RU199043U1 - Мультикамерный разрядник с секторными ребрами - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам для защиты электрооборудования и несущих конструкций от грозовых перенапряжений. Полезная модель может быть использована для защиты, например, высоковольтных установок, изоляторов и других элементов высоковольтных линий электропередач, электрооборудования и других сооружений и устройств, для которых необходима грозозащита. Мультикамерный разрядник содержит продолговатое изоляционное тело с ребрами на его внешней поверхности. Внутри изоляционного тела расположены разрядные электроды, попарно выступающие в разрядные камеры с образованием разрядных промежутков, и выполнены выходные каналы, соединяющие разрядные камеры с наружной поверхностью изоляционного тела. На внешней поверхности изоляционного тела выполнены ребра в форме секторов в плане. Технический результат - создание разрядника с высокими эксплуатационными характеристиками за счет сокращения габаритов и веса разрядника при сохранении низкого риска объединения разрядных дуг.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к устройствам для защиты электрооборудования и несущих конструкций от грозовых перенапряжений. Полезная модель может быть использована для защиты, например, высоковольтных установок, изоляторов и других элементов высоковольтных линий электропередач, электрооборудования и других сооружений и устройств, для которых необходима грозозащита.

Уровень техники

Из патента CN208596864 известен мультикамерный разрядник, включающий продолговатое изоляционное тело, внутри которого размещены разрядные электроды, выходящие в разрядные камеры.

В процессе эксплуатации выхлопы смежных разрядных камер, расположенных между парой ребер, при больших перенапряжениях могут объединяться в единую дугу, что приводит к затруднению ее гашения, выгоранию разрядных камер и, соответственно, выходу из строя разрядника.

Раскрытие полезной модели

Задачей настоящей полезной модели является создание разрядника с высокими эксплуатационными характеристиками за счет снижения габаритов и веса разрядника, а также снижения риска объединения разрядных дуг и ветровой нагрузки благодаря улучшению аэродинамики.

Задача решается с помощью мультикамерного разрядника, содержащего продолговатое изоляционное тело, ребра на внешней поверхности изоляционного тела, разрядные электроды, расположенные внутри изоляционного тела и попарно выходящие в разрядные камеры с образованием разрядных промежутков, причем разрядные камеры снабжены выходами на наружную цилиндрическую поверхность изоляционного тела посредством выходных каналов, причем ребра выполнены в форме секторов в плане.

Радиальные стороны ребер могут быть выполнены криволинейными, в частности криволинейно-вогнутыми. Между ребрами может быть расположено не менее 2, или 3, или 4, или 5 выходов на поверхность выходных каналов. Кроме того, между ребрами расположено не более 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10 выходов на поверхность выходных каналов. Ребра могут быть выполнены различного или одинакового размера. Изоляционное тело может быть снабжено стержневым элементом, расположенным вдоль разрядных электродов на расстоянии от них. В частных вариантах реализации устройства разрядные электроды могут быть установлены в изоляционном элементе с образованием в разрядных камерах разрядных промежутков, размеры которых меньше толщины слоя диэлектрика, из которого выполнен изоляционный элемент, отделяющий разрядные промежутки от внешней поверхности изоляционного элемента. Мультикамерный разрядник может быть снабжен концевым электродом, выполненным выступающим из изоляционного тела и электрически соединенным с одним или несколькими внутренними разрядными электродами. Выходы разрядных камер могут быть снабжены выступами для снижения вероятности объединения отдельных разрядов в один. Ребра предпочтительно расположены в плоскостях, проходящих через разрядные электроды.

Снабжение разрядника ребрами, имеющими форму секторов в плане, обеспечивает одновременно уменьшение габаритов и веса разрядника при снижении риска (исключении) возможности объединения выхлопов разрядных камер в единую разрядную дугу и уменьшении ветровой нагрузки на разрядник. В результате обеспечивается надежная работа разрядника при защите электрооборудования, например, такого как линии электропередачи, при требуемом эксплуатационном напряжении электрооборудования (т.е. номинальном напряжении разрядника), а также удобство его монтажа и обслуживания.

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вариант разрядника, общий вид (вид сбоку), на фиг. 2 - вид на разрядник с торца, на фиг. 3 - разрядник в аксонометрической проекции.

Осуществление полезной модели

Далее полезная модель описана со ссылкой на пояснительные чертежи, где показан возможный вариант реализации мультикамерного разрядника в соответствии с полезной моделью, который не ограничивает объем охраны. Варианты осуществления, раскрываемые в описании полезной модели, также не являются ограничивающими и предназначены для пояснения сущности полезной модели. Объем охраны ограничивается только формулой полезной модели.

Как показано на чертежах мультикамерный разрядник содержит продолговатое изоляционное тело 1. Оно имеет цилиндрическую форму со срезами по бокам, что снижает массу разрядника при обеспечении достаточной прочности. В других вариантах реализации изоляционное тело может иметь другую форму.

