RU221914U1 - Ограничитель перенапряжения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к ограничителю перенапряжения с полимерным корпусом для защиты высоковольтного оборудования электрических сетей и станций от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Упрощение конструкции при обеспечении эксплуатационной надежности устройства является техническим результатом, который достигается за счет того, что ограничитель перенапряжения, содержащий изоляционный полимерный корпус, снабженный ребристой полимерной покрышкой, в котором размещены последовательно соединенные варисторы между закрепленными на концах корпуса верхним и нижним электродами, содержит корпус, выполненный в виде покрытия из твердого изоляционного полимера, который примыкает непосредственно к поверхностям варисторов, за исключением концевых участков электродов, при этом ребристая полимерная покрышка нанесена на поверхность указанного твердого полимерного покрытия, которое снабжено взрывопредохранительными элементами, выполненными в виде выемок материала покрытия на боковой поверхности корпуса. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к устройствам для защиты высоковольтного оборудования электрических сетей и станций от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Известны устройства для защиты от перенапряжений, содержащие полимерный изоляционный корпус и помещенную в полости корпуса колонку последовательно соединенных варисторов, расположенных между концевыми контактными элементами, обеспечивающие возможность включения устройства в цепь разрядного тока.

Так, известно устройство для защиты от перенапряжений [RU 2172035], содержащее изоляционный полимерный трубчатый корпус с трекингозащитным ребристым покрытием. Внутри корпуса расположен варисторный блок, содержащий колонку последовательно соединенных варисторов, расположенную между верхним и нижним контактными элементами - электродами.

Колонка варисторов размещена в изоляционном каркасе, включающем продольные ребра, изготовленные, в частности, из стеклопластика, на которые намотаны перемычки, в частности, стеклопластиковые нити. Промежутки между перемычками и ребрами образуют окна на боковой поверхности каркаса. Каркас залит кремнийорганической резиной и подвергнут термообработке с получением эластичного покрытия. При этом залитые эластичным покрытием окна каркаса выполняют функцию взрывопредохранительных элементов. Пространство между каркасом и варисторами заполнено наполнителем, в частности, низкомолекулярной резиной.

Наличие в рассматриваемом устройстве каркаса обеспечивает центрирование варисторной колонки внутри корпуса.

Однако рассматриваемое устройство является сложным по конструкции из -за сложной конструкции и технологии формирования каркаса, а также из-за необходимости заполнения свободного пространства внутри каркаса наполнителем.

При этом используемый в устройстве каркас обладает низкой жесткостью и механической прочностью при изгибе, что при сильных нагрузках, воздействующих на устройство, может привести к изгибным смещениям каркаса, к расстыковке варисторов и их механическому повреждению, и, как следствие, к снижению эксплуатационной надежности устройства.

Известен ограничитель перенапряжения [RU 2256972], выбранный в качестве ближайшего аналога.

Устройство содержит изоляционный полимерный трубчатый корпус из полимерного материала, в частности, из стеклопластика, снабженный ребристой трекингозащитной полимерной покрышкой. В полости корпуса расположена колонка последовательно соединенных варисторов, установленная между закрепленными на концах корпуса верхним и нижним стаканообразными электродами. Электроды скреплены с трубчатым корпусом путем установки концевых участков корпуса в кольцевых пазах, выполненных в теле верхнего и нижнего электродов, и закрепления указанных концевых участков корпуса с помощью штифтов, установленных в радиальных пазах, выполненных в теле электродов, и в сквозных отверстиях, выполненных в стенке трубчатого корпуса.

К верхнему и нижнему торцам колонки варисторов примыкают верхняя и нижняя токопроводящие компенсационные шайбы, а между верхним электродом и верхней токопроводящей компенсационной шайбой расположен упругий токопроводящий компенсационный диск. В верхнем электроде выполнено центральное отверстие, в котором установлена монтажно-поджимная шпилька, обеспечивающая поджатие варисторных дисков в колонке.

Колонка варисторов зафиксирована в трубчатой изоляционной оболочке, охватывающей боковую поверхность варисторов и токопроводящих шайб, обеспечивающей радиальное обжатие варисторов. Оболочка выполнена в виде сетчатого рукава из спирально-перекрестных непрерывных нитей, в частности, термоусадочных или арамидных нитей, пропитанных связующим. Кромочные петельные образования сетчатого рукава закреплены в корпусе путем охвата ими радиальных штифтов, скрепляющих электроды с корпусом. Ячейки сетчатого рукава выполняют функцию взрывопредохранительных элементов.

Пространство между поверхностью варисторов и внутренней поверхностью корпуса заполнено теплопроводным изоляционным компаундом, в частности, кремнийорганической композицией.

