HU186886B

HU186886B - Overvoltage arrester with envelope

Info

Publication number: HU186886B
Application number: HU811531A
Authority: HU
Inventors: Gaston Ecklin
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1981-02-26
Publication date: 1985-10-28
Also published as: BR8107092A; US4408249A; JPS56500799A; EP0036046A1; JPS6126449B2; SU1166672A3; JPS57500356A; WO1981002812A1; EP0036046B1; DE3066927D1

Description

A találmány túlfeszültség levezetőre vonatkozik, amely villamosán vezető és földelt házban elhelyezett levezetőrészt és közel lineáris potenciáleloszlást létrehozó árnyékoló- és irányítótesteket tartalmaz.

Ilyen típusú levezetőt ismertetnek S. Tominaga és társai az IEEE Transactions on Power Apparátus and Systems nevű folyóirat 1979. évi PAS-98 kötetének 3. számában megjelent cikkükben a 809, oldalon. Ebben a levezetőben egy villamosán vezető, a nagyfeszültségű résszel összekötött és a levezetőelemek mentén végighúzódó ernyő, valamint több árnyékológyűrű van, amelyek a levezető aktív része mentén lineáris potenciáleloszlást és megnövelt feszültségállóságot biztosítanak. Az ilyen fajta levezetők gyártása azonban igen jelentős konstrukciós ráfordítást igényel. Ez azt jelenti, hogy az árnyékoló- és irányítótestek alakját és méreteit csak viszonylag bonyolult mérési- és számítási eljárással lehet meghatározni. Ezért főleg a kis sorozatban gyártandó levezetők esetén nagy előállítási költségekkel kell számolni.

A találmány feladata egy, az előbbiek során leírt típusú túlfeszültség levezető megalkotása, amelyben az aktív rész mentén kívánatos lineáris potenciáleloszlást és az optimális feszültségálló képességet egyszerű eszközökkel lehet elérni, de amelyet ennek folytán kis sorozatban is gazdaságosan lehet előállítani.

Ezt a feladatot a találmány szerinti túlfeszültség levezetőnél az árnyékoló- és irányitótestek találmány szerinti kialakításával oldjuk meg. A találmány tehát búrázotí túlfeszültség levezető, amelynek villamosán vezető és földelt házában legalább egy oszlopban egymásra helyezett aktív levezetőele- , meket tartalmazó levezetőrésze és a nagyfeszültség ' és földpotenciál közé beiktatott, oszlop alakú aktív levezetőrész mentén közel lineáris potenciaeloszlást létrehozó árnyékoló- és irányi tótestjei vannak.

A találmány szerint az árnyékoló- és irányitótestek az aktív levezetőrészt megközelítően koaxiálisán körülvevő, egy szigetelőtestben a levezetőrész hossztengelyével párhuzamos irányban egymáshoz képest eltolva elhelyezett, villamosán vezető rétegek, ahol a szomszédos rétegek egymástól való távolsága egyenlő és a szomszédos rétegek a levezetőrész nagyfeszültségen lévő részétől távolodva csökkenő szélességüek, vagy a rétegeknek a hossztengely irányába eső szélessége egyenlő és a szomszédos rétegek sugár irányban kifelé haladva egymástól növekvő távolságban vannak elhelyezve. ^:

A találmány szerinti túlfeszültség levezetőben az irányító- és árnyékolótestekként alkalmazott rétegek méretei csekély ráfordítással igen pontosan számolhatók. Λ levezető aktív része mentén kialakuló potenciáleloszlást egyszerű módon, ezen rétegek ^!lépcsőzetes elhelyezése révén nagy mértékben linearizálhatjuk. Következésképpen a levezetőt minimális méretűre lehet elkészíteni, A potenciáleloszlás kiértékeléséhez pedig nincs szükség a villamos térerő jelleggörbéinek felvételére. ¹

A találmány egy előnyös kiviteli alakjának legalább tíz vezető rétege van, ezáltal a legtöbb fajta túlfeszültség levezető számára kielégítő mértékű linearizálást érhetünk el. Ha a rétegek száma

50-150, a túlfeszültség levezető potenciáleloszlása csaknem teljesen lineáris.

A találmány szerinti túlfeszültség levezető egy további előnyös kiviteli alakjában az aktív levezető résztől legkisebb távolságban lévő réteg a levezető rész nagyfeszültségen levő részével szemben van elhelyezve. Eme kiviteli alak esetén rendkívül kis szórtkapacitás mutatkozik a kritikus nagyfeszültségű tartományban.

^lC A találmány szerinti túlfeszültség levezető egy további célszerű kiviteli alakjában a rétegek fóliaszerű szigetelőanyagba, előnyösen kemény- vagy puhapapír-csévébe vannak betekercselve. Ékkor a szigetelőtest készítéséhez az átvezető kondenzátorok előállításánál alkalmazott tekercselési technológiát lehet használni. Az ilyen tekercselt szigetelőtestet szükség esetén az aktív rész levezető elemeinek leszorítására is fel lehet használni.

