Высоковольтное устройство

Высоковольтное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в основном имеет отношение к высоковольтному устройству и методу оснащения высоковольтного устройства средствами для гашения чрезвычайно быстрых переходных процессов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к высоковольтному переключателю или проводящему устройству, имеющему средства для гашения чрезвычайно быстрых переходных процессов.

Уровень техники

Операции коммутации с разъединителями в высоковольтном распределительном устройстве с элегазовой изоляцией порождают чрезвычайно быстрые переходные процессы, которые распространяются в распределительном устройстве с элегазовой изоляцией в виде бегущих волн. В зависимости от обстоятельств коммутации и за счет отражения и суперпозиции, пиковые значения чрезвычайно быстрых переходных процессов могут достигать величин до уровня главной изоляции распределительного устройства с элегазовой изоляцией. В особенности, высокий темп нарастания чрезвычайно быстрых переходных процессов (например, около 200 кВ за 10 нс) может привести к отказам в оборудовании, которое соединено напрямую с распределительным устройством с элегазовой изоляцией, например с высоковольтными трансформаторами.

Поэтому текущая задача в технике - избежать порождения чрезвычайно быстрых переходных процессов или применить решения, которые приводят к настолько малому порождению чрезвычайно быстрых переходных процессов, насколько возможно. Для этого разъединители на уровнях ультравысокого напряжения (например, выше около 550 кВ) обычно оборудуются резисторами демпфирования чрезвычайно быстрых переходных процессов от нескольких сотен Ом до 1 кОм. Параллельно с основным контактом разъединителя обеспечивается дополнительный контакт, на котором располагается резистор. Обычно контакт обеспечивается зазором таким образом, что ток течет через электрическую дугу. Компоновка такова, что когда разъединитель замкнут, задействуется первый контакт вдоль контура, содержащего резистор. Ток, протекающий через разъединитель, таким образом, уменьшен по сравнению с ситуацией, когда разъединитель полностью замкнут.

Однако путем обеспечения этих двух цепей, внезапное нарастание тока через разъединитель может быть смягчено. Это приводит к гашению чрезвычайно быстрых переходных процессов.

Однако эти резисторы обычно располагаются в контактной системе разъединителя. Поэтому они значительно увеличивают размер и сложность разъединителя. Кроме того, они не вносят вклад в уменьшение существующих чрезвычайно быстрых переходных процессов, а только стремятся к порождению меньших чрезвычайно быстрых переходных процессов во время коммутации.

Кроме того, в конструкциях распределительных устройств с элегазовой изоляцией контакты в активных частях, таких как, например, штепсельные контакты в шинных системах или контакты таких распределительных устройств, как разъединители, экранируются металлическими экранами. Эти экраны нацелены на обеспечение хорошей диэлектрической конструкции. Они расположены таким образом, что через них нет протекания тока и ни с каким проводящим элементом нет активного взаимодействия, такого как электрическая дуга.

Раскрытие изобретения

В свете вышесказанного, обеспечивается высоковольтное устройство, которое включает в себя проводящий элемент, для проведения высоковольтного тока и, по меньшей мере, одно устройство гашения переходных процессов для уменьшения пиков напряжения распространяющихся чрезвычайно быстрых переходных процессов, которые распространяются в направлении проводящего элемента порождением электрической дуги, в котором устройство уменьшения переходных процессов имеет, по меньшей мере, одну поверхность возникновения электрической дуги и, по меньшей мере, один участок постоянного электрического контакта, который проводящим образом соединен с проводящим элементом. По меньшей мере, одна поверхность возникновения электрической дуги, по меньшей мере, одного устройства гашения переходных процессов расположена в непосредственной близости от проводящего элемента, так что когда разность потенциалов переходного процесса между устройством гашения переходных процессов и проводящим элементом выше порогового значения, возникает преднамеренная электрическая дуга при воздействии чрезвычайно быстрых переходных процессов между устройством гашения переходных процессов и проводящим элементом.

