Высоковольтный прерыватель тока

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВМ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советскик, Соцналнстнмески1

Республик

«ii796951 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 300379 (21) 2744141/24-07 (51)М. Кл

Н 01 Н 85/02 с присоединением заявки Нов

Государетвеииый комитет

СССР оо делам изобретсиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.81.Бюллетень ИЯ 2

Дата опубликования описания 20.0131. (53} УДК 821.316..54(088.8) (72) Авторы изобретения

С. В. Лебедев, А, И. Савватимский и Г. И. Можаров (71) Заявитель

Институт высоких температур АН СССР!

Я

I (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ ТОКА

Изобретение относится к. электро- техническим коммутационным устройствам, а конкретно к прерывателям тока в цепях с высоким напряжением и может быть использовано в электротехнике в качестве предохранителя для от.ключения токов короткого замыкания, а также для прерывания больших по- стоянных токов порядка 1-10 кА при высоких напряжениях порядка 10-100 кВ в частности в устройствах электропитания индуктивных накопителей.

Известны высоковольтные (до 35 кВ) предохранители типа КП, содержащие фарфоровую трубку с латунными колпачками по концам. В трубку вставляется .плавкая вставка (одна или несколько медных проволок). Трубка заполняется чистым кварцевым песком, закрывается крышками и герметически запаивается (1).

Однако во время срабатывания этих предохранителей возникает электричес.кая дуга, которая впоследствии гасится между частицами кварцевого песка.

В связи с этим полное время отключения токов к.з. большой кратности, т. е. максимальное быстродействие гаких предохранителей составляет 5

7 мс.

Наиболее близким к изобретению является стреляющий предохранитель, содержащий корпус с каналом, изготовленный из изоляционного материала, и расположенную в канале плавкую вставку, переходящую в гибкий проводник.

Со стороны плавкой вставки трубка плотно закрыта, а с другой — открытой стороны — гибкий проводник соединен

1О с.контактйым ножом на спиральной пружине. При токе к.з. плавная вставка перегорает, контактный нож под действием пружины поворачивается и вытягивает гибкий проводник из трубки. !

5 Образующаяся в трубке дуга нагревает стенки трубки, бурно выделяются газы, возникает продольное дутье из открытого торца трубки и дуга гасится за

"сотые доли секунды" (2j .

20 Недостатками предохранителей этого типа являются невысокая надежность и быстродействие, связанные с наличием дуги и необходимостью ее гашения, а также сложность конструкции, приво25 дящая к значительному весу. Например, предохранитель ПСНЛ-35 на номинальное напряжение 35 кВ и наибольший ток отключения 8 KA весит 88 кг.

Цель изобретения — повышение на39 дежности и быстродействия прерывате796951 ля за счет исключения дугообразования и упрощение его конструкции.

Цель достигается тем, что в прерывателе, содержащем корпус из изолирующего материала с каналом, внутри которого расположен разрушаемый проводник, подключенный к токовыводам, отношение площади внутреннего. сечения канала (S) к площади сечения проводника (s) составляет от 6,2 до 32.

При отношении S/з = 6,2 прерыватель работает неустойчиво, что проверяется экспериментально в контуре постоянного тока с RC = 25 мс. При отношении Б/о = 32 облегчаются условия цугообразования и прерыватель становится ненадежным.

На фиг. 1, 2 и 3 представлены прерыватели с различными корпусами, продольные сечения; на фиг. 4 — прерыватель спирального вида.

Высоковольтный прерыватель состоит из корпуса 1, выполненного из изоляционного материала и имеющего канал 2 постоянного по длине сечения (капилляр — фиг.1, сверление в блокефиг. 3). Внутри канала помещен проводник 3, например медный, подключенный к токовыводам 4 на торцах канала

2, например с помощью пайки 5. При этом отношение площади сечения канала (5) должно быть в 6,2-32 раза больше площади сечения используемого проводника.