Благодаря установке варисторов в сетчатой оболочке и обеспечению поджатия варисторных дисков в колонке с помощью монтажно - прижимной шпильки в рассматриваемом устройстве обеспечивается осевое центрирование варисторов и снижается риск их относительного смещения.

Однако данное устройство является сложным по конструкции, что обусловлено использованием сетчатой оболочки, наличием средств, обеспечивающих поджатие варисторных дисков в колонке, сложностью закрепления концевых участков корпуса в электродах и концевых участков сетчатой оболочки в корпусе, необходимостью заполнения пространства между варисторами и корпусом теплопроводным изоляционным компаундом.

При этом используемая в устройстве гибкая сетчатая оболочка не обеспечивает надежную фиксацию относительного положения варисторов, что может привести к их смещению и, как следствие, к ухудшению физико-механических характеристик варисторов и к снижению эксплуатационной надежности устройства.

Технической проблемой, решаемой при реализации заявляемой полезной модели, является упрощение конструкции устройства при обеспечении его эксплуатационной надежности.

Сущность полезной модели заключается в том, что в ограничителе перенапряжения, содержащем изоляционный полимерный корпус, снабженный ребристой полимерной покрышкой, размещенную в полости корпуса колонку последовательно соединенных варисторов, расположенную между закрепленными на концах корпуса верхним и нижним электродами, согласно полезной модели корпус выполнен в виде твердого полимерного покрытия, сформированного путем заливки поверхности варисторов и поверхности верхнего и нижнего электродов за исключением их наружных концевых участков жидкой полимерной массой с последующим ее отверждением.

В частном случае полезной модели корпус содержит взрывопредохранительные элементы, выполненные в виде выемок материала корпуса на его боковой поверхности, образующих в корпусе участки ослабленной механической прочности.

Принципиально важным в заявляемой полезной модели является то, что колонка варисторов и верхний и нижний электроды, за исключением их концевых участков, покрыты изоляционным герметичным твердым полимерным покрытием, примыкающим непосредственно к их поверхностям и образующим корпус устройства, обладающий высокой жесткостью и механической прочностью.

При этом достигается жесткое скрепление электродов и колонки варисторов с корпусом с образованием единой прочной монолитной конструкции.

В качестве материала корпуса могут быть использован различные термопласты, в частности, стеклонаполненный полимерный материал, например, полиамид, или реактопласты, например, эпоксидный компаунд.

Корпус заявляемого устройства снабжен наружной изоляционной ребристой полимерной покрышкой, выполненной, в частности, из реактопласта на основе кремния.

Процессы формирования корпуса и покрышки являются технологичными и осуществляются с использованием современных технологий, в частности, с использованием технологии литья полимерных материалов под давлением.

Благодаря наличию корпуса, выполненного в виде охватывающего варисторы твердого покрытия, обеспечивается фиксация положения варисторных дисков, их радиальное обжатие, осевое центрирование и поджатие в колонке, предотвращается сдвиг варисторов друг относительно друга.

Кроме того, примыкающее к поверхности варисторов твердое покрытие защищает варисторы от механического повреждения, предотвращает проникновение к их поверхности влаги и инородных тел.

Указанные факторы обеспечивают сохранение эксплуатационных характеристик заявляемого устройства и положительно влияют на его эксплуатационную надежность.

При этом конструкция заявляемого устройства содержит небольшое количество конструктивных элементов, обладает простотой монтажа и технологичностью и не требует использования дополнительных конструктивных элементов для обеспечения фиксации требуемого положения варисторов в полости корпуса (таких как каркас или оболочка), прижимных средств для создания поджатая варисторных дисков, а также монтажных деталей для скрепления конструктивных элементов устройства друг с другом.

Следует отметить, что в заявляемом монолитном устройстве в связи с отсутствием в нем внутреннего свободного пространства не требуется использования наполнителя для его заполнения.

Указанные факторы обеспечивают упрощение конструкции заявляемого устройства.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемой полезной модели, является упрощение конструкции при обеспечении эксплуатационной надежности устройства.

В случае, когда на боковой поверхности варисторного блока выполнены выемки материала, образующие в покрытии участки ослабленной механической прочности, указанные выемки выполняют функцию взрывопредохранительных элементов, что положительно влияет на эксплуатационную надежность устройства. При этом указанные элементы просты по конструкции, могут иметь любую форму и могут быть выполнены с использованием стандартной технологии формовки.

Глубина выемок может быть различной, при этом выемки могут быть сделаны на всю глубину покрытия.

На фигуре представлен общий вид заявляемого устройства.

Устройство содержит изоляционный полимерный корпус 1, снабженный внешней трекингозащитной изоляционной полимерной ребристой покрышкой 2.

