Проходной вакуумный изолятор

 

Использование: высоковольтные вакуумные приборы, применяемые в ускорительной технике. Сущность изобретения: проходной вакуумный изолятор содержит герметичный корпус, выполненный в виде набора секций, каждая из которых состоит из изоляционного кольца 1 с кольцевым выступом 2 и токопроводящей прокладки 3 с укрепленным на ней экраном 4, образующим с соседним экраном 5 разрядный промежуток 6. Вершина кольцевого выступа 2 размещена в разрядном промежутке 6.1 ил.

СОЮЗ COBETCKMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 В 17/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4842501/07 (22) 25.06.90 (46) 23.07,92. Бюл..N 27 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им.С.M. Кирова (72) В.Б.Шнейдер и Б.К.Ясельский (56) Котов K3.A. и др. Вакуумный изолятор с экранированием поверхности диэлектрика, ПТЭ. N.2,,1986, с.138 — 141, Авторское свидетельство СССР

М 299991, кл, Н 05 К 5/02, 1971. (54) ПРОХОДНОЙ ВАКУУМНЫЙ ИЗОЛЯТ,ÎP

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтной технике, и может быть использовано при проектировании и изготовлении высоковольтных вакуумных проходных изоляторов для сильноточных ускорителей заряженных частиц, СВЧ-генераторов, космических аппаратов и т.д.

Известен проходной вакуумный изолятор, выполненный в виде набора секций, каждая иэ которых содержит изоляционное кольцо и проводящую прокладку с установленным на ней с вакуумной стороны экраном, торец которого образует с соседней прокладкой промежуток, который может выполнять функции защитного разрядного промежутка.

Недостатком указанного изолятора является размещение защитного разрядного промежутка в йепосредственной близости от стыка изоляционного кольца с прокладкой. Срабатывание защитного разрядника при такой компоновке вызывает запыление Ы 1749920 А1 (57) Использование: высоковольтные вакуумные приборы, применяемые в ускорительной технике. Сущность изобретения: проходной вакуумный изолятор содержит герметичный корпус, выполненный в виде набора секций, каждая из которых состоит из изоляционного кольца 1 с кольцевым выступом 2 и токопроводящей прокладки 3 с укрепленным на ней экраном 4, образующим с соседним экраном 5 разрядный промежуток 6. Вершина кольцевого выступа 2 размещена в разрядном промежутке 6. 1 ил. (металлиэацию) этого места, что снижает электрическую прочность изолятора.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является йзолятор, включающий набор секций. каждая иэ которых содержит кольцо из изоляционного материала и токопроводящую прокладку, Прокладка выполнена такой формы, что экранирует часть поверхности изоляционного кольца, прилежащую к прокладке, и образует с айалогичной соседней прокладкой с ва«уумной стороны изоляционного кольца разрядный промежуток.

Недостатком данного изолятора является низкая эффективность работы защитных разрядников, вызванная тем, что разрядники настраиваются ка определенный уровень напряжения срабатывания, и при случайных понижениях электрической проч- ности изолятора ниже укаэанного уровня разрядники перестают выполнять свои фун-

15 кции. <-. пробой происходит по поверхности диэлектрика, вызывая его разрушение и уменьшая срок службы, Кроме того, в данной конструкции практически исключается возможность увеличения уровня рабочего напряжения изолятора за счет его тренировки, так как для этого необходимо было бы одновременно с увеличением электрической прочности изоляционных колец в процессе тренировки обеспечить режим. последовательного повышения напряжения срабатывания защитных разрядников.

Целью изобретения, является повышение срока службы изолятора, Указанная цель достигается тем, что в проходном вакуумном изоляторе, выполненном в виде набора секций, каждая из которых содержит кольцо из изоляционного материала и токопроводящую прокладку, на которой укреплен экран, образующий разрядный промежуток с экраном соседней прокладки, каждое изоляционное кольцо выполнено с кольцевым выступом, вершина ко"орого размещена в разрядном промежугке.

В известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое изобретение OT прототипа. Защитный разрядный промежуток изолятора настроен так, что его срабатывание происходит только в том случае, если на поверхности выступа появляется плазма, что возможно только при возникновении на поверхности защитного изоляционного кольца предпробивных яелений в виде искровых разрядов или же при перекрытии изоляционного кольца. Так как защитный разрядник срабатывает только тогда, когда пробивается изолятор или же начинаю. ся предпробивные процессы на поверхности изоляционного кольца, то, с одной стороны, устраняются препятствия для повышения уровня рабочего напряжения изолятора путем его тренировки, с другой стороны, исключаются пробои изолятора без срабатывания защитных разрядников, благодаря чему достигается увеличение срока службы изолятора.

