Трубчатый разрядник

 

Использование: для защиты изоляции электрооборудования от грозовых перенапряжений. Сущность: разрядник содержит цилиндрический изоляционный корпус, выполненный из газогенерирующего материала. Корпус снабжен закрытым и открытым металлическими наконечниками. Открытый наконечник одновременно выполняет функцию трубчатого электрода, котрый выполнен ступенчатым по внутреннему диаметру с двумя ступенями, между которыми имеется плавный переход. Выполнение трубчатого электрода со ступенями позволяет повысить надежность работы за счет исключения перекрытия наружной изоляции разрядника. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции высоковольтных разрядников, предназначенных для защиты электрооборудования от грозовых перенапряжений.

Известен трубчатый разрядник [1], выполненный из винипластовой трубки и имеющий закрытый и открытый металлические наконечники. В закрытом наконечнике закреплен стержневой электрод, а в открытом - шайба, которая выполняет функцию второго электрода внутреннего искрового промежутка.

При работе этого разрядника в момент восстановления рабочего напряжения часто происходят наружные перекрытия внешней изоляции разрядника. Это вызвано тем, что открытый наконечник закрепляется снаружи винипластовой трубки и тем самым шунтирует часть внутреннего искрового промежутка. С учетом того, что потенциал стержневого электрода за счет поперечной емкости выносится наружу винипластовой трубки, создаются благоприятные условия для развития разряда и последующего перекрытия по наружной изоляции разрядника.

Известен трубчатый разрядник французской фирмы Delle [2], в котором исключено шунтирование внутреннего искрового промежутка путем закрепления открытого наконечника внутри трубки, т.е. в дугогасительном канале, что значительно повышает электрическую прочность внешней изоляции разрядника при его срабатывании.

Однако выполнение открытого наконечника с внутренним диаметром, равным диаметру дугогасительного канала, приводит к тому, что в момент срабатывания под воздействием высокого давления выхлоп ионизированных выхлопных газов производится с большой скоростью. Это вызывает большое сопротивление на границе открытого промежутка и воздуха окружающей среды, что приводит к завихрению ионизированных газов в сторону наружной изоляции разрядника. Вихри проводящих газов способствуют развитию электрического разряда и, в конечном итоге, приводят к наружному перекрытию. Особенно эти явления проявляются в разрядниках на напряжение 110 кВ и выше.

Целью изобретения является повышение надежности работы путем исключения наружных перекрытий внешней изоляции разрядника.

Цель достигается тем, что в разряднике, содержащем цилиндрический корпус из газогенерирующего изоляционного материала, выполненного в виде закрытой с одного конца трубки с дугогасительным каналом, в котором установлены стержневой и трубчатый электроды, трубчатый электрод выполнен ступенчатым по внутреннему диаметру с плавным проходом и установлен так, что ступень с меньшим диаметром, превышающим диаметр дугогасительного канала, обращена в сторону стержневого электрода и образует плавный переход с дугогасительным каналом.

Выполнение трубчатого разрядника ступенчатым, причем с начальным диаметром, большим диаметра дугогасительного канала, позволяет значительно снизить скорость выхлопа ионизированных газов и тем самым уменьшить противодавление окружающего воздуха, что, в конечном итоге, исключает образование завихрений, а значит, и благоприятных условий для перекрытия наружной изоляции разрядника. Плавные переходы исключают застойные зоны, которые являются по своей природе очагами аэродинамического сопротивления, и тем самым их отсутствие позволяет эффективнее гасить электрическую дугу. Отмеченные два положительных фактора значительно повышают надежность работы разрядника.

Соотношение диаметров дугогасительного канала и диаметров ступеней и длины трубчатого электрода зависит от величины отключаемого тока и в каждом конкретном случае определяется экспериментальным путем.

На чертеже изображен разрядник, разрез по его продольной оси.

Разрядник содержит цилиндрический корпус 1 из газогенерирующего изоляционного материала с закрытым 2 и открытым 3 токопроводящими наконечниками, стержневой электрод 4, трубчатый электрод, функцию которого выполняет открытый наконечник 3. Стержневой 4 и трубчатый 3 электроды образуют закрытый искровой промежуток 5, являющийся одновременно и дугогасительным каналом. Трубчатый электрод 3 выполнен со ступенью 6 с меньшим диаметром и ступенью 7 с большим диаметром, между которыми имеется плавный переход 8. Плавный переход 9 также выполнен между дугогасительным каналом и ступенью 6. Разрядник снабжен контактными выводами 10 и 11.

Разрядник работает следующим образом.

При набегании на разрядник грозовой волны перенапряжения происходит пробой закрытого 5 и открытого (на чертеже не показан) искровых промежутков, через которые начинает протекать импульсный ток. По ионизированному пути импульсного разряда начинает проходить сопровождающий ток промышленной частоты, и на обоих промежутках разрядника устанавливается электрическая дуга, поддерживаемая рабочим напряжением сети.

Электрическая дуга 12 закрытого промежутка 5 между стержневым электродом 4 и трубчатым электродом 3 обжигает стенки дугогасительного канала. При терморазложении материала стенок канала бурно выделяется в большом количестве газ, и в канале создается высокое давление, достигающее несколько сотен атмосфер. Это давление вызывает интенсивное дутье вдоль столба электрической дуги через открытый наконечник 3 в атмосферу. При этом за счет ступенчатости трубчатого электрода происходит снижение давления выхлопа, чем значительно снижаются звуковой эффект и завихрение ионизированных раскаленных газов. Дуга гаснет при первом или втором переходе тока через нулевое значение, и разрядник готов к следующему срабатыванию.

Испытания макетных образцов предлагаемого разрядника на напряжение 110 кВ показали высокую надежность работы (отсутствовали наружные перекрытия) даже при отключении тока 12,5 кА.

Формула изобретения

ТРУБЧАТЫЙ РАЗРЯДНИК, содержащий цилиндрический корпус из газогенерирующего изоляционного материала, выполненный в виде закрытой с одного конца трубки с дугогасительным каналом, в котором установлены стержневой и трубчатый электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, трубчатый электрод выполнен ступенчатым по внутреннему диаметру с плавным переходом и установлен так, что ступень с меньшим диаметром, превышающим диаметр дугогасительного канала, обращена в сторону стержневого электрода и образует плавный переход с дугогасительным каналом.

РИСУНКИ

Рисунок 1