Разрядник Советский патент 1937 года по МПК H01T1/02 

Как известно, трубчатый разрядник, называемый чаще трубкой Торока, состоит из фибровой или фибро-бакелитовой трубки, внутрь которой вставлены электроды той или иной формы.

Применением соответствующей конструкции электродов достигается разряд всегда внутри трубки при воздействии напряжений достаточной амплитуды. Между линией и разрядником обычно оставляется искровой промежуток, предохраняющий его от постоянного воздействия напряжения, так как при длительном воздействии напряжения фибра обугливается токами утечки и теряет свои изолирующие свойства.

При падении на разрядник волны импульса с амплитудой, достаточной для перекрытия наружного и внутреннего промежутка разрядника, происходит разряд, вслед за которым в трубке устанавливается дуга короткого замыкания. В виду высокой температуры дуги происходит интенсивное обжигание фибры, сопровождаемое бурным газообразованием. Давление в трубке резко возрастает, и газы с большой силой выбрасываются наружу, что вызывает интенсивную деионизацию искрового промежутка и приводит к гашению дуги при первом прохождении тока через нулевое значение.

Автором найдено, что на гашение дуги в разряднике чрезвычайно сильное влияние оказывает полость между штыревым электродом, расположенным внутри фибровой трубки, и стенками этой трубки.

Трубка, закрытая с одного концэ электродом, ввинченным на резьбе таким образом, что между электродом и фиброй полости не осталось, при внутреннем диаметре 10 мм и расстоянии между электродами 240 мм, не гасит дуги. При внутреннем диаметре 12 мм и расстоянии между электродами в 355 мм разрядник один раз погасил в четыре полупериода, бторой раз короткого не выключил. При применении цилиндрического электрода, свободно вставляемого в трубку таким образом, что между электродом и фиброй образуется полость, разрядник с внутренним диаметром фибры 10 мм и расстоянием между электродами 240 мм выключает короткое в тех же условиях 20 раз подряд; при этом внутренний диаметр фибры постепенно увеличивается до 19-20 мм.

Влияние „резервуара, образуемого под электродом, может быть объяснено следующим образом. Во время горения дуги в трубке возникает большое давление, которое может достигнуть 550 атм. и выше, благодаря чему в „резервуаре под электродом скопляется газ, находящийся под большим давлением. К концу полупериода, когда ток приближается к своему нулевому значению, давление в трубке падает, так как уменьшается обжиг фибры и газообразование, а выход газов через открытое отверстие продолжается. Очевидно, что и давление в „резервуаре под электродом также уменьшается; газ, скопившийся там, выходит наружу, проходя через всю область дуги. Газ, находящийся в сравнительно узкой щели между металлическим электродом и стенками фибры вне дуги, обладает значительно большей электрической прочностью, чем газы, заполняющие дуговое пространство (промежуток .между электродами); следовательно, к концу полупериода дуга подвергается воздействию продольного газового дутья, что способствует ее интенсивной деионизации.

В предлагаемом разряднике как раз и используется этот фактор, повышающий интенсивность деионизации. Здесь гашение дуги определяется не столько состоянием газа внутри искрового промежутка, сколько состоянием и количеством газа в „резервуаре под электродом. Такой разрядник гасит дугу подобно газонапорному выключателю с той лишь разницей, что здесь газ образуется внутри искрового промежутка в продолжение первой половины полупериода и нагнетается в „резервуар, затем выдувается наружу через дугу во половине полупериода. Дуговой промежуток, главным образом, служит генератором газа, нагнетаемого в „резервуар под большим давлением.

Конструкция предлагаемого трубчатого разрядника пояснена чертежом, на фиг. 1 которого изображен в продольном разрезе линейный разрядник, выполненный согласно изобретению; на фиг. 2-станционный разрядник;

на фиг. 3-станционный разрядник иной конструкции (со специальным резервуаром под электродом); на фиг. 4-7-электроды с деионизирующими приспособлениями различных конструкций.

В известном разряднике, закрытом с одного конца, длина штыревого электрода 7 относится к длине внутреннего искрового промежутка 2 примерно, как 1 :3 или 1:4. В предлагаемом разряднике отношение этих длин имеет обратный порядок.

Линейный разрядник, служащий для защиты линий передач, состоит из фибровой трубки 3, обмотанной слоем 4 бакелизированной бумаги. Цилиндрический электрод, глубоко входящий внутрь разрядника со стороны закрытого конца, состоит из двух частей: верхней железной / и нижней алюминиевой 7. Железный и алюминиевый электроды соединены между собою с помощью железной соединительной муфты 5. К поверхности соединительной муфты приварены шесть железных стержней. Газы по пути в резервуар и обратно вынуждены проходить в сравнительно узких щелйх между наваренными на муфту 5 стерженьками, что способствует интенсивной деонизации газов. По мере работы разрядника алюминиевый электрод сгорает, и расстояние между электродами увеличивается. После сгорания всего алюминиевого электрода увеличение расстояния между электродами прекращается. В некоторых случаях (для малых напряжений) при малой длине трубки резервуар под электродом может оказаться недостаточно емким; в этих случаях целесообразно устройство дополнительного резервуара 7 в наконечнике, как это изображено на фиг. 3.

