SU756510A1 - Method of degassing arc-extinguishing electrodes and shields of vacuum arc-extinguishing device - Google Patents

Description

Изобретение относится к высоковольтным коммутационным аппаратам, з частности к способу обезгаживания дугогасительных устройств с токами отключения более 10 кА. 5

Вакуумные дугогасительные устройства, к числу которых относятся вакуумные дугогасительные камеры, вакуумные разрядники, требуют -в процессе их изготовления тщательного обезгаживания. 10

Известен способ обезгаживания зак\умных дугогаоительных устройств в процессе их откачки, включающий нагрев замкнутых контактов вакуумной дугогасительной камеры импульсами тока в несколько кА ¹⁵ до 800—1000° С с одновременным прогревом -всей камеры в электрической лечи при 400—480° С [1]. Этот способ позволяет обезгаживать вакуумные дугогасительные камеры с большим переходным сопротивле- 20 нием контактов — порядка 1С ⁴ Ом.

Известен также способ обезгаживания вакуумных дуго-гасительных устройств -путем тренировки межконтактного зазора вакуумной дугогасительной камеры импуль- 25 сами высокого напряжения различной полярности с одновременным отжигом камеры в лечи при 150—300^е С [2].

Эти способы не требуют для своего выполнения введения в вакуумное дугогаси- 30 тельное устройство дополнительных элементов «онструкции. С помощью первого способа с внутренних поверхностей, окружающих контакты, удаляются физически адсорбированные газы и пары воды. Для удаления хемосорбированных газов требуются температуры выше 1000° С, однако большинство материалов, применяемых для изготовления вакуумных дугогасительных устройств, не допускают нагревания до та ких высоких температур.

С помощью второго способа удается очистить ограниченные поверхности контактов и экранов, находящихся в областях с .максимальной напряженностью тренирующего электрического поля.

Известен также способ обезгаживания вакуумных дугогасительных устройств, например вакуумной дугогасительной камеры, путем многократного возбуждения между электродами дуги, с током порядка нескольких кА [3].

При таком способе обезгаживания после нескольких -сотен отключений, прн которых фаза размыкания контактов является случайной величиной в течение периода тока и время горения дуги может достигать 10 мс, происходит очистка поверхностей контактов под действием многочисленных бысгроперемещающихся катодных -пятен.

7535 ί О

Однако при этом зсдпка эрозия .контактов •при горении короткой дуги в малых межконтактных промежутках, в которых затруднен раздет пара и нз-за этого столб дуги контрагирован, а опорные пятна неподвижны.

Условия для существования короткой дули возникают при отбросах контактов после Их замыкания, а также при размыкании контактов при токах с амплитудой более нескольких сотен ампер, причем, чем меньше скорость расхождении контактов и больше ток отключения, тем больше время существования короткой дуги и тем сильнее эрозия контактов. Кроме того, при токах в несколько кА дуга за время своего существования успевает расшириться лишь по небольшой части поверхности контактов, •струи плазмы ,из опорных пятен дуги незначительны и не происходит эффективного о б е з г а и вания поверх нос т е й ду гот ас я щи х электродов и экранов. Скорость расширения дуги увеличивается с ростом тока, но увеличение тока нежелательно из-за неминуемого роста эрозии контактов.

Цель изобретения -- иовышеиие надежности и отключающей способности вакуумного дугогасительпого устройства путем улучшения обезгажпваппя его электродов и экранов при одновременном уменьшении эрозии электродоз в процессе их обезгажнзания.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу обезгаживание дугогасящнх электродов и экранов вакуумного коммутирующего устройства, например вакуумной дугогасительной камеры, производят путем неоднократного возбуждения дуги между электродами импульсами тока 10—100 кА длительностью 0,5—20 г;с при расстоянии между электродами 5—100 мм. Причем операцию проводят в следующей последовательности. Сначала через камеру с замкнутыми контактами .пропускают ток 50— 100.4, затем разводят контакты на расстояние 5—100 мм. В камере при этом в течение -нескольких мс будет гореть дежурная дута, через которую пропускают импульс тока с помощью разряда -конденсаторной батареи и соответствующего коммутирующего устройства.

Для обезгаживания по предлагаемому способу вакуумного разрядника его -можно непосредственно подключать к полюсам конденсаторной батареи. При этом импульс тока необходимой амплитуды и длительности будет пропускаться через дугу каждый раз непосредственно после подачи на поджигающий электрод запускающего импульса.

Величина тока в дежурной дуге, равная 50—100 А, выбирается из условия устойчивого горения вакуумной дуги между .конто кгамл во время их разведения на заданное расстояние. При меньших тсках будет происходить самопроизвольный обрыв дуги.

Проведенные исследования показали, что расстояние между контактами, при котором прекращается стадия неподвижной короткой дуги, вызывающей небольшую эрозию контактов, зависит от тока в дуге. Так, например, при амплитуде тока 20 кА дуга практически неподвижна в промеж утке между контактами 1—2 мм. При расстояниях между контактами порядка 5 .н.ч и более скорость расширения дуги достигает 10³ с.и.'с. Эти данные позволяют установить величину нижнего предела конечного расстояния между контактами перед пода шй импульса тока, равную 5 мм. За величину верхнего предела конечного расстояния между электродами нужно .принять максимальное расстояние между электродами в высоковольтных вакуумных -, строке; чах, например в -вакуумных дугогаспгсл.н.ых камерах и разрядниках на напряженке 100 кВ и более, которое может составлять 100 мм.

Амплитуда тока в импульсе определяется величиной отключаемого тока вакуумного дугогасительного устройства и должна быть по возможности близка к ней. Нижний предел амплитуды тока, равный 10 л.-1, определяется тем, что при меньшем токе нс происходит эффективной очистки контактных поверхностей из-за малой скороеги расширения дуги.

