Проходной вакуумный изолятор Советский патент 1992 года по МПК H01B17/26 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтной технике, и может быть использовано при проектировании и изготовлении высоковольтных вакуумных проходных изоляторов для сильноточных ускорителей заряженных частиц, СВЧ-генераторов, космических аппарате в и т.д.

Известен проходной вакуумный изолятор, выполненный в виде набора секций, каждая из которых содержит изоляционное кольцо и проводящую прокладку с установленным на ней с вакуумной стороны экраном, торец которого образует с соседней прокладкой промежуток, который может выполнять функции защитного разрядного промежутка.

Недостатком указанного изолятора является размещение защитного разрядного промежутка в непосредственной близости от стыка изоляционного кольца с прокладкой. Срабатывание защитного разрядника при такой компоновке вызывает запыление

(металлизацию) этого места, что снижает электрическую прочность изолятора.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является изолятор, включающий набор секций, каждая из которых содержит кольцо из изоляционного материала и токопроводящую прокладку. Прокладка выполнена такой формы, что экранирует часть поверхности изоляционного кольца, прилежащую к прокладке, и образует с аналогичной соседней прокладкой с вакуумной стороны изоляционного кольца разрядный промежуток.

Недостатком данного изолятора является низкая эффективность работы защитных разрядников, вызванная тем, что разрядники настраиваются на определенный уровень напряжения срабатывания, и при случайных понижениях электрической прочности изолятора ниже указанного уровня разрядники перестают выполнять свои фунXI

fc

ю ю о

кцим и пробой происходит по поверхности диэлектрика, вызывая его разрушение и уменьшая срок службы.

Кроме того, в данной конструкции практически исключается возможность увеличения уровня рабочего напряжения изолятора за счет его тренировки, так как для этого необходимо было бы одновременно с увеличением электрической прочности изоляционных колец в процессе тренировки обеспечить режим последовательного повышения напряжения срабатывания защитных разрядников.

Целью изобретения является повышение срока службы изолятора.

Указанная цель достигается тем, что в проходном вакуумном изоляторе, выполненном в виде набора секций, каждая из которых содержит кольцо из изоляционного материала и токопроводящую прокладку, на которой укреплен экран, образующий разрядный промежуток с экраном соседней прокладки, каждое изоляционное кольцо выполнено с кольцевым выступом, вершина которого размещена в разрядном промежутке.

В известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое изобретение от прототипа. Защитный разрядный промежуток изолятора настроен так, что его срабатывание происходит только в том случае, если на поверхности выступа появляется плазма, что возможно только при возникновении на поверхности защитного изоляционного кольца предпробивных яа- лений в виде искровых разрядов или же при перекрытии изоляционного кольца. Так как защитный разрядник срабатывает только тогда, когда пробивается изолятор или же начинаются предпробивные процессы на поверх ости изоляционного кольца, то, с одной стороны, устраняются препятствия для повышения уровня рабочего напряжения изолятора путем его тренировки, с другой стороны, исключаются пробей изолятора без срабатывания защитных разрядников, благодаря чему достигается увеличение срока службы изолятора.

На чертеже представлен общий вид проходного вакуумного изолятора.

Устройство содержит герметичный корпус, выполненный в виде набора секций, каждая из которых состоит из изоляционного кольца 1 с кольцевым выступом 1 и токо- проводящей прокладки 3 с укрепленным иа ней экраном 4, образующим с соседним экраном 5 разрядный промежуток б. Кольцевой выступ 2 на изоляционном кольце

выполнен таким образом, что его вершина размещена в разрядном промежутке 6.

Изоляционное кольцо изготовлено из полиэтилена заодно с выступом, прокладка

м экран - из нержавеющей стали, причем прокладка и экран могут быть выполнены в виде одного элемента.

Соотношение высоты и толщины выступа зависит от материала изоляционного

кольца и должно быть таким, чтобы выступ не пробивался по объему диэлектрика, а пробивался по поверхности.

Место расположения экранов (электродов защитного разрядника) выбирается исходя из условий обеспечения эффективной экранировки стыка изоляционного кольца с прокладкой, с одной стороны, и достаточного удаления разрядного промежутка от поверхносги диэлектрика для уменьшения ее запыления при разрядах, с другой стороны. В зависимости от требований, предъявляемых к изолятору, его защитные разрядники могут быть настроены как на режим

срабатывания в предпробивной стадии, при возникновении на поверхности диэлектрика искровых разрядов, не завершающихся пробоями, так и на режим срабатывания на стадии пробоя (перекрытия) по поверхности

изоляционного кольца, т.е. на стадии так называемого каналового разряда.

Указанная настройка осуществляется экспериментально для каждой конкретной конструкции изолятора путем подбора межэлектродного расстояния защитного разрядника, профиля электродов и места расположения в разрядном промежутке кольцевого выступа изоляционного кольца. Работа изолятора осуществляется следующим образом

При достижении уровня высокого напряжений, приложенного к изолятору, значения, равного (или близкого) к пробивному напряжению изолятора, на поверхности

изоляционных колец возникают разрядные (или предразрядные) процессы, сопровождающиеся образованием плазмы.

Плазма поверхностного разрядника, достигшая вершины выступа, является зффективным источником электронов, которые, бомбардируя находящийся под положительным потенциалом электрод разрядника, вызывают образование анодного факела. Распространяясь в разрядный про5 межуток, анодный фачел закорачивает электроды защитного разрядника. Так как сопротивление плазменного канала между электродами защитного разрядника существенно меньше сопротивления искрового канала вдоль поверхности изоляционного

кольца, то основной ток разряда при пробое

изолятора происходит между электродами защитного разрядника, не вызывая повреждения поверхности изоляционного кольца.

Как показали сравнительные испытания, срок службы изолятора (а использованных для испытания условиях) увеличился не менее чем в десять раз по сравнению с изолятором-прототипом (он выдержал без выхода из строя 300 включений против 30 включений изолятора-прототипа, закончившихся выходом изолятора из ctpoa),

Визуальный контроль состояния поверхности электродов после испытаний изоля- тора также подтвердил, что все пробои изолятора выносились на электроды защитных разрядников, при этом поверхность изоляционных колец, обращенных в вакуум, не повреждалась, в то время как у изолято- pa-прототипа часть пробоя совершалась по поверхности изоляционных колец, в результате чего они разрушались и изолятор быстро выходил из строя.

Кроме того, в заявляемом изоляторе наблюдался эффект тренировки. Уровень напряжения, пропускаемого изолятором без пробоя, увеличился относительно первоначального в 1,5 раза.

Формула изобретения Проходной вакуумный изолятор, выполненный в виде набора секций, каждая из которых содержит кольцо из изоляционного материала и токопроводящую прокладку, на которой укреплен экран, образующий разрядный промежуток с экраном соседней прокладки, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, каждое изоляционное кольцо выполнено с кольцевым выступом, вершина которого размещена в разрядном промежутке.

Использование: высоковольтные вакуумные приборы, применяемые в ускорительной технике. Сущность изобретения: проходной вакуумный изолятор содержит герметичный корпус, выполненный в виде набора секций, каждая из которых состоит из изоляционного кольца 1 с кольцевым выступом 2 и токопроводящей прокладки 3 с укрепленным на ней экраном 4, образующим с соседним экраном 5 разрядный промежуток 6. Вершина кольцевого выступа 2 размещена в разрядном промежутке 6.1 ил.

1