Указанное пороговое значение зависит от типа чрезвычайно быстрых переходных процессов, которые должны быть уменьшены, и от напряженности электрического поля, порожденного между устройством гашения переходного процесса и проводящим элементом, электрического поля, требуемого для процесса возникновения электрической дуги. Таким образом, вариант воплощения, обладающий признаками изобретения, содержит несколько устройств гашения переходных процессов, из которых, по меньшей мере, два устройства гашения переходных процессов отличаются друг от друга по их геометрии и/или размеру. Для того чтобы удовлетворять требованиям заказчика относительно желаемого различного «поведения» различных устройств гашения переходных процессов относительно чрезвычайно быстрых переходных процессов, подлежит выбору геометрия и/или выбор материала для устройств гашения переходных процессов и/или их частей/участков.

В зависимости от предусмотренных чрезвычайно быстрых переходных процессов и/или других деталей, пороговое значение находится в диапазоне от около 5 кВ до около 100 кВ, в частности в диапазоне от около 10 кВ до около 80 кВ.

Устройство гашения переходных процессов наделяет проводящий элемент геометрией, отличимой в определенном месте. Устройство гашения переходных процессов имеет такую форму и размеры, что под влиянием находится распространение волновода, по меньшей мере, одной волны чрезвычайно быстрого переходного процесса вдоль проводящего элемента, например, волна чрезвычайно быстрого переходного процесса под затуханием, т.е. погашена, или блокирована. Этот эффект затухания достигается за счет локального преднамеренного дугового разряда между указанной, по меньшей мере, одной поверхностью возникновения электрической дуги и наиболее приближенным участком проводящего элемента в его близости, поскольку возникновение электрической дуги потребляет часть энергии чрезвычайно быстрого переходного процесса, приводя к сглаженному среднему направлению напряжения.

В это время волна чрезвычайно быстрого переходного процесса, которую следует понимать как негармонический импульс, а не одиночную моночастотную волну, проходит участок постоянного электрического контакта устройства гашения переходных процессов, и локально отличимой геометрией, обеспеченной устройством гашения переходных процессов, вызывается изменение полного сопротивления волновода. Указанная локально отличимая геометрия изменяет распространение волны в том, что участок волны чрезвычайно быстрого переходного процесса ответвляется от проводящего элемента и ведется в проводящий корпус устройства гашения переходных процессов. В случае если волна чрезвычайно быстрого переходного процесса проходит сперва участок постоянного электрического контакта, а затем поверхность возникновения электрической дуги, волна чрезвычайно быстрого переходного процесса очень быстро распространяется далее вдоль проводящего элемента и покидает область устройства гашения переходных процессов перед тем, как ответвленный участок волны чрезвычайно быстрого переходного процесса достигает поверхности возникновения электрической дуги. На этот раз смещение/задержка приводит к ощутимо разным электрическим потенциалам проводящего элемента и проводящего корпуса устройства гашения переходных процессов вдоль области, где устройство гашения переходных процессов организовано для чрезвычайно короткого момента времени (обычно в пределах нескольких наносекунд). Для конкретного чрезвычайно быстрого переходного процесса вызывается по-разному выраженное возникновение электрической дуги за счет разности потенциалов переходного процесса в данный момент времени в зазоре, расположенном между проводящим элементом и поверхностью возникновения электрической дуги устройства гашения переходных процессов. Указанную разность потенциалов переходного процесса далее будем также обозначать Udiff. Эти разные электрические потенциалы, т.е. Udiff, вызывают электрическое поле между устройством гашения переходных процессов и проводящим элементом. Как обозначено выше, указанное электрическое поле значительно уменьшается за счет дугового разряда. Эффективность демпфирования чрезвычайно быстрого переходного процесса зависит в основном от крутизны импульса быстрого переходного процесса и его максимального значения. Чем выше Udiff, тем более интенсивно возникновение электрической дуги в зазоре, а следовательно, лучше демпфирование быстрого переходного процесса.

