PL171837B1 - Surge arrester - Google Patents

Abstract

1. Ochronnik przepieciowy z dwiema wzajemnie za- mocowanymi oprawami przylaczeniowymi z co najmniej jedna zamocowana pomiedzy oprawami przylaczeniowy- mi elektroda z materialu warystorowego, w którym do zamocowania opraw przylaczeniowych sa umieszczone co najmniej dwa izolujace elementy mocujace, usytuowane symetrycznie obok co najmniej jednej elektrody 1 w któ- rym co najmniej dwa elementy mocujace, co najmniej jedna elektroda 1 czesciowo oprawy przylaczeniowe sa za- lane w jeden monolityczny blok izolujacym materialem z tworzywa sztucznego, znamienny tym, ze elementy mo- cujace do wzajemnego polaczenia opraw przylaczenio- wych (1, 2) stanowia nieco rozciagliwe listwy (5) z two- rzywa sztucznego, przy czym listwy (5) sa swoimi konca- mi osadzone w dopasowanych do tych listew (5) osiowych wybraniach, wykonanych w kazdej z opraw przylaczenio- wych (1, 2) 1 sa one z tymi oprawami przylaczeniowy- mi (1, 2) nieruchomo polaczone 1 ze do utworzenia nieza- wodnych miejsc przeplywu pradu miedzy oprawami przy- laczeniowymi (1,2) 1 co najmniej jedna elektroda (7) jest w oprawe przylaczeniowa wkrecona sruba dociskowa (4) FIG 1Ochronnik przepieciowy PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ochronnik przepięciowy z dwiema wzajemnie zamocowanymi oprawami przyłączeniowymi, z co najmniej jedną zamocowaną pomiędzy oprawami przyłączeniowymi elektrodą z materiału warystorowego, w którym do zamocowania opraw przyłączeniowych są przeznaczone co najmniej dwa izolujące elementy mocujące, umieszczone symetrycznie obok co najmniej jednej elektrody i w którym co najmniej dwa elementy mocujące, co najmniej jedna elektroda i częściowo oprawy przyłączeniowe są izolującym materiałem z tworzywa sztucznego.

Znany jest z europejskiego opisu patentowego EP-0281945 ochronnik przepięciowy z dwiema oprawami zamocowanymi wzajemnie względem siebie za pomocą drążka izolacyjnego. Drążek izolacyjny przechodzi przez środek elementów warystorowych o kształcie cylindrycznym, ułożonych warstwami w stos. Oprawy ograniczają stos elementów warystorowych. Opisany układ zostaje oblany materiałem izolacyjnym, przy czym materiał izolacyjny zostaje wprowadzony również w obszar wokół drążka izolacyjnego wewnątrz stosu.

Wytworzenie ochronnika przepięciowego tego rodzaju wymaga określonej liczby zabiegów roboczych. W szczególności oblewanie drążka izolacyjnego wymaga specjalnej umiejętności.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego ochronnika przepięciowego, który będzie można wykonać prostymi środkami i który będzie dawał się łatwo oblewać.

Zgodnie z wynalazkiem zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że elementy mocujące do wzajemnego połączenia opraw przyłączeniowych stanowią nieco rozciągliwe listwy

171 837 z tworzywa sztucznego, przy czym listwy są swoimi końcami osadzone w dopasowanych do tych listew osiowych wycięciach, wykonanych w każdej z opraw przyłączeniowych i są one z tymi oprawami przyłączeniowymi nieruchomo połączone i że do utworzenia niezawodnych miejsc przepływu prądu między oprawami przyłączeniowymi i co najmniej jedną elektrodą jest w oprawę przyłączeniową wkręcona śruba dociskowa. Na każdym przepływie prądowym między co najmniej jedną elektrodą i oprawami przyłączeniowymi, jak również między sąsiadującymi elektrodami jest umieszczona tarcza rowkowa umożliwiająca przepływ prądu. Tarcze rowkowe mają zarys zewnętrzny, dopasowany do elektrod i są one wykonane z metalu wyżarzonego zmiękczająco, przy czym zarówno elektrody, jak i tarcze rowkowe są ukształtowane cylindrycznie. Korzystnie jest, gdy tarcze rowkowe są wykonane z aluminium