Внутри изоляционного тела 1 размещены разрядные электроды 2, выходящие в разрядные камеры с образованием в них разрядных промежутков, как показано в частичном разрезе на фиг. 1. Разрядные промежутки предпочтительно имеют размеры, не превышающие толщину слоя диэлектрика, из которого выполнено изоляционное тело 1, отделяющего разрядные промежутки от внешней поверхности изоляционного тела, что обеспечивает вынос разрядных дуг из разрядных камер наружу изоляционного тела за счет повышенного давления в камерах и, тем самым, предотвращает выгорание камер и ухудшение их электрических и прочностных характеристик, что также обеспечивает прочностные характеристики разрядника в целом.

На концах изоляционного тела 1 крайние электроды могут быть выполнены выступающими и могут быть соединены со смежными с ними электродами непосредственно или через искровые промежутки. Прикладываемое к защищаемому объекту перенапряжение воспринимается одним из крайних электродов, размещенным на свободном конце разрядника, который обеспечивает передачу разряда к последующим электродам. Перенапряжение может быть приложено как через разряд в том случае, когда между концевым электродом и тем объектом, рядом с которым он установлен, предусмотрен разрядный промежуток, так и через непосредственный контакт (т.е. прямо, гальванически) с тем объектом, перенапряжение на/с которого прикладывается к концевому электроду.

Крайний электрод на другом конце изоляционного тела также осуществляет передачу тока разряда с/на объект, на котором закреплен разрядник. Крепление разрядника может быть выполнено с помощью крепежного элемента (на фигурах не показан), соединенного с указанным электродом и жестко установленного на конце изоляционного тела (например, путем охвата и/или обжатия изоляционного тела или его части).

Электроды 2 могут быть выполнены различной формы (например, в виде прямоугольных пластин) и из различных материалов, например, из металла, графита или углеволокна.

Внутри изоляционного тела 1 выполнены также выходные каналы (на фигурах не показаны), соединяющие разрядные камеры с наружной цилиндрической частью поверхности изоляционного тела 1. Выходы каналов могут быть снабжены выступами 3 для снижения вероятности объединения отдельных разрядов в один. Чем больше высота таких выступов, тем сложнее отдельным разрядам объединиться, т.е. ниже вероятность их объединения.

На внешней поверхности изоляционного тела 1 выполнены ребра 4, имеющие форму сектора, что позволяет значительно снизить вес и габариты разрядника при минимизации риска объединения выхлопов. Наличие ребер, установленных между выходами из разрядных камер, предотвращает объединение выхлопов из отделенных камер вследствие протяженного физического препятствия в виде ребер, отходящих на значительное расстояние от изоляционного тела, благодаря чему снижается вероятность объединения всех выхлопов в единую разрядную дугу, а объединение выхлопов в промежутках между ребрами маловероятно вследствие недостаточной напряженности электрического поля.

Благодаря тому, что ребра имеют форму секторов в плане, уменьшаются габариты разрядника, так как ребра не выступают внизу изоляционного тела. Также вследствие отсутствия исключенных частей ребер снижается вес разрядника. Кроме того, ввиду отсутствия нижних частей ребер вследствие их выполнения в виде секторов, улучшены аэродинамические свойства разрядника и снижено сопротивление разрядника ветровым нагрузкам. В частных случаях реализации полезной модели, для дополнительного сокращения веса и размеров разрядника, ребра могут быть выполнены криволинейными, в частности криволинейно-вогнутыми.

Ребра 3 могут быть выполнены в каждом промежутке между соседними выходами из разрядных камер или, в зависимости от условий и места эксплуатации, между ребрами может быть 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или, в некоторых случаях, и более выходов из разрядных камер. При этом в случае расположения между радиальными ребрами пяти соседних выходов из разрядных камер обеспечивается снижение веса разрядника при одновременном снижении риска объединения выхлопов.

Ребра 4 могут быть выполнены различной геометрической формы и размеров для обеспечения изолирования выхлопов соседних разрядных каналов друг от друга. В зависимости от условий и места эксплуатации ребра 4 могут быть выполнены одинакового или разного размера с обеспечением наиболее оптимального веса и габаритов при сохранении минимального риска объединения выхлопов разрядных камер.

Изоляционное тело 1 может быть полностью или частично выполнено из твердого диэлектрика, имеющего достаточную жесткость, прочность, твердость, упругость или другие механические свойства, обеспечивающие сохранение формы разрядника, или из гибких или мягких диэлектрических материалов (например, из силиконовой резины или другого полимерного, органического или неорганического материала). В последнем случае для сохранения формы и требуемой жесткости изоляционное тело 1 может быть снабжено внутренним стержневым элементом (не фиг. не показан), выполненным из диэлектрического и/или проводящего (например, металлического) материала. В случае если используется стержневой элемент из проводящего материала, то во избежание прохождения разряда через стержень или его часть он покрывается диэлектрическим материалом для изолирования от электродов. При этом с одним из электродов, например, с тем концевым, который используется для крепления, допускается электрический контакт. Преимуществом использования проводящего материала помимо лучших механических свойств может быть способствование формированию разрядов в разрядных камерах за счет механизма скользящего разряда, условия для реализации которого создаются при использовании такого проводящего материала в составе стержня. Ребра расположены в плоскостях, проходящих через разрядные электроды, что минимизирует длину, а значит и вес разрядника.