При работе прерывателя в случае прерывания тока дуга не возникает, так как нагреваемый током металл проводника 3, расширяясь, заполняет все сечение канала 2 паром высокой плотности и металлическим золем столь .малого размера, что он не является электропроводным. Таким образом, в этих (Б/s = 6,2-32) условиях удается избежать возникновения электрической дуги в канале, что в частности, приводит к быстродействию, т. е. не требуется времени для га|..|ения дуги.

Электрическая прочность устройства обеспечивается высокой электрической прочностью продуктов разрушения самого металла.

Торцы канала могут быть открытыми (Фиг. 1). В этом случае процесс истечения непроводящих продуктов взрыва происходит с обеих сторон канала.

Это делается для того, чтобы корпус не разрушался под воздействием избыточного давления. При использовании достаточно прочного корпуса один или оба торца могут быть наглухо закрытыми (фиг. 2 и 3), что приводит к повышению электрической прочности прерывателя. В,качестве изоляционного корпуса с каналом используются как готовые трубки (кварцевые, стеклянные, керамические, пластмассовые), так и сверления в блоках из изоляционного материала (органического стекла, фторопласта, гетинакса, текстолита).

Экспериментально исследуют действие прерывателя на примере быстрого нагревания медных проволок слабо спа дающим постоянным током (йС-контура от 1,5 до 25 мс). Проволоки помещают в стеклянные трубки (см. фиг. 1) следующих размеров: внутренний диаметр (d) составляет 0,22 мм и 0,34 мм, внешний диаметр (О) — 4-5 мм, длина трубок 100 мм. Используют медную про.О волоку диаметром от 0,06 мм до 0,19 мм (всего 7 размеров).

Предлагаемый прерыватель позволяет прервать электрический ток в цепях с высоким напряжением. При этом он может применяться в качестве пре-—

1$ дохраиителя и прерывателя тока, в частности постоянного тока при коммутации его в индуктивных накопителях энергии. Прерыватель данного типа можно поставить в цепь параллельно ме2@ ханическому раэмыкателю для исключения дугообразования в последнем, подобно тому как шунтируется сопротивлением дуговой промежуток в таких размыкателях. Предлагаемый прерыватель р5 позволяет использовать блочную ком оновку: для прерывания значительного тока можно взять несколько трубок в параллель, что позволяет при любой величине тока выдержать необходимую плотность тока, чтобы обеспечить заданное время срабатывания. Предлагаемый тип прерывателя позволяет прерывать ток практически для токов любых величин за время меньше 1 мс, что в случае использования обычно применяемых прерывателей является сложной задачей из-за трудностей гашения электрических дуг большого тока.

Применение тугоплавких металлов в качестве "плавких" вставок в предла40 гаемом изобретении приводит к более высоким характеристикам прерывателя по напряжению. Иапример, при использовании медных проволок в стеклянных капиллярах не удается получить элекg5 трическую прочность при прерывании тока выше, чем .1 кВ/см, тогда как применение вольфрамовых проволок того же диаметра и в тех же условиях приводит к электрической прочности о не менее 1,5 кВ/см.

Таким образом, преимуществами предлагаемого ирерывателя по сравнению с известными является повышение надежнсйзти за счет исключения дугообразования, повышение быстродействия, 5 а также упрощение конструкции прерывателя, так как отсутствуют движущиеся элементы. формула изобретения

Высоковольтный прерыватель тока, содержащий корпус из изолирующего материала с каналом, внутри которого расположен проводник, подключенный к

65 токовыводам, отличающийся

796951

Puz. (Составитель В. Попова

Редактор T. Веселова Темред Н. Вабурка Корректор A. Гриценко

Тираж 793 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,. 4/5

Заказ 9790/72а

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тем, что, с целью повышения надежности работы прерывателя, упрощения его конструкции, повышения быстродействия за счет исключения дугообраэования, отношение площади сечения. канала к площади сечения проводника составляет от 6,2 до 32.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Алексеев В. H. Высоковольтные и низковольтные предохранители. М., Издательство Министерства коммуналь5 ного хозяйства РСФСР, 1961, с. 24.

2. Там же, с. 33.