибровой камеры ограничивает величину верхнего предела тока отключения из-за возможной закупорки большим давлением, что приводит к отказу в гашении электрической дуги. Таким образом увеличить пределы тока отключения в достаточных размерах не представляется возможным.

Кроме того, шунтирование искрового промежутка металлом наконечника увеличивает длину разрядника на величину искрового промежутка, так как длина наружной изоляции разрядника, зависящая от класса напряжения, суммируется с длиной закрытого наконечника.

Цель изобретения - расширение диапазона отключаемых токов и уменьшение габаритов.

Эта цель достигается тем, что трубчатый разрядник, содержащий трубчатый изоляционный корпус с открытым и закрытым токопроводящими наконечниками по концам, внутри которого расположена газогенерирующая дугогасительная камера, установленная между ограничительной шайбой и щайбообразным первым электродом, закрепл нным в открытом наконечнике корпуса

и образующим искровой промежуток с вторым электродом, установленным внутри дугогасительной камеры и закрепленным на закрытом наконечнике корпуса, дугогасительная камера выполнена в виде двух параллельных стержней с поперечным сечением сегЛ1ентной формы, плоские боковые грани которых обращены одна к другой, а цилиндрические боковые поверхности установлены с зазором по отношению к внутренней поверхности корпуса, причем второй

0 электрод выполнен с прямоугольным поперечным сечением и установлен между плоскими боковыми гранями стержней, цилиндрические боковые поверхности которых вы, полнены с углублениями под концы дополнительно введенных пластинчатых распорных пружин, средние части которых взаимодействуют с внутренней поверхностью корпуса, первый щайбообразный электрод выполнен с торцевыми выступами, расположенными между плоскими гранями стержней,

0 центральное отверстие шайбообразного электрода выполнено прямоугольной формы, а ограничительная шайба закреплена на втором электроде.

На фиг. 1 изображен трубчатый разряд ник, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрядник в зоне щайбообразного электрода, частичный продольный разрез в плоскости, повернутой на 90° к плоскости на фиг. 1; на фиг. 4 - шайбообразный электрод, вид

0 сверху.

Разрядник содержит трубчатый изоляционный корпус 1 с закрытым 2 и открытым 3 токопроводящими наконечниками, сменную газогенерирующую дугогасительную камеру, образованную двумя стержнями 4 с сегментной формой поперечного сечения, искровой промежуток, образованный первым электродом 5 и шайбообразным

электродом 6. Электрод 5 выполнен в виде прямоугольной пластины и закреплен на закрытом наконечнике 2 с помощью перемычки 7. На электроде 5 закреплена ограничительная шайба 8. Электрод 6 выполнен в виде шайбы с прямоугольным отверстием 9 шириной Hi и вертикальными выступами 10, каждый шириной Н, имеюш,ими скосы со стороны отверстия.

Стержни 4 выполнены из газогенерируюш,его материала (поливинилхлорида) н в радиальном направлении зафиксированы четырьмя пластинчатыми пружинами 11, концы которых размеш,ены в углублениях 12, а средние части опираются на внутреннюю поверхность корпуса 1. Стержни 4 в исходном состоянии подпружинены, поэтому их плоские :боковые грани прижимаются к электроду 5 и выступам 10, чем обеспечивается центровка стержней 4 и первоначальное сечение дугогасительного канала. Максимальное сечение канала определяется шириной Нз (фиг. 4), на которую могут раздвинуться стержни 4 под действием давления, образованного при отключении тока. Эта ширина задается размерами стержней и величиной зазора 13 между стержнями и корпусом и определена экспериментальным путем. Конструктивно выполнено так, что Hj не может превысить Н, что способствует истечению газов без аэродинамического сопротивления.

С целью обеспечения возможности перемещения стержней 4 в радиальном направ-. лении между торцевыми гранями стержней и шайбой 8 имеется зазор.

Гайка-патрубок 14, которая жестко фиксирует электрод 6 в открытом наконечнике 3, исключает возможность выпадания стержней 4 и электрода 6 из корпуса 1.

Для подключения разрядника в электрическую сеть служат контактные выводы 15 и 16.

Разрядник работает следующим образом.