Az aktív levezetőrészben felszabaduló hő elveze^u tése végett különösen célszerű az olyan kialakítás, ahol a levezetőrész és a szigetelőtest között a levezetörész hossza mentén elhelyezkedő csatornák vannak kialakítva.

A továbbiak során a találmányt a rajzokon ábrá²⁵ zolt kiviteli példák alapján ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti túlfeszültség levezető egy részletének vázlatos hosszmetszetét mutatja, amelyben a rétegek azonos tengelyirányú szélességüek és a szomszédosak egymáshoz képest tengely³⁰ irányban azonos lépcsőszélességgel vannak eltolva, továbbá belülről kifelé haladva a szomszédos rétegek egymásközti távolságai egyre nagyobbak, és a

2. ábra a találmány szerinti túlfeszültség levezető sgy részletének vázlatos hosszmetszetét tünteti fel, ³⁵ amelyben a szomszédos rétegek egymástól azonos távolságra -vannak, és egymáshoz képest tengelyirányban azonos lépcsőszélességgel vannak eltolva, továbbá belülről kifelé haladva a szomszédos rétegek tengelyirányú szélességei egyre kisebbek.

⁴⁰ Azl. és 2. ábrán szereplő azonos elemeket azonos hivatkozási számokkal láttuk el. A túlfeszültség levezető búráját villamosán vezető anyagú és földelt 1 ház képezi, ebben a pl. fém 1 házban van elhelyezve az aktív 3 levezetőrész, amely oszlopsze⁴⁵ rüen egymásra helyezett 2 levezetőelemekből áll. A 2 levezetőelemek pl. hengerszimmetrikus, cinkoxidtartalmú ellenállástárcsák, amelyek oszlopszerűen úgy vannak egymásra helyezve, hogy a legalsó ellenállástárcsa a földeléssel, a legfelső pedig 7 ⁵⁰ nagyfeszültségű vezetővel van összekötve. Az 1 ház gáznemű szigetelőanyaggal, pl. kénhexafluoriddal (SF₆) vagy nitrogénnel van kitöltve. A 2 levezetőelemek és az 1 ház között egy hengerszimmetrikus 5 szigelelőlcst található, amely az aktív 3 levezetőrészt közel koaxiálisán körülvevő, egymástól villamosán szigetelt és a 3 levezetőrész 4 hossztengelyével párhuzamosan elhelyezett, villamosán vezető 6 rétegeket foglal magában. A 3 levezetőrész és az 5 szigetelőlest között a 3 levezetőrész palástja mentén

S0 húzódó 8 csatornák vannak kialakítva, amelyeken át cirkulálhat a gáznemű szigetelőanyag és adott esetben elvezetheti a 3 levezetőrészben fejlődő meleget. A 7 nagyfeszültségű vezető közelében lévő belső 6 rétegek tartományában kialakuló villamos

18f'8»O teret egy nagyfeszültségre kapcsolt 9 árnyékoló elektróda teszi egyenletessé.

Az 5 szigetelőtestbe zárt kapacitív hatású 6 rétegek jelenléte miatt a 7 nagyfeszültségű vezető és a földelés között a 3 levezetőrész mentén közel lineáris potenciáleloszlás lép fel. Ezt úgy érjük el, hogy a 6 rétegeknek a 3 levezetőrész nagyfeszültségű végéhez képest ellentétes széleit a belső oldalon egymáshoz képest alkalmas s lépcsőszélességgel eltolva helyezzük el, továbbá a szomszédos 6 rétegek közötti elemi kapacitásokat ezen rétegek d távolságának, 1 szélességének és r sugarának helyes megválasztása révén, a mért kapacitások figyelembevételével a célnak megfelelően állítjuk be. A 6 rétegek a belső, vagyis a 3 levezetőrész felé néző oldalukon egy olyan lépcsőt alkotnak, amelynek fokai a 3 levezetőrész nagyfeszültségű végének környezetében kerülnek közel a 3 levezetörészhez. A 3 levezetőrésztől legkisebb távolságra elhelyezett 6 réteg a 3 levezetőrész nagyfeszültségű végének közelében össze van kötve a 7 nagyfeszültségű vezetővel, míg a 3 levezetőrésztől a legnagyobb távolságra fekvő 6 réteg a 3 levezetőrész földelt végének környezetében a földeléshez van kötve. Ezek után a 3 levezetőrész mentén kívánatos közel lineáris potenciáleloszlást könnyen megvalósíthatjuk, ha az s lépcsőfokszélességet állandónak tartjuk, és - mint az 1. ábrán látható - a 6 rétegek 1 szélességét axiális irányban mindig állandónak választjuk, a két szomszédos 6 réteg közti d távolságot pedig belülről kifelé haladva fokozatosan növeljük; vagy - mint a 2. ábrán látható - a két szomszédos 6 réteg közötti d távolságot választjuk állandónak, és a 6 rétegek 1 széle kifeléségét belülről haladva egyre csökkentjük.

