Высоковольтные выключатели

Все высоковольтные потребители подстанций, питающиеся от подстанций (цеховые трансформаторы, высоковольтные двигатели, батареи конденсаторов), подсоединяют посредством высоковольтных ячеек. Рекомендуется использовать комплектные ячейки КРУ и КСО. Такое решение позволяет существенно повысить производительность монтажных работ, сократить стоимость подстанций, повысить надежность электроснабжения и безопасность обслуживания. Выбор конкретной ячейки комплектного распределительного устройства зависит от токов рабочего режима и короткого замыкания в соответствующем присоединении, предопределяющих выбор выключателя или другого коммутационного аппарата.

В распределительных устройствах 10 (6) кВ применяют маломасляные, элегазовые, вакуумные и другие выключатели. Большой диапазон исполнений дает возможность применять выключатели как для присоединения электроустановок средней мощности, так и на стороне вторичного напряжения крупных трансформаторов.

Количество ячеек, присоединенных к секции шин, должно быть выбрано исходя из следующих потребностей: по одной ячейке на каждое проектируемое присоединение 10(6) кВ; по одной резервной ячейке на каждой секции шин; ячейка с межсекционным выключателем; ячейка с измерительным трансформатором напряжения на каждой секции шин; ячейка с вводным выключателем. Наиболее типичной схемой РУ 10 кВ промышленного предприятия является схема с одиночными секционированными шинами. Выбор высоковольтных выключателей производят:

По термической стойкости проверка осуществляется по расчетному импульсу квадратичного тока короткого замыкания и найденным в каталоге значениям:

При удаленном коротком замыкании значение теплового импульса тока короткого замыкания Вк может определяться по формуле

где т — расчетное время отключения выключателя, с.

Время действия релейной защиты может быть принято: при расчете кабелей и выключателей тупиковых присоединений ЗУР (высоковольтные двигатели, цеховые трансформаторы) t р.з. = 0,01 с; для вводных выключателей РУ 6—10 кА 4УР


t р.з. = 0,5… 0,6 с; для коммутационных аппаратов 5УР t р.з. = 1,2…2,0 с.

При коротком замыкании вблизи группы двигателей тепловой импульс определяется как суммарный от периодической Вкп и апериодической В к.а. составляющих:

Апериодические составляющие токов двигателей от системы затухают по экспонентам с близкими постоянными времени, поэтому апериодическую составляющую тока в месте короткого замыкания можно представить в виде одной экспоненты с эквивалентной постоянной времени:

Тепловой импульс от апериодической составляющей тока короткого замыкания

При наличии синхронных двигателей на соседней секции шин максимальное результирующее значение тока внешнего короткого замыкания определяется с учетом суммарной подпитки от обеих секций, так как секционный выключатель может быть включен. При проектировании подстанции промышленного предприятия возникает необходимость повторения процедур выбора аппаратов и токоведущих устройств столько раз, сколько отходящих линий имеется на предприятии.

Характеристики некоторых видов выключателей:

Интересное видео о высоковольтных выключателях смотрите ниже:


Приводы высоковольтных выключателей

1.Привод ручной блинкерный автоматический

2.Электромагнитный привод

3.Пружинный привод

4.Пневматический привод.

Особенности, конструктивное исполнение, достоинства и недостатки:

1. Привод ручной блинкерный автоматический: применяют для малообъемных выключателей. Привод включают вручную, путем поворота рычага из нижнего положения в верхнее, после чего механизм привода удерживается защелкой во включенном состоянии. Снизу в коробке привода установлены встроенные реле тока (1-3) и катушки отключения. Отключается привод автоматически катушками или реле. Или вручную, поворотом рычага из верхнего положения в нижнее, освобождается защелка и происходит отключение.

2. Электромагнитный привод: предназначен для дистанционного и автоматического включения и отключения выключателя на электростанциях и подстанциях.

Недостаток:значительный ток (100А), потребляемый катушками.

Достоинства: наличие унифицированного механизма и сменных электромагнитных блоков.

