RU2443031C2 - Method for cleaning gas-insulated high-voltage device - Google Patents
Method for cleaning gas-insulated high-voltage device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443031C2 RU2443031C2 RU2009148810/05A RU2009148810A RU2443031C2 RU 2443031 C2 RU2443031 C2 RU 2443031C2 RU 2009148810/05 A RU2009148810/05 A RU 2009148810/05A RU 2009148810 A RU2009148810 A RU 2009148810A RU 2443031 C2 RU2443031 C2 RU 2443031C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- gas
- potential
- central electrode
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к изолированным газами аппаратам электроэнергетики и высоковольтным ускорителям.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to gas-insulated electric power devices and high-voltage accelerators.
Известен способ очистки изоляционного газа в высоковольтном устройстве [Trump J.G. Dust precipitator. Патент США №3515939, June, 2, 1970]. В известном способе в высоковольтном устройстве обеспечивают давление изоляционного очищаемого газа, прикладывают потенциал к центральному электроду относительно заземленного сосуда и улавливают твердые частицы с помощью ловушки.A known method of purification of insulating gas in a high voltage device [Trump J.G. Dust precipitator. US patent No. 3515939, June, 2, 1970]. In the known method, the pressure of the insulating gas being purified is applied to a high-voltage device, a potential is applied to the central electrode relative to a grounded vessel, and solid particles are captured by a trap.
Недостатком известного способа является относительно низкая эффективность очистки изоляционного газа, так как при рабочем напряжении высоковольтного устройства с поверхности электродов поднимаются частицы относительно мелких фракций, а собирающая частицы ловушка подвергается нежелательному воздействию сильноточного искрового разряда.The disadvantage of this method is the relatively low cleaning efficiency of the insulating gas, since particles of relatively small fractions rise from the surface of the electrodes at the operating voltage of the high-voltage device, and the particle collecting trap is subjected to the undesirable effect of a high-current spark discharge.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ очистки газового диэлектрика в высоковольтных газоизолированных устройствах от загрязняющих частиц [Виленчук А.Л. и Титкова В.Г. Способ очистки газового диэлектрика в высоковольтных газоизолированных устройствах. А.с. СССР на изобретение №790025, МКИ5 Н01В 9/06. Опубл. в БИ №47 от 23.12.1980].Closest to the claimed technical solution is a method for cleaning a gas dielectric in high-voltage gas-insulated devices from polluting particles [Vilenchuk A.L. and Titkova V.G. A method for cleaning a gas dielectric in high-voltage gas-insulated devices. A.S. USSR for the invention No. 790025, MKI 5 Н01В 9/06. Publ. in BI No. 47 of 12.23.1980].
Указанный способ включает воздействие на загрязняющие частицы магнитного и электрического полей, перемещение их электромагнитным полем в ловушки, увеличение плотности газового диэлектрика перед воздействием упомянутых полей до уровня, обеспечивающего повышение его разрядной характеристики на 20-25%, постепенное повышение магнитного поля от нуля до номинального значения, повышение электрического поля от номинального до значения, превышающего на 10-15% разрядную напряженность чистого газового диэлектрика, соответствующую номинальной плотности газового диэлектрика, и прекращение очистки и доведение плотности газового диэлектрика до номинальной.The specified method includes exposure to contaminating particles of magnetic and electric fields, moving them by an electromagnetic field into traps, increasing the density of the gas dielectric before exposure to these fields to a level that increases its discharge characteristics by 20-25%, gradually increasing the magnetic field from zero to a nominal value , increasing the electric field from the nominal to a value that is 10-15% higher than the discharge voltage of a pure gas dielectric corresponding to the nominal tnosti gaseous dielectric, and termination of cleaning and adjusting the gas to a nominal density dielectric.
Недостатком известного способа является относительно низкая эффективность очистки газового диэлектрика и повышенная вероятность повреждения электродов и твердых изоляторов устройства, обусловленные тем, что очистка производится при наибольших потенциалах, при которых вероятно возникновение пробоя в газе, при этом электроды, изоляторы устройства и ловушка, размещенная в главном изоляционном промежутке, подвергаются вредному механическому и электромагнитному воздействию искрового разряда.The disadvantage of this method is the relatively low cleaning efficiency of the gas dielectric and the increased likelihood of damage to the electrodes and solid insulators of the device, due to the fact that the cleaning is performed at the highest potentials, which is likely to cause a breakdown in the gas, while the electrodes, insulators of the device and the trap located in the main insulation gap, are exposed to harmful mechanical and electromagnetic effects of spark discharge.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение эффективности очистки изоляционного газа от твердых частиц, исключение воздействия искрового разряда на ловушку твердых частиц, снижение количества повреждений конструкционных элементов высоковольтного устройства.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely increasing the efficiency of cleaning insulating gas from solid particles, eliminating the effects of spark discharge on the trap of solid particles, reducing the number of damage to structural elements of a high-voltage device.
Для исключения указанного недостатка в способе очистки изолированного газом высоковольтного устройства, включающем воздействие электрическим полем на твердые частицы, изменение плотности изоляционного газа путем изменения давления и очистку изоляционного газа с помощью ловушки, предлагается:To eliminate this drawback in the method of cleaning a gas-insulated high-voltage device, including the action of an electric field on solid particles, changing the density of the insulating gas by changing the pressure and cleaning the insulating gas using a trap, it is proposed:
- перед очисткой газа от твердых частиц газ из резервной емкости через ловушку подать в сосуд, работающий под давлением, обеспечить в сосуде рабочее давление, соответствующее диапазону от 0,3 до 0,9 относительно максимального давления, соответствующего разрешенному давлению для сосуда;- before cleaning the gas from solid particles, the gas from the reserve tank must be fed through a trap to a vessel operating under pressure, to ensure that the vessel has a working pressure corresponding to the range from 0.3 to 0.9 with respect to the maximum pressure corresponding to the allowed pressure for the vessel;
- поднять потенциал на центральном электроде относительно заземленного сосуда до пробоя в газе;- raise the potential at the central electrode relative to the grounded vessel before the breakdown in the gas;
- зафиксировать пробивной потенциал при рабочем давлении;- fix the breakdown potential at operating pressure;
- рассчитать пробивной потенциал, соответствующий окончанию очистки газа от твердых частиц, по соотношению, учитывающему пробивной потенциал при максимальном давлении газа в сосуде после очистки газа от частиц, измеренный пробивной потенциал при рабочем давлении газа в сосуде, максимальное и рабочее абсолютные давления газа в сосуде, приведенные к 20°С, показатель степенной функции и эмпирический коэффициент;- calculate the breakdown potential corresponding to the end of gas purification from solid particles, according to the ratio taking into account the breakdown potential at the maximum gas pressure in the vessel after gas purification from particles, the measured breakdown potential at the working gas pressure in the vessel, the maximum and working absolute gas pressure in the vessel, reduced to 20 ° C, an exponent of a power function and an empirical coefficient;
- очистку газа от твердых частиц осуществлять, по меньшей мере, в два этапа;- purification of gas from solid particles to carry out at least two stages;
- на каждом из этапов газ подавать из резервной емкости через ловушку в сосуд, работающий под давлением, и обеспечивать в сосуде максимальное давление, соответствующее разрешенному давлению газа;- at each stage, the gas is supplied from the reserve tank through the trap into the vessel operating under pressure, and to provide the maximum pressure in the vessel corresponding to the allowed gas pressure;
- поднять потенциал на центральном электроде относительно заземленного сосуда до верхнего предела по потенциалу;- raise the potential at the central electrode relative to the grounded vessel to the upper limit in potential;
- в качестве верхнего предела по потенциалу принимать значение потенциала, соответствующее на первом этапе диапазону потенциала от 0,5 относительно ожидаемого пробивного потенциала в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства до значения, меньшего, чем пробивной потенциал в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства;- as the upper limit on the potential, take the potential value corresponding at the first stage to the potential range from 0.5 relative to the expected breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device to a value lower than the breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device;
- на последующих этапах очистки устанавливать значение потенциала от 0,2 до значения, меньшего, чем пробивной потенциал в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства;- at the subsequent stages of cleaning, set the potential value from 0.2 to a value less than the breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device;
- с приложенным потенциалом отбирать газ из сосуда, работающего под давлением, в резервную емкость, по меньшей мере, до первого пробоя в газе и не ниже чем до минимального абсолютного давления в сосуде;- with an applied potential, to take gas from a pressure vessel into a reserve tank, at least until the first breakdown in the gas and not lower than to the minimum absolute pressure in the vessel;
- в качестве нижнего предела по потенциалу выбирать потенциал в пределах 0,2-0,4 относительно пробивного потенциала в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки устройства;- as a lower limit on the potential, select a potential in the range of 0.2-0.4 relative to the breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the device;
- при нижнем пределе по потенциалу обеспечить величину максимальной напряженности электрического поля на электродах высоковольтного устройства не ниже значения напряженности поля 0,5 кВ/мм;- at the lower potential limit, ensure the maximum electric field strength at the electrodes of the high-voltage device is not lower than the field strength of 0.5 kV / mm;
- величину минимального абсолютного давления газа в сосуде обеспечить большей чем 0,01 от максимального абсолютного давления газа в сосуде;- the value of the minimum absolute gas pressure in the vessel to ensure greater than 0.01 of the maximum absolute gas pressure in the vessel;
- очистку газа прекращать, когда значение пробивного потенциала, полученное, по меньшей мере, при верхнем пределе по потенциалу, пересчитанное для максимального абсолютного давления газа в сосуде, совпадает с значением потенциала, полученным на предыдущем этапе очистки газа.- stop gas purification when the value of the breakdown potential obtained at least at the upper potential limit, recalculated for the maximum absolute gas pressure in the vessel, coincides with the potential value obtained in the previous gas purification step.