Zalet uzyskanych dzięki wynalazkowi należy upatrywać w tym, że w sposób zasadniczy zostaje uproszczony montaż ochronnika przepięciowego. Przy składaniu części aktywnych ochronnika przepięciowego potrzebny jest tylko jeden prosty szablon, ponieważ prowadzenie osiowe obydwu opraw przyłączeniowych jest już zapewnione za pomocą listew z tworzywa sztucznego prowadzonych w osiowych rowkach opraw i z nimi połączonych To połączenie zapewnia również, ze gotowy ochronnik wykazuje dużą wytrzymałość na wyboczenie. Korzystne jest również to, ze listwy z tworzywa sztucznego, leżące na zewnątrz elektrod, zostają w trakcie zabiegu zalewania, również bezproblemowo zalane.

Tarcze rowkowe zapewniają to, że zostaje utworzona duża liczba punktów styku dla niezakłóconego przejścia prądu. Im więcej powstanie jednoznacznie określonych punktów styku, tym lepsza jest obciążalność prądowa przejścia prądowego. Ponadto miękkie tarcze rowkowe wyrównują ewentualne nierówności powierzchni elektrod, tak że nierówności te nie zmniejszają obciążalności prądowej. Szczególnie korzystne okazało się to, że tarcze rowkowe równocześnie uszczelniają strefy przechodzenia prądu ochronnika przepięciowego przed przedostaniem się materiału izolacyjnego w trakcie zabiegu zalewania.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje ochronnik przepięciowy w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - ochronnik przepięciowy w przekroju poprzecznym według linii A-A na fig. 1, fig. 3 - ochronnik przepięciowy w przekroju poprzecznym według linii B-B na fig. 1, fig. 4 - ochronnik przepięciowy w przekroju poprzecznym według linii C-C na fig. 1, fig. 5 - tarczę rowkową w widoku z góry, fig. 6 - fragment tarczy rowkowej z fig. 5 w powiększeniu i w przekroju poprzecznym. Na wszystkich figurach, jednakowo działające elementy, mają jednakowe oznaczniki cyfrowe.

Figura 1 pokazuje w ujęciu schematycznym przekrój wzdłużny ochronnika przepięciowego według wynalazku. Ochronnik przepięciowy ma dwie oprawy przyłączeniowe 1, 2 z metalu. Oprawa 1 ma nie przedstawioną na rysunku możliwość zamocowania przewodu elektrycznego. Oprawa przyłączeniowa 2 ma wykonany osiowo otwór gwintowy 3, w którym jest umieszczona śruba dociskowa 4. Obie oprawy przyłączeniowe 1, 2 są ze sobą wzajemnie połączone za pomocą sztywnych, ale w kierunku osiowym nieco rozciągliwych, dwóch listew 5 z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym. Te listwy 5 z tworzywa sztucznego są za pomocą śrub 6 zamocowane na oprawach przyłączeniowych 1, 2. Listwy 5 z tworzywa sztucznego mają przekrój prostokątny i są umieszczone symetrycznie względem osi wzdłużnej odgromnika przepięciowego. Jak widać z fig. 2 i fig. 4, te prostokątne listwy 5 z tworzywa sztucznego są wpuszczone w osiowe wybrania na każdej z opraw przyłączeniowych 1 lub 2. Przez to wpuszczenie uzyskuje się szczególnie dużą wytrzymałość na wyboczenie układu, a także ułatwienie montażu, ponieważ dzięki temu dobremu prowadzeniu nie jest potrzebne prostowanie układu przy jego montażu. Oprawy przyłączeniowe 1, 2 mają tu przekroje prostokątne, można jednak przewidzieć również inne przekroje, jak na przykład cylindryczne. Przekrój prostokątny opraw przyłączeniowych 1, 2 został wybrany ze względu na oszczędność materiału i ciężaru.