3. Пружинные приводы: В этих приводах энергия необходимая для включения, запасается в спиральной (ППМ – 10) или цилиндрической (ПП – 74) пружинах, встроенных в маховик. После каждого включения пружины автоматически заводятся через редуктор, с помощью электродвигателя мощностью 1кВт. Пружинными приводами можно выполнить АПВ. Применяется привод ПП – 67 в ВМП – 10 и ВМП – 10 (внутренней установки) и ШПВ – 45 (шкаф). ПП не требует мощного источника постоянного тока (как ЭМ) или сжатого воздуха

4. Пневматические приводы: По принципу действия сходны с ЭМ. Но включают его поршнем под действием сжатого воздуха. При дистанционном включении в нем открывается электропневматический клапан, который подает из резервуара сжатый воздух в рабочий цилиндр. Поршень со штоком поднимается и включает выключатель.

Преимущества: конструктивно прост, надежен в работе, имеет малые габариты и невысокую стоимость, быстродействующий, включается без резких ударов.

Недостатки: необходимость в компрессорной установки, для создания сжатого воздуха, и в разветвленной сети воздухопроводов.


Токоограничивающие реакторы.

Отечественные заводы изготавливают бетонные реакторы, т.е. реакторы с сухой изоляцией и бетонным каркасом на напряжение 6 – 35кВ и ток 400 – 4000А. Трехфазный реактор представляет собой комплект, состоящий из трех катушек, по катушке на фазу. Обмотка выполняется из медного или алюминиевого многожильного провода, который имеет как наружную, так и внутреннюю изоляцию.

Чтобы предать обмотке механическую прочность, от динамических нагрузок при к.з., ее заливают в особой форме раствором цемента. После затвердевания окрашивают от проникновения влаги.

— обозначение одинарного реактора в схемах.

— обозначение сдвоенного реактора в схемах.

Способы расположения катушек реакторов:

1.Вертикальное

2. Ступенчатого

3.Горизонтальное.

Расстояние между осями S определяется из условий электродинамической стойкости всего комплекта.

Способы установки зависят от массы, размеров и конструкции РУ.

Наряду с одинарными реакторами широкое распространение получили сдвоенные реакторы, имеющие по 2 катушки на каждую фазу, намотанные в одном направлении и включенные согласно. Они имеют три зажима, один средний и два крайних.

Преимуществом сдвоенного реактора является изменение сопротивления в зависимости от применяемой схемы включения катушек и направления токов. Это позволяет изменять способность ограничивать токи к.з..

Комплектные трансформаторные подстанции.

КТП – это подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков КРУ или КРУН, поставленные с завода полностью соб­ранными или подготовленными для сборки. КТП применяют в постоянных, а также временных электроустановках промышленных предприятий, т.к. они транспортабельны и просты для монтажа и демонтажа. Изготавливают для внутренней КТП и наружной КТПН установки, могут быть открытыми и закрытыми.

КТП внутренней установки напряжением 6 – 10/0,4 – 0,23кВ применяют для непосредственного снабжения промышленных объектов, установок. Устанавливают вблизи потребителей, что значительно упрощает и удешевляет распределительную сеть, идущую к токоприемникам, и дает возможность выполнять ее совершенными (в конструктивном отношении) магистралями ШМА и распределительными ШРА шинопроводами. Для безопасности эксплуатации на КТП применяют трансформаторы с сухой изоляцией и баком повышенной прочности.

Комплектные цеховые трансформаторные подстанции выполняют на напряжение 6 –10/0,4 – 0,23кВ с трансформаторами до 2500кВА. На сравнительно небольшой площади, занимаемой КТП, размещают силовой трансформатор, коммутационную защитную и измерительную аппаратуру и при необходимости секционный автомат для присоединения второго комплекта двух трансформаторной КТП. В КТП на стороне высокого напряжения применяют предохранители ПК и выключатели ВНП, на стороне низкого напряжения – предохранители ПН – 2 или Автоматические выключатели АВМ.

Для управления высоковольтными выключателями служат приводы, которые осуществляют ручное, дистанционное или автоматическое включение и отключение.

Приводы высоковольтных выключателей разделяют на пневматические, грузовые и пружинные, ручные, электродвигательные и электромагнитные. По роду действия приводы бывают косвенного и прямого действия.

В приводах прямого действия движение включающего устройства передается непосредственно на приводной механизм в момент подачи импульса от источника энергии. Такие устройства потребляют много энергии.