В частных случаях реализации способа предлагается:In particular cases of the implementation of the method it is proposed:
- после возникновения пробоя в газе пробивной потенциал определять, по меньшей мере, дважды, операции с изменением давления в сосуде и потенциала на центральном электроде прерывать, фиксировать пробивной потенциал в газе и давление в сосуде, причем при фиксированном давлении в сосуде потенциал, приложенный к центральному электроду, снижать до значения, соответствующего диапазону между верхним и нижним пределами по потенциалу, и вновь повышать потенциал до повторного пробоя в газе;- after a breakdown in the gas occurs, the breakdown potential must be determined at least twice, interrupt operations with changing the pressure in the vessel and the potential on the central electrode, fix the breakdown potential in the gas and the pressure in the vessel, and at a fixed pressure in the vessel, the potential applied to the central electrode, reduce to a value corresponding to the range between the upper and lower limits in terms of potential, and again increase the potential until a repeated breakdown in the gas;
- газ подавать из резервной емкости через ловушку твердых частиц в сосуд, по меньшей мере, частично через область высоковольтного устройства, где частицы воспроизводятся или накапливаются, в частности, на центральный электрод, ленточный транспортер заряда, на внутренние электроды устройства;- to supply gas from the reserve tank through the trap of solid particles into the vessel, at least partially through the region of the high-voltage device, where the particles are reproduced or accumulated, in particular, on the central electrode, the tape charge conveyor, on the internal electrodes of the device;
- очистку газа выполнять при прокачке его через ловушку, размещенную в пространстве, не доступном воздействию электрического разряда;- to clean the gas when pumping it through a trap placed in a space not accessible by the electric discharge;
- очистку газа осуществлять путем его пропускания через ловушку, в которой использовать, например, ткань Петрянова типа ФПП-15-4,5 с величиной пор около 1 мкм;- gas purification is carried out by passing it through a trap in which to use, for example, Petryanov type FPP-15-4.5 fabric with a pore size of about 1 μm;
- при использовании в качестве изоляционной среды азота эмпирический коэффициент и показатель степенной функции в соотношении (1) принимать равными соответственно:- when using nitrogen as an insulating medium, the empirical coefficient and the exponent of the power function in the relation (1) should be taken equal, respectively:
1,00 и 0,84 при использовании в качестве электродов шара радиусом 2,5 мм и плоскости в виде кругового диска диаметром 140 мм, абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,6 МПа, потенциале положительной полярности для шара и расстоянии между электродами 3 мм;1.00 and 0.84 when used as electrodes of a ball with a radius of 2.5 mm and a plane in the form of a circular disk with a diameter of 140 mm, the absolute pressure of the gas in the vessel 0.6-1.6 MPa, the potential of positive polarity for the ball and the distance between 3 mm electrodes;
1,00 и 0,87 при использовании в качестве электродов шара радиусом 25 мм и плоского кругового диска диаметром 140 мм, абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,6 МПа, потенциале положительной полярности для шара и расстоянии между электродами 4 мм;1.00 and 0.87 when used as electrodes of a ball with a radius of 25 mm and a flat circular disk with a diameter of 140 mm, the absolute gas pressure in the vessel is 0.6-1.6 MPa, the potential of positive polarity for the ball and the distance between the electrodes is 4 mm;
0,85 и 0,72 в тандемном высоковольтном ускорителе 3UDH при абсолютном давлении газа в сосуде 0,2-0,6 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, длине центрального электрода 762 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 3,6 мм и 381 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 406 мм и 822 мм;0.85 and 0.72 in the 3UDH tandem high-voltage accelerator with absolute gas pressure in the vessel 0.2-0.6 MPa, positive polarity potential for the central electrode, length of the central electrode 762 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode 3.6 mm and 381 mm and radii of the central electrode and vessel 406 mm and 822 mm;
0,91 и 0,74 в высоковольтном ускорителе при абсолютном давлении газа в сосуде 0,4-1,3 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 1007 мм и полусферическое закругление радиуса 448 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 4,2 мм и 435 мм и радиусе сосуда 895 мм;0.91 and 0.74 in a high-voltage accelerator with an absolute gas pressure in the vessel of 0.4-1.3 MPa, a positive polarity potential for a central electrode having a length of 1007 mm and hemispherical rounding of a radius of 448 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode 4.2 mm and 435 mm and a vessel radius of 895 mm;
0,8 и 0,61 в высоковольтном ускорителе при абсолютном давлении газа в сосуде, равном 0,4-1,3 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 2316 мм и полусферическое закругление радиуса 630 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 37 мм и 523 мм и радиусе сосуда, равном 895 мм;0.8 and 0.61 in a high-voltage accelerator with an absolute gas pressure in the vessel equal to 0.4-1.3 MPa, a positive polarity potential for a central electrode having a length of 2316 mm and hemispherical rounding of a radius of 630 mm, principal radii of curvature at the base a central electrode of 37 mm and 523 mm and a vessel radius of 895 mm;
- при использовании в качестве изоляционной среды воздуха или смеси газов N2/CO2 (при 20% СО2) эмпирический коэффициент и показатель степенной функции в соотношении (1) принимать равными соответственно:- when using N 2 / CO 2 (at 20% CO 2 ) as an insulating medium of air or a mixture of gases (at 20% СО 2 ), the empirical coefficient and exponent function in relation (1) should be taken equal to, respectively:
1,00 и 0,63 при использовании в качестве электродов двух шаров радиусом 8 мм, расстоянии между электродами 3 мм при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа;1.00 and 0.63 when two balls with a radius of 8 mm are used as electrodes, the distance between the electrodes is 3 mm at an absolute gas pressure in the vessel of 0.6-1.2 MPa;
1,00 и 0,47 для высоковольтного ускорителя ЭГ-3 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;1.00 and 0.47 for the high-voltage accelerator EG-3 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.6-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode having a length of 800 mm and a hemispherical rounding of a radius of 350 mm, the main radii of curvature the base of the central electrode 40 mm and 350 mm, the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
0,87 и 0,44 для высоковольтного ускорителя ЭГ-3 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,5-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;0.87 and 0.44 for the high-voltage accelerator EG-3 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.5-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, the main radii of curvature the base of the central electrode 40 mm and 350 mm, the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
0,72 и 0,54 для высоковольтного ускорителя ЭГ-3 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,8-1,0 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;0.72 and 0.54 for the high-voltage accelerator EG-3 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.8-1.0 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode having a length of 800 mm and a hemispherical rounding of a radius of 350 mm, the main radii of curvature the base of the central electrode 40 mm and 350 mm, the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
