Opublikowano dnia 10 listopada 1962 r. ? t»i*ii*i W \ POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITE) LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 46396 KI. 21 c, 72 KI. Internat. H 02 h Politechnika Gdanska*) (Katedra Wysokich Napiec i Przyrzadóiu Rozdzielczych) Gdansk, Polska Zespól przeciwprzepieciowy Patent trwa od dnia 14 czerwca 1962 r.Znane sa rózne aparaty sluzace do ochrony urzadzen elektroenergetycznych od pjrzepiec, atmosferycznych. Naleza do nich m. in. odgro¬ mniki zaworowe i wydmuchowe. W ostatnim czasie zaczeto tez stosowac odgromniki zawo¬ rowe ze specjalnym ustrojem gaszacym, prze¬ znaczone równiez do ochrony przed przepiecia¬ mi wewnetrznymi. Przy stosowaniu odgromni¬ ków zaworowych istnieje czesto potrzeba ochro¬ ny podejsc do rozdzielni, aby ograniczyc prad piorunowy plynacy przez te odgromniki. Ochro¬ na przy pomocy odgromników zaworowych, zwla¬ szcza w powiazaniu & ochrona podejsc do roz¬ dzielni, jest kosztowna.Zespól przeciwprzepieciowy, wedlug wyna¬ lazku, jest urzadzeniem znacznie tanszym i przeznaczony jest zarówno do ochrony, przed *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest Stefan Grudziecki. przepieciami atmosferycznymi jak tez wewnetrz¬ nymi. Zawiera on czlony posiadajace zewne¬ trzne przerwy iskrowe i wewnetrzne przerwy iskrowe umieszczone w ustroju gaszacym pra¬ dy nastepcze, wykorzystujacym atply material gazujacy. Zespól ten moze niekiedy obejmowac oporniki polaczone szeregowo z ukladem iskier- nikowym w celu ograniczenia zuzycia materia¬ lu gazujacego.Na fig. 1 przedstawiono schemat stosowanych odgromników wydmuchowych na srednie napie¬ cie znamionowe. Dzieki malej pojemnosci elek¬ trycznej przerwy zewnetrznej 1 w stosunku do pojemnosci przerwy wewnetrznej 2 (mie¬ dzy elektrodami 3 i 5) zwiekszonej przez za¬ stosowanie ekranu przewodzacego 4, znacznie wieksza czesc napiecia przypada na przerwe 1.Wskutek tego nastepuje na niej zaplon juz przy niezbyt duzych napieciach, po czym cale napiecie przypada na przerwe 2. Jezeli ekran4 jest Odpowiednio dlugi, to zaplpn przerwy wewnetrznej ulatwiony jest dzieki zjawisku iskier slizgowych* Napiecie przeskoku na za¬ sadzie iskier slizgowych zalezne jest od po¬ jemnosci jednostkowej scianki izolacyjnej 6 wykonanej z materialu gazujacego, thiza role odgrywa tu wspólczynnik przenikalnosd die¬ lektrycznej (e) tego materialu. Im jest on Wie¬ kszy tym nizsze jest napiecie zaplonu.Stosowanie wyzej opisanego ukladu przy wyzszych napieciach znamionowych bylo nie¬ mozliwe wobec tego, ze duze napiecie powrot¬ ne wystepujace po przejsciu pradu nastepcze¬ go przez zero moze powodowac ponowny za¬ plon luku elektrycznego.Zespól przeciwprzepieciowy wedlug wynalaz¬ ku, pozwala na wykorzystanie korzystnej cha¬ rakterystyki zaplonowej odgromników, z dlugim ekranem przewodzacym równiez przy wyzszych napieciach znamionowych. Schemat zespolu przedstawiono na fig. 2. Sklada sie on z sze¬ regu czlftnóW zawierajacych przerwy zewnetrz¬ ne 1 oraz gaszace przerwy wewnetrzne 2. Ze¬ spól jest wlaczony miedzy przewód roboczy wysokiego napiecia WN oraz ziemie 2. Napie¬ cie dzieli sie] tti na poszczególne czlony, przy czym liczba czlonów jest tak dobrana, aby na¬ piecie powrotne nie moglo ponownie zapalac luku. Uzyskuje sie to dzieki zastosowaniu wlas¬ ciwej konstrukcji czlonów oraz odpowiedniego sposobu ich laczenia. Na fig. 3 przedstawiono jeden czlon zespolu oraz sposób laczenia po* szczególnych czlonów, ze soba. Rura odgromni¬ kowa 7 jest osadzona i uszczelniona w izola¬ torze