Электрическое поле создается также в случае, если волна чрезвычайно быстрого переходного процесса проходит сперва поверхность возникновения электрической дуги, а после этого участок постоянного электрического контакта, поскольку электрические потенциалы в проводящем элементе и проводящем корпусе устройства гашения переходных процессов отличаются друг от друга также в течение очень короткого момента времени. Поэтому возникновение электрической дуги также будет иметь место и если чрезвычайно быстрый переходный процесс распространяется в направлении в проводящем элементе, противоположном описанному выше.

Геометрия устройства гашения переходных процессов определяет напряженность электрического поля и зависит от таких параметров, как частота или частотный диапазон волн чрезвычайно быстрого переходного процесса, подлежащего гашению, и выбора газовых средств изоляции, присутствующих в зазоре между поверхностью возникновения электрической дуги и проводящим элементом, исходя из такой ее диэлектрической величины, при которой происходит возникновение электрической дуги.

По меньшей мере, одна поверхность возникновения электрической дуги и указанный, по меньшей мере, один участок постоянного электрического контакта, где устройство гашения переходных процессов проводящим способом связано с проводящим элементом, смещены относительно друг друга на расстояние, которое короче, чем длина волны чрезвычайно быстрого переходного процесса для волны, подлежащей демпфированию. Указанное расстояние продолжается в направлении распространения волны чрезвычайно быстрого переходного процесса, т.е. в направлении продольной оси, определенной проводящим элементом. Это осевое смещение образует характеристику для электрического поля, которое должно быть создано.

Таким образом, указанное смещение оси, а также размер зазора между поверхностью возникновения электрической дуги и проводящим элементом образуют решающие характеристики указанной геометрии устройства гашения переходных процессов. Дополнительными решающими характеристиками являются форма зазора между поверхностью возникновения электрической дуги и проводящим элементом плюс размер внутреннего объема устройства гашения переходных процессов. Указанный объем в основном ограничен промежуточным участком устройства гашения переходных процессов, имеющим форму ракушки, и собственно проводящим элементом и открыт на зазоре между поверхностью возникновения электрической дуги и проводящим элементом. В пространстве, окружающем распределительное устройство с элегазовой изоляцией, внутренний объем содержит изоляционный газ, которому разрешено циркулировать внутрь и наружу через зазор.

Внутренний объем, а также геометрия зазора являются решающими характеристиками для определения резонансной частоты f_res устройства гашения переходных процессов, так что энергия быстрых переходных процессов может быть оптимально устранена. Следующий закон применим к резонансной частоте f_res резонатора, где L - эквивалентная сосредоточенная индуктивность, а C - эквивалентная сосредоточенная емкость:

f r e s = 1 2 π * L * C

В дальнейшем под термином «геометрия зазора» будем понимать размер и форму зазора, образованного между поверхностью возникновения электрической дуги и поверхностью проводящего элемента. Исходя из демпфирования чрезвычайно быстрых переходных процессов, предпочтительно иметь резонансную частоту в нижней части частотного диапазона чрезвычайно быстрого переходного процесса, где расположены наиболее господствующие компоненты чрезвычайно быстрого переходного процесса.

Эквивалентная сосредоточенная емкость устройства демпфирования переходных процессов определяется размером и формой зазора возникновения электрической дуги, поскольку электрическое поле устройства ограничено в объеме узкого зазора. Моделирование и тесты открыли, что эффективность демпфирования тем выше, чем длиннее и меньше зазор между поверхностью возникновения электрической дуги и поверхностью проводящего элемента. Это легко понять, поскольку более длинный и маленький зазор делает соответствующую емкость выше, а резонансную частоту ниже.