1,00 и 0,50 для высоковольтного ускорителя ЭГ-2,5 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;1.00 and 0.50 for the high-voltage accelerator EG-2.5 with absolute gas pressure in the vessel 0.6-1.2 MPa, potential of positive polarity on the central electrode, having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, main radii curvatures at the base of the central electrode 40 mm and 350 mm and the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
0,96 и 0,57 для высоковольтного ускорителя ЭГ-2,5 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,5-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;0.96 and 0.57 for the high-voltage accelerator EG-2.5 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.5-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode, having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, main radii curvatures at the base of the central electrode 40 mm and 350 mm and the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
0,84 и 0,43 для высоковольтного ускорителя ЭГ-2,5 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,8-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм или0.84 and 0.43 for the high-voltage accelerator EG-2.5 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.8-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode, having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, main radii the curvature at the base of the central electrode 40 mm and 350 mm and the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm or
0,85 и 0,53 для тандемного высоковольтного ускорителя ЭГП-15 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 1100 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 40 мм и 650 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 725 мм и 2000 мм;0.85 and 0.53 for the tandem high-voltage accelerator EGP-15 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.6-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode having a length of 1100 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode of 40 mm and 650 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 725 mm and 2000 mm;
- при использовании в качестве изоляционной среды шестифтористой серы SF6 эмпирический коэффициент и показатель степенной функции в соотношении (1) принимать равными соответственно:- when using sulfur hexafluoride SF 6 as an insulating medium, the empirical coefficient and exponent function in relation (1) should be taken equal, respectively:
1,00 и 0,96 при использовании в качестве электродов двух закругленных радиусом 3 мм прутков с плоской вершиной при радиусе прутка 6 мм при абсолютном давлении газа в сосуде 0,5-0,7 МПа, расстоянии между электродами 2 мм;1.00 and 0.96 when using as rods two rounded with a radius of 3 mm rods with a flat top with a rod radius of 6 mm with an absolute gas pressure in the vessel of 0.5-0.7 MPa, the distance between the electrodes is 2 mm;
1,00 и 0,81 при использовании в качестве электродов двух шаров радиусом 125 мм и расстоянии между электродами 20 мм, частоте 50 Гц, абсолютном давлении газа в сосуде 0,1-0,4 МПа;1.00 and 0.81 when two balls with a radius of 125 mm and a distance between electrodes of 20 mm, a frequency of 50 Hz, an absolute gas pressure in a vessel of 0.1-0.4 MPa are used as electrodes;
0,80 и 0,64 в тандемном высоковольтном ускорителе 3UDH при абсолютном давлении газа в сосуде 0,2-0,6 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 762 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 3,6 мм и 381 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 406 мм и 822 мм;0.80 and 0.64 in a 3UDH tandem high-voltage accelerator with an absolute gas pressure in the vessel of 0.2-0.6 MPa, a positive polarity potential for a central electrode having a length of 762 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode of 3.6 mm and 381 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 406 mm and 822 mm;
1,00 и 0,72 в тандемном высоковольтном ускорителе МР при абсолютном давлении газа в сосуде 0,3-0,8 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 2450 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 19 мм и 940 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 940 мм и 2300 мм;1.00 and 0.72 in a tandem high-voltage MP accelerator with an absolute gas pressure in the vessel of 0.3-0.8 MPa, a positive polarity potential for the central electrode having a length of 2450 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode of 19 mm and 940 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 940 mm and 2300 mm;
- при использовании в качестве изоляционной среды смеси шестифтористой серы и азота N2/SF6 в тандемном высоковольтном ускорителе 3UDH при эмпирическом коэффициенте 0,8, абсолютном давлении газа в сосуде 0,2-0,6 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 762 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 3,6 мм и 381 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 406 мм и 822 мм показатель степенной функции в соотношении (1) принимать равным соответственно:- when using a mixture of sulfur hexafluoride and nitrogen N 2 / SF 6 as an insulating medium in a tandem high-voltage accelerator 3UDH with an empirical coefficient of 0.8, an absolute gas pressure in the vessel of 0.2-0.6 MPa, and a potential of positive polarity for the central electrode, having a length of 762 mm, the main radii of curvature at the base of the central electrode of 3.6 mm and 381 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 406 mm and 822 mm, the exponent function in relation (1) should be taken equal to, respectively:
0,61 при объемной доле SF6 5,7%;0.61 with a volume fraction of SF 6 of 5.7%;
0,59 при объемной доле SF6 25%;0.59 with a volume fraction of SF 6 of 25%;
0,57 при объемной доле SF6 28,7%;0.57 with a volume fraction of SF 6 of 28.7%;
0,59 при объемной доле SF6 50%;0.59 with a volume fraction of SF 6 of 50%;
0,64 при объемной доле SF6 100%.0.64 with a volume fraction of SF 6 of 100%.
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
Способ очистки изолированного газом высоковольтного устройства включает воздействие электрическим полем на твердые частицы, изменение плотности изоляционного газа путем изменения давления, очистку изоляционного газа с помощью ловушки.A method of cleaning a gas-insulated high-voltage device includes applying an electric field to solid particles, changing the density of the insulating gas by changing the pressure, and cleaning the insulating gas using a trap.
Перед очисткой газа от твердых частиц газ из резервной емкости через ловушку подают в сосуд, работающий под давлением.Before cleaning the gas from solid particles, gas from the reserve tank is fed through a trap into a pressure vessel.
Обеспечивают в сосуде рабочее давление, соответствующее диапазону от 0,3 до 0,9 относительно максимального давления, соответствующего разрешенному давлению для сосуда.Provide a working pressure in the vessel corresponding to the range from 0.3 to 0.9 with respect to the maximum pressure corresponding to the permitted pressure for the vessel.
Поднимают потенциал на центральном электроде относительно заземленного сосуда до пробоя в газе.They raise the potential on the central electrode relative to the grounded vessel before the breakdown in the gas.
Фиксируют пробивной потенциал при рабочем давлении и вычисляют пробивной потенциал, соответствующий окончанию очистки газа от твердых частиц, по соотношениюThe breakdown potential is fixed at a working pressure and the breakdown potential corresponding to the end of gas purification from solid particles is calculated by the ratio
гдеWhere
U0 - пробивной потенциал при максимальном давлении газа в сосуде после очистки газа от частиц,U 0 - breakdown potential at the maximum gas pressure in the vessel after cleaning the gas from particles,
Uпр - измеренный пробивной потенциал при рабочем давлении газа в сосуде,U CR - measured breakdown potential at a working gas pressure in the vessel,
Рмакс и Р - максимальное и рабочее абсолютные давления газа в сосуде, приведенные к 20°С,P max and P - the maximum and working absolute gas pressure in the vessel, reduced to 20 ° C,
X - показатель степенной функции,X is an exponent of a power function,
k - эмпирический коэффициент.k is an empirical coefficient.
