Трубчатый разрядник

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК эио H 01 Т 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 г (21) 3613311/24-07 (22) 24.06.83 (46) 15.12.84. Бюл. N 46 (72) Г. И. Китаев, И. У. Никоненко и М. А. Упчер (7!) Научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт производственного объединения "УралэлектротяжMGBI (53) 621.316.933 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 493842, кл. Н 01 Т 1/00, 1970.

2. Безруков Ф. В. и др. Трубчатые разрядники. Л., "Энергия", 1964, рис. 3 — 5, с. 74 (прототип)...SU„„1129679 А (54) (57) ТРУБЧАТЬ Й . РАЗРЯДНИК, содержащий газогенерирующую трубку с закрытым и открытым токопроводящими наконечниками, стержневой электрод, закрепленный в дугогасительном канале указанной трубки на ее закрытом наконечнике и образующий искровой промежуток с шайбообразным электродом, который укреплен в открытом наконечнике трубки . о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения, на рабочем кон. це стержневого электрода перпендикулярно его оси закреплена дополнительно введенная плавкая проволочка, длина которой выбрана равной 0,9 — 0,95 диаметра дугогаситепьного канала трубки, причем по крайней мере один из концов проволочки расположен с зазором но отношению к внутренней поверхности указанной трубки.

1129679

Изобретение относится к области электротехнике и касается конструкции высоковольтных трубчатых разрядников, предназначенньгх для защиты изоляции электрооборудования от грозовых перенапряжений. 5

Известны трубчатые разрядники, содержащие последовательно соединенные закрытый искровой промежуток, который служит для гашения дуги тока промьшшенной частоты, и открытый искровой промежуток для под- 1О ключения указанного закрытого промежутка к токоведущему проводу, линии электропередачи, причем закрытый промежуток охвачен электростатическим экраном, выполненным в виде металлического цилиндра, соединенного с одним из электродов закрытого промежутка и расположенного в теле трубки иэ газогенерирующего материала Щ.

Наличие электростатического экрана в . этом разряднике позволяет повысить емкость закрытого промежутка по отношению к емкости открытого промежутка, что поз.воляет снизить коэффициент импульса разряд ника, определяемый как отношение импульсного пробивного напряжения разрядника к 25 пробивному напряжению разрядника при промьшшенной частоте. Низкий коэффициент импульса позволяет удовлетворить два пригн воречивых требования, предъявляемых к защитным разрядникам, а именно позволяет, во-первых, получить высокое пробивное нанряжение при промышленной частоте, т.е. исключить ложные срабатывания разрядника, и, во-вторых, получить низкое испульсное пробивное напряжение разрядника, которое должно быль на 25 — 30% ниже импульсного пробивного напряжения защищаемой изоляции.

Существенным недостатком известной конструкции разрядника является сложность закладки экрана в дутогасительную трубу40 корпус. Так невозможно заложить экран в трубу-корпус, изготовленную из монолитного материала, что ограничивает область применения такого решения.

Кроме того, емкость закрытого промежут45 ка, 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 с закрытым и открытым токопроводящими наконечниками, стержневой электрод, закрепленный в дугогасительном канале укаэанной трубки иа ее закрытом наконечнике и об- 55 разующий 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 поджигающим электродом, выполненным в виде винта, нроходящего через боковую стенку трубки. Со стороны закрытого наконечника трубки на изоляторе закреплен открытый ис- кровой промежуток. Эффект снижения импульсного пробивного напряжения по сравнению с аналогом достигается за счет увеличения напряженности электрического поля на конце поджигающего электрода.

В этом разряднике снижение импульсного пробивного напряжения более значительно и достигается за счет установки дополнительно к экрану поджигающего электрода, на конце которого обеспечивается увеличение напряженности электрического поля.

В данном разряднике Фрубка-корпус выполнена из монолитного газогенерирующего материала, однако расположение экрана снаружи трубки снижает электрическую прочность внешней изоляции, для обеспечения которой приходится увеличивать длину разрядника. Закрепление экрана на трубке, а поджигающего электрода — в боковой стенке трубки усложняет конструкцию разрядника.

