Трубчатый разрядник

 

ТРУБЧАТЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий цилиндрический изоляционный корпус, на одном торце которого закреплен открытый токопроводтций наконечник с закрепленным на нем шайбообразным основным электродом, а на другом торце - закрытый токопроводящий наконечник, на котором закреплен размещенный внутри корпуса по его оси стержневой основной электрод, и соединенный с одним из основных элек .тродов дополнительный электрод, о-т личающийся тем, что, с целью повьш1ения отключающей способности по току, увеличения срока службы и улучшения защитных характеристик , он снабжен цилиндрическим вкладышем из газогенерирующего материала , выполненным с центральным каналом и установленным на щайбообразном основном электроде коаксиально снаружи стержневого основного электрода с кольцевыми зазорами по отношению к пос леднему и к внутренней поверхности корпуса, а дополнительный электрод установлен коаксиально снаружи стержневого основного электрода и выполнен в виде стакана, закрепленного донной частью на стержневом основном электроде и плотно прилегающего внешней боковой поверхностью к поверхности канала вкладыша, причем шайбообразный. основной электрод вы полнен с отверстиями, соединяющими кольцевой зазор между вкладышем и внутренней поверхностью корпуса с атмосферой, а длина L вкладьш1а и (Длина 6 промежутка между основными электродами выбраны всоотношении ,,4.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

69) ()1) А

3(59 Н 01 T 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3487405/24-07 (22) 07.09.82 (46) 15.05.84. Бюл. Р 18 (72) И.У.Никоненко (7 1) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт Производственного объединения "Уралэлектротяжмаш" им. В.И.Ленина (53) 621.316.933(088.8) (56) 1. Безруков Ф.В. и др. Трубчатые разрядники. Энергия", 1964, с. 47, рис. 2-3.

2. Безруков Ф.В. и др. Трубчатые разрядники". "Энергия", 1964,с.39, рис. 2-1 (прототип). (54)(57) ТРУБЧАТЬИ РАЗРЯДНИК, содержащий цилиндрический изоляционный корпус, на одном торце которого закреплен открытый токопроводпщий наконечник с закрепленным на нем шайбообразным основным электродом, а на другом торце — закрытый токопроводящий наконечник, на котором закреплен размещенный внутри корпуса по его оси стержневой основной электрод, и соединенный с одним из основных элек,тродов дополнительный электрод, о .тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения отключающей способности по тоху, увеличения срока службы и улучшения защитных характеристик, он снабжен цилиндрическим вкладышем из газогенерирующего матерна" ла, выполненным с центральным каналом и установленным на шайбообразном основном электроде коаксиально снаружи стержневого основного электрода с кольцевыми зазорами по отношению к пос» леднему и к внутренней поверхности корпуса, а дополнительный электрод установлен коаксиально снаружи стержневого основного электрода и выполнен в виде стакана, закрепленного донной частью на стержневом основном электроде и плотно прилегающего внешней боковой поверхностью к поверхности канала вкладыша, причем шайбообразный. основной электрод вы полнен с отверстиями, соединяющими кольцевой зазор между вкладышем и внутренней поверхностью корпуса с атмосферой, а длина вкладыша и ,длина 8 промежутка между основными электродами выбраны в соотношении . L/8>1,4.

1092633

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции высоковольтных разрядников, предназначенных для защиты изоляции электрооборудования от грозовых перенап 5 ряжений.

Известен трубчатый разрядник, содержащий винипластовую трубкукорпус, закрытую с одного торца, внутри которой размещены основной электрод, выполненный в виде шайбы, и стержневой основной электрод, образующие закрытый искровой промежуток (1) .

После пробоя искрового промежутка грозовым перенапряжением в .нем заго-. рается дуга короткого замыкания.

Под воздействием высокой температу ры дуги происходит резкое возрастание давления в центральном канале корпуса. Газы с большой скоростью выбрасываются наружу через открытый конец, вызывая интенсивную деионизацию промежутка и гашение дуги при прохождении тока через нулевое значение.

Однако количество газа, выделяемое в искровом канале, пропорциональ* нб величине тока и к концу полупериода (подвода тока к нулевому значе- Зо нию) давление газа в канале уменьшается, что снижает интенсивность дутья в момент, наиболее благоприят ный для гашения тока. Этим объясняются незначительные пределы тока от- 35 . ключения у разрядника такого типа.