Rama utworzona przez oprawy przyłączeniowe 1, 2 i listwy 5 z tworzywa sztucznego obejmuje elektrody 7 z materiału warystorowego, jak na przykład ZnO. Elektrody 7' są ukształtowane cylindrycznie. W wybranie w oprawie przyłączeniowej 1 jest włożona dopasowana płytka metalowa 8. Pomiędzy płytkę 8 i następną elektrodę 7 jest włożona, ukształtowa4

171 837 na cylindrycznie tarcza rowkowa 9, która ma środkowy otwór 10, podobnie jak sąsiednia elektroda 7. Po najniższej elektrodzie 7 jest również przewidziana tarcza rowkowa 9, która przylega do płyty dociskowej 11. Śruba dociskowa 4 działa na płytę dociskową 11 i przewodzi prąd od płyty dociskowej 11 do oprawy przyłączeniowej 2 Przy umieszczeniu opisanych części w ramie należy zwracać uwagę na to, aby między częściami nie pozostała żadna otwarta szczelina, w którą przy zalewaniu mógłby wniknąć materiał izolacyjny. Właściwą siłę styku między częściami czynnymi wytwarza śruba dociskowa 4, którą dociąga się zadanym momentem obrotowym i na koniec zabezpiecza jednym ze znanych sposobów. Tak zestawiony układ zostaje włożony w formę i zalany bez szczelin i pęcherzy płaszczem 13 z tworzywa sztucznego izolującego elektrycznie. Jako nadające się tworzywo może służyć tu na przykład kauczuk silikonowy. Przy oblewaniu zostają równocześnie uformowane izolujące daszki 14. Cały układ jest otoczony płaszczem 13, jedynie części opraw przyłączeniowych 1, 2, które są potrzebne do przyłączeń elektrycznych, pozostają metalicznie czyste.

Na figurze 1 są pokazane trzy linie przekrojów poprzecznych, przy czym na fig. 2 przedstawiono przekrój A-A, na fig. 3 - przekrój B-B i na fig 4 - przekrój C-C. Fig 5 pokazuje tarczę rowkową 9 z centralnym otworem 10. Otwór ten jest otoczony koncentrycznie dużą liczbą rowków 15. Tarcza rowkowa jest wykonana z wyżarzonego zmiękczająco aluminium. Fig. 6 pokazuje powiększony przekrój przez tę tarczę rowkową 9. Zewnętrzne krawędzie 16, 17 zewnętrznych rowków 15 służą jako krawędzie uszczelniające przed wniknięciem tworzywa sztucznego w trakcie zalewania. Można sobie wyobrazić dużą liczbę różnych kształtów rowków, musi być jednak zawsze ukształtowana odpowiednio krawędź uszczelniająca, a także musi być zapewnione, że przy montażu tarczy rowkowej 9 będzie się mogła uformować wystarczająca liczba punktów styku.

Można także przyjąć, że zamiast sztywnych listew 5 z tworzywa sztucznego, zostaną zastosowane taśmy z tworzywa sztucznego lub wiązka włókien z tworzywa sztucznego, o ile nie są stawiane wysokie wymagania odnośnie wytrzymałości na złamanie ochronnika przepięciowego. Możliwe jest również, aby przewidzieć listwy z tworzywa sztucznego 5 o innych przekrojach niż prostokątne.