Внутри корпуса установлена колонка последовательно соединенных варисторов 3, помещенная между расположенными на концах корпуса 1 верхним и нижним электродами 4, выполняющими функцию контактных выводов и обеспечивающими возможность включения варисторов 3 во внешнюю разрядную электрическую цепь.

Корпус 1 сформирован путем заливки поверхности варисторов 3 и поверхности верхнего и нижнего электродов 4 жидкой полимерной массой с последующим ее отверждением. Корпус 1 изготовлен, в частности, из полиамида.

Ребристая покрышка 2 изготовлена, в частности, из кремний-органической резины.

В каждом из электродов 4 выполнено осевое глухое резьбовое отверстие 5, предназначенное для установки в нем арматурного элемента, в частности, токопроводящего резьбового крепежного элемента (на чертеже не показан), обеспечивающего механическое и электрическое соединение устройства с элементами внешней разрядной цепи.

В каждом электроде 4 имеется кольцевая проточка 6, определяющая границу заливки поверхности варисторов 3 и электродов 4 жидкой полимерной массой с получением при ее последующем отверждении твердого покрытия, образующего корпус 1.

При этом расположенные выше и ниже наружные концевые участки соответственно верхнего и нижнего электродов 4 выступают за пределы корпуса 1 с покрышкой 2 с образованием точек подключения устройства во внешнюю разрядную цепь.

В корпусе 1 со стороны его наружной поверхности сформированы выемки 7, образующие участки ослабленной механической прочности и выполняющие функцию взрывопредохранительных элементов.

Заявляемое устройство изготавливают следующим образом.

Собирают колонку варисторов 3.

Размещают на торцах колонки варисторов 3 концевые верхний и нижний электроды 4. При этом обеспечивают осевой поджатие варисторов 3 в колонке, в частности, с помощью гидравлического пресса.

Осуществляют заливку полученной сборки жидким полимерным материалом, выбранным для изготовления корпуса 1, с обеспечением охвата указанным материалом боковой поверхности колонки варисторов 3 и верхнего и нижнего электродов 4 с заполнением проточек 6.

Указанную операцию осуществляют инжекционно-литьевым методом, в частности, в термопластавтомате.

После отверждения полимерного материала с образованием корпуса 1 выполняют в теле корпуса 1 взрывопредохранительные элементы 7 путем формирования выемок материала на боковой поверхности корпуса 1.

На поверхность корпуса 1 наносят тонкий слой адгезива, обеспечивающего связь корпуса 1 с внешней ребристой покрышкой 2.

Осуществляют нанесение на поверхность корпуса 1 покрышки 2, в частности, путем заливки поверхности корпуса 1 жидким полимерным материалом, выбранным для ее изготовления.

После отверждения полимерного материала покрышки 2 получают заявляемое устройства в виде неразъемной монолитной конструкции. Устройство работает следующим образом.

В нормальном эксплуатационном режиме на устройство воздействует рабочее напряжение электрической сети.

При повышении напряжения в сети до уровня срабатывания варисторов 3 их полное сопротивление резко уменьшается, и они становятся высокопроводящими. При этом обеспечивается отвод результирующего переходного тока по разрядной цепи на землю.

После того, как переходное перенапряжение и результирующий переходной ток в сети уменьшаются, полное сопротивление варисторов 3 увеличивается и устройство, а также защищаемые с помощью устройства электросистема и электрооборудование возвращаются в их нормальное и устойчивое состояние.

В случае возникновения чрезмерно высокого переходного перенапряжения в сети, вызванного, например, прямым попаданием молнии, переходные условия в разрядной цепи могут вызвать повреждения одного или нескольких варисторов 3. Указанное повреждение может привести к возникновению электрической дуги внутри корпуса 1, и, как следствие, к экстремальному нагреву варисторов 3 и выделению ионизированного газа при испарении внутренних компонентов варисторов 3. Благодаря наличию взрывопредохранительных выемок 7, имеющих более низкую механическую прочность, чем корпус 1, они образуют окна, через которые прорываются ионизированные газы и отводятся из корпуса 1.

Claims (1)

1. Ограничитель перенапряжения, содержащий изоляционный полимерный корпус, снабженный ребристой полимерной покрышкой, размещенную в корпусе колонку последовательно соединенных варисторов, расположенную между закрепленными на концах корпуса верхним и нижним электродами, отличающийся тем, что колонка варисторов и верхний и нижний электроды, за исключением их концевых участков, покрыты твердым изоляционным полимерным покрытием, примыкающим непосредственно к их поверхностям и образующим полимерный корпус устройства, ребристая полимерная покрышка нанесена на поверхность указанного твердого полимерного покрытия, при этом указанное твердое полимерное покрытие содержит взрывопредохранительные элементы, выполненные в виде выемок материала покрытия на боковой поверхности корпуса.