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

Основным недостатком этого разрядника и указанного аналога является изменение вольт-секундной характеристики (ВСХ) после первого срабатывания (отключения тока короткого замыкания). Дело в том, что ВСХ разрядников определяются на новых образцах, взятых после их изготовления. Однако после первого отключения тока короткого замыкания при эксплуатачии дугогасительный канал в районе закрытого промежутка становится обуглероженным, что приводит к увеличению активной проводимости. Вследствие этого импульсное пробивное напряжение разрядника снижается на 20 — 25%. Поэтому с учетом снижения импульсного пробивного напряжения за счет дополнительного и поджигающего электрода и эа счет обуглерожива I ния ВСХ разрядника при повторных срабатываниях значительно изменяется, т.е. импульсное пробиваное напряжение снижается.

При этом снижается и пробивное напряжение при промышленной частоте, а его величина может опасно приблизиться к уровню

Снабжение стержневого электрода плавкой

55 проволочкой позволяет получить эффект сии; жения импульсного пробивного напряжения за счет создания на концах проволочки высокой напряженности электрического поля, 3 11296 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 электрических сетях.

Исключить же суммирование эффекта снижения импульсного пробивного напряжения путем определения ВСХ на разрядниках, отключивших ток короткого замыкания, не возможно 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 разряд. ника.

Цель достигается тем, что в трубчатом разряднике, содержащем газотенерируюшую трубку с закрытым и открытым токопроводящими наконечниками, стержневой электрод, закрепленный в дугогасительном канале укаэанной трубки на ее закрытом наконечнике и образующий искровой промежуток с шайбообразным электродом, который укреплен в открытом наконечнике трубки, 30 .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 про- 35 волочки 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 разряд в зазоре усиливает эффект высокой напряженности электрического поля на конце проволочки, что приводит к снижению импульсного пробивного напряжения.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого разрядника, продольный осевой разрез.

Разрядник содержит монолитную газогенерирующую трубку 1 с закрытым 2 и открытым 3 токопроводяшими наконечниками.

В дутогасительном канале 4 трубки 1 имеет79 4 ся закрытый искровой промежуток 5, образованный стержневым электродом 6 и шайбообразным электродом 7. Для подключения разрядника в линию злектропередачй 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.

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

При 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 направляе-.ся в землю, и по ионизированному пути импульсного разряда начинает проходить сопровождающий ток промышленной частоты.

На искровых промежутках разрядника устанавливается электрическая дуга 11, поддерживаемая рабочим напряжением сети. Дуга .обжигает стенки дугогасительного канала 4.

При терморазложении стенок канала 4 бур-. но выделяются в большом 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 про. дукты горения дуги иэ открытого наконечника 3. Дуга гаснет при первом-втором переходе тока промышленной частоты через нулевое значение, диэлектрическая прочность искровых промежутков восстанавливается и разрядник готов к повторной работе.

При 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 цри последующих отключениях без Ъоджитающего электрода.

1129679 капала. 15

Так как действие проволочки распростра- Отсюда следует, что при эксплуатации этих ляется только на новый разрядник и отсут- разрядников импульсное пробивное напряжествует в разряднике, отключившем ток ко- ние практически не изменяется, чем обеспероткого замыкания, то суммирование эффек- чивается надежная его лбота, ВНИИПИ Заказ 9459/42

Тираж 590 Подписное

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

Э провоцирующего поджигающий разряд на стенку дутогасительного канала, Установлено, что снижение импульсного пробивного напряжения получается значительным и достаточным даже без использования экрана. Однако вследствие малой толщины проволочки после первого срабатывания, т.е. отключения тока короткого замыкания, проволочка сгорает и поэтому ее действие распространяется только на новый, необуглероженный разрядник. Снижение импульсного пробивного напряжения при втором и последующих срабатываниях осуществляется за счет обуглероживания дутогасительного та снижения импульсного пробивного напряжения исключается, чем повышается надежность работы разрядника.

Размещение проволочки на стержневом электроде, например, при помощи точечной сварки и отсутствие электростатического экрана значительно упрощает конструкцию разрядника.

Испытания предлагаемого трубчатого раз10 рядника на напряжение 110 кВ показали, что импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени 2 мкс снижается на 18%, а от действия обутлерожнвания канала — на 20%.