Верхний предел амплитуды тока определяется величиной максимального отключаемого тока для вакуумных дуто; аенлюшных устройств, которая в недалеком будущем может достигнуть 100 кА.

Для ускорения .процесса обезгажпваппя вакуумных дугсгаситсльных устройств но данному способу выгодно применять длинные импульсы тока, так как при этом увел к чивается темпеρ а т ур а о б е з г а ж и в а е г ί ы х поверхностей. Однако контактная система рассчитывается па гашение дуги в течение 20 мс, и превышение этого времени горения дуги пр,и обезгаживашш влечет за собой разрушение контактной системы. С точки зрения стоимости устройства для обезгажпвапия выгодно применять короткие импульсы тока. Нижний предел длительности импульса тока обусловлен скоростью расширения дуги по поверхностям контактов и не может быть меньше 0,5 мс, так как за более короткое время дуга не успеет эффективно обработать удаленные участки электродов.

Известно, что разложение окислов и удаление хемосорбированных газов происходит при бомбардировке очищаемых поверхностей потоками заряженных частиц, причем, чем больше энергия бомбардирующих частиц, тем эффективнее происходит обезгаживание поверхностей.

7383ίО

Энергия диссоциации окислов меди, из которой часто изготавливаются экраны и дугогасящие электроды вакуумных дугогасительиых устройств, составляет 1,3 .?3 для окоси меди и 1.77 эВ для закиси меди. ' Хемосорбированные атомы тазов имеюг энергию связи с поверхностью металлов примерно такой же величины.

Источником направленных потоков плазмы в вакуумном дугогасительном мсгрой· стве является дуга отключения, причем энергия заряженных частиц ка фронте расширяющегося облака плазмы достигает ЮО эВ, чго вполне достаточно для десорбции газа. 15

Проведенные исследования показали, что если пропускать через дугу, горящую между предварительно разведенными на расстояние 5—15 ,и,ц контактами, имимльеы тока амплитудой более 10 к.4 и длите тв- ·^η: ностью 0,5—10 см, то за время своего существования дуга успевает распространиться (со скоростью порядка !0⁴ см с) по значительной части поверхности контактов и дтгогасящих электродов. При горении дуги

ПОД ВОЗДСНСТГ.НСМ струй Н.Щ'ЗМЫ из опорных пяте?; поверкносгп экранов очищаются ог хемосорбированных газов и на них происходит восстановление окислов. При этом из-за отсутствия короткой дуги эрозия контактов невелика. Отняты показали, что для збезгаж.пваппщ вакуумной дугогасительной гипюры в предлагаемом режиме требуется пропустить через нее от 10 до 50 импульсов тока ион ка;·.·.?ддн полярности контактов. Чем меньше длительность импульсов тока, ?..-?? больше их число.

.для определения эффективности сбезгажпзанпя вакуумслых дугогасительных камер ио предлагаемому способу были взяты две камеры КДВ-22, прошедшие полный никл обезгаживадня в заводских условиях рапсе известными способами.

Опп были испытаны па отключающую способность, а затем после присоединення к откачному посту вновь обезгажены по и? едлагаемому способу и после этого «с-пыСНН1Я вторично на отключающую способпост?,. Результаты обоих испытаний приведены ?; таблппе.

! г 1 ....... . .............. .___________	С. Ч .. С : О сособу	ь'. н с е	Поели о Я и ии?	С 5’ос о оу	-»оо 'и дсо о'	V
: 1 | ι	И ; ис-с:' асе	ΐ- 1 и		л мета г	Ы - ,
[отключения отказа	ЛшППЧ	пробоя	отключения	. - а	.ί ЦОС'	СЯ
1 ,-л ! ΜΜΐ) ;;М з ’-ф ί	: т:; л ;·: · т е;: / б 1 >	п о с л я; отказа, кВ	кД И.гф К.-!	хал 1: с- • · )?;< опт, 1	1. О с спя отказ..	кВ

(ХДВ22 В;

И; ⁴ щ ίο 20.2 (КЛВ)

22В)

7.8

16

Из таблицы видно, что данный способ обезгаживания дугогасящнх электродов и экранов вакуумных дугогасительных камер позволяет увеличить в 1,5--2,0 раза отключающую способность камер за счет лучшего 30 обезгаживания деталей камеры. Кроме того, при данном способе обезгаживания поверхности контактов незначительно повреждаются под воздействие?,! дуги, что в конечном итоге приводит к увеличению ³⁵ срока службы камеры.

Claims (3)

1. Способ обезщ!жива;!пя диюгасщигих -Ю электродов и экранов ?.аку'гмного дтгогасит-ельного устройства, например вакуумной дугогасительной камеры, путем неоднократного зозотждення д\гп мп, о т л и ч а ю π: и и с я п о выш ей г. я н и. и г ?к н о с т? ί способности ус;пойства обезгажизанкя при одн шении эрозии электрод; обезгаживания, воз буи;· соз тока 10—100 ш4 дл 20 см при расе то ин:

5—100 пы н

2. Способ по п.

?ш,.. что оазведекне ин,- 5- 100 мм ?щп •-•.Ж ·<

.. V ч ‘ .

между элек тшодатем. что. с целью г отк,ючч’0’г.еч1 путем улучшения е?уемешш\1 \ мечьш в процессе их а ют дугу импульнвельиэетыо О.й — и меж.тм электродч ми

1, от л и ч а !О ?П ?! й с я электродов на иасгтояИсточинки информаи внимание при экспертизе?

притыке го

3. Полов Н. А ,и др. Вакуумная дутогасительная камера ВВак-5. — «Передовой научно-технический опыт ГОСИНТИ».

1962, № 11.