В приводах косвенного действия энергия, необходимая для включения, предварительно запасается в специальных устройствах: грузах, маховиках, пружинах и прочих устройствах.

В ручных же приводах применяют мускульную силу человека. Это самые дешевые и простые приводы прямого действия. Они применимы к небольшим масляным выключателям с усилиями для включения не более 25 кг и токами ударного короткого замыкания не более 30 кА.

Ниже показан общий вид ручного автоматизированного привода типа ПРБА:

Привод состоит из корпуса и встроенного в него механизма, который управляется с помощью внешнего рычага управления. В релейную коробку встраивается реле максимального тока и реле минимального напряжения, которые отслеживают аварийные режимы в сети и производят отключения высоковольтного выключателя. Таким образом, выключение высоковольтного выключателя может производиться либо автоматически, под действием аппаратов защиты, либо вручную, с помощью ручки управления. Включения производится только вручную.

ПРБА снабжается указателем для сигнализации включения/отключения высоковольтного выключателя (блинкером).

Повышение надежности электроснабжения и повсеместная автоматизация потребовали создания специальных схем автоматического ввода резерва (АВР), автоматического повторного включения (АПВ) и других схем. Выполняют эту задачу пружинные и грузовые приводы косвенного действия. Достоинство их состоит в том, что они просты, удобны в обслуживании, имеют довольно малую потребляемую мощность и надежно работают как на оперативном постоянном, так и на переменном токе. С их помощью можно производить дистанционное и ручное управление, а также автоматическое подключение резервных линий и трансформаторов и их повторное включение. Возможность приводов работать на переменном токе исключает необходимость установки на подстанциях аккумуляторных батарей или других источников постоянного тока.

На рисунке ниже показан общий вид универсального пружинно-грузового привода типа УПГП:

Привод состоит из следующих элементов:

  • Механизма свободного расцепления и отключения;
  • Механизм отключения под воздействием реле и электромагнитов отключения;
  • Механизм включения;
  • Механизм запуска устройства повторного включения;
  • Кнопки для ручного управления;
  • Счетчик количества отключений;
  • Механизм блок контактов для сигнализации положения масляного выключателя и аварийного отключения;

Для взвода пружины привод снабжается небольшим электродвигателем на 220 В или 110 В постоянного или переменного тока.

Пружинные приводы (ПП и ППМ) по принципу действия отличаются от грузовых приводов тем, что вместо груза в них используется стальная мощная спиральная заводная пружина, монтируемая внутри обвода штурвала выключателя. Для включения выключателя пружина в устройстве типа ПП предварительно заводится поворотом штурвала. В устройствах типа ППМ завод пружины может осуществляться дистанционно при помощи небольшого электродвигателя или вручную. Пружинные приводы выполняют те же операции, что и грузовые или пружинно-грузовые.

Ручные, грузовые и пружинные механизмы получили широкое применение на городских распределительных пунктах и подстанциях промышленных предприятий, имеющих высоковольтные выключатели. На городских питающих центрах и электрических станциях высоковольтные выключатели снабжаются обычно электромагнитными (соленоидными) устройствами типа ПС. Как и для всех устройств прямого действия, им нужен значительный ток (для некоторых типов 100 А и больше), особенно в момент включения. Их достоинство в простоте конструкции и надежности работы, также они могут обеспечить любые схемы защиты. Однако их изготавливают для работы на постоянном токе. Это связано с тем, что аналогичные механизмы переменного тока имеют большие габариты, токи включения, а также имеют сложную и дорогую конструкцию.

Классификация высоковольтных выключателей

Все высоковольтные выключатели классифицируются по различным параметрам. В зависимости от способа гашения дуги, они могут быть автогазовыми и автопневматическими, вакуумными, воздушными, а также масляными и электромагнитными.