Достижимы хорошие результаты демпфирования, если зазор имеет туннельную геометрию с длиной зазора, продолжающегося в продольном направлении, определенном продольной осью проводящего элемента, где указанная длина зазора составляет, по меньшей мере, столько же, сколько составляет протяженность зазора между поверхностью возникновения электрической дуги и указанным проводящим элементом. Иными словами, поверхность возникновения электрической дуги устройства гашения переходных процессов имеет планарное продолжение по отношению к поверхности проводящего элемента таким образом, что образуется конденсатор.

Эквивалентная сосредоточенная емкость демпфирующего устройства определяется размером внутреннего объема. Это также легко понять, поскольку магнитное поле устройства распределяется по его объему (моделирование показало, что магнитное поле не так сильно ограничено в зазоре, как электрическое поле, а скорее равномерно распределено по внутреннему объему устройства гашения переходных процессов. Таким образом, чем больше получается внутренний объем, тем выше получаемая индуктивность и ниже получаемая резонансная частота. Как объяснялось ранее, более низкая резонансная частота приносит в результате более эффективное демпфирование.

Увеличение внутреннего объема может быть произведено либо за счет увеличения внешнего диаметра устройства гашения переходных процессов, например, на промежуточном участке, либо за счет уменьшения диаметра элемента проводника в месте устройства гашения переходных процессов, либо за счет обеих мер. Технический эффект увеличенного внешнего диаметра устройства гашения переходных процессов для данного чрезвычайно быстрого переходного процесса является двойным. Во-первых, он создает более длинный путь тока, вдоль которого предстоит перемещаться волне чрезвычайно быстрого переходного процесса внутри устройства гашения переходных процессов до достижения поверхности возникновения электрической дуги. Указанный более длинный путь тока отвечает за увеличенный сдвиг по времени амплитуды волны чрезвычайно быстрого переходного процесса на зазоре в проводящем элементе, например проводящей шине, и за поверхность возникновения электрической дуги устройства гашения переходных процессов в заданный момент времени. Чем больше указанный сдвиг по времени, тем больше напряжение сдвига по времени U_Δt, вносящее вклад в большую разность потенциалов переходного процесса Udiff, а следовательно, в более интенсивное возникновение электрической дуги на зазоре, что полезно для демпфирования чрезвычайно быстрых переходных процессов. Во-вторых, увеличение внешнего диаметра устройства гашения переходных процессов для данного чрезвычайно быстрого переходного процесса приводит к увеличенному внутреннему объему и, как следствие этого, к увеличенной индуктивности резонатора, более низкой резонансной частоте, а следовательно, более высокой разности потенциалов переходного процесса Udiff.

Поскольку ограничения для внешнего диаметра часто задаются диэлектрическим напряжением между проводником и корпусом, эффект демпфирования чрезвычайно быстрого переходного процесса дополнительно улучшаем за счет увеличения внутреннего диаметра без какого-либо дополнительного увеличения внешнего диаметра устройства гашения переходных процессов, но за счет локального уменьшения внутреннего размера проводящего элемента, ближайшего к внутреннему объему устройства гашения переходных процессов посредством углубления. В зависимости от варианта воплощения устройства гашения переходных процессов, последнее предпочтительно типа ракушки. Например, плоскость ракушки может быть расположена частично или полностью вокруг проводящего элемента на таком предварительно определенном расстоянии, что она окружает и покрывает продольный участок проводящего элемента. В качестве примера, продолжающимся по периферии уменьшением образуется углубление, например, в виде участка шейки с локально уменьшенным диаметром, или кармашек. Ограничения для уменьшенного диаметра, вызывающего указанное углубление, задаются минимальным сечением проводящего элемента, требуемым для способности переноса тока. Углубление приводит к локальному продолжению пути тока для чрезвычайно быстрых переходных процессов, которое продолжается вдоль поверхности проводящего элемента благодаря применению поверхностного эффекта, а следовательно, влияет на напряжение сдвига по времени U_Δt. Хотя углубление может приводить к уменьшенной доли напряжения сдвига по времени U_Δt на разности потенциалов переходного процесса Udiff, увеличенный внутренний объем вносит вклад в увеличенную долю порции резонансного напряжения U_RES на разности потенциалов переходного процесса Udiff. Тесты обнаружили, что доля порции резонансного напряжения U_RES составляет, по меньшей мере, столько же, сколько доля напряжения сдвига по времени U_Δt, если не больше, так что обычно с лихвой перевешивает недостаток на напряжение сдвига по времени U_Δt. Эффективность демпфирования возрастает по мере увеличения размера внутреннего объема.

