Трубчатый разрядник Советский патент 1984 года по МПК H01T1/10 

10

а

со

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

Известны трубчатые разрядники, содержащие последовательно соединенные закрытый искровой промежуток, который сэтужит для гашения дуги тока промышленной частоты, и открытый искровой промежуток для подключения указанного закрытого промежутка к токоведущему проводу .линии электропередачи, причем закрьггый промежуток охвачен электростатическим экраном, выполненным в виде металлического цилиндра, соединенного с одним из электродов закрытого промезкутка и расположенного в теле трубки из газогенерирующего материала 1.

Наличие электростатического экрана в этом разряднике позволяет повысить емкость закрьггого промежутка по отношению к емкости открытого промежутка, что поз.врляет снизить коэффициент иМпульса разрядника, определяемый как отношение импульсного пробивного напряжения разрядника к пробивному напряжению разрядника при промьшшешюй частоте. Низкий коэффициент импульса позволяет удовлетворить два прити воречивых требования, предьявляемых к защитным разрядникам, а именно позволяет, во-первых, получить высокое пробивное напряжение при промышленной частоте, т.е. исключить ложные срабатьгеания разрядника, и, во-вторЫх, получить низкое испульсное пробивное напряжение разрядника, которое должно быть на 25-30% ниже импульсного пробивного напряжения защищаемой изоляции.

Существенным недостатком известной койстр)гкцин разрядника является сложность закладки экрана в дугогасительную трубукорпус. TaKj невозможно заложить экран в трубу-корпус, изготовленную из монолитного материала, что ограничивает область применения такого решения.

Кроме того, емкость закрытого промежутка, образованная таким экраном, получается незначительной, поэтому снижение импульсного пробивного напряжения также получается незначительным.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является трубчатый разрядник, содержащий газогенерирующую трубку закрьггым и открьггым токопроводящими наконечниками, стержневой электрод, закрепленный в ду1х)гасительном канале указанной трубки на ее закрытом наконечнике и образ тоший искровой промежуток с шайбообразным электродом, который укреплен в открытом наконечнике трубки 2.

Снаружи трубки (в районе закрытого иск рового промежутка) закреплены обкладки . дополнительного электрода (экрана) в виде

металлического цилиндра, соединенного с под5 жигающим электродом, выполненным в виде винта, проходящего через боковую стенку трубки. Со стороны закрытого наконечника трубки на изоляторе закреплен открытый искровой промежуток. Эффект снижения им10 пульсного пробивного напряжения по сравнению с аналогом достигается за счет увеличения напряженности электрического поля на конце поджигающего электрода.

В этом разряднике снижение импульсного J5 пробивного напряжения более значительно и достигается за счет установки дополнительно к экрану поджигающего электрода, на конце которого обеспечивается увеличение напряженности электрического поля. 0 В данном разряднике рубка-корпус выполнена из монолитного газогенерирующего материала, однако расположение экрана снаруя® трубки снижает электрическую прочность внешней изоляции, для обеспечения 5 которой приходатся увеличивать длину разрядника. Закрепление экрана на трубке, а поджигающего электрода - в боковой стенке трубки усложняет конструкцию разрядника.

Кроме того, расположение открытого про0межутка на изоляторе увеличивает емкость этого промежутка по отношению к закрытому промежутку, а поэтому эффект снижения импульсного пробивного напряжения от наличия поджигающего электрода сни5жается.

Основным недостатком этого разрядника и указанного аналога является изменение вольт-секундной характеристики (ВСХ) после первого срабатывания (отключения тока ко0роткого замыкания). Дело в том, что ВСХ разрядников определяются на новых образцах, взятых после их изготовления. Однако после первого отключения тока короткого замыкания при эксплуата1ии дугогасите; 1ьный

5 канал в районе закрытого промежутка становится обуглероженным, что приводит к увеличению активной проводимости. Вследствие зтого импульсное пробивное напряжение разрядника снижается на 20-25%. Поэтому с 0 учетом снижения импульсного пробивного напряжения за счет дополнительного и поджигающего электрода и за счет обуглероживания ВСХ разрядника при повторных срабатьшаниях значительно изменяется, т.е. им5 пульсное пробиваное напряжение снижается. При этом снижается и пробивное напряжение при промышленной частоте, а его величина может опасно приблизиться к уровню

внутренних перенапряжений в сети, что приводит к ложным срабатываниям разрядника и, как следствие, преждевременной выработке коммутационного ресурса. Таким образом при грозовых перенапряжениях разрядник срабатывает, однако гашения тока не происходит, что создает аварийную ситуацию в злектрических сетях.

Исключить же суммирование эффекта снижения импульсного пробивного напряжения путем определения ВСХ на разрядниках, отключивших ток короткого замыкания, не во можно из-за дороговизны получения искусственного обуглероживания всех выпускаемых разрядников (затраты на получение искусственного обуглераживания одного изделия превышает его стоимость в несколько раз).

Цель изобретения - повышение надежности работы и упрощение конструкции разрядника.