Nem szükséges, hogy a 3 levezetőrészt körülvevő 6 rétegek galvanikusan zárt gyűrűket alkossanak. Ezért különösen célszerű megoldásnak bizonyult az 5 szigetelőtestet fóliaszerű szigetelőanyagból, pl. 0,1 mm vastag kemény- vagy puhapapírból, ill. valamilyen műanyagfóliából, valamint szakaszonként lépcsőzetesen berakott vezető rétegből tekercseléssel előállítani. Ilyenkor a 6 rétegeket mint vékony fémfóliákat fektethetjük a menetek közé, vagy néhány μιη vastag nyomtatott rétegként állíthatjuk elő. Ilyen, tekercseléssel előállított kivitelben a 6 rétegek csak jó közelítéssel koaxiálisak a 3 levezetőrésszel. Az 5 szigetelőtesteket általában hengerszimmetrikusra tekercseljük. A föídelőszórtkapacitások csökkentése érdekében előnyös, ha az 5 szigetelőtestnek a 6 réteg és az 1 ház közötti részeit távolítjuk, oly módon, hogy az 5 szigetelőtestet, amint az ábrákból is látható, a külső oldalán legalább részben csonkakúp alakúra képezzük ki.

A tekercselési technológia tulajdonságaiból következik, hogy a 6 rétegek nem lesznek pontosan hengerszimmetrikusak a 3 levezetőrész 4 hossztengelyére, hanem a fóliavastagságnak megfelelően spirálalakban fognak elhelyezkedni. Ez az eltérés a hengerszimmetriától azonban elhanyagolható, mivel a szigeteiőfólia vastagságához hasonlítva a 6 rétegnek a 3 levezetőrésztől való távolsága nagyságrendekkel nagyobb. A tekercselési technológia nemcsak a 6 rétegeknek az 5 szigetelőtestben való egyszerű rögzítését teszi lehetővé, hanem a szigetelőfólia többmenetes csévélése útján a d távolság is könnyen változtatható.

A találmány szerinti túlfeszültség levezető számára különösen a szikraközmentes 2 levezetőelemek, pl. a cinkoxidtartalmú ellenállások alkalmasak, de arra is van mód, hogy szikraközös aktív részeket alkalmazzunk.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Búrázott túlfeszültség levezető, amelynek villamosán vezető és földelt házában legalább egy oszlopban egymásra helyezett aktív levezetőelemeket tartalmazó levezetőrésze és a nagyfeszültség és földpotenciál közé beiktatott, oszlop alakú aktív levezetőrész mentén közel lineáris potenciaeloszlást létrehozó árnyékoló- és irányítótestjei vannak, azzal jellemezve, hogy az árnyékoló- és irányítótestek az aktív levezetőrészt (3) megközelítően koaxiálisán körülvevő, egy szigetelőtestben (5) a levezetőrész (3) hossztengelyével (4) párhuzamos irányban egymáshoz képest eltolva elhelyezett, villamosán vezető rétegek (6), ahol a szomszédos rétegek (6) egymástól való távolsága (d) egyenlő és a szomszédos rétegek (6) a levezetőrész (3) nagyfeszültségen lévő részétől távolodva csökkenő széíességűek (1).
2. Búrázott túlfeszültség levezető, amelynek villamosán vezető és földelt házában legalább egy oszlopban egymásra helyezett aktív levezetőelemeket tartalmazó levezetőrésze és a nagyfeszültség és földpotenciál közé beiktatott, oszlop alakú aktív ^!evezetőrész mentén közel lineáris potenciaeloszlást létrehozó árnyékoló- és irányítótestjei vanliak, azzaljellemezve, hogy az árnyékoló- és irányitótestek az aktív levezetőrészt (3) megközelítően koaxiálisán körülvevő, egy szigetelőtestben (5) a levezetőrész (3) hossztengelyével (4) párhuzamos irányban egymáshoz képest eltolva elhelyezett, villamosán vezető rétegek (6), ahol a rétegeknek (6) a hossztengely (4) irányába eső szélessége (1) egyenlő és a szomszédos rétegek (6) sugár irányban kifelé haladva egymástól növekvő távolságban (d) vannak elhelyezve.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti túlfeszültség levezető, azzal jellemezve, hogy legalább tíz vezető rétege (6) van.
4. A 3. igénypont szerinti túlfeszültség levezető, azzal jellemezve, hogy 50-150 rétege (6) van.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti túlfeszültség levezető, azzal jellemezve, hogy áz aktív levezetőrésztől (3) legkisebb távolságban lévő réteg (6) a levezetőrész (3) nagyfeszültségen lévő részével szemben van elhelyezve.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti túlfeszültség levezető, azzal jellemezve, hogy a rétegek (6) fóliaszerű szigetelőanyagba, előnyösen keményvagy puhapapír-csévébe vannak betekercselve.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti túlfeszültség levezető, azzal jellemezve, hogy a levezetőrész (3) és a szigetelőtest (5) között a levezetőrész (3) hossza mentén elhelyezkedő csatornák (8) vannak kialakítva.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti túlfeszültség levezető, azzal jellemezve, hogy a szigetelőtest (5) legalább részben csonkakúp alakú.

2 oldal rajz