Очистку газа от твердых частиц осуществляют, по меньшей мере, в два этапа.Purification of gas from solid particles is carried out in at least two stages.
На каждом из этапов газ из резервной емкости через ловушку подают в сосуд, работающий под давлением, и обеспечивают в сосуде максимальное давление, соответствующее разрешенному давлению газа.At each stage, gas from the reserve tank is fed through a trap into a pressure vessel and the maximum pressure corresponding to the allowed gas pressure is provided in the vessel.
Поднимают потенциал на центральном электроде относительно заземленного сосуда до верхнего предела по потенциалу.Raise the potential on the central electrode relative to the grounded vessel to the upper limit in potential.
В качестве верхнего предела по потенциалу принимают значение потенциала, соответствующее на первом этапе диапазону потенциала от 0,5 относительно ожидаемого пробивного потенциала в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства до значения, меньшего, чем пробивной потенциал в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства.As the upper potential limit, take the potential value corresponding at the first stage to the potential range from 0.5 relative to the expected breakdown potential in gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device to a value lower than the breakdown potential in gas at the maximum absolute the gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device.
На последующих этапах очистки устанавливают значение потенциала от 0,2 до значения, меньшего, чем пробивной потенциал в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства.In the subsequent stages of cleaning, the potential value is set from 0.2 to a value smaller than the breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device.
С приложенным потенциалом отбирают газ из сосуда, работающего под давлением, в резервную емкость, по меньшей мере, до первого пробоя в газе и не ниже чем до минимального абсолютного давления в сосуде.With applied potential, gas is taken from the pressure vessel to the reserve tank, at least until the first breakdown in the gas and not lower than to the minimum absolute pressure in the vessel.
В качестве нижнего предела по потенциалу выбирают потенциал в пределах 0,2-0,4 относительно пробивного потенциала в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки устройства.As a lower limit on the potential, a potential is selected in the range of 0.2-0.4 relative to the breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the device.
При нижнем пределе по потенциалу максимальная напряженность электрического поля на электродах высоковольтного устройства имеет величину не ниже значения напряженности поля 0,5 кВ/мм.At the lower potential limit, the maximum electric field strength at the electrodes of the high-voltage device has a value no lower than the field strength of 0.5 kV / mm.
Величину минимального абсолютного давления газа в сосуде обеспечивают большей чем 0,01 от максимального абсолютного давления газа в сосуде.The value of the minimum absolute pressure of the gas in the vessel provide greater than 0.01 of the maximum absolute pressure of the gas in the vessel.
Очистку газа прекращают, когда значение пробивного потенциала, полученное, по меньшей мере, при верхнем пределе по потенциалу, пересчитанное для максимального абсолютного давления газа в сосуде, совпадает со значением потенциала, полученным на предыдущем этапе очистки газа.Gas purification is stopped when the value of the breakdown potential, obtained at least at the upper potential limit, recalculated for the maximum absolute gas pressure in the vessel, coincides with the potential value obtained in the previous gas purification step.
В частных случаях выполнения способа осуществляют следующее.In special cases, the implementation of the method is as follows.
1. После возникновения пробоя в газе пробивной потенциал определяют, по меньшей мере, дважды. Операции с изменением давления в сосуде и потенциала на центральном электроде прерывают, фиксируют пробивной потенциал в газе и давление в сосуде. Причем при фиксированном давлении в сосуде потенциал, приложенный к центральному электроду, снижают до значения, соответствующего диапазону между верхним и нижним пределами по потенциалу, и вновь повышают потенциал до повторного пробоя в газе.1. After the breakdown in the gas, the breakdown potential is determined at least twice. Operations with changing the pressure in the vessel and the potential on the central electrode are interrupted, the breakdown potential in the gas and the pressure in the vessel are fixed. Moreover, at a fixed pressure in the vessel, the potential applied to the central electrode is reduced to a value corresponding to the range between the upper and lower limits in potential, and the potential is again increased until the gas breaks again.
2. Газ подают из резервной емкости через ловушку твердых частиц в сосуд, по меньшей мере, частично через область высоковольтного устройства, где частицы воспроизводятся или накапливаются, в частности, на центральный электрод, ленточный транспортер заряда, на внутренние электроды устройства.2. Gas is supplied from the reserve tank through the trap of solid particles into the vessel, at least partially through the region of the high-voltage device, where the particles are reproduced or accumulated, in particular, on the central electrode, the tape charge conveyor, on the internal electrodes of the device.
3. Очистку газа выполняют при прокачке его через ловушку, размещенную в пространстве, не доступном воздействию электрического разряда.3. Gas purification is carried out when pumping it through a trap placed in a space not accessible to the effect of an electric discharge.
4. Очистку газа осуществляют путем его пропускания через ловушку, в которой используют, например, ткань Петрянова типа ФПП-15-4,5 с величиной пор около 1 мкм.4. Gas purification is carried out by passing it through a trap in which, for example, Petryanov type FPP-15-4.5 fabric with a pore size of about 1 μm is used.
5. При использовании в качестве изоляционной среды азота эмпирический коэффициент и показатель степенной функции в соотношении (1) принимают равными соответственно:5. When using nitrogen as an insulating medium, the empirical coefficient and the exponent of the power function in relation (1) are taken equal, respectively:
- 1,00 и 0,84 при использовании в качестве электродов шара радиусом 2,5 мм и плоскости в виде кругового диска диаметром 140 мм, абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,6 МПа, потенциале положительной полярности для шара и расстоянии между электродами 3 мм;- 1.00 and 0.84 when used as electrodes of a ball with a radius of 2.5 mm and a plane in the form of a circular disk with a diameter of 140 mm, the absolute pressure of the gas in the vessel 0.6-1.6 MPa, the potential of positive polarity for the ball and the distance between
- 1,00 и 0,87 при использовании в качестве электродов шара радиусом 25 мм и плоского кругового диска диаметром 140 мм, абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,6 МПа, потенциале положительной полярности для шара и расстоянии между электродами 4 мм;- 1.00 and 0.87 when used as electrodes of a ball with a radius of 25 mm and a flat circular disk with a diameter of 140 mm, the absolute pressure of the gas in the vessel is 0.6-1.6 MPa, the potential of positive polarity for the ball and the distance between the electrodes is 4 mm ;
- 0,85 и 0,72 в тандемном высоковольтном ускорителе 3UDH при абсолютном давлении газа в сосуде 0,2-0,6 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 762 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 3,6 мм и 381 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 406 мм и 822 мм;- 0.85 and 0.72 in the tandem high-voltage accelerator 3UDH with an absolute gas pressure in the vessel of 0.2-0.6 MPa, a potential of positive polarity for the central electrode having a length of 762 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode 3.6 mm and 381 mm and radii of the central electrode and vessel 406 mm and 822 mm;
- 0,91 и 0,74 в высоковольтном ускорителе при абсолютном давлении газа в сосуде 0,4-1,3 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 1007 мм и полусферическое закругление радиуса 448 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 4,2 мм и 435 мм и радиусе сосуда 895 мм;- 0.91 and 0.74 in a high-voltage accelerator with an absolute gas pressure in the vessel of 0.4-1.3 MPa, a potential of positive polarity for the central electrode having a length of 1007 mm and hemispherical rounding of a radius of 448 mm, the main radii of curvature at the base of the central an electrode of 4.2 mm and 435 mm and a vessel radius of 895 mm;
- 0,8 и 0,61 в высоковольтном ускорителе при абсолютном давлении газа в сосуде, равном 0,4-1,3 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 2316 мм и полусферическое закругление радиуса 630 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 37 мм и 523 мм и радиусе сосуда, равном 895 мм.- 0.8 and 0.61 in a high-voltage accelerator with an absolute gas pressure in the vessel equal to 0.4-1.3 MPa, a positive polarity potential for a central electrode having a length of 2316 mm and a hemispherical rounding of a radius of 630 mm, and principal radii of curvature of the base of the central electrode is 37 mm and 523 mm and the radius of the vessel is 895 mm.