porcelanowym lub szklanym *, podobnie jak to podano w polskim opisie patentowym nr 43687. Przerwa zewnetrzna 9 znajduje sie tu miedzy ekranem metalowym 10 sluzacym jednoczesnie jako wzmocnienie mechaniczne, a elektroda 11 ó korzystnej krzywizhie. Przer¬ wa wewnetrzna miedzy elektrodami 12 i 13 znajduje sie wewnatrz rury z materialu ga^- zujacego w jej dolnej czesci, przy czym ekran 10 jest dluzszy od tej przerwy. Umieszczenie eletrody U ponad górnym koncem ekranu 10 moze prowadzic dd obnizenia napiecia zaplonom wefco dzieki zwiekszeniu natezenia pola elek¬ trycznego w przerwie zewnetrznej 9, spowo¬ dowanemu zblizeniem elektrody 11 do elektro¬ dy 12, znajdujacej sie wewnatrz rury 7. Po* wierzchnia wzdluz izolacji stalej, bocznikujaca £r£erwe zewnetrzna 9, sklada sie tu z odcinka wzdluz porcelany i odcinka wzdluz rury odgro* mnikowej 7. Oba odcinki sa dlugie i osloniete od zamoczenia, dzieki czemu nie wystepuje niebezpieczenstwo uszkodzen rury odgromniko¬ wej na skutek przeplywu pradów powierzch¬ niowych (prady pelzne). Czlony sa laczone ze soba za posrednictwem wieszaka 14, zamoco¬ wanego z jednej strony do objemki 15 na dol¬ nym kolnierzu izolatora 8, z drugiej zas do górnego konca elektrody 12 nalezacej do sa¬ siedniego czlonu. Zespól jest przeznaczony do zawieszania na konstrukcji wsporczej uziemio¬ nej lub na lancuchu izolatorów. Otwory wylo¬ towe dla gazów 16 sa skierowane w taki spo¬ sób, aby zjonizowane gazy* nie powodowaly przeskoków na zewnatrz zespolu.Mozna tu zastosowac rózne typy ustrojów gaszacych, ha przyklad ustroje podane w pol¬ skich bpisach patentowych nr nr 36508, 42663, 43666. W przypadku instalowania zespolu w miejscu o duzym pradzie zwarciowym, mozna ze wzgledu na zmniejszenie zuzycia materialu gazujacego, wlaczyc szeregowo oporniki ogra¬ niczajace prad zwarciowy, zbocznikóWane iskier- nikami zapalajacymi sie, gdy spadek napiecia na opornikach, spowodowany przeplywem wiek¬ szych pradów piorunowych, przekroczy okres¬ lona wartosc. Jak wynika ze statystyki, cze¬ stosc zaplonów takich iskierników moze byc stosunkowo mala. Iskiemiki moga byc tez umieszczone w rurze z materialu gazujacego i zaopatrzone w ekrany przewodzace, pozwa¬ lajace na uzyskanie korzystnych charakterys¬ tyk zaplonowych. Oporniki moga byc wykona¬ ne np. z mieszaniny proszku grafitowego z ce¬ mentem lub materialem ceramicznym. Mozna je wzmocnic mechanicznie przy pomocy wlók¬ na szklanego. Zewnetrzna powierzchnie takie¬ go opornika mbzna zabezpieczyc przed prze¬ skokiem przy pomocy szkliwa lub warstewki hydrofobowej (np. silikonowej). Tak wykonane oporniki beda sie odznaczac niska cena.Ograniczenie pradu nastepczego uzyskac mo¬ zna tez stosujac odpowiedni ustrój gaszacy.Na fig. 4 podano przyklad takiego ustroju. Ru¬ ra gazujaca F ma na Wewnetrznej cylindrycz¬ nej sciance na odcinku miedzy elektrodami 13 i 17, szereg równoleglych srubowych row¬ ków 18 o malym przekroju poprzecznym. We* wnatrz cylindrycznego otworu rury 7 znajduja sie wkladki 19, których ksztalt podano na fig. 5. Wykonane *a_ one w postaci walców wydra¬ zonych na obu koncach. Sa one zaopatrzone w wystepy 21 dzieki' którym uzyskuj* sie przy posobnym umieszczeniu szeregu takich elemen¬ tów* szczeliny, przez które moga przedostawac sie do wnetrza otworów 20 gazy wydzielone przez luk. Zaplon nastepuje tu na zasadzie — 2 —iskier slizgowych w bardzo waskiej szczelinie 22 miedzy wkladkami 19 i scianka rury 7. Luk od pradu nastepczego przerzucony zostaje do wnetrza rowków 18 zwiekszajac znacznie swo¬ ja dlugosc. Spadek