В варианте воплощения устройства гашения переходных процессов кармашек может только частично вместить элемент проводника в периферическом направлении, приводя к асимметричной конструкции элемента проводника при рассмотрении в разрезе.

Поскольку эффективные сосредоточенные как емкость, так и индуктивность демпфирующего устройства являются параметрами, независимыми друг от друга в значительной степени, они подлежат оптимизации в соответствии со спецификой и требованиями к ним. Однако особо удовлетворяемая эффективность демпфирования для конкретных переходных процессов достижима там, где внутренний объем и геометрия зазора оптимизированы, приводя к большой доли резонансного напряжения разности потенциалов переходного процесса.

В варианте воплощения устройства гашения переходных процессов промежуточный участок устройства гашения переходных процессов и поверхность возникновения электрической дуги продолжается вокруг проводящего элемента или продольной оси не полностью, а только частично. В зависимости от имеющегося пространства и дополнительных требований, устройство гашения переходных процессов в форме ракушки может продолжаться, например, вокруг одной четверти или одной трети периферии проводящего элемента. В зависимости от конкретных деталей, могут быть применены другие параметры. Однако важно то, что внутренний объем между проводящим элементом и промежуточным участком устройства гашения переходных процессов остается выше порогового значения для минимального размера объема, так что влияние на его назначение, по существу, не оказывается. В этом случае там, где устройство гашения переходных процессов охватывает проводящий элемент только частично, геометрия зазора содержит также воображаемые поверхности, которые продолжаются в сторону устройства гашения переходных процессов в радиальном направлении относительно продольной оси между поверхностью проводящего элемента и промежуточным участком устройства гашения переходных процессов. Опять же, внутренний объем, а также геометрия зазора образуют решающие параметры для определения резонансной частоты.

Не обращая внимания на то, охватывает/окружает ли устройство гашения переходных процессов первый проводящий элемент в периферическом направлении полностью или только частично, поверхность возникновения электрической дуги может быть образована, или может содержать, по меньшей мере, один выступ для ограничения точного пятна, где инициируется электрическая дуга. Указанный, по меньшей мере, один мысообразный выдающийся внутрь выступ значительно вносит вклад в геометрию зазора в том, что он уменьшает протяженность зазора между поверхностью возникновения электрической дуги и поверхностью проводящего элемента таким образом, что возникновение дуги будет иметь место точно на указанном пятне.

Если подлежит гашению не единичная длина волны, т.е. частота одного конкретного переходного процесса, а целый диапазон частот, расстояние между поверхностью возникновения электрической дуги и указанным, по меньшей мере, одним участком постоянного электрического контакта подлежит подбору соответственно. В зависимости от варианта воплощения высоковольтного устройства, для адресации различных диапазонов частот чрезвычайно быстрых переходных процессов могут быть предназначены различные устройства гашения переходных процессов.

По сравнению с устройствами предыдущей техники, высоковольтное устройство, обладающее признаками изобретения, для того, чтобы погасить чрезвычайно быстрые переходные процессы, не обязательно нуждается в резисторном элементе, т.е. в компоненте-резисторе и может быть, следовательно, обеспечено без значительного потребления пространства. Поэтому устройства гашения переходных процессов являются в основном безрезисторными. Местоположение устройства гашения переходных процессов в непосредственной близости от проводящего элемента понимается как достаточно близкое для порождения электрической дуги по возникновении чрезвычайно быстрого переходного процесса. Термин «достаточно близко» подразумевает расстояние меньше или равное 3 мм между проводящим элементом и поверхностью возникновения электрической дуги в случае применения газа 8Рб в качестве изолирующей среды. Кроме того, термин «непосредственная близость» не охватывает непосредственный контакт между проводящим элементом и устройством гашения переходных процессов, поскольку это не позволит возникать электрической дуге.