6. При использовании в качестве изоляционной среды воздуха или смеси газов N2/CO2 (при 20% СО2) эмпирический коэффициент и показатель степенной функции в соотношении (1) принимают равными соответственно:6. When using N 2 / CO 2 (at 20% CO 2 ) as an insulating medium of air or a mixture of gases (at 20% СО 2 ), the empirical coefficient and the exponent function in relation (1) are taken equal to, respectively:
- 1,00 и 0,63 при использовании в качестве электродов двух шаров радиусом 8 мм, при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа, расстоянии между электродами 3 мм;- 1.00 and 0.63 when two balls with a radius of 8 mm are used as electrodes, with an absolute gas pressure in the vessel of 0.6-1.2 MPa, the distance between the electrodes is 3 mm;
- 1,00 и 0,47 для высоковольтного ускорителя ЭГ-3 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;- 1.00 and 0.47 for the high-voltage accelerator EG-3 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.6-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode 40 mm and 350 mm, the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
- 0,87 и 0,44 для высоковольтного ускорителя ЭГ-3 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,5-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;- 0.87 and 0.44 for the high-voltage accelerator EG-3 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.5-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode 40 mm and 350 mm, the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
- 0,72 и 0,54 для высоковольтного ускорителя ЭГ-3 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,8-1,0 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;- 0.72 and 0.54 for the high-voltage accelerator EG-3 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.8-1.0 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode, having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, the main radii of curvature at the base of the central electrode 40 mm and 350 mm, the radii of the central electrode and the vessel 350 mm and 800 mm;
- 1,00 и 0,50 для высоковольтного ускорителя ЭГ-2,5 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;- 1.00 and 0.50 for the high-voltage accelerator EG-2.5 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.6-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode, having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, the main the radii of curvature at the base of the central electrode are 40 mm and 350 mm and the radii of the central electrode and vessel are 350 mm and 800 mm;
- 0,96 и 0,57 для высоковольтного ускорителя ЭГ-2,5 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,5-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;- 0.96 and 0.57 for the high-voltage accelerator EG-2.5 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.5-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode, having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, the main the radii of curvature at the base of the central electrode are 40 mm and 350 mm and the radii of the central electrode and vessel are 350 mm and 800 mm;
- 0,84 и 0,43 для высоковольтного ускорителя ЭГ-2,5 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,8-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 800 мм и полусферическое закругление радиуса 350 мм, главных радиусах кривизны в основании центрального электрода 40 мм и 350 мм и радиусах центрального электрода и сосуда 350 мм и 800 мм;- 0.84 and 0.43 for the high-voltage accelerator EG-2.5 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.8-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode, having a length of 800 mm and hemispherical rounding of a radius of 350 mm, the main the radii of curvature at the base of the central electrode are 40 mm and 350 mm and the radii of the central electrode and vessel are 350 mm and 800 mm;
- 0,85 и 0,53 для тандемного высоковольтного ускорителя ЭГП-15 при абсолютном давлении газа в сосуде 0,6-1,2 МПа, потенциале положительной полярности на центральном электроде, имевшем длину 1100 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 40 мм и 650 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 725 мм и 2000 мм.- 0.85 and 0.53 for the tandem high-voltage accelerator EGP-15 with an absolute gas pressure in the vessel of 0.6-1.2 MPa, a potential of positive polarity on the central electrode having a length of 1100 mm, the main radii of curvature at the base of the central electrode 40 mm and 650 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 725 mm and 2000 mm.
7. При использовании в качестве изоляционной среды шестифтористой серы SF6 эмпирический коэффициент и показатель степенной функции в соотношении (1) принимают равными соответственно:7. When using sulfur hexafluoride SF 6 as an insulating medium, the empirical coefficient and exponent function in relation (1) are taken equal, respectively:
- 1,00 и 0,96 при использовании в качестве электродов двух закругленных радиусом 3 мм прутков с плоской вершиной при радиусе прутка 6 мм, при абсолютном давлении газа в сосуде 0,5-0,7 МПа, расстоянии между электродами 2 мм;- 1.00 and 0.96 when using two rods with a flat top with a rod radius of 6 mm and a gas pressure in the vessel of 0.5-0.7 MPa, the distance between the electrodes is 2 mm;
- 1,00 и 0,81 при использовании в качестве электродов двух шаров радиусом 125 мм и расстоянии между электродами 20 мм, частоте 50 Гц, абсолютном давлении газа в сосуде 0,1-0,4 МПа;- 1.00 and 0.81 when two balls are used as electrodes with a radius of 125 mm and a distance between the electrodes of 20 mm, a frequency of 50 Hz, and an absolute gas pressure in the vessel of 0.1-0.4 MPa;
- 0,80 и 0,64 в тандемном высоковольтном ускорителе 3UDH при абсолютном давлении газа в сосуде 0,2-0,6 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 762 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 3,6 мм и 381 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 406 мм и 822 мм;- 0.80 and 0.64 in the tandem high-voltage accelerator 3UDH with an absolute gas pressure in the vessel of 0.2-0.6 MPa, a potential of positive polarity for the central electrode having a length of 762 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode 3.6 mm and 381 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 406 mm and 822 mm;
- 1,00 и 0,72 в тандемном высоковольтном ускорителе МР при абсолютном давлении газа в сосуде 0,3-0,8 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 2450 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 19 мм и 940 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 940 мм и 2300 мм.- 1.00 and 0.72 in the tandem high-voltage MP accelerator at an absolute gas pressure in the vessel of 0.3-0.8 MPa, a positive polarity potential for the central electrode having a length of 2450 mm, principal radii of curvature at the base of the central electrode of 19 mm, and 940 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 940 mm and 2300 mm.
8. При использовании в качестве изоляционной среды смеси шестифтористой серы и азота N2/SF6 при эмпирическом коэффициенте 0,8, в тандемном высоковольтном ускорителе 3UDH при абсолютном давлении газа в сосуде 0,2-0,6 МПа, потенциале положительной полярности для центрального электрода, имевшего длину 762 мм, главных радиусах кривизны в основаниях центрального электрода 3,6 мм и 381 мм, радиусах центрального электрода и сосуда 406 мм и 822 мм показатель степенной функции в соотношении (1) принимают равным соответственно:8. When using a mixture of sulfur hexafluoride and nitrogen N 2 / SF 6 as an insulating medium with an empirical coefficient of 0.8, in a tandem high-voltage accelerator 3UDH with an absolute gas pressure in the vessel of 0.2-0.6 MPa, a potential of positive polarity for the central an electrode having a length of 762 mm, the main radii of curvature at the base of the central electrode of 3.6 mm and 381 mm, the radii of the central electrode and the vessel are 406 mm and 822 mm, the exponent of the power function in relation (1) is taken equal to, respectively:
- 0,61 при объемной доле SF6 5,7%;- 0.61 with a volume fraction of SF 6 of 5.7%;
- 0,59 при объемной доле SF6 25%;- 0.59 with a volume fraction of SF 6 of 25%;
- 0,57 при объемной доле SF6 28,7%;- 0.57 with a volume fraction of SF 6 of 28.7%;
- 0,59 при объемной доле SF6 50%.- 0.59 with a volume fraction of SF 6 of 50%.