По своему назначению эти устройства классифицируются следующим образом:

  • Сетевые. Используются в электрических цепях с напряжением 6 кВ и выше. Основной функцией является пропуск и коммутирование тока в обычных условиях или в ненормальной ситуации в течение установленного времени, например, при коротких замыканиях.
  • Генераторные. Предназначены для работы с напряжением 6-20 кВ. Применяются в цепях электродвигателей с высокой мощностью, генераторов и других электрических машин. Пропускают и коммутируют ток не только в обычном рабочем режиме, но и в условиях пуска и коротких замыканий. Отличаются большим значением тока отключения, а номинальный ток может составлять до 10 тыс. ампер.
  • Устройства для электротермических установок. Рассчитаны на значение напряжений от 6 до 220 кВ и применяются в цепях с крупными электротермическими установками. Как правило, это рудотермические, сталеплавильные и другие печи. Могут пропускать и коммутировать ток в различных эксплуатационных режимах.
  • Выключатели нагрузки. Их основное назначение состоит в работе с обычными номинальными токами, они используются в сетях с напряжением от 3 до 10 кВ и осуществляют коммутацию незначительных нагрузок. Данные устройства не рассчитаны на разрыв сверхтоков.
  • Реклоузеры. Подвесные секционные выключатели, управляемые дистанционно. Они снабжены защитой и предназначены для установки на опорах воздушных линий электропередачи.

Высоковольтный выключатель может устанавливаться разными способами. С соответствии с этим они бывают опорными, подвесными, настенными, выкатными. Кроме того, эти приборы могут встраиваться в КРУ – комплектные распределительные устройства.

Баковые и маломасляные выключатели

Оба устройства представляют собой масляные типы высоковольтных выключателей. Деионизация дуговых промежутков в каждом из них осуществляется одними и теми же методами. Они отличаются друг от друга лишь количеством используемого масла, а также способами, с помощью которых контактная система изолируется от заземленного основания.

Баковые устройства в настоящее время сняты с производства, поскольку у них имелись серьезные недостатки. Уровень масла в баке требовалось постоянно контролировать. Оно использовалось в большом объеме, из-за чего замена масла отнимала много времени. Эти приборы относились к категории взрыво- и пожароопасных и не могли устанавливаться внутри помещений.

На смену им пришли маломасляные или горшковые выключатели, рассчитанные на все виды напряжений. Они могут устанавливаться в любые распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типа. Масло в данном случае выступает прежде всего в качестве дугогасящей среды и лишь частично выполняет функции изоляции между разомкнутыми контактами.

Токоведущие части изолируются между собой с помощью фарфора и других твердых изолирующих материалов. Выключатели для внутренней установки оборудованы контактами, помещенными в стальной бачок или горшок. Эта конструктивная особенность дала название всему устройству. В зависимости от модели, приводы высоковольтных выключателей могут различаться между собой.

Приборы, рассчитанные на работу при напряжении 35 кВ, помещаются в фарфоровом корпусе. Наибольшее распространение получили подвесные устройства ВМГ-10 и ВМП-10 на 6-10 кВ. У них крепление корпуса осуществляется с помощью фарфоровых изоляторов к основанию, общему для всех полюсов. В свою очередь, каждый полюс оборудуется одним разрывом контактов и камерой для гашения дуги.

При работе с большими номинальными токами недостаточно одной пары контактов, которые одновременно являются рабочими и дугогасительными. Поэтому снаружи выключателя отдельно устанавливаются рабочие контакты, а внутри металлического бачка – дугогасительные.

Маломасляные выключатели используются в закрытых распределительных устройствах на подстанциях и электростанциях напряжением 6, 10, 20, 35 и 110 кВ. Кроме того, они устанавливаются в комплектных и открытых распределительных устройствах.

Выключатели воздушные

Для гашения дуги в выключателях воздушного типа используется сжатый воздух под давлением 2-4 Мпа. Дугогасительное устройство и токоведущие части изолируются с помощью фарфора и других аналогичных материалов. Воздушные выключатели конструктивно различаются между собой в зависимости от таких факторов, как номинальное напряжение, способ подачи сжатого воздуха и других.

Устройства высокого номинального тока, аналогично маломасляным выключателям, оборудованы главным и дугогасительным контурами. При включении основной ток попадает на главные контакты, расположенные открыто. После отключения они размыкаются первыми и далее ток попадает уже на дугогасительные контакты, расположенные в другой камере. Непосредственно перед их размыканием из резервуара в камеру осуществляется подача сжатого воздуха, гасящего дугу, в продольном или поперечном направлении.

