ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к вакуумной коммутационной аппаратуре высокого напряжения.
Распространению вакуумной коммутационной аппаратуры в области высоких напряжений, 110 кВ и выше препятствует сравнительно небольшая электрическая прочность промежутков в вакуумных дугогасительных камерах (ВДК). Электрическую прочность промежутков в ВДК можно повысить за счет рационального выбора материала деталей ВДК, например, за счет применения сплавов и композиционных материалов, обладающих высокой механической прочностью, например, нержавеющей стали, композиции хром-медь с повышенным содержанием хрома и др. Однако этот способ применим не для всех деталей ВДК. Известны, например, сплавы медь-алюминий-сурьма, которые при определенных соотношениях обладают высокой твердостью и механической прочностью. При использовании таких сплавов в качестве материала контактных накладок достигается высокая электрическая прочность межконтактного промежутка в вакууме [1]. Но упомянутые сплавы не могут использоваться для изготовления токоведущих элементов и контактов из-за очень низкой удельной электропроводности.
Контактная система состоит из индуктора и контактной накладки. Токоведущие элементы и индуктор изготавливаются только из меди, обладающей высокой удельной электропроводностью. Контактная накладка изготавливается из композиции хром-медь.
Токоведущие элементы ВДК и контакты изготавливаются только из меди, обладающей высокой удельной электропроводностью. Ближайшим техническим решением к предлагаемому является ВДК, которая состоит из токоведущей системы, а именно, токоведущих элементов, индукторов и контактных накладок, экранной системы, корпуса камеры и фланцев. При этом медные индукторы окружены экранами из нержавеющей стали для увеличения электрической прочности промежутка контакты-центральный экран [2].
Недостатком такого технического решения является то, что при этом электрическая прочность промежутков между токоведущими элементами и корпусом камеры остается низкой. Кроме того лишний экран усложняет конструкцию ВДК и увеличивает ее диаметр.
Целью предлагаемого технического решения является существенное увеличение электрической прочности ВДК за счет одновременного повышения электрической прочности как промежутка индуктор-корпус, так и промежутков токоведущие элементы - корпус камеры. Указанная цель достигается тем, что в вакуумной дугогасительной камере высокого напряжения, содержащей токоведущую систему, включающую токоведущие элементы и контакты, экранную систему и корпус камеры, на боковую поверхность токоведущих элементов и контактов нанесено хромовое покрытие толщиной не менее 10 мкм.
Полезная модель иллюстрируется на рисунке, где приведена ВДК в разрезе.
ВДК содержит токоведущую систему, состоящую из подвижного 1 и неподвижного 2 контактов, включающих медный индуктор и контактную накладку из композиции хром-медь, а также токоведущие элементы 3 и 4, выполненные из меди, со стороны подвижного и неподвижного контактов соответственно. Экранная система ВДК состоит из центрального экрана 5 и концевых экранов 6 и 7. Изоляционная часть корпуса ВДК содержит изоляторы 8 и 9. Боковая поверхность деталей 1, 2, 3 и 4 имеет хромовое покрытие.
Хромовое покрытие на поверхности деталей 1, 2, 3 и 4 наносится любым известным методом, например, гальваническим способом с последующим вжиганием покрытия в вакууме. В результате на поверхности деталей 1, 2, 3 и 4 образуется слой твердого материала, который обеспечивает высокую электрическую прочность промежутков между перечисленными деталями и центральным экраном.
Как показали эксперименты, электрическая прочность промежутков между токоведущей системой и корпусом камеры после нанесения хромового покрытия толщиной 10 мкм и более на боковую поверхность токоведущей системы увеличивается на 15-20%.
При меньших толщинах хромового покрытия слой упрочненного материала будет слишком тонким, и будет возможен отрыв частиц материала при приложении напряжения между токоведущей системой и корпусом камеры. Эти частицы могут инициировать пробои промежутка и увеличение электрической прочности ВДК не достигается.
В процессе отключения цепи и в отключенном состоянии между токоведущей системой и корпусом камеры возникает высокое напряжение. Если не принимается никаких мер по повышению электрической прочности промежутков между токоведущей системой, выполняемой из меди, и корпусом камеры, то возможен пробой и выход камеры из строя. В прототипе предлагается усиливать промежуток между контактами и корпусом за счет экранов из нержавеющей стали, которые располагаются на боковой поверхности контактов. Однако такие экраны не повышают электрическую прочность между токоведущими элементами 3 и 4 и корпусом камеры. Кардинально решает проблему предлагаемое решение, согласно которому на боковые поверхности контактов и токоведущих элементов наносится хромовое покрытие, обеспечивающее увеличение механической прочности материала и повышение электрической прочности промежутков в вакууме.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель:
1. Патент Англии №1.285.980 опубл. 16.08.1972 г., класс Н01Н 1/02, 1/025, 33/66.
2. Заявка Японии №2004235121 опубл. 19.08.2004 г., класс Н01Н 33/66 (прототип).