УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Советский патент 1973 года по МПК H01T14/00 H02H7/16 

1

Известные устройства для защиты высоковольтного оборудования, содержащие три соосно установленных и расположенных на расстоянии друг от друга электрода, не обеспечивают надежной защиты сильноточных быстродействующих конденсаторных батарей.

С целью устранения указанного недостатка в предлагаемом устройстве один из электродов выполнен плоским с отверстием в центре, по сторонам которого расположены трубчатый электрод с внутренним диаметром, равным диаметру отверстия в плоском электроде, и стержневой электрод, подключенный к плоскому через индзктивное сопротивление и находящийся от него на расстоянии меньщем, чем расстояние между трубчатым и плоским электродами.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 приведена электрическая схема включения устройства, а также схематически изображено формирование плазменной струи с протекающим в ней током в рабочем и аварийном режимах; на фиг. 3 дана схема включения устройства между секциями параллельно соединенных конденсаторов.

Устройство содержит плоский электрод 1 с отверстием в центре, трубчатый электрод 2 с внутренним диаметром, равным диаметру отверстия в плоском электроде, и стержневой

электрод , находящийся от плоского электрода на расстоянии меньщем, чем расстояние между трубчатым и плоским электродами. Электроды выполнены из тугоплавких металлов.

Пластины 4, 5 служат для присоединения кабелей.

Изоляционные стаканы и 7 из оргстекла или полиэтилена являются одновременно изоляцией межэлектродных промежутков и опорными конструкциями для монтал а и центровки электродов.

Электрод 3 заземлен и через индуктивное сопротивление L соединен с электродом /

(см. фиг. 2). Последний соединен с одним из полюсов конденсаторной группы 8, которая через стартовый разрядник 9 присоединена к электроду 2 и к общей для всех групп сборной шине, к которой подключена также нагрузка 10. Все присоединения для снижения индуктивности выполнены параллельными кабелямн.

При подаче запускающего импульса на стартовый разрядник 9 последний срабатывает; все напряжение батареи оказывается кратковременно приложенным к межэлектродному промежутку, вызывая пробой. Канал разряда под действием собственного магнитного поля тока перемещается к центру и затем «проваливается в отверстие электрода 1.

Экспериментально было показано, что- в разрядах типа фонтанирующего пинча в воздухе, если в них обеспечивается высокая плотность тока (10 а/см), образуется струя в виде внешнего плазменного коаксиала // и внутреннего токового шнура 12, служащая продолжением металлических электродов. Движение струи происходит на расстоянии, на порядок большем, чем промежуток между главными электродами 1 и 3. Так, в воздухе при атмосферном давлении для С 36 мкф, раб 25 кв были получены струи с током 0,5 мга длиной 40-50 см с начальными скоростями порядка 10 см/сек. На фронте струи достигались температуры (2-5) 10 °К. .- Такая -струя-обладает- меньшими индуктивностью И Сопротивлением, чем линейная искра. Струя движется к электроду 2, который удален на такое расстояние 62, чтобы при протекании в струе рабочего тока замыкания его струей не произошло в течение требуемого интервала времени. С другой стороны 62 не долж-но быть больше расстояния, которое струя должна пройти при протекании в ней аварийного тока за время увеличения его до допустимой величины, не вызывающей взрыва. поврежденного конденсатора.

После прохождения струей промежутка между электродами 1 и 2 она попадает в трубку электрода 2 и движется далее во внутренней ее полости. Благодаря плазме и скользящему контакту со стенкой трубки заметно уменьшается износ электродов 2. Одновременно снижаются индуктивность струи, воздействие ударных волн на изоляцию и интенсивность звука. Через трубку, а также через дополнительные отверстия в верхнем и нижнем электродах происходит удаление горячих газов из межэлектродной области.

При большом количестве параллельно соединенных конденсаторов в группе 8 может произойти разряд их на поврежденный конденсатор не только в импульсном, но и в зарядном режиме, что также может привести к аварии. Чтобы ее избежать, применяют секционирование конденсаторных групп защитными устройствами (см. фиг. 3). Этим предотвращают аварию, вызванную разрядом одной секции конденсаторов 13 на поврежденный конденсатор М другой секции. Количество конденсаторов в секции выбирают таким, чтобы их разряд на поврежденный конденсатор не мог привести к взрыву.

В случае повреждения одного из конденсаторов 14 происходит разряд на него остальных конденсаторов той же секции и конденсаторов 13 другой секции. Как только ток возрастет до допустимой аварийной величины, плазменная струя замкнет электрод 2 и аварийный ток, минуя поврежденный конденсатор, будет проходить через плазменную струю.

Установленные на батарее защитные устройства могут быть использованы для затягивания тока в нагрузке ил« отсечения тока.

5 Для этого расстояние §2 устанавливают таким, чтобы замыкание электрода 2 плазменной струей происходило в максимуме или нуле рабочего тока контура. Предлагаемая конструкция благодаря отсутствию плавких проволочек и использованию в качестве замыкателя плазменной струи, формируемой собственным рабочим током контура, отличается -простотой. Коаксиальность токов в разряде, обеспечиваемая структурой струи, обладающей меньшей по сравнению с линейной искрой индуктивностью, позволяет снизить индуктивность устройства и соответственно уменьшить долю аварийного тока, текущего через поврежденный конденсатор при его шунтировании. Надежность замыкания струей промежутка 62 (время аварийного отключения) практически не зависит от величины напряжения на нем.

Предмет и з о б р е т е н и я

Устройство для защиты высоковольтного о-борудования, содержащее три соосно установленных на расстоянии друг от друга электрода, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты сильноточных быстродействующих конденсаторных батарей, один из электродов выполнен плоским с отверстием в центре, по обе стороны которого

расположены трубчатый электрод с внутренним диаметром, равным диаметру отверстия в плоском электроде, и стержневой электрод, подключенный к плоскому через индуктивное сопротивление и установленный от него на

расстоянии меньшем, чем расстояние между трубчатым и плоским электродами.

4

.1

-9 :

11 12

м «о

л

,0

Фи2..2

74

13