В отключенном положении между контактами создается изоляционный зазор необходимых размеров. С этой целью контакты разводятся на достаточное расстояние. Выключатели для внутренней установки рассчитаны на ток до 20 тыс. ампер и напряжение 10-15 кВ. Они имеют отделитель открытого типа, после отключения которого сжатый воздух перестает поступать в камеры и происходит замыкание дугогасительных контактов.

Типовая конструктивная схема воздушного выключателя состоит из дугогасительной камеры, резервуара со сжатым воздухом, главных контактов, шунтирующего резистора, отделителя и емкостного делителя напряжения на 110 кВ, обеспечивающего два разрыва на фазу. В выключателях открытой установки, рассчитанных на напряжение 35 кВ, вполне достаточно одного разрыва на фазу.

Элегазовые высоковольтные выключатели

Элегазом называется смесь серы и фтора в определенной пропорции. В результате образуется инертный газ с плотностью выше чем у воздуха примерно в 5 раз и электрической прочностью в 2-3 раза больше воздушной.

Данный вид выключателей, используя элегаз, способен погасить дугу, ток которой примерно в 100 раз выше тока, отключаемого в обычном воздухе, в тех же самых условиях. Такая способность объясняется возможностями молекул улавливать электроны, находящиеся в дуговом столбе, с одновременным созданием относительно неподвижных отрицательных ионов. При потере электронов дуга становится неустойчивой и очень легко гаснет. Если элегаз подается под давлением, то электроны из дуги поглощаются еще быстрее.

Конструкция элегазового выключателя включает в себя корпус с тремя полюсами, наполненный элегазом. Внутри создается низкое избыточное давление в пределах 1,5 атмосфер. Сюда же входит механический привод и передняя панель привода, где находится рукоятка ручного взвода пружин. Устройство дополнено высоковольтными силовыми контактными площадками и разъемом для подключения вторичных коммутационных цепей.

Выключатели вакуумного типа

Вакуум обладает электрической прочностью, многократно превышающей этот показатель у масла, элегаза и других сред, используемых в высоковольтных выключателях. Здесь увеличивается средний свободный пробег электронов, молекул, атомов и ионов при снижении давления.

Вакуумная камера включает в себя подвижный и неподвижный контакты, помещенные в плотную оболочку из керамического или стеклянного изоляционного материала. Сверху и снизу установлены металлические крышки и общий металлический экран. Подвижный контакт перемещается относительно неподвижного контакта с помощью специального сильфона. К выводам камеры подключается главная токоведущая цепь выключателя.

Вакуумный выключатель работает в следующем порядке.

  • В исходном положении контакты находятся разомкнутыми, поскольку на них через тяговый изолятор воздействует отключающая пружина.
  • Под действием приложенного к катушке электромагнита напряжения со знаком «плюс», в зазоре магнитной системы происходит нарастание магнитного потока.
  • Поток воздействует на якорь с силой, превышающей усилие отключающей пружины, после чего начинается движение якоря вверх совместно с тяговым изолятором и подвижным контактом вакуумной камеры.
  • Пружина отключения сжимается, в катушке возникает противо-ЭДС, снижающая ток и препятствующая его дальнейшему нарастанию.

Высокая скорость движения якоря исключает появление пробоев и шума работы контактов. Когда контакты замыкаются, якорь резко замедляет движение, поскольку на него начинает действовать пружина дополнительного поджатия контактов. Однако, по инерции он все равно двигается вверх, сжимая пружины отключения и дополнительного поджатия контактов. Чтобы отключить устройство к выводам катушки прикладывается напряжение с отрицательной полярностью.

Pereosnastka.ru

Высоковольтные системы
Категория: Производство радиоаппаратуры

Высоковольтные системы

Далее: Контроль при создании радиоаппаратуры

Если при работе электронного блока наблюдается образование дуги или искрение, то это часто связано с рядом неучтенных при проектировании факторов. Инженер, разрабатывающий макет схемы и способ ее герметизации, может существенно улучшить надежность аппаратуры, если он предугадает возможность возникновения искрения, дугового перекрытия или пробоя диэлектрика в высоковольтных блоках.