Цель достигается тем, что в трубчатом разряднике, содержащем газотенерирующую трубку с закрытым и открытым токопроводяшими наконечниками, стержневой электрод, закрепленный в дугогасительном канале указанной трубки на ее закрытом наконечнике и образующий искровой промежуток с щайбообразным электродом, который укреплен в открытом наконечнике трубки, .на рабочем конце стержневого электрода перпендикулярно его оси закреплена допол нительно введенная плавкая проволочка, длиной которой выбрана равной 0,9-0,95 диаметра дугогасительного канала трубки, причем по крайнем мере один из концов проволочки расположен с зазором по отношению к внутренней поверхности указанной трубки.

Диаметр проволочки выбран расчетным путем из условия ее сгорания при отключении минимального тока нижнего предела, который имеет место в практике энергосистем, а длина проволочки получена экспериментальным путем из условия получения зазора между стенкой дугогасительного канала и поджигающим электродом необходимо го для обеспечения поджигающего разряда. Этот разрйд в зазоре усиливает эффект высокбй напряженности электрического поля на конце проволочки, что приводит к снижению импульсного пробивного напряжения.

На чертеже представлена конструкция прелагаемого разрядника, продольный осевой разрез.

Разрядник содержит монолитную газогенерирующую трубку 1 с закрытым 2 и открытым 3 токопроводящими наконечниками В дугогасительном канале 4 трубки 1 имееся закрытый искровой промежуток 5, образованный стержневым электродом 6 и шайбообразным электродом 7. Для подключения разрядника в линию электропередачи служат выводы 8 и 9. К выводу 9 обычно подключается открытый искровой промежуток (не показан). На стержневом электроде 6 жестко закреплена плавкая проволочка 10. Разрядник работает следующим образом.

Цри набегании на трубчатый разрядник волны перенапряжения -грозового происхождения с амплитудой, превышающей импульсное пробивное напряжение разрядника, происходит пробой его последовательно включенных открытого и закрытого искровых промежутков.

Цри этом за счет поджигающего разряда в закрытом искровом промежутке 5 и высо кой напряженности создаются благоприятные условия для более быстрого пробоя, а значит, и более низкого импульсного пробивного напряжения. Импульсный ток направляется в землю, и по ионизированному пути импульсного разряда начинает проходить сопровождаюший ток промыцшенной частоты.

На искровых промежутках разрядника устанавливается электрическая дуга 11, поддерживаемая рабочим напряжением сети. Луга обжигает стенки дугогасительного канала 4. При терморазложении стенок канала 4 бур-. но выделяются в больпюм количестве газы, и внутри канала создается большое давление (100-200 кГс/см и более), которое создает направленное дутье вдоль столба электрической дуги, горящей на электродах

6 и 7 закрытого искрового промежутка 5. Газы высокого давления, соприкасаясь со столбом дуги, охлаждают ее и выдувают продукты горе1шя дуги из открытого наконечника 3. Дуга гаснет при первом втором переходе тока промышленной частоты через нулевое значение, диэлектрическая прочность искровых проме)1Сутков восстанавливается и разрядник готов к повторной работе.

Цри горении дуги происходит сгорание проволочки 10, а стенки дугогасительного канала 4 в области искрового промежутка 5 обуглероживаются. Активная проводимость резко увеличивается, что создает условия , для снижения импульсного пробивного напряжения до нормированных значений при последующих отключениях без поджигающего электрода.

Снабжение стержневого электрода плавкойпроволочкой позволяет получить эффект сни: жения импульсного пробивного напряженил за счет создания на концах проволочки высокой напряженности электрического поля, провоцирующего поджигающий разряд на стенку дугогасительного канала. Установлено, что снижение импульсного пробивного напряжения получается значительным и достаточным даже без использования экрана. Однако вследствие малой толишны проволочки после первого срабатьгаашш, т.е. отключения тока короткого замыкания, проволочка сгорает и поэтому ее действие распространяется только на новый, необуглероженный разрядник. Снижение импульсного пробивного напряжения при втором я последующих срабатьгеаниях осуществляется за счет . обуглероживания дугогасителыюго канала. Так как действие проволочки распространяется только на новый разрядник и отсутствует в разряднике, отключившем ток короткого замыкания, то суммирование эффек 96 та снижения импульсного пробивного напряжения исключается, чем повышается надежность работы разрядника. Размещение проволочки на стержневом злектроде, например, при помощи точечной сварки и отсутствие электростатического экрана значительно упрощает конструкцию разрядника. Испытания предлагаемого трубчатого разрядника на напряжение 110 кВ показали, что импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени 2 мкс снижается на 18%, а от действия обуглероживания канала - на Отсюда следует, что при эксйлуаташш этих разрядников импульсное пробивное напряжение практически не изменяется, чем обеспе чивается надежная его лабота.

ТРУБЧАТЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий газогенерирующую трубку с закрытым и открытым токопроводящими наконечниками, стержневой электрод, закрепленный в дугогасительном канале указанной трубкн на ее закрытом наконечнике и образующий искровой промежуток с шайбообразным электродом, который укреплен в открытом наконечнике трубки отлнчающийс я тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения, на рабочем конце стержневогр электрода перпендикулярно его оси закреплена дополнительно введенная плавкая проволочка, длина которой выбрат равной 0,9-0,9 диаметра дугогасвтелыюго канала трубки, причем по кра{гаей мере один из концов проволочки расположен с (Л зазором по отношешсю к внутренней поверхности указанной трубки.