Наиболее близким к предлагаемому является трубчатый разрядник, содержащий цилиндрический изоляционный корпус, на одном торце которого зак- 40 реплен открытый токопроводящий наконечник с закрепленным на нем шайбообразным основным электродом, а на другом торце — закрытый токопроводящий наконечник, на котором закреплен размещенный внутри корпуса по его оси стержневой основной электрод и соединенный с одним из основных электродов дополнительныи электрод (2), 50

Для организации более интенсивного дутья в момент прохождения тока через нулевое значение в этом разряднике вблизи закрытого наконечника образован металлически резервуар, которыи является своего рода аккумуляУ 55 тором сжатого газа, образующегося в первую половину полупериода нарастающего тока. В момент перехода тока через нулевое значение в этом разряднике поддерживается интенсивное дутье за счет высвобождения запасенного в резервуаре газа.

Интенсивность гашения дуги тем эффективнее, чем ниже температура газа в резервуаре, которая зависит от величины охлаждающей поверхности резервуара. Однако размеры резервуара ограничены;габаритами разрядника. Кроме того, удаленность резервуара от дугогасительного промежутка снижает. эффективность дутья из-за длительного перемещения охлаж-, денного газа к месту горения дуги;

Для повышения емкости искрового промежутка с целью обеспечения стабильности защитных характеристик при установке данного разрядника на объекте последовательно с открытым искровым промежутком в разряднике установлен соединенный с основным шайбообразным электродом дополнительный электрод, который представляет собой полоску фольги, заложенную между слоями бакелитового корпуса.

Однако в данном разряднике емкость искрового промежутка повышена незначительно из-за невозможности увеличения размеров полоски ввиду ослабления прочности корпуса разрядника..

Недостатком указанного разрядника также является и малый срок службы, так как при выгорании центрального канала до предельно допустимой величины диаметра, нормируемого заводомизготовителем, разрядник должен быть заменен новым. При этом остальные детали разрядника не успевают прийти в негодность.

Цель изобретения — повышение отключающей способности по току, увеличение срока службы трубчатого разпядника и улучшение защитных характеристик.

Указанная цель достигается тем, что трубчатый разрядник, содер жащий цилиндрический изоляционный корпус, на одном торце которого закреплен открытый токопроводящий наконечник с закрепленным на нем шайбообразным электродом, а на другом торце — закрытый токопроводящий наконечник, на котором закреплен размещенный внутри корпуса на его оси стержневой основной электрод, и соединенный с одним из основных электродов дополнительный электрод, снабжен

1092633 цилиндрическим вкладышем из газогенерирующего материала, выполненным с центральным каналом и установленным на шайбообразном основном электроде коаксиально снаружи стержневого основного электрода с кольцевыми зазорами по отношению к последнему и к внутренней поверхности корпуса, а дополнительный электрод установлен коак-О сиально снаружи стержневого основного электрода и выполнен в виде стакана, закрепленного донной частью на стержневом основном электроде и плотно . прилегающего внешней боковой поверх!

5 ностью к поверхности канала вкладыша, причем шайбообразный основной электрод выполнен с отверстиями, соединяющими кольцевой зазор между вкладышем и внутренней поверхностью корпуса с ат20 мосферой, а длина вкладыша и длина (промежутка между основными электродами выбраны в соотношении

Е/03 1,4.

На чертеже изображен трубчатый разрядник на напряжение 110 кВ, разрез. Разрядник содержит изоляционный корпус 1 с закрытым 2 и открытым 3 токопроводящими наконечниками, вкладыш 4 длиной L равной 490 мм, внутри которого размещен искровой промежуток длиной 3 равной 350 мм, образованный основными стержневым электродом 5 и шайбообразным электродом 6. Вкладыш

4 размещен в полости корпуса 1 с коль- З5 цевыми зазорами по отношению к стержневому основному электроду 5 и к внутренней поверхности корпуса 1. Коаксиально стержневому электроду 5 внутри вкладыша 4 установлен дополнительный 40 электроп 7, который выполнен в виде стакана и закреплен донной частью в резьбовом разъеме стержневого электрода 5. Стакан 7 боковой частью запрессован в центральном канале вкладыша 4. Жесткое закрепление вкладыша 4 осуществляется при помощи трубчатой гайки 8, которая поджимает шайбообразный электрод 6 к торцу вкладыша 4;

5О

Полость стакана 7 образует резервуар для сжатого газа.