Разрядник работает следующим образом.

Для защиты высоковольтных установок или линий электропередачи разрядник устанавливается, например, на опоре линии электропередачи. При этом свободный конец разрядника с концевым электродом располагается, например, с образованием разрядного зазора с проводом, который подвешивается с помощью штыревого или подвесного изолятора, или с электродом в виде пластины, который устанавливается на таком проводе. В других вариантах концевой электрод на свободном конце разрядника может быть электрически соединен с проводом или другим элементом электрооборудования (например, непосредственным контактом или с помощью проводника).

Разрядник может быть установлен в различных положениях и ориентирован в любых направлениях. При установке разрядника желательно размещать его так, чтобы выхлопы из разрядных камер не попадали на проводящие объекты для предотвращения слияния разрядных дуг.

В штатном режиме работы электрооборудования (в описываемом примере - линии электропередачи) между местом крепления разрядника (преимущественно опорой или частью опоры линии электропередачи) и защищаемым объектом (например, проводом) приложено штатное напряжение линии электропередачи, например, соответствующее классам напряжений линий электропередачи 6, 10, 15, 35 35, 110, 220 кВ или другим. Такое напряжение не приводит к пробою разрядных промежутков и через разрядник ток не течет - таким образом, в штатном режиме разрядник представляет собой электрический разрыв.

При наличии на защищаемом объекте перенапряжения, например, в результате попадания в него или прохождении рядом с ним молниевого разряда, к разряднику вместе с разрядным промежутком у концевого электрода (если он предусмотрен) прикладывается указанное перенапряжение. В результате этого последовательно пробиваются разрядные промежутки между защищаемым объектом и концевым электродом на свободном конце разрядника, между концевым электродом и внутренними электродами и другим концевым электродом, закрепленным на том конце разрядника, который крепится к опоре. При этом благодаря изолированию выхлопов соседних разрядных каналов друг от друга с помощью ребер в форме секторов исключается возможность слияния их выхлопов в единую дугу при сокращении габаритов и веса разрядника в целом. По достижении разрядом концевого электрода, закрепленного на опоре, импульсный ток разряда (например, грозового) стекает в землю, так как опора заземлена, и благодаря этому электрооборудование (защищаемый объект) оказывается защищено от этого перенапряжения.

Таким образом, заявленные конструктивные особенности выполнения разрядника обеспечивают его работоспособность за счет сокращения габаритов и веса разрядника при сохранении низкого риска объединения разрядных дуг.

Описанные примеры реализации полезной модели представлены с целью ее подробного пояснения и не являются ограничивающими объем охраны, который определяется формулой полезной модели. Описанные варианты осуществления полезной модели могут совмещаться в различных комбинациях, обеспечивающих одновременное получение дополнительных технических результатов, указанных по отношению к этим вариантам.

Claims (10)

1. Мультикамерный разрядник, включающий в себя продолговатое изоляционное тело, ребра на внешней поверхности изоляционного тела, разрядные электроды, расположенные внутри изоляционного тела и попарно выходящие в разрядные камеры с образованием разрядных промежутков, причем разрядные камеры снабжены выходами на наружную цилиндрическую поверхность изоляционного тела посредством выходных каналов, причем ребра выполнены в форме секторов.

2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что радиальные стороны ребер выполнены криволинейными или криволинейно-вогнутыми.

3. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что между ребрами расположено не менее 2, или 3, или 4, или 5 выходов на поверхность выходных каналов.

4. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что между ребрами расположено не более 5, или 6, или 7, или 8, или 9, или 10 выходов на поверхность выходных каналов.

5. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что ребра выполнены разного размера.

6. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что ребра выполнены одинакового размера.

7. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что изоляционное тело снабжено стержневым элементом, расположенным вдоль разрядных электродов на расстоянии от них и/или выходы разрядных камер снабжены выступами.

8. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что разрядные электроды установлены в изоляционном теле с образованием в разрядных камерах разрядных промежутков, размеры которых меньше толщины слоя диэлектрика, из которого выполнено изоляционное тело, отделяющего разрядные промежутки от внешней поверхности изоляционного элемента.

9. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что снабжен концевым электродом, выступающим из изоляционного тела, и электрически соединенный с внутренним разрядным электродом.

10. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что ребра расположены в плоскостях, проходящих через разрядные электроды.

Images