Станционный разрядник (фиг. 2, 3) также состоит из фибро-бакелитовой трубки 3, 4, внутрь которой с одной стороны глубоко входит цилиндрический электрод 7. Пластины, приваренные к наконечнику с другой стороны, служат вторым электродом.

Во всех конструкциях разрядника резервуар для приема выделяемых фиброй при разряде газов образован

пространством между электродом 1 и трубкой 3 большая длина электрода 7 придает этому резервуару нужную емкость; в конструкции по фиг. 3, кроме того, имеется на закрытом конце трубки вспомогательный резервуар 7.

При воздействии волны перенапряжения на разрядник, установленный в защищаемой электрической сети, внутри происходит искровой разряд, вслед за которым в трубке устанавливается вольтова дуга. Под влиянием выделяемой дугой энергии фибра обгорает, что приводит к интенсивному газообразованию. При этом давление в трубке возрастает, благодаря чему в резервуар, образованный между цилиндрическим электродом и фибровой трубкой, нагнетается газ под большим давлением. К концу полупериода, когда давление в трубке падает, газ выходит обратно в область дуги. Так как газ проходя из дуги в резервуар и обратно, деионизируется в приспособлении , в дугу попадает газ с большой электрической прочностью, что вызывает деионизацию искрового промежутка и гашение дуги.

В качестве деионизирующих приспособлений б могут быть применены надетые и закрепленные на электроде 2 отрезки металлических трубочек (фиг. 4) или решеток, приваренные к электроду штифты (фиг. б) или намотанные на электрод проволочные винтовые спирали, привареннь е концами к электроду (фиг. 5, 7).

Резкое уменьшение дугогасящей длины разрядника настолько уменьшает его разрядное напряжение, что делает возможным защиту подстанционной изоляции не только нормальной электрической прочности, но даже значительно ослабленной.

С целью дальнейшего понижения разрядного напряжения разрядника параллельно трубке может быть включена емкость, величина которой значительно превосходит емкость внешнего искрового промежутка. При отсутствии шунтирующей емкости напряжение распределяется между внешним и внутренним промежутками. При наличии этой емкости напряжение почти целиком ложится на внешний промежуток, благодаря чему он пробивается при меньшей величине приложенного напряжения. После пробоя промежутка все напряжение целиком ложится на внутренний.

Шунтирующая емкость может быть выполнена в виде проводника длиной в 3-4 м между трубкой и внеш.ним искровым промежутком.

Наличие трубчатого разрядника с низким разрядным напряжением дает возможность значительно улучшить схему защиты подстанций. При установке такого разрядника на расстоянии 500-800 .и от подстанции все волны, приходящие с линии, будут срезаться этим разрядником. Если от подстанции отходит больше одного фидера, и участок линии между разрядником и подстанцией будет надежно защищен от непосредственного попадания молнии, на подстанцию не смогут попасть волны, опасные для аппаратуры. Разрядник, установленный на подстанции, нормально не будет работать и будет служить лищь резервом. Если число отходящих фидеров равно трем или больще, то практически на подстанцию вовсе не будут попадать волны перенапряжения. При этом для системы с напряжением в 110 kV и выше защита может быть осуществлена на столь низком уровне, что допускает применение значительно более слабой изоляции, чем это принято в настоящее время. Так, в Америке и у нас принято новые 110 kV подстанции строить так, чтобы они защищались координирующим промежутком в 760 мм. Разрядники, установленные на ПО kV подстанциях Донэнерго, защищали от перекрытия координирующий промежуток в 400 мм, причем эта величина может быть еще понижена. Даже, если изоляцию аппаратуры и трансформаторов вновь строящихся 110 kV подстанций ориентировать на координирующий промежуток в 450-500 м.м, то получится значительное снижение стоимости подстанций.

Необходимо отметить, что данную конструкцию разрядника отнюдь не следует рассматривать, как окончательную.

Предмет изобретения.

1. Разрядник, состоящий из фибровой или фибро-бакелитовой трубки с металлическими электродами, отличающийся тем, что трубка на конце или посредине снабжена резервуаром, имеющим больщий объем, чем объем искрового промежутка, с целью накопления в нем образующихся при разряде газов, используемых для гашения дуги Б конце полупериода переменного тока, именно-в момент прохождения тока через нулевое значение.

2.При разряднике по п. 1 применение электродов из легкоплавкого металла (например, алюминия).

3.При разряднике по пп. 1-3 применение приспособления для деионизации газов, проходящих из искрового промежутка в резервуар и обратно.

4.При разряднике по пп. 1-4 применение емкости, включенной параллельно с разрядником.

.

в

ff i

3 4 « ,

Л.. -...-......./ ...

yjaaKjj

±1иг4

cdnrl

сЬиг