На фигуре 1 представлены зависимости: (1) - среднего пробивного потенциала (Uпр, MB) главного изоляционного промежутка между центральным электродом и сосудом в загрязненном частицами газе ускорителя ЭГ-2,5 и (3) - среднего пробивного потенциала главного изоляционного промежутка в очищенном ускорителе ЭГ-2,5 от абсолютного давления газа (Р, МПа) в сосуде. Оба потенциала получены при ступенчатом отборе газа из сосуда. На фигуре 1 показан также (2) - потенциал, приложенный к центральному электроду в режиме очистки без пробоев в газе и при отборе газа из сосуда от давления 1,2 МПа до давления 0,2 МПа.The figure 1 shows the dependences: (1) - the average breakdown potential (U CR , MB) of the main insulating gap between the central electrode and the vessel in the particle-contaminated gas of the EG-2.5 accelerator and (3) - the average breakdown potential of the main insulating gap in the cleaned EG-2.5 accelerator from absolute gas pressure (P, MPa) in the vessel. Both potentials were obtained by stepwise extraction of gas from a vessel. The figure 1 also shows (2) - the potential applied to the Central electrode in the cleaning mode without breakdowns in the gas and when taking gas from the vessel from a pressure of 1.2 MPa to a pressure of 0.2 MPa.
Фигуры 2 и 3 иллюстрируют изменение во времени (τ, ч) в ходе очистки газа в высоковольтном устройстве относительного давления газа в сосуде (Р/Рмакс) и относительного потенциала (U/U0) на центральном электроде по отношению соответственно к максимальному давлению, разрешенному в сосуде, к пробивному потенциалу газа в устройстве при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки газа от частиц.Figures 2 and 3 illustrate the change in time (τ, h) during gas purification in a high-voltage device of the relative gas pressure in the vessel (P / P max ) and relative potential (U / U 0 ) on the central electrode with respect to the maximum pressure, allowed in the vessel, to the breakdown potential of the gas in the device at the maximum absolute pressure of the gas in the vessel after cleaning the gas from particles.
Признаком чистой газовой изоляции служит то, что пробивной потенциал не зависит от порядкового номера пробоя. Более строгим критерием чистоты устройства является повторяемость зависимостей среднего пробивного потенциала от давления газа. По этой причине при отборе газа из сосуда пробивной потенциал высоковольтного устройства измеряют, по меньшей мере, при одном промежуточном давлении между максимальным и минимальным давлениями сосуда, а лучше при двух-трех давлениях.A sign of clean gas insulation is that the breakdown potential is independent of the breakdown sequence number. A more stringent criterion for the purity of the device is the repeatability of the dependences of the average breakdown potential on gas pressure. For this reason, when taking gas from a vessel, the breakdown potential of a high-voltage device is measured at least at one intermediate pressure between the maximum and minimum vessel pressures, and preferably at two to three pressures.
Выбор нижнего относительного значения потенциала в пределах 0,2-0,4 объясняется закономерностями поведения твердых частиц в электрическом поле. Опыт эксплуатации газовых диэлектриков доказывает, что напряженность электростатического поля, большая или равная 0,5 кВ/мм, обеспечивает наведение электрического заряда на твердой частице с размерами от нескольких микрометров до нескольких миллиметров, отрыв частицы с поверхности электрода и переход ее к колебательному движению в промежутке между электродами, находящимися под потенциалами разной полярности.The choice of the lower relative value of the potential in the range of 0.2-0.4 is explained by the laws of behavior of solid particles in an electric field. The operational experience of gas dielectrics proves that the electrostatic field strength, greater than or equal to 0.5 kV / mm, provides guidance of an electric charge on a solid particle with sizes from a few micrometers to several millimeters, detachment of the particle from the electrode surface and its transition to oscillatory motion in the gap between electrodes under potentials of different polarity.
Предлагаемое техническое решение позволяет ускорить очистку изоляционных газовых устройств и регулировать количество пробоев при очистке системы и энергию в искровом разряде, рассеиваемую после пробоя. Способ снижает вероятность отказов твердой изоляции. В рассмотренном способе очистки обеспечивают относительно малую мощность в искровом разряде. После полировки электродов, протирки растворителем, удаления пыли и первого монтажа устройства при неизменных размерах высоковольтного устройства способ очистки позволяет повысить рабочий потенциал устройства на 35-40%, а после продолжительной эксплуатации устройства повышение рабочего потенциала составляет 15-20% по сравнению с изоляционными устройствами, в которых очистка от твердых частиц неэффективна.The proposed technical solution allows to accelerate the cleaning of insulating gas devices and to regulate the number of breakdowns during cleaning of the system and the energy in the spark discharge dissipated after the breakdown. The method reduces the likelihood of failure of solid insulation. In the considered cleaning method, a relatively low power in the spark discharge is provided. After polishing the electrodes, wiping with solvent, removing dust and first mounting the device with the dimensions of the high-voltage device unchanged, the cleaning method allows you to increase the working potential of the device by 35-40%, and after prolonged use of the device, the increase in working potential is 15-20% compared to insulation devices, in which the removal of particulate matter is ineffective.
Пример конкретного исполнения способаAn example of a specific implementation of the method
Очистка изолированного газом высоковольтного ускорителя ЭГ-2,5 без ускорительной трубки включала воздействие электрическим полем на твердые частицы, изменение плотности изоляционного газа путем изменения давления, очистку изоляционного газа с помощью ловушки. В общем случае перед очисткой газа от твердых частиц газ из резервной емкости через ловушку подают в сосуд, работающий под давлением. Обеспечивают в сосуде рабочее давление 0,6 МПа, равное 0,5 относительно максимального давления 1,2 МПа, соответствующего разрешенному давлению для сосуда. Поднимают потенциал на центральном электроде относительно заземленного сосуда до пробоя в газе. Фиксируют пробивной потенциал при рабочем давлении. Вычисляют пробивной потенциал, соответствующий окончанию очистки газа от твердых частиц, по соотношению (1). При этом для ускорителя ЭГ-2,5 выбирают эмпирический коэффициент 0,84 и показатель степенной функции 0,5, так как на предварительных испытаниях ускоритель выдержал несколько десятков пробоев. Эмпирический коэффициент в режиме неустойчивого низкого пробоя газа перед очисткой по данным фиг.1 составил 0,82.Cleaning a gas-insulated EG-2.5 high-voltage accelerator without an accelerator tube included the action of an electric field on solid particles, changing the density of the insulating gas by changing the pressure, and cleaning the insulating gas using a trap. In the general case, before cleaning the gas from solid particles, gas from the reserve tank is fed through a trap into a pressure vessel. Provide a working pressure of 0.6 MPa in the vessel, equal to 0.5 relative to the maximum pressure of 1.2 MPa, corresponding to the permitted pressure for the vessel. They raise the potential on the central electrode relative to the grounded vessel before the breakdown in the gas. The breakdown potential is fixed at operating pressure. The breakdown potential corresponding to the end of gas purification from solid particles is calculated by the relation (1). At the same time, an empirical coefficient of 0.84 and an exponential function index of 0.5 are chosen for the EG-2.5 accelerator, since the accelerator withstood several tens of breakdowns in preliminary tests. The empirical coefficient in the regime of unstable low breakdown of gas before cleaning according to Fig.1 was 0.82.
Очистку газа от твердых частиц осуществляют в два этапа (фиг.2, 3).Purification of gas from solid particles is carried out in two stages (figure 2, 3).
На каждом из этапов выполняют следующие операции.At each stage, the following operations are performed.