napiecia na luku jest bardzo duzy, wskutek czego prad nastepczy jest sil¬ nie ograniczony. Wystapienie nadmiernie wy¬ sokich cisnien jest uniemozliwione dzieki za¬ stosowaniu we wkladkach 19 otworów 20 o stosunkowo duzej objetosci. Otwory 20 odgry¬ waja tu duza role, gdyz ilosc gazów jaka zdo¬ la wyplynac w krótkim czasie lukowym przez otwory wylotowe 16 jest stosunkowo nieduza.Wkladki 19 moga miec ten ksztalt podany na fig. 6. Luk od pradu nastepczego dzieli sie na szereg równoleglych rowków 18 i znajduje sie w bezposrednim zetknieciu ze sciankami gazujacymi, dzieki czemu opisany ustrój ga¬ szacy nie posiada dolnej granicy pradowej. Gór¬ na granica pradowa moze byc wysoka. Równiez prad wyladowczy moze byc tu bardzo duzy, przy czym napiecie na odgromniku jest wówczas male, gdyz brak jest opornika szeregowego.Ekran z rury stalowej 10 zapewnia duza wy¬ trzymalosc mechaniczna.Podobne efekty mozna uzyskac stosujac glad¬ ka powierzchnie wewnetrzna rury gazujacej 7.Wkladki 19 winny posiadac wówczas na swej bocznej powierzchni szereg równoleglych was¬ kich spiralnych rowków 22, (fig. 7 lub fig. 8).Zarówno rura gazujaca 7 jak tez wkladki 19 winny by wykonane z materialu gazujacego niehigroskopijnego i odpornego na -prady pelz¬ ne. Material ten nie powinien pozostawiac osa¬ dów, co jest szczególnie wazne w ustroju ga¬ szacym posiadajacym zdolnosc ograniczania pradu nastepczego, gdzie oczyszczanie powierz¬ chni przez strumien gazów jest utrudniony wo¬ bec duzych oporów wyplywu. Elektroda 13 mo¬ ze byc zaopatrzona w dodatkowe otworki prze¬ znaczone do kontroli zuzycia materialu gazu¬ jacego.Udarowe 100%-we napiecia zaplonu opisa¬ nych odgromników moga byc wyraznie nizsze niz odgromników zaworowych. Jedynie wartos¬ ci napiec zaplonowych na czole przewyzszaja ' odpowiednie wartosci dla odgromników zaworo¬ wych. Wobec tego, ze wytrzymalosc chronionej izolacji jest wyzsza dla krótkich czasów do zaplonu, podany zespól jest równiez skuteczny przy stromych falach udarowych. Nalezy za¬ znaczyc, ze fale o duzej stromosci wystepuja w rozdzielni stosunkowo rzadko, a mianowicie przy bliskich bezposrednich uderzeniach pioru¬ na w podejscia liniowe nie chronione linkami odgromowymi lub dlawikami. Poniewaz tran¬ sformatory sprawdzane sa falami ucietymi o znacznie wyzszych wartosciach szczytowych anizeli wartosci napiec zaplonowych tego zes¬ polu, mozliwa jest równiez w wielu przypad¬ kach ochrona transformatorów mocy, przy po¬ mocy opisanego urzadzenia. Czas trwania prze¬ piec, zwlaszcza ostrzejszych na zaciskach zes¬ polu jest bardzo krótki, co jest korzystne dla chronionych obiektów. Warto wspomniec, ze w niektórych krajach stosowane sa do ochro¬ ny transformatorów tylko iskierniki, które na- ja mniej korzystne charakterystyki zaplonowe, anizeli opisany zespól. W przypadku stosowania wspomnianych oporników masowych, wypro¬ wadzenia moga byc zrealizowane w postaci me¬ talowych zaprasowanych zwojów powieksza¬ jacych indukcyjnosc, co zmniejsza stromosc uciecia i moze miec pewne znaczenie w przy¬ padku transformatorów o oslabionej izolacji.Zespól jest odporny na dlugotrwale prady pochodzenia atmosferycznego. Moze on tez od¬ prowadzac wszelkie prady zwiazane z prze¬ pieciami wewnetrznymi i chronic urzadzenia od tych przepiec. Wazna role odgrywaja tu jego wlasnosci ograniczania pradów nastep¬ czych oraz niskie napiecia zaplonowe.Koszt opisanego zespolu moze byc wielo¬ krotnie nizszy od kosztu dotychczasowych urza¬ dzen zabezpieczajacych. Jego eksploatacja i kon¬ trola sa proste. PL