Кроме того, термин «разность потенциалов переходного процесса» следует понимать как разность электрических потенциалов за счет существования, по меньшей мере, одного чрезвычайно быстрого переходного процесса.

По дополнительному варианту воплощения, высоковольтное устройство по настоящему изобретению обладает отличительным признаком наличия, по меньшей мере, одного устройства гашения переходных процессов, содержащего, по меньшей мере, две поверхности возникновения электрической дуги.

В соответствии с дополнительным аспектом, обеспечивается метод оснащения высоковольтного устройства средствами для гашения чрезвычайно быстрых переходных процессов. Высоковольтное устройство включает в себя проводящий элемент и предназначено для проведения и/или коммутации высоких токов. Метод содержит установку в определенном положении, по меньшей мере, одного устройства гашения переходных процессов для уменьшения пиков напряжения существующего распространения чрезвычайно быстрых переходных процессов в непосредственной близости от проводящего элемента, так что между проводящим элементом и, по меньшей мере, одной поверхностью возникновения электрической дуги, по меньшей мере, одного устройства гашения переходных процессов порождается электрическая дуга, когда разность потенциалов между устройством гашения переходных процессов и проводящим элементом превышает пороговое значение. Указанная, по меньшей мере, одна поверхность возникновения электрической дуги расположена на противоположном конце, по меньшей мере, одного участка постоянного электрического контакта, по меньшей мере, одного устройства гашения переходных процессов проводящего элемента.

В основном, устройство гашения переходных процессов по настоящему изобретению располагаемо в любом положении вдоль проводящей шины в направлении продольной оси на такой длине, пока функциональные возможности остаются практически незатронутыми. Оно также может быть встроено в распределительное устройство с элегазовой изоляцией, такое как разъединители или прерыватели цепи.

Преимущества, адресованные приведенному выше описанию, относящемуся к высоковольтному устройству, подобным образом и/или аналогично применимы также и к методу. Поэтому длинное повторение этого для метода языком формулы изобретения опущено.

Дополнительные примерные аспекты, подробности, варианты воплощения и преимущества очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения, описания и сопровождающих чертежей.

Краткое описание чертежей

Далее приведено в подробностях полное и санкционирующее раскрытие, включающее в себя лучший по методике вариант воплощения в оставшейся части подробного изложения, включая ссылки на сопровождающие чертежи, где:

фиг.1 показывает вид в разрезе высоковольтного устройства в соответствии с описанными вариантами воплощения;

фиг.2 показывает подробную иллюстрацию области возникновения электрической дуги, отмеченную на фиг.1;

фиг.3 показывает иллюстрацию дополнительного устройства гашения переходных процессов, в разрезе, в подробностях, как показано на фиг.2;

фиг.4 показывает иллюстрацию дополнительного устройства гашения переходных процессов в разрезе, в подробностях, как показано на фиг.2;

фиг.5 представляет трехмерную иллюстрацию проводника, окруженного листообразным устройством гашения переходных процессов по дополнительному варианту воплощения;

фиг.6 представляет иллюстрацию проводника в корпусе, снабженного устройствами гашения переходных процессов, в разрезе, в соответствии с описанными вариантами воплощения;

фиг.7 представляет схематичную трехмерную иллюстрацию открытого проводника, снабженного устройствами гашения переходных процессов в соответствии с описанными вариантами воплощения;

фиг.8 представляет еще одну схематическую трехмерную иллюстрацию устройства гашения переходных процессов, соединенного на проводник, в котором поверхность возникновения электрической дуги обладает характерным маленьким выступом для ограничения точного пятна, где инициируется возникновение электрической дуги;