Газ из резервной емкости через ловушку подают в сосуд, работающий под давлением. Обеспечивают в сосуде максимальное давление 1,2 МПа. Поднимают потенциал на центральном электроде относительно заземленного сосуда до 1,6 MB. На первом этапе в качестве верхнего предела по потенциалу принимают значение потенциала, соответствующее 0,5 относительно пробивного потенциала в газе при абсолютном давлении газа в сосуде 1,2 МПа, ожидаемого после очистки высоковольтного устройства. С приложенным потенциалом газ отбирают из сосуда в резервную емкость до первого пробоя в газе и до минимального абсолютного давления в сосуде, равного 0,2 МПа. После пробоя в газе его отбор останавливают, снижают потенциал и вновь повышают до повторного пробоя. Затем потенциал понижают до нижнего предела и продолжают отбор газа из сосуда. В качестве нижнего предела по потенциалу выбирают потенциал 0,3 относительно пробивного потенциала в газе после очистки устройства, равный 1,05 MB. При потенциале 1,05 MB на центральном электроде максимальная напряженность электрического поля на поверхности сосуда ускорителя ЭГ-2,5 составляла 1,5 кВ/мм. На последующих этапах очистки устанавливают значение потенциала на центральном электроде от 0,3 до 0,9. Очистку газа прекращают при верхнем пределе по потенциалу 0,9.Gas from the reserve tank is fed through a trap to a pressure vessel. Provide a maximum pressure of 1.2 MPa in the vessel. Raise the potential at the central electrode relative to the grounded vessel to 1.6 MB. At the first stage, the potential value corresponding to 0.5 relative to the breakdown potential in the gas at the absolute pressure of the gas in the vessel of 1.2 MPa, expected after cleaning the high-voltage device, is taken as the upper potential limit. With the applied potential, gas is taken from the vessel to the reserve tank until the first breakdown in the gas and to the minimum absolute pressure in the vessel equal to 0.2 MPa. After a breakdown in a gas, its selection is stopped, the potential is reduced, and it is increased again until a second breakdown. Then the potential is lowered to the lower limit and gas extraction from the vessel is continued. As a lower limit on the potential, a potential of 0.3 relative to the breakdown potential in the gas after cleaning the device is selected, equal to 1.05 MB. At a potential of 1.05 MB on the central electrode, the maximum electric field strength on the surface of the vessel of the EG-2.5 accelerator was 1.5 kV / mm. In the subsequent stages of cleaning, the potential value at the central electrode is set from 0.3 to 0.9. Gas purification is stopped at an upper limit of 0.9.
Газ подают из резервной емкости через ловушку твердых частиц в сосуд через область высоковольтного устройства, где частицы воспроизводятся или накапливаются, вдоль оси симметрии опорной колонны и вдоль ленточного транспортера заряда, на внутренние электроды устройства. Очистку газа выполняют при прокачке его через ловушку, размещенную в пространстве, не доступном воздействию электрического разряда, под нижней заземленной плитой колонны. В ловушке используют ткань Петрянова типа ФПП-15-4,5 с величиной пор около 1 мкм.Gas is supplied from the reserve tank through a trap of solid particles into the vessel through the region of the high-voltage device, where particles are reproduced or accumulated, along the axis of symmetry of the support column and along the belt conveyor charge, to the internal electrodes of the device. Gas purification is carried out when pumping it through a trap located in a space not accessible to electric discharge, under the bottom grounded column plate. In the trap, Petryanov type FPP-15-4.5 fabric with a pore size of about 1 μm is used.
Для ускорителя ЭГ-2,5 в качестве изоляционной среды используется смесь газов N2/CO2 (при 20% СО2). Потенциал измеряли с погрешностью ниже 1% при помощи роторного (генерирующего) вольтметра. Электроды из нержавеющей стали полируются до шестого класса чистоты поверхности. Средний пробивной потенциал главного изоляционного промежутка ускорителя ЭГ-2,5 получали при отборе газа на каждой ступени давления посредством снижения потенциала после пробоя и повторного повышения его на центральном электроде относительно заземленного бака до пробоя. Достигнутая степень чистоты системы сохранялась после вскрытия и закрытия сосуда для проведения работ. Надежность устройства повышают дополнительно в случае, когда средний пробивной потенциал сравнивают с расчетным значением для чистой системы. Расчетное значение получают с помощью модели "Асимптотический пробивной градиент" [Резвых К.А. и Романов В.А. Расчетная методика для определения электрической прочности изоляционных систем в смеси N2/CO2 и других газах. "Электричество", 2005, №11, с.8-14].For the EG-2.5 accelerator, a gas mixture of N 2 / CO 2 (at 20% CO 2 ) is used as an insulating medium. The potential was measured with an error below 1% using a rotary (generating) voltmeter. Stainless steel electrodes are polished to sixth grade surface finish. The average breakdown potential of the main insulation gap of the EG-2.5 accelerator was obtained by taking gas at each pressure stage by lowering the potential after breakdown and re-increasing it on the central electrode relative to the grounded tank before breakdown. The achieved degree of purity of the system was maintained after opening and closing the vessel for work. The reliability of the device is further enhanced in the case when the average breakdown potential is compared with the calculated value for a clean system. The calculated value is obtained using the model "Asymptotic breakdown gradient" [Rezvykh K.A. and Romanov V.A. Calculation method for determining the dielectric strength of insulation systems in a mixture of N 2 / CO 2 and other gases. "Electricity", 2005, No. 11, pp. 8-14].
При продолжительной эксплуатации ускорителя ЭГ-2,5 (1 год) очистка изоляционного газа указанным способом позволила повысить пробивной потенциал на 20%, что подтверждает процесс очистки изоляционного газа от твердых частиц.With long-term operation of the EG-2.5 accelerator (1 year), the purification of the insulating gas in this way increased the breakdown potential by 20%, which confirms the process of purification of insulating gas from solid particles.
Технический результат предложенного решения состоит в расширении функциональных возможностей способа очистки при условии сохранения работоспособности устройства и в увеличении ресурса работы высоковольтного устройства.The technical result of the proposed solution is to expand the functionality of the cleaning method, while maintaining the operability of the device and to increase the life of the high-voltage device.