На чертеже представлен общлй вид проходного вакуумного изолятора.

Устройство содержит герметичнь;й корпус, выполненный в виде набора секцйй, кзждая иэ которых состоит из изоляционнОго кольца 1 с кольцевым выступом 2 и токопроводящей прокладки 3 с укрепленным на ней экраном 4, образующим с соседним экраном 5 разрядный промежуток 6. Кольцевой выступ 2 на изоляционном кольце 1 выполнен таким образом, что его вершина размещена в разрядном промежутке 6.

Изоляционное кольцо изготовлено иэ полиэтилена заодно с выступом, прокладка и экран — из нержавеющей стали, причем прокладка и экран могут быть выполнены в виде одного элемента.

Соотношение высоты и толщины выступа зависит от материала изоляционного кольца и должно быть таким, чтобы выступ не пробивался по объему диэлектрика, а пробивался по поверхности.

Место расположения экранов (электродов защитного разрядника) выбирается исходя из условий обеспечения эффективной экранировки стыка изоляционного кольца с прокладкой, с одной стороны, и достаточного удаления разрядного промежутка от поверхности диэлектрика для уменьшения ее запыления при разрядах, с другой стороны.

В зависимости от требований, предъявляемых к изолятору, его защитные разрядники могут быть настроены как на режим срабатывания.в предпробивной стадии, при возникновении на поверхности диэлектрика искровых разрядов, не завершающихся пробоями, так и на режим срабатывания на стадии пробоя (перекрытия) по поверхности изоляционного кольца, т,е. на стадии так называемого каналового разряда.

Указанная настройка Осуществляется . экспериментально,цля каждой конкретной конструкции изолятора путем подбора межзлектродного расстояния защитного разрядника, профиля электродов и места расположения в разрядном промежутке кольцевого выступа изоляционного кольца.

Работа изолятора осуществляется следующим образом, При достижении уровня высокого напряжения, приложенного к изолятору, значения, равного (или близкого) к пробивному напряжению изолятора, на поверхности изоляционных колец возникают разрядные (или предразрядные) процессы, сопровождающиеся образованием плазмы, Плазма поверхностного разрядника, достигшая вершины выступа, является эффективным источником электронов, которые, бомбардируя находящийся под положительным потенциалом электрод разрядника, вызывают образование анодного факела. Распространяясь в разрядный промежуток, анодный факел закорачивает электроды защитного разрядника, Так как сопро ивление плазменного канала между электродами защитного разрядника существенно меньше сопротивления искрового канала вдоль поверхности изоляционного кольца, то Основной ток разряда при пробое

1749920

Составитель Б. Ясельский

Редактор О. Стенина Техред M.Moðãåíòàë Корректор М. Демчик

Заказ 2598 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 изолятора происходит между электродами защитного разрядника, не вызывая повреждения поверхности изоляционного кольца.

Как показали сравнительные испытания, срок службы изолятора {в использованных для испытания условиях) увеличился не менее чем в десять раз по сравнению с изолятором-прототипом (он выдержал без выхода из строя 300 включений против 30 включений изолятора-прототипа, закончившихся выходом изолятора из строя).

Визуальный контроль состояния поверхности электродов после испытаний изолятора также подтвердил, что все пробои изолятора "выносились" на электроды защитных разрядников, при этом поверхность изоляционных колец, обращенных в вакуум, не повреждалась, в то время как у изолятора-прототипа часть пробоя совершалась по поверхности изоляционных колец, в результате чего они разрушались и изолятор быстро выходил из строя.

5 Кроме того, в заявляемом изоляторе наблюдался эффект тренировки. Уровень напряжения, пропускаемого изолятором без пробоя, увеличился относительно первоначального в 1,5 раза.

Формула изобретения

Проходной вакуумный изолятор, выполненный в виде набора секций, каждая из которых содержит кольцо иэ изоляционного

15 материала и токопроводящую прокладку, на которой укреплен экран, образующий разрядный промежуток с экраном соседней прокладки, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, каждое

20 изоляционное кольцо выполнено с кольцевым выступом, вершина которого размещена в разрядном промежутке.