Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Вентильные разрядники высокого напряжения

Принцип действия и конструкции искровых промежутков - Вентильные разрядники высокого напряжения

Оглавление
Вентильные разрядники высокого напряжения
Введение
Назначение искровых промежутков
Принцип действия и конструкции искровых промежутков
Искровые промежутки с самовыдувающейся дугой
Искровые промежутки с вращающейся дугой
Искровые промежутки с растягивающейся дугой
Искровые промежутки с делением дуги на части
Пробивные напряжения искровых промежутков
Дугогасящая способность искровых промежутков
Методика исследования дугогасящей способности искровых промежутков разрядников
Дугогасящая способность искровых промежутков с неподвижной дугой
Дугогасящая способность искровых промежутков с вращающейся дугой
Методика расчета восстанавливающейся прочности искровых промежутков с вращающейся дугой
Дугогасящая способность искровых промежутков с растягивающейся дугой
Дугогасящая способность многократного искрового промежутка
Методы повышения восстанавливающейся прочности многократного искрового промежутка
Нелинейные сопротивления вентильных разрядников
Материал и конструкции нелинейных сопротивлений
Закономерности, характеризующие свойства нелинейных сопротивлений
Механизмы явлений, происходящих в нелинейных сопротивлениях
Стабилизация нелинейных сопротивлений
Старение и пропускная способность нелинейных сопротивлений
Технические характеристики нелинейных сопротивлений
Характеристики современных вентильных разрядников
Пробивное напряжение разрядников
Импульсное пробивное напряжение разрядников
Остающееся напряжение разрядников
Пропускная способность разрядников
Дугогасящая способность разрядников
Прочие характеристики разрядников
Стабильность характеристик разрядников в процессе эксплуатации
Координация характеристик изоляции с характеристиками вентильных разрядников
Испытания вентильных разрядников в процессе производства
Классификация вентильных разрядников
Вентильные разрядники с искровыми промежутками с неподвижной дугой
Магнитно-вентильные разрядники грозового типа
Разрядники с токоограничивающими искровыми промежутками
Магнитно-вентильные комбинированные разрядники
Зарубежные конструкции вентильных разрядников
Разрядники HKF
Разрядники Алюгард
Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков
Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков комбинированных разрядников
Выбор и расчет шунтирующих сопротивлений разрядников
Регулирование вольт-секундной характеристики разрядников
Механический расчет разрядников
Расчет и конструирование покрышек разрядников
Вентильные разрядники для глубокого ограничения перенапряжений
Выбор вентильных разрядников
Монтаж вентильных разрядников и эксплуатационный надзор
Регистрация работы вентильных разрядников
Токи в вентильных разрядниках
Отказы вентильных разрядников и их повреждения
Особенности применения вентильных разрядников в районах повышенного загрязнения
Литература

Большинство известных искровых промежутков, применяемых в современных вентильных разрядниках, может быть отнесено к следующим основным тинам:

  1. с неподвижной дугой сопровождающего тока, гасящейся практически в том же месте, где происходит пробой искрового промежутка;
  2. с самовыдувающейся дугой, смещающейся с места пробоя с последующим некоторым ее удлинением или делением на части под действием электродинамических (а в некоторых промежутках и газодинамических) сил, возникающих в контуре протекающего через разрядник тока;
  3. с дугой, вращающейся в кольцевом зазоре между электродами под действием магнитного поля;
  4. с растягивающейся дугой, которая, передвигаясь между электродами под действием магнитного поля, значительно (в десятки и сотни раз) увеличивает свою длину;
  5. с делением дуги на части, в которых дуга сопровождающего тока, передвигаясь между электродами под действием магнитного поля, делится на ряд дуг.

В искровых промежутках типов 3—5 магнитное поле создается либо постоянными магнитами, либо катушками магнитного дутья, по которым протекает сопровождающий ток.
Рассмотрим некоторые характерные конструкции соответствующих искровых промежутков вентильных разрядников.

Искровые промежутки с неподвижной дугой.