Claims (9)
где U0 - пробивной потенциал при максимальном давлении газа в сосуде после очистки газа от частиц;
Uпр - измеренный пробивной потенциал при рабочем давлении газа в сосуде;
Pмакс и P - максимальное и рабочее абсолютные давления газа в сосуде, приведенные к 20°С;
X - показатель степенной функции;
k - эмпирический коэффициент,
затем очистку газа от твердых частиц осуществляют, по меньшей мере, в два этапа, на каждом из которых газ из резервной емкости через ловушку подают в сосуд, работающий под давлением, и обеспечивают в сосуде максимальное давление, соответствующее разрешенному давлению газа, поднимают потенциал на центральном электроде относительно заземленного сосуда до верхнего предела по потенциалу, причем в качестве верхнего предела по потенциалу принимают значение потенциала, соответствующее на первом этапе диапазону потенциала от 0,5 относительно ожидаемого пробивного потенциала в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства до значения, меньшего, чем пробивной потенциал в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства, и на последующих этапах очистки устанавливают значение потенциала от величины 0,2 до значения, меньшего, чем пробивной потенциал в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки высоковольтного устройства, с приложенным потенциалом отбирают газ из сосуда, работающего под давлением, в резервную емкость, по меньшей мере, до первого пробоя в газе и не ниже, чем до минимального абсолютного давления в сосуде, причем величину минимального абсолютного давления газа в сосуде обеспечивают большей, чем 0,01 от максимального абсолютного давления газа в сосуде, в качестве нижнего предела по потенциалу выбирают потенциал в пределах 0,2-0,4 относительно пробивного потенциала в газе при максимальном абсолютном давлении газа в сосуде после очистки устройства, при нижнем пределе по потенциалу максимальная напряженность электрического поля на электродах высоковольтного устройства имеет величину не ниже значения напряженности поля 0,5 кВ/мм, а очистку газа прекращают, когда значение пробивного потенциала, полученное, по меньшей мере, при верхнем пределе по потенциалу, пересчитанное для максимального абсолютного давления газа в сосуде, совпадает с значением потенциала, полученным на предыдущем этапе очистки газа.1. The method of cleaning a gas-insulated high-voltage device, including the action of an electric field on solid particles, changing the density of the insulating gas by changing the pressure, cleaning the insulating gas using a trap, characterized in that before cleaning the gas from solid particles, the gas from the reserve tank is fed through the trap into the pressure vessel provides a working pressure in the vessel corresponding to a range from 0.3 to 0.9 with respect to the maximum pressure corresponding to the permitted pressure for vessels, raise the potential on the central electrode relative to the grounded vessel before the breakdown in gas, fix the breakdown potential at operating pressure and calculate the breakdown potential corresponding to the end of gas purification from solid particles, according to the ratio
where U 0 is the breakdown potential at the maximum gas pressure in the vessel after gas purification from particles;
U CR - measured breakdown potential at a working gas pressure in the vessel;
P max and P - maximum and working absolute gas pressure in the vessel, reduced to 20 ° C;
X is an exponent of a power function;
k is an empirical coefficient,
then the gas is cleaned of solid particles in at least two stages, at each of which gas from the reserve tank is fed through a trap into a pressure vessel and the maximum pressure corresponding to the allowed gas pressure is provided in the vessel; the potential is raised at the central the electrode relative to the grounded vessel to the upper limit of potential, and as the upper limit of potential take the potential value corresponding at the first stage to the range of potential from 0.5 relative to the breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device to a value lower than the breakdown potential in the gas at the maximum absolute gas pressure in the vessel after cleaning the high-voltage device, and set the potential value from 0 at the subsequent stages of cleaning, 2 to a value less than the breakdown potential in the gas at the maximum absolute pressure of the gas in the vessel after cleaning the high-voltage device, with the applied potential selection they pump gas from a pressure vessel into a reserve tank, at least until the first breakdown in the gas and not lower than to the minimum absolute pressure in the vessel, and the minimum absolute pressure of the gas in the vessel is greater than 0.01 from the maximum absolute pressure of the gas in the vessel, as the lower limit on the potential, choose a potential in the range of 0.2-0.4 relative to the breakdown potential in the gas at the maximum absolute pressure of the gas in the vessel after cleaning the device, with the lower limit on the potential the maximum electric field strength at the electrodes of the high-voltage device has a value not lower than the field strength value of 0.5 kV / mm, and gas purification is stopped when the breakdown potential obtained at least at the upper potential limit, recalculated for the maximum absolute gas pressure in the vessel, coincides with the value of the potential obtained at the previous stage of gas purification.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148810/05A RU2443031C2 (en) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Method for cleaning gas-insulated high-voltage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009148810/05A RU2443031C2 (en) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Method for cleaning gas-insulated high-voltage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009148810A RU2009148810A (en) | 2011-07-10 |
| RU2443031C2 true RU2443031C2 (en) | 2012-02-20 |
Family
ID=44739869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009148810/05A RU2443031C2 (en) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Method for cleaning gas-insulated high-voltage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2443031C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3515939A (en) * | 1967-07-13 | 1970-06-02 | High Voltage Engineering Corp | Dust precipitator |
| SU790025A1 (en) * | 1978-12-28 | 1980-12-23 | Предприятие П/Я Р-6742 | Method of purifying gaseous dielectric in high-voltage gas-shielded apparatus |
| US4347401A (en) * | 1978-02-09 | 1982-08-31 | Spacab Ab | Gas-filled cable with composite conduit of low carbon steel and aluminum and having particle traps |
| US4400578A (en) * | 1981-03-12 | 1983-08-23 | Cookson Alan H | High voltage gas insulated transmission line with continuous particle trapping |
| WO2001022565A1 (en) * | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Katsuo Sakai | Electrostatic generating method |
| RU2221312C1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-01-10 | Сасов Юрий Дмитриевич | Method for producing three-dimensional electronic module |
-
2009
- 2009-12-29 RU RU2009148810/05A patent/RU2443031C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3515939A (en) * | 1967-07-13 | 1970-06-02 | High Voltage Engineering Corp | Dust precipitator |
| US4347401A (en) * | 1978-02-09 | 1982-08-31 | Spacab Ab | Gas-filled cable with composite conduit of low carbon steel and aluminum and having particle traps |
| SU790025A1 (en) * | 1978-12-28 | 1980-12-23 | Предприятие П/Я Р-6742 | Method of purifying gaseous dielectric in high-voltage gas-shielded apparatus |
| US4400578A (en) * | 1981-03-12 | 1983-08-23 | Cookson Alan H | High voltage gas insulated transmission line with continuous particle trapping |
| WO2001022565A1 (en) * | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Katsuo Sakai | Electrostatic generating method |
| RU2221312C1 (en) * | 2002-08-15 | 2004-01-10 | Сасов Юрий Дмитриевич | Method for producing three-dimensional electronic module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009148810A (en) | 2011-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3814879A (en) | Circuit interrupter with improved trap for removing particles from fluid insulating material | |
| CN1028063C (en) | DC High-speed vacuum circuit breaker and electric motor vehicle equipped with this circuit breaker | |
| JP2008078103A (en) | Conditioning treatment method and device of electron gun | |
| RU2443031C2 (en) | Method for cleaning gas-insulated high-voltage device | |
| RU2477370C1 (en) | Submerged-type electric pulse drill | |
| CN209772884U (en) | Service life prolonging device for ion pump of electron beam scanning measuring instrument | |
| Sethuraman et al. | Study of the motion of vacuum arcs in high magnetic field | |
| US8518163B2 (en) | Electrostatic filtering device using optimized emissive sites | |
| CN107684977A (en) | A kind of electrodecontamination structure and include its air cleaning unit | |
| Johnson et al. | Pulsed HV vacuum breakdown of polished, powder coated, and e-beam treated large area stainless steel electrodes with 0.5 to 7 mm gaps | |
| CN104226481A (en) | Device for removing dust from inner wall of insulator of electric dust remover | |
| Patton et al. | Characterization of the breakdown voltage of vacuum interrupters by different procedures | |
| Chakrabarti et al. | Free particle-initiated 60 Hz breakdown at a spacer surface in a gas-insulated bus | |
| Savage et al. | Performance of a radial vacuum insulator stack | |
| Nefedtsev et al. | Position of erosion marks on the surface of single-crystal and coarse-grained cathodes after a short-pulse vacuum spark | |
| CN109821801B (en) | Life-prolonging device of ion pump of electron beam scanning measuring instrument and using method thereof | |
| CN217940492U (en) | Electric dust remover | |
| De Lorenzi et al. | HV holding in vacuum, a key issue for the ITER neutral beam injector | |
| CN113358962B (en) | Experimental device for compact impulse voltage generator and voltage divider | |
| US2708007A (en) | Electrode positioning grids | |
| SU764027A1 (en) | Arrester | |
| JP2008259388A (en) | Dc gas isolator | |
| CN106983537A (en) | A kind of height leads sparking electrode | |
| Kulkarni et al. | Lightning impulse voltage conditioning of different electrode gaps in high voltage vacuum interrupters | |
| Fujita et al. | Measurement of charge distibutions inside of cylindrical alumina insulator with shield rings after repeating AC voltage application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160315 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181230 |