фиг.9 представляет схематическую иллюстрацию устройства гашения переходных процессов, соединенного на проводник, в котором устройство гашения переходных процессов вращательно асимметрично относительно продольной оси;

фиг.10 представляет схематическую двумерную иллюстрацию устройства гашения переходных процессов, подобного показанному на фиг.2;

фиг.11 представляет схематическую двумерную иллюстрацию дополнительного устройства гашения переходных процессов, внутренний объем которого увеличен за счет углубления, которое охватывает проводник, и

фиг.12 показывает результаты измерений чрезвычайно быстрых переходных процессов в устройствах высокого тока, содержащих устройство гашения переходных процессов в соответствии с описанными здесь вариантами воплощения по сравнению с устройствами высокого тока, не имеющими устройство гашения переходных процессов.

Осуществление изобретения

Теперь обратимся к подробностям различных примерных вариантов воплощения, один или более из которых иллюстрированы на чертежах. Каждый пример приведен посредством объяснения и не подразумевается в качестве ограничения. Например, характерные признаки, иллюстрированные или описанные как часть одного варианта воплощения, могут быть использованы в другом варианте или в сочетании с другими вариантами для получения в результате дополнительного варианта воплощения. Подразумевается, что настоящее раскрытие включает в себя такие модификации и вариации.

Ряд вариантов воплощения будет объяснен ниже. В этом случае одинаковые структурные признаки обозначены одинаковыми позиционными символами на чертежах. Структуры, показанные на чертежах, изображены не в истинном масштабе, а служат, скорее, только для лучшего понимания вариантов воплощения.

В целях этого применения, высоковольтные устройства включают в себя высоковольтные и высокомощные коммутирующие и/или проводящие устройства, переключатели с или без гашения электрической дуги, разъединители, заземляющие устройства, а также дополнительные коммутирующие устройства из области высоковольтной технологии. Кроме того, проводник, проводящее устройство или проводящий элемент, как описано здесь, относится обычно к высоковольтному проводнику, который обычно помещен в корпус. Проводящим устройством может быть, например, шина, в частности, в коммутирующем устройстве или, например, штепсельный контакт в шине и т.п. Проводящий элемент служит для постоянного транспортирования тока через него.

Чертежи на примерах описывают настоящее раскрытие в связи с примерными вариантами воплощения коммутирующих устройств и проводящих устройств. Более конкретно, опытный специалист поймет, что описанные здесь варианты воплощения могут быть, в общем, применены ко всем аппаратам, приспособленным к высоковольтным применениям. Термин «высоковольтное устройство» применяется для вмещения в себя как высоковольтных коммутирующих устройств, так и высоковольтных проводящих устройств.

В соответствии с описанными здесь вариантами воплощения, обеспечивается, по меньшей мере, одно устройство гашения переходных процессов. В соответствии с настоящим раскрытием, желательно уменьшить уже существующие распространяющиеся чрезвычайно быстрые переходные процессы, т.е. уменьшить их после того, как они уже были порождены. Чтобы сделать это, устройство гашения переходных процессов располагается на конкретном расстоянии рядом с проводящим элементом. Зазоры между концом устройства гашения переходных процессов и проводящим элементом составляют такую величину, что искрение происходит преднамеренно под действием чрезвычайно быстрого переходного процесса.

Обычно устройство гашения переходных процессов наделяется размерами и располагается, по настоящему изобретению, таким образом, что оно приспосабливается для возникновения электрической дуги, которое произойдет только благодаря присутствию чрезвычайно быстрого переходного процесса. Иными словами, не предполагается, что устройство гашения переходных процессов не проводит высокий ток во время коммутации. Высокий ток проводился бы, например, если бы устройство гашения переходных процессов располагалось параллельно основному контакту цепи разъединителя для обеспечения параллельного соединения во время коммутации (См. раздел «Сущность изобретения»).