Искрением называется электрический пробой изолирующей среды (такой, как воздух или масло), окружающей компоненты, находящиеся при разных напряжениях. Этот электрический разряд может сопровождаться вспышкой и характерным звуком. Перекрытие дугой представляет собой электрический разряд по поверхности твердого диэлектрика. Обугливание изоляции при перекрытии дугой существенно ухудшает свойства диэлектрика. Диэлектрический пробой наблюдается, когда поданное напряжение превышает диэлектрическую прочность изолирующего материала. Если твердый диэлектрик имеет прокол, то изолирующая способность его уменьшается и продолжающаяся утечка (цепь постоянного короткого замыкания для дуги)приводит к полному пробою. Если компоненты должны противостоять перемежающимся перегрузкам, диэлектрики должны обладать способностью восстанавливать свои свойства.

Как разработчики, так и производственники ответственны за возникновение условий, при которых может наблюдаться возникновение дуги и пробой.

Служба контроля также несет определенную долю ответственности, поскольку именно ее сотрудники должны поставить в известность разработчиков и производственников о симптомах искрения и условиях, приводящих к нему при испытании аппаратуры.

Сборка высоковольтных плат и компонентов должна подчиняться следующим правилам:
— выбор видов монтажа, размеров, типов провода и требований к изоляции должен обеспечить соблюдение электрических требований к схеме;
— необходимо разделять импульсные и высоковольтные кабели друг от друга и от других монтажных проводов;
— для обеспечения условий экранирования и заземления стоек, шасси, кабелей и компонентов нужно использовать специальные принципы проектирования;
— необходимо предварительно планировать расположение компонентов, чтобы оставить место для размещения и подсоединения изготовленных заранее многожильных кабелей (или проводов при монтаже от точки к точке);
— точки с высоким импедансом необходимо изолировать, а все пути утечки свести к минимуму;
— важно выбрать соответствующий изолирующий материал, однако едва ли не более важно использовать правильный метод конструирования деталей из этого материала;
— необходимо учесть все окружающие условия, которые могут встретиться в течение срока службы оборудования. Повышение температуры, холод, коррозия. загрязнения и т. д. не должны приводить к отказам аппаратуры.

Неучитываемые факторы

Основные требования к конструированию высоковольтных схем хорошо известны, и рассматриваемые ниже факторы, на первый взгляд, кажутся незначительными. Однако они могут послужить основными причинами отказов высоковольтных блоков, если их не учесть при проектировании.

Перечислим их:
— использование выводов и штырьков с пазами уменьшает необходимость увеличения зазоров на монтаж;
— использование ребер, фланцев, рифления на внешних корпусах компонентов позволяет увеличить эффективное расстояние между точками с разным потенциалом и поможет подавить образование дуги и дуговых дорожек;
— острые углы у металлических деталей могут вызвать образование локализованной точки зажигания коронного разряда и дуги, поэтому их нужно избегать. Особенно это касается заостренных краев в оплетке коаксиальных кабелей;
— некоторые чернила, используемые при маркировке, являются проводящими и могут создать дорожку для утечки тока;
— во многих случаях образование дуги в аппаратуре, работающей в полевых условиях, предотвращается применением залитых разъемов;
— разлом выводов или компонентов также может вызвать образование дуги или искрение. Такие дефекты возникают из-за плохого механического крепления компонентов или их крепления без учета предполагаемых воздействий, вибраций и ударных нагрузок:
— источником ценообразования могут быть также термические напряжения, связанные с локальными горячими участками схемы. Это вызвано недостатками теплоотвода или другой схемы охлаждения, или тем, что компоненты с высоким рассеянием тепла и высоким тепловым излучением расположены близко друг к другу;
— к пробою ведут и разломы, и искажения формы компонентов, обусловленные механическими напряжениями, что может быть вызвано использованием в схеме конкретного герметика или напряжениями, возникшими при установке компонентов;
— причиной дугообразования или искрения могут быть газообразные или жидкие осадки внутри герметиков;
— снижение напряжения пробоя изоляции увеличивает вероятность пробоя; необходимо помнить, что напряжение пробоя не растет пропорционально толщине материала, а диэлектрическая прочность уменьшается с увеличением толщины;
— тенденция к искрению и пробою увеличивается с увеличением высоты и уменьшением плотности атмосферы;
— при плохой заливке блоков могут образоваться воздушные карманы. Такие блоки могут полностью нарушить работу всей аппаратуры;
— допустимые значения напряжений для диэлектриков должны устанавливаться по переменному току, чтобы учитывать диэлектрическую усталость;
— необходимо избегать зазоров или отверстий между герметиком и компонентом, поскольку давление газа в этих отверстиях изменяется при изменении окружающих условий, и при этом могут создаться условия, достаточные для возникновения высоковольтного разряда.