Dla wyjaśnienia zasady działania, opisane figury zostaną rozpatrzone nieco bliżej. Siła stykowa wywierana na układ przez śrubę dociskową 4 zapewnia, że krawędzie 16, 17 tarczy rowkowej 9 zdeformują się miejscowo, wskutek czego powstaną określone styki punktowe, które pozwalają na szczególnie dobre przewodzenie prądu. Najlepsze przewodzenie prądu uzyskuje się, gdy występuje duża liczba takich styków punktowych, które są rozmieszczone równomiernie na powierzchni. Tarcza rowkowa 9 zapewnia tę dużą liczbę styków punktowych. W ten sposób istnieje pewność, że porównywalnie bardzo duży prąd płynący w wypadku zadziałania ochronnika przepięciowego zostanie odprowadzony w sposób pewny przez część aktywną ochronnika przepięciowego bez występowania miejscowych przeciążeń prądowych na przejściach i związanego z tym smażenia się, które może spowodować uszkodzenia. W ten sposób zwiększa się wyraźnie pewność działania ochronnika.

Niezawodności działania służy również to, że wspomniana siła stykowa pozostaje zachowana przez cały okres żywotności ochronnika przepięciowego, ponieważ listwy 5 z tworzywa sztucznego działają jako elementy sprężyste, które przy dokręcaniu śruby dociskowej 4 nieco się rozciągają i zachowują to wstępne naprężenie. Naprężenie wstępne jest tak dobrane, że ewentualne skurczenie się tarczy rowkowej 9 może być zawsze wyrównane w sposób pewny.

Przez zalanie całego układu w płaszczu 13 uzyskuje się pewność, że zarówno elektrody 7, jak i listwy 5 z tworzywa sztucznego nie mogą nabrać wilgoci z otaczającego powietrza, tak że ich wytrzymałość napięciowa nie ulega obniżeniu. Gotowy ochronnik przepięciowy tworzy monolityczny blok, który wykazuje wysoką stabilność mechaniczną, w szczególności z uwagi na wysoką wytrzymałość na przełamanie i do tego jest on niewrażliwy na wpływy klimatyczne, tak że może być z powodzeniem zastosowany we wszystkich strefach klimatycznych.

171 837

171 837

FIG.2

FIG.3

171 837

FIG.5

FIG.6

171 837

FIG.1

1 13

4 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ochronnik przepięciowy z dwiema wzajemnie zamocowanymi oprawami przyłączeniowymi z co najmniej jedną zamocowaną pomiędzy oprawami przyłączeniowymi elektrodą z materiału warystorowego, w którym do zamocowania opraw przyłączeniowych są umieszczone co najmniej dwa izolujące elementy mocujące, usytuowane symetrycznie obok co najmniej jednej elektrody i w którym co najmniej dwa elementy mocujące, co najmniej jedna elektroda i częściowo oprawy przyłączeniowe są zalane w jeden monolityczny blok izolującym materiałem z tworzywa sztucznego, znamienny tym, że elementy mocujące do wzajemnego połączenia opraw przyłączeniowych (1, 2) stanowią nieco rozciągliwe listwy (5) z tworzywa sztucznego, przy czym listwy (5) są swoimi końcami osadzone w dopasowanych do tych listew (5) osiowych wybraniach, wykonanych w każdej z opraw przyłączeniowych (1, 2) i są one z tymi oprawami przyłączeniowymi (1, 2) nieruchomo połączone i że do utworzenia niezawodnych miejsc przepływu prądu między oprawami przyłączeniowymi (1, 2) i co najmniej jedną elektrodą (7), jest w oprawę przyłączeniową wkręcona śruba dociskowa (4).
2. 2 Ochronnik według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdym miejscu przepływu prądowego, między co najmniej jedną elektrodą (7) i oprawami przyłączeniowymi (1, 2) jak również między sąsiadującymi elektrodami (7) jest umieszczona tarcza rowkowa (9) umożliwiająca przepływ prądu.
3. 3. Ochronnik według zastrz. 2, znamienny tym, że metalowe tarcze rowkowe (9) mają zarys zewnętrzny dopasowany do elektrod (7) i, ze są one wykonane z materiału wyzarzonego zmiękczająco.
4. 4 Ochronnik według zastrz. 3, znamienny tym, że zarówno elektrody (7), jak i tarcze rowkowe (9), są ukształtowane cylindrycznie.
5. 5. Ochronnik według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że tarcze rowkowe (9) są wykonane z aluminium.