В соответствии с основными вариантами воплощения настоящего изобретения, это искрение размещается в таких местоположениях, где искры не причинят вреда действию электрического прибора, такого как распределительное устройство. Поскольку возможно обеспечить много устройств гашения переходных процессов вдоль коммутирующего или проводящего устройства, и чрезвычайно быстрые переходные процессы отражаются много раз на каждой операции коммутации, будет присутствовать много искр. Каждая искра потребляет малую часть энергии от чрезвычайно быстрого переходного процесса, уменьшая, таким образом, пик и/или скорость возрастания чрезвычайно быстрого переходного процесса.

Термины «возникновение электрической дуги» и «искрение» далее используются синонимически. Они обычно охватывают все виды порождения искр между двумя элементами. Возникновение электрической дуги может происходить в воздухе, изолирующем газе или изолирующем твердом теле.

В соответствии с вариантами воплощения, во избежание порождения частиц, части устройства гашения переходных процессов в местах, где имеет место преднамеренное искрение под действием чрезвычайно быстрого переходного процесса, могут быть свободны от покрытия и/или краски. Во многих вариантах воплощения энергия искры достаточно мала, настолько, что эрозия материала металлических деталей не происходит.

Устройство гашения переходных процессов может иметь различную геометрию типа тороидальной формы, различное сечение, различные диаметры, спирально навитые экраны и т.п., в зависимости от преднамеренного искрения под действием чрезвычайно быстрых переходных процессов.

Когда чрезвычайно быстрые переходные процессы распространяются вдоль проводящего элемента в направлении продольной оси 180, определенной проводящим элементом, они порождают разность потенциалов переходного процесса между концом устройства гашения переходных процессов и проводящим элементом. Если расстояние между устройством гашения переходных процессов и проводником мало, то эта разность потенциалов может приводить к малым искрам в этом малом зазоре.

При применении газа 8Рб в качестве изолирующей среды, подходящее расстояние между проводящим элементом и устройством гашения переходных процессов составляет более чем около 0,2 мм, более подробно, более чем около 0,3 мм и более подробно, более чем 0,5 мм.

Подходящее максимальное расстояние для зазора 303, образованного между проводящим элементом и устройством гашения переходных процессов составляет около 3 мм, более подробно, около 2 мм, или даже более подробно около 1 мм; эти размеры обычно относятся к изолированным устройствам, таким как с изоляцией газом 8Рб. В устройствах с воздушной изоляцией максимальные расстояния будут составлять около 10 мм, более подробно, около 5 мм, или даже более подробно, 1 мм. Как должно было бы быть видно с фиг. с 1 по 7, расстояния, на которые ссылались, измерены практически перпендикулярно направлению продольной оси 180, определенной корпусом и/или проводящим устройством соответственно.

Расстояние между проводящим элементом и устройством гашения переходных процессов определяется как расстояние между теми двумя частями на проводящем элементе и устройстве гашения переходных процессов, которые находятся ближе всего друг к другу. Обычно возникновение электрической дуги происходит между этими двумя частями. Эту часть устройства гашения переходных процессов следует называть здесь «поверхность возникновения электрической дуги».

Фиг.1 показывает обычный штепсельный контакт в шине распределительного устройства с элегазовой изоляцией по описанным здесь вариантам воплощения. Следует понимать, что вместо прямого соединения это мог бы также быть крестообразный или Т-образный элемент. Обычно такая шина, как показана, служит для соединения индивидуальных компонентов распределительного устройства с элегазовой изоляцией.

Коммутирующее устройство, иллюстрированное на фиг.1, имеет форму модуля газоизолированного заключенного сборочного узла и имеет корпус 110, который может быть изготовлен из металла, заполнен изолирующим газом, таким как 8Рб. Обычно имеются два основных отверстия 160. Каждое из этих отверстий загерметизировано газонепроницаемым способом посредством барьерного изолятора таким способом, что электрически изолировано от корпуса 110.

В варианте воплощения с фиг.1 первый проводящий элемент 121 соединен со вторым проводящим элементом 122 чер