Чтобы уменьшить эффекты, связанные с повышением температуры из-за рассеяния мощности при высоких напряжениях, необходимо учитывать электропроводность и теплопроводность масел, герметиков и изоляции.

Пробой изоляции

Отказы на поверхности или в объеме изоляции могут возникнуть, если по некоторым причинам изоляция становится проводящей.

Ниже перечислены некоторые общие причины отказов изоляции:
— образование проводящих дорожек на поверхности изоляции под воздействием пыли или влаги;
— быстрое обугливание участков поверхности изоляции между искрящими выводами; при этом создается низкоимпедансная проводящая дорожка для постоянного дугового разряда;
— длительное пребывание в условиях высоких температур, приводящее к химическим изменениям изоляции, что в свою очередь вызовет ее хрупкость и растрескивание. Необходимо иметь в виду, что для безотказной работы оборудования следует учитывать условия полного его срока службы, включая перевозку, хранение и периоды работы;
— немедленный пробой при достаточно высоком напряжении из-за трещин в изоляции;
— попадание влаги внутрь трещин и распространение ее вдоль наполнителей волоконного типа; это может произойти и при низких уровнях механических напряжений.

Образование дуги и дугового «следа» на поверхности изолятора

Некоторые типы изоляции, например используемые в коммутаторах и прерывателях дугозащитных камер, регулярно испытывают воздействие дугового разряда. В других случаях платы переключателей и штырьки выводов, могут быть, например, подвержены действию дугового разряда, если при неправильной работе схемы возникнет слишком большое напряжение между соседними выводами. В этом случае наступает пробой воздуха между двумя проводниками, и в дуговом разряде потечет большой ток при интенсивном выделении тепла.

Отказ изоляции под действием дугового разряда происходит главным образом из-за ее разложения или расплавления. Он наступает, как правило, когда поверхность изоляции становится проводящей, и дуга падает на эту поверхность.

Проводящая дорожка, сопровождающая возникновение дуги, часто называется «следом». Некоторые материалы, например фенолы, легко образуют «след», поскольку на их основе быстро формируются резино-подобные осадки, которые могут проводить большие токи. Другие материалы разлагаются более полно (либо до газообразного состояния, либо до плохо связанного порошкообразного углерода). Осадки на таких материалах выгорают при прохождении тока. Эти материалы имеют большее дуговое сопротивление, так как продукты их разложения плохо проводят ток.

Методы упаковки

Трудности, возникающие у инженеров-производственников при упаковке высоковольтных блоков, можно уменьшить, если использовать один из следующих методов:

1. Залитые (импрегнированные) упаковки. Для их создания используют эпоксидные смолы, парафины или другие термореактивные пластмассы. Выбор самой смолы, отвердителей, наполнителей, катализаторов, расширителей делается на основе анализа методов изготовления, проектирования и рабочих характеристик блока.

2. Герметичные упаковки. Для создания высоконадежной аппаратуры необходимо использовать комплектующие изделия — транзисторы, интегральные схемы в металлических или керамических корпусах. Для аппаратуры бытового и промышленного назначения можно использовать компоненты в эпоксидной упаковке. Такие блоки высушивают для удаления растворителя, продувают сухим инертным газом, как правило азотом, и герметизируют частично в вакууме.

Ясно, что как только требования по напряжению к электронной аппаратуре становятся более высокими, более жесткими становятся и требования к механической упаковке высоковольтного блока. Это настоятельно требует более тесного контакта между инженером-разработчиком и инженером-производственником. Кроме того, необходимо, чтобы оба эти инженера постоянно расширяли свои знания для решения их общих проблем.

>Реклама:

Читать далее:

Контроль при создании радиоаппаратуры

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *