PL205655B1 - Ogranicznik przepięć - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ogranicznik przepięć przeznaczony do ochrony sieci energetycznej podziemi kopalń przed przepięciami łączeniowymi i ziemnozwarciowymi, zwłaszcza łukowymi.

Znane ograniczniki z opisów katalogowych ZWAR np. ograniczniki GXA lub ABB - ograniczniki EXLIMQ mają znaczne wymiary skrajne i są budowane również dla ochrony urządzeń, sieci od wyładowań piorunowych i od bezpośredniego uderzenia pioruna w chronione instalacje. Na wyładowania piorunowe nie są narażone ograniczniki przepięć, instalowane w sieciach średnich napięć podziemi kopalń, gdyż sieci te nie są galwanicznie połączone z liniami napowietrznymi.

Wykonanie zaś ograniczników w osłonach przeciwwybuchowych dla ochrony kosztownych urządzeń i instalacji rozdzielnic, w przypadku rozbiegania termicznego ogranicznika, opisane w publikacji Anderson E.: „Przepięcia wewnętrzne w sieciach średnich napięć i ich ograniczenie, PAN, W-wa 1997 r., prowadzą do znacznych wymiarów skrajnych i trudności w zastosowaniu takich ograniczników w aparaturze w podziemiach kopalń .

Znany jest z europejskiego zgłoszenia patentowego Nr 0614 198 A2 ochronnik przepięciowy zawierający kilka, cylindrycznych elementów oporowych o charakterystyce warystorowej, ułożonych jeden na drugim w postaci kolumn, pomiędzy dwiema prądowymi oprawami przyłączeniowymi. Jeden z warystorów i utrzymują cy razem obie oprawy przyłączeniowe z jednoczesnym wytworzeniem osiowej siły styku, element zaciskowy ma co najmniej dwie pętle, przylegające swymi końcami do opraw przyłączeniowych. Obudowa w postaci odlewu z tworzywa sztucznego otacza warystory, pętle i większą część opraw przyłączeniowych.

Z niemieckiego opisu wzoru uż ytkowego nr 9305 796 jest opisane urzą dzenie ochrony przepię ciowej z umieszczonym w obudowie warystorem, przy czym na drodze prądu między przyłączeniem do sieci i warystorem jest przewidziana otwierająca się pod napięciem sprężyny lutowina, o zadanym stopniu stopienia, automatycznego wyłącznika cieplnego, a ponadto jeden ze styków miejsca stopienia znajduje się na przymocowanym trwale do obudowy pałąku stykowym, obciążonym napięciem działającym w kierunku otwierania. Na pałąku stykowym znajduje się zadane miejsce przełomu, którego przekrój jest mniejszy niż pałąka stykowego na jego pozostałym przebiegu.

W urządzeniu jest przewidziane zginalne napięciem sprężyny zadane miejsce zginania pałąka stykowego, przy czym sprężyna jest zaczepiona albo bezpośrednio albo poprzez element wyzwalający w miejscu pałąka stykowego, które z jednej strony znajduje się miedzy zadanym miejscem stopienia i zadanym miejscem przełomu i z drugiej strony zadanym miejscem zginania.

Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 172988 ochronnik przepięciowy z dwiema odległymi od siebie wzdłuż osi końcówkami przyłączeniowymi, co najmniej jednym, umieszczonym między końcówkami cylindrycznym elementem warystorowym, urządzeniem z materiału izolacyjnego dociskającym końcówki przyłączeniowe i co najmniej jeden element warystorowy z wytworzeniem siły stykowej, z elementami dociskającymi osadzonymi rozmieszczonymi równomiernie wokół osi w kierunku obwodowym powierzchni przylegania końcówek przyłączeniowych oraz z obudową odlaną z materiału izolacyjnego, przynajmniej częściowo osłaniającą końcówki przyłączeniowe, co najmniej jeden element warystorowy i urządzenie dociskające, które posiada śrubę dociskową i jako elementy dociskające co najmniej dwie każdorazowo działające niezależnie jedna od drugiej na końcówki przyłączeniowe pętle z każdorazowo dwoma końcami. Pętle umieszczono z pewnym odstępem w stosunku do co najmniej jednego elementu warystorowego, a ponadto każda powierzchnia przylegania pierwszej końcówki z obu końcówek zbiega się z powierzchnią przylegania drugiej końcówki z obu końcówek przyłączeniowych w kierunku osi, zaś na zbiegających się powierzchniach przylegania, o półkolistym kształcie, obu końcówek przyłączeniowych osadzono oba końce pętli.

Celem wynalazku jest konstrukcja ogranicznika przepięć o małych wymiarach skrajnych z możliwością zabezpieczenia przed rozbieganiem termicznym w przypadku przekroczenia progowej temperatury stosu warystorowego i w konsekwencji przed działaniem wybuchowym ogranicznika w osłonie o wykonaniu normalnym, w instalacji elektrycznej rozdzielnic.

Cel ten osiągnięto w rozwiązaniu, według wynalazku, którego istotą jest to, że stos warystorowy połączony jest elektrycznie za pomocą styków z pierścieniem, w którego otworze znajduje się kołek galwanicznie połączony z tym pierścieniem za pomocą lutowia z jednej strony, a elektrycznie, za pomocą styków, z walcem cylindrycznym z drugiej strony. Walec cylindryczny połączony jest za pomocy przewodu elastycznego z prętem styku ruchomego próżniowej komory, natomiast między komorą próżniową a walcem cylindrycznym usytuowana jest sprężyna rozporowa. Stos warystorowy i próżPL 205 655 B1 niowa komora umieszczone są w zamkniętej rurze izolacyjnej, przy czym pręt styku ruchomego próżniowej komory jednostronnie wsparty jest nakrętką o wewnętrzną płaszczyznę nakrętki zamykającej walca cylindrycznego.