В вентильных разрядниках серий РВС и РВП, а также в некоторых других отечественных разрядниках, изготавливаемых на основе таких же основных деталей, применяется искровой промежуток, изображенный на рис. 1-1. Этот промежуток часто называют промежутком типа РВС. Каждый единичный искровой промежуток этого типа состоит из двух фасонных штампованных латунных электродов и изоляционной прокладки-кольца 2 толщиной 0,5—0,6 мм. Материал и толщина электродов выбраны так, чтобы конструкция промежутка обладала достаточной жесткостью и чтобы пробивное напряжение промежутка не меняло своей величины ни под воздействием механического усилия пружины, поджимающей промежуток, ни под действием протекающего через него импульсного тока. При протекании через искровой промежуток больших импульсных токов (5 — 10 кa) возникает механическое усилие, стремящееся раздвинуть электроды искрового промежутка. В качестве материала электродов применяется латунь, так как она меньше подвержена коррозии, чем сталь, и обеспечивает более быстрое, чем медь, восстановление электрической прочности промежутка после его пробоя (см. рис. 1-32). Толщина электродов РВС 0,8 мм. При меньшей толщине происходит чрезмерный нагрев электродов импульсным и сопровождающим токами в зоне пробоя искрового промежутка и соответственно большие изменения пробивного напряжения после многократных срабатываний разрядника.
Искровой промежуток типа РВС
Рис. 1-1. Искровой промежуток типа РВС
1— электрод; 2— изоляционная прокладка

Диаметр искрового промежутка РВС выбран так, чтобы внутри промежутка имелся достаточно большой объем свободного пространства, чтобы зона пробоя была удалена от изоляционной прокладки, а напряжение перекрытия по поверхности изоляционной прокладки существенно (не менее чем на 40—50%) превышало пробивное напряжение промежутка.

В качестве материала изоляционной прокладки в промежутках РВС применяется коллекторный, или аммофосный (жаростойкий), миканит или иные слюдяные материалы, слюда или электрокартон ЭВ. Несколько более высокие дугогасящие свойства имеют промежутки со слюдой или аммофосным миканитом. Фиксирование электродов и изоляционных прокладок относительно друг друга осуществляется путем размещения промежутков в изоляционных цилиндрах (фарфоровых — в разрядниках РВС и бакелито-бумажных — в разрядниках РВП).
Искровые промежутки типа РВС, но несколько меньшего диаметра (42—45 мм) применяются также в качестве поджигающих промежутков в комбинированных вентильных разрядниках с повышенным напряжением гашения, в качестве обходных промежутков в опытных разрядниках с токоограничивающими промежутками серии РВТ (см. § 4-4), а также в разрядниках РВО напряжением 3—10 кВ, которые с 1971 г. намечено выпускать взамен разрядников РВП. У искровых промежутков РВС диаметром 56 мм сопровождающий ток, который должен гаситься промежутком, может быть принят равным 80—100 а, у промежутков диаметром 42—45 мм — равным 50—80 а.
Искровой промежуток типа РВС, несмотря на простоту конструкции, обладает рядом ценных свойств. Электрическое поле в зоне пробоя промежутка близко к равномерному. Пробивное напряжение промежутка определяется конфигурацией электродов и толщиной изоляционной прокладки. Возникновение свечения, активизирующего промежуток, происходит по довольно большой круговой поверхности. Рабочая часть промежутка, в которой происходит горение и гашение дуги сопровождающего тока, удалена от изоляционной прокладки, что обеспечивает более высокую дугогасящую способность промежутка.
Двойной искровой промежуток разрядника
Рис. 1-2. Двойной искровой промежуток разрядника РВО-35
1— фасонный электрод; 2 — плоский электрод; 3 — изоляционная прокладка
Модификацией искрового промежутка РВС является промежуток разрядника РВО-35 (рис. 1-2), в котором на два единичных искровых промежутка приходится три электрода (два фасонных электрода 1, подобных электродам промежутка РВС, и один плоский электрод 2) и две изоляционные прокладки-кольца 3. Искровые промежутки разрядника РВО-35 дают возможность иметь меньшую высоту многократного искрового промежутка по сравнению с обычными промежутками РВС.