Шайбообразный электрод 6 выполнен с отверстиями 9, соединяющими кольцевой зазор между вкладышем 4 и кор55 пусом I с атмосферой. Для подключения разрядника к электрической сети предусмотрены контактные выводы 10 и 11.

Трубчатый разрядник работает следующим образом.

При установке в электрических сетях разрядник подключается последовательно с открытым искровым промежутком (не показан) .При появлении грозовой волны перенапряжения происходит пробой открытого искрового промежутка, а затем промежутка разрядника. По ионизированному пути импульсного разряда начинает протекать сопровождающий ток промышленной частоты.

Электрическая дуга отжигает стенки центрального канала вкладыша 4, который выполнен из газогенерирующего материала. При терморазложении стенок вкладыша 4 выделяется в большом количестве газ и в центральном канале вкладыша 4 создается давление, дос" тигающее нескольких сотен атмосфер.

Это давление вызывает дутье газа в резервуар, образованный полостью ста1кана 7, и через центральное отверстие в шайбообразном электроде 6 — в атмосферу. К концу полупериода тока, когда давление газа в центральном ка" нале вкладыша 4 падает, охлажденный о стенки стакана 7 газ выходит из резервуара по каналу в атмосферу дено"

1 низируя дугу разряда, благодагл чему создаются благоприятные условия для гашения дуги при переходе тока через нулевое значение и, тем самым, повышается отключающая способность разрядника по току.

После выработки центрального канала BKJIQptlGIH до предельной величины диаметра, указанного заводом изготовителем в эксплуатационной документации, вкладыш заменяется новым и эксплуатация разрядника может быть продолжена.

Отсутствие ограничения по вели и не поверхности охлаждения резервуара и расположение его вблизи дугога" сительного промежутка позволяет достаточно повысить отключающую способность по току без увеличения габаритов разрядника. Кроме того, такое соединение стакана со стержневым электродом и его близкое расголожение от закрытого промежутка создает электрическое поле более равномерное, что позволяет повысить пробивное напряжение промышленной частоты.

1092633

Данная конструкция дополнительного электрода также позволяет установить его в разрядниках с корпусом из любого изоляционного материала— монолитного или слоистого.

Для исключения пробоев между стаканом и шайбообраэным электродом вне дугогаситепьного канала по внешней поверхности вкладыша его длина выполнена больше длины 1 искрового промежутка не менее, чем на

40Х, что определено экспериментальным путем.

При резком понижении температуры окружающего воздуха на внутренней поверхности корпуса разрядника может конденсироваться влага, которая снижает электрическую прочность внут ренн ей изоляции. Для повышения надежности работы разрядника за счет исключе-. ния возможности пробоев по внутренней поверхности корпуса и по внешнеи поверхности вкладыша в электродешайбе данного разрядника выполнены отверстия, соединяющие полость между вкладышем и корпусом с атмосферой. Через эти отверстия изменение температуры воздуха внутри корпуса происходит почти одновременно с изменением температуры окружающего воздуха и, тем самым исключается выпадение влаги.

В данной конструкции разрядника площадь поверхности стакана, воспри,нимающего давление газа, в несколько раз меньше площади внутренней поверх. ности корпуса, что снижает механическую нагрузку на корпус и позволяет применить для его выполнения менее прочные материалы, например фарфор, или уменьшить толщину стенки корпуса.

Электрическое соединение стакана со стержневым электродом дает возможность использовать его в качестве дополнительного электрода и повысить емкость искрового промежутка разрядника, что обеспечивает достаточную стабилизацию защитных характеристик разрядника за счет уменьшения влияния паразитной емкости разрядника на его характеристики.

Дело в том, что при установке разрядника в электрических сетях параллельно разряднику подключается паразитная емкость, величина которой зависит от конструкции и материала опоры, высоты установки разрядника и т.д. Если паразитная емкость по величине соизмерима с емкостью искрового промежутка, то, подключаясь параллельно, она может значительно изменить суммарную емкость разрядника.

ЗО Испытания макетного образца трубчатого разрядника показали, что отключающая способность по току увеличилась в два раза по сравнению с разрядником, принятым за прототип.

1092633

Составитель В.Гомзин

Редактор В.Ковтун Техред А.Ач Корректор С.Шекмар

Заказ 3268/39 Тираж 591 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул.Проектная, 4