Korzystnie rura izolacyjna z jednej strony zamknięta jest zaciskiem z gwintem wewnętrznym, a z drugiej strony, korzystnie, zaciskiem z gwintem zewnętrznym.

Korzystnie jest także, gdy według wynalazku, lutowie jest niskotopliwym nitem rurowym, o zadanej temperaturze topnienia.

Ogranicznik przepięć nie ulega zniszczeniu. Regeneracja może być wykonana bez znacznych kosztów, co stanowi zaletę rozwiązania.

Zaletą są małe wymiary skrajne ogranicznika przepięć, zapewniane przez miniaturową komorę próżniową działającą na wyłączenie po przekroczeniu progowej temperatury określonej dla stosu warystorowego.

Kolejną zaletą jest skuteczne zabezpieczenie przed następstwem rozbiegania termicznego oraz przed wybuchem i rozerwaniem w sieciach dołowych w rozdzielnicach średnich napięć, a także recykling podzespołów po zadziałaniu. Przerwa zestykowa w próżni zapewnia wysokie, wymagane właściwości dielektryczne po zadziałaniu niskotopliwego lutu i nie powoduje destabilizacji układu izolacyjnego w sieci, co jest następną zaletą.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku przedstawiającym przekrój osiowy ogranicznika.

W rozwiązaniu, stos warystorowy 1 połączony jest elektrycznie - stykowo z pierścieniem 2, w którego otworze 3 znajduje się kołek 4 galwanicznie połączony z pierścieniem 2 przy pomocy niskotopliwego lutowia 5 z jednej strony a elektrycznie - stykowo z walcem cylindrycznym 6 z drugiej strony. Walec cylindryczny 6 łączy się za pomocą przewodu elastycznego 7 z prętem styku ruchomego 8 próżniowej komory 9. Między komorą próżniową 9 a walcem cylindrycznym 6 znajduje się sprężyna rozporowa 10, zaś stos warystorowy 1 i próżniowa komora 9 umieszczone są w rurze izolacyjnej 11 zamkniętej z jednej strony zaciskiem z gwintem wewnętrznym 12 a z drugiej strony zaciskiem z gwintem zewnętrznym 13. Pręt styku ruchomego 8 próżniowej komory 9 jest jednostronnie wsparty nakrętką 14 o wewnętrzną płaszczyznę nakrętki zamykającej 15 walca cylindrycznego 6.

Działanie ogranicznika przepięć polega na tym, że w przypadku przekroczenia przez stos warystorowy 1 temperatury progowej wskutek napięcia sieci wyższego od napięcia trwałej pracy lub dużej liczby udarów o znacznej energii występujących po sobie w krótkich odstępach czasu, niskotopliwe lutowie 5 przechodzi w stan ciekły. Wskutek przejścia tego lutowia 5 w stan ciekły przemieszcza się kołek 4 w otworze 3. Walec cylindryczny 6 pod wpływem działania sprężyny rozporowej 10 powoduje przesunięcie się pręta styku ruchomego 8 próżniowej komory 9. W konsekwencji następuje otwarcie zestyku w próżniowej komorze 9, a powstała przerwa zestykowa w próżni zapewnia wymaganą wytrzymałość elektryczną oraz wyłączenie wzrastającego prądu rozbiegania termicznego. W efekcie, zagrożenie rozerwania ogranicznika przepięć i wybuchu w obrębie kosztownych urządzeń rozdzielnicy zostaje zlikwidowane, zaś układ izolacyjny ogranicznika zapewnia wymaganą wytrzymałość elektryczną. Stan ten jest sygnalizowany przebarwieniem luminoforu, co umożliwia podjęcie odpowiedniego działania zapobiegawczego.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Ogranicznik przepięć zawierający stos warystorowy, lutowinę, sprężynę i komorę próżniową znamienny tym, że stos warystorowy (1) połączony jest elektrycznie za pomocą styków z pierścieniem (2), w którego otworze (3) znajduje się kołek (4) galwanicznie połączony z tym pierścieniem (2) za pomocą lutowia (5) z jednej strony, a z drugiej strony elektrycznie, za pomocą styków, z walcem cylindrycznym (6), przy czym walec cylindryczny (6) jest połączony za pomocy przewodu elastycznego (7) z prętem styku ruchomego (8) próżniowej komory (9), natomiast między komorą próżniową (9) a walcem cylindrycznym (6) usytuowana jest sprężyna rozporowa (10), zaś stos warystorowy (1) i próżniowa komora (9) są umieszczone w zamkniętej rurze izolacyjnej (11), przy czym pręt styku ruchomego (8) próżniowej komory (9) jest jednostronnie wsparty nakrętką (14) o wewnętrzną płaszczyznę nakrętki zamykającej (15) walca cylindrycznego (6).

2. Ogranicznik według zastrz. 1, znamienny tym, że rura izolacyjna (11) zamknięta jest z jednej strony zaciskiem z gwintem wewnętrznym (12).

PL 205 655 B1

3. Ogranicznik według zastrz. 1, znamienny tym, że rura izolacyjna (11) zamknięta jest z drugiej strony zaciskiem z gwintem zewnętrznym (13).

4. Ogranicznik według zastrz. 1, znamienny tym, że lutowie (5) jest niskotopliwym nitem rurowym, o zadanej temperaturze topnienia.