Рис. 1-3. Искровой промежуток разрядника РВП, применявшийся до 1955 г.
1 — электрод; 2 — изоляционная прокладка

Искровые промежутки РВС являются активизированными промежутками: при напряжениях, еще недостаточных для разряда (пробоя) между электродами промежутка, на грани касания электродов с изоляционной прокладкой благодаря значительной тангенциальной составляющей напряженности электрического поля и неплотному касанию электродов с прокладкой возникают частичные разряды — активизирующее свечение. Образующиеся фотоэлектроны стабилизируют пробой искрового промежутка, что улучшает его вольт-секундную характеристику и уменьшает разброс его пробивного напряжения.
До 1955 г. в разрядниках РВП применялись искровые промежутки иной конструкции (рис. 1-3). Электроды 1 в этих промежутках приклеивались к изоляционной миканитовой прокладке 2. Однако в процессе эксплуатации нередко происходило расклеивание электродов и смещение их относительно друг друга, что значительно изменяло пробивное напряжение промежутков. Поэтому при модернизации разрядников РВП искровые промежутки в них были заменены на промежутки РВС.
За рубежом в качестве промежутков с неподвижной дугой также широко применяют промежутки, близкие по конструкции к промежуткам РВС.

В искровых промежутках шведской фирмы ASEA [213] электроды дистанцированы относительно друг друга с помощью нескольких небольших цилиндров, один из которых является нелинейным сопротивлением (рис. 1-4).
Искровые промежутки фирмы ASEA
Рис. 1-4. Искровые промежутки фирмы ASEA (Швеция)

Двойной Искровой промежуток фирмы «Вестингауз»
Рис. 1-5. Двойной искровой промежуток фирмы «Вестингауз» (США)
1 — фасонный электрод; 2 — плоский электрод; 3 — деталь из керамики с высокой диэлектрической проницаемостью; 4 — шунтирующее сопротивление

В разрядниках США, ЧССР, Венгрии, Югославии и некоторых других стран применяются искровые промежутки, в которых электроды дистанцированы шунтирующими сопротивлениями в виде колец.
Недостатком многих конструкций искровых промежутков, в которых дистанцирование электродов осуществляется с помощью шунтирующих сопротивлений, является слабая активизация промежутка или полное ее отсутствие: в промежутках не имеется зон с повышенными градиентами напряжения.
Этот недостаток устранен в искровых промежутках американской фирмы «Вестингауз» (рис. 1-5), в которых имеется деталь 3 из титаната бария, материала с высокой диэлектрической проницаемостью. Между деталью 3 и плоским электродом 2 возникают частичные разряды, активизирующие промежуток. Активизация этого промежутка проявляется тем сильнее, чем больше величина протекающего через деталь 3 тока смещения, т. е. чем больше  крутизна приложенного к промежутку импульса напряжения. Это благоприятно отражается па Конфигурации вольт-секундной характеристики промежутка при малых предразрядных временах.

В ряде искровых промежутков подвод тока к электродам и форма электродов выбраны такими, что в результате взаимодействия магнитного поля тока, протекающего в электродах, с током дуги последняя сдувается с места своего возникновения и перемещается в заданном направлении. В зависимости от конструкции промежутка конечным результатом движения дуги может стать ее удлинение в специальной дугогасительной камере, либо деление дуги на отдельные короткие дуги в дугогасительной решетке, либо небольшое перемещение в область промежутка с увеличенным зазором между электродами. Во всех этих случаях уменьшается эрозия электродов в месте возникновения дуги, повышается пропускная способность промежутков, увеличивается их дугогасящая способность.



 
« Вакуумная сильноточная дуга в магнитном поле   Влияние конструкции экранов на характеристики вакуумных дугогасительных камер »
электрические сети