При набегании на трубчатый разрядник грозовой волны перенапряжения происходит пробой искрового промежутка, по которому начинает протекать импульсный ток. По ионизированному пути импульсного разряда начинает проходить сопровождающий ток промышленной частоты и на промежутке между электродами 5 и 6 устанавливается электрическая дуга 17, поддерживаемая рабочим напряжением сети.

Электрическая дуга 17, обжигая поверхность плоских граней стержней 4, способствует выделению большого количества газов, создающих высокое давление в дугогасительном канале. Если разряднико.м отключается ток верхнего предела, то под воздействием больщого давления газов сегментные стержни 4, уменьщая зазор 13, отжимаются к внутренней стенке корпуса 1, обеспечивая максимальное расстояние между ними. При этом газы истекают через отверстие 9, создавая благоприятные условия для обдува дуги 16 и ее гашения.

При отключении тока нижнего предела, т.е. малой величины, возникает незначительное давление газов, которые не могут- преодолеть усилие пружин 11, поэтому сечение

0 дугогасительного канала на увеличивается и определяется только щириной Hj, что способствует сохранению достаточного давления для гашения дуги малого тока.

Отключение тока промежуточной величи5 ны сопровождается частичным раздвиганием сегментных стержней. Таким образом, в разряднике автоматически создается оптимальное сечение дугогасительного канала, что способствует эффективному гашению дуги. Кроме того, при раздвигании стерж0 ней 4 создается возможность дутья в объем 18 (фиг. 1) через зазоры, образуемые между верхним электродом и плоскими боковыми гранями стержней 4, чем создаются условия для двухстороннего дутья, более эффектив5 ного, чем одностороннее. Все указанное обеспечивает расширение пределов тока отключения.

Таким образом, наличие зазора и распорных пластинчатых пружин между стержнями и внутренней поверхностью корпуса

0 обеспечивает возможность увеличения сечения дугогасительного канала за счет радиального перемещения стержней под воз действием высокого давления газов, образовавшегося при отключении токов верхнего предела, т.е. больщой величины.

Получаемая таким образом возможность автоматической регулировки сечения дугогасительного канала позволяет значительно расширить пределы тока отключения. Для ограничения перемещения стержней вдоль

их оси под воздействием давления газов на верхнем электроде закреплена ограничительная шайба.

Выполнение выхлопного отверстия прямоугольной формы шириной больше ширины

сечения верхнего электрода не препятствует истечению газа из дугогасительной камеры .при увеличении ее сечения за счет радиального перемещения стержней, обеспечивая тем самым надежную работу разрядника. Выступы, выполненные на электрод-шай0 бе, определяют первоначальное сечение дугогасительной камеры и, кроме того, центрируют стержни.

Возможность отказа от удлиненного открытого (нижнего) наконечника, шунтирующего искровой промежуток, позволяет зна5

чительно уменьшить длину разрядника.

ТРУБЧАТЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий трубчатый изоляционный корпус с открытым и закрытым то ко про вод я щи ми наконечниками по концам, внутри которого расположена газогенерирующая дугогасительная камера, установленная между ограничительной щайбой и щайбообразным первым электродом, закрепленным в открытом наконечнике корпуса и образующим искровой промежуток с вторым электродом, установленным внутри дугогасительной камеры и закрепленным на закрытом наконечнике корпуса, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона отключаемых токов и уменьщения габаритов, дугогасительная камера выполнена в виде двух параллельных стержней с поперечным сечением сегментной формы, плоские боковые грани которых обращены одна к другой, а цилиндрические боковые поверхности установлены с зазором по отнощению к внутренней поверхности корпуса, причем второй электрод выполнен с прямоугольным поперечным сечением и установлен между плоскими боковыми гранями стержней, цилиндрические боковые поверхности которых выполнены с углублениями под концы дополнительно введенных пластинчатых распорных пружин, средние части i которых взаимодействуют с внутренней поверхностью корпуса, первый щайбообразный (Л электрод выполнен с торцевыми выступами, расположенными между плоскими гранями стержней, центральное отверстие щайбообразного электрода выполнено прямоугольной формы, 3 ограничительная щайба закреплена на втором электроде. 4 СО