RU2537037C2

RU2537037C2 - Current-collecting device for lightning protection of electrical equipment, and overhead transmission line equipped with such device

Info

Publication number: RU2537037C2
Application number: RU2005105990/07K
Authority: RU
Inventors: Георгий Викторович Подпоркин; Александр Дмитриевич Сиваев; Владимир Викторович Князев
Original assignee: Георгий Викторович Подпоркин; Александр Дмитриевич Сиваев; Владимир Викторович Князев
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2014-12-27
Also published as: RU2005105990A; RU2299508C2

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention relates to current-collecting devices for the protection of electrical equipment and different structures and facilities against lightning overvoltages. The device includes an insulating body (1) made from a solid dielectric, two main electrodes (2, 3) mechanically attached to the insulating body, and intermediate electrodes (5) located on the insulating body (1) between the main electrodes with mutual displacement at least along the longitudinal axis of the insulating body. In a preferable version of the device, each intermediate electrode (6) is made in the form of a ring and provided with a pair of projections located on opposite end surfaces of the ring and mutually displaced in its circumferential direction at least through 90°. The insulating body and the additional electrode can be made in the form of a piece of a protective insulation layer and a piece of a wire respectively, which are located between the main electrodes. In this version, the first main electrode is made in the form of a biting-through clamp installed on the protective insulation layer and the second main electrode is connected either directly or through a spark discharge gap to the earth.

EFFECT: improving reliability and simplifying the design of protective devices against lightning impacts.

25 cl, 10 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Предлагаемое изобретение относится к токоотводящим устройствам для защиты электрооборудования и различных сооружений и конструкций от грозовых перенапряжений. С помощью таких устройств могут защищаться, например, высоковольтные установки, изоляторы и другие элементы высоковольтных линий электропередачи, электрооборудование, а также конструктивные элементы радаров (особенно самолетных) и других сооружений и устройств, нуждающихся в грозозащите.The present invention relates to down conductors for protecting electrical equipment and various structures and structures from lightning surges. Such devices can protect, for example, high-voltage installations, insulators and other elements of high-voltage power lines, electrical equipment, as well as structural elements of radars (especially aircraft) and other structures and devices requiring lightning protection.

Уровень техникиState of the art

Известно токоотводящее устройство для ограничения перенапряжений на линии электропередачи в виде защитного искрового промежутка, состоящего из двух металлических стержней и воздушного промежутка между ними (см. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига - М.: Энергия, 1976, с. 285). Один из стержней известного устройства присоединен к высоковольтному проводу линии, а второй - к заземленной конструкции, например к телу опоры линии электропередачи. При перенапряжении искровой промежуток пробивается, ток грозового перенапряжения отводится в землю и напряжение на устройстве резко падает. Таким образом осуществляются отвод грозового тока и ограничение перенапряжения. Однако дугогасящая способность одиночного промежутка незначительна, так что после окончания перенапряжения по дуге искрового промежутка продолжает протекать сопровождающий ток. Поэтому должен вступить в работу выключатель и разорвать цепь, что весьма нежелательно для потребителей, получающих электроэнергию от данной линии.A current-conducting device is known for limiting overvoltages on a power line in the form of a protective spark gap consisting of two metal rods and an air gap between them (see High Voltage Technique / Edited by D.V. Razevig - M .: Energy, 1976, p. 285). One of the rods of the known device is connected to the high-voltage wire of the line, and the second to the grounded structure, for example, to the body of the support of the power line. During overvoltage, the spark gap breaks through, the lightning overvoltage current is diverted to the ground and the voltage across the device drops sharply. Thus, thunderstorm current is removed and surge protection is carried out. However, the arcing ability of a single gap is insignificant, so that after the overvoltage over the arc of the spark gap the accompanying current continues to flow. Therefore, the switch must come into operation and break the circuit, which is very undesirable for consumers receiving electricity from this line.

Известно также токоотводящее устройство, отличающееся от описанного выше тем, что между первым и вторым основными электродами (стержнями) расположен третий стержневой промежуточный электрод (см., например, патент США №4665460, 12.05.87, Н01Т 004/02). Таким образом, вместо одного воздушного искрового промежутка создано два таких промежутка. Благодаря этому удалось несколько увеличить дугогасящую способность токоотводящего устройства и с его помощью гасить небольшие (порядка десятков ампер) сопровождающие токи при однофазных замыканиях на землю. Однако это устройство не может отключать токи более 100 А, которые обычно бывают при двух- и трехфазных замыканиях на землю при грозовых перенапряжениях.A collector is also known, which differs from the one described above in that a third rod intermediate electrode is located between the first and second main electrodes (rods) (see, for example, US patent No. 4665460, 12.05.87, H01T 004/02). Thus, instead of one air spark gap, two such gaps are created. Thanks to this, it was possible to slightly increase the arc-suppressing ability of the collector and to suppress small (of the order of tens of amperes) accompanying currents during single-phase earth faults. However, this device cannot disconnect currents of more than 100 A, which usually occur during two- and three-phase earth faults during lightning overvoltages.

С целью преодоления указанной трудности разработаны более совершенные токоотводящие устройства для защиты линий электропередач, выполненные на основе импульсных искровых токоотводящих устройств (см., например, патенты США №4308566, 29.12.81, Н02Н 001/04 и №6002571, 14.12.99, Н02Н 001/00).In order to overcome this difficulty, more sophisticated collectors for protecting power lines have been developed based on pulsed spark collectors (see, for example, US Pat. Nos. 4,308,566, 29.12.81, Н02Н 001/04 and No. 6002571, 14.12.99, Н02Н 001/00).

Однако, поскольку большинство известных токоотводящих устройств указанного назначения основаны на использовании набора нелинейных элементов, они имеют сложную конструкцию и высокую стоимость.However, since most of the known down conductors of this purpose are based on the use of a set of nonlinear elements, they have a complex structure and high cost.

Важную и довольно сложную проблему представляет также молниезащита самолетных радаров, поскольку при ударе молнии имеют место серьезные повреждения токопроводящих элементов и узлов радара, вплоть до их полного разрушения. Кроме того, при таком ударе, как следствие резкого возрастания давления внутри оболочки (обтекателя) антенны радара, возможны повреждения конструкции радара, прежде всего, его обтекателя.An important and rather difficult problem is also the lightning protection of aircraft radars, since a lightning strike causes serious damage to the conductive elements and components of the radar, up to their complete destruction. In addition, with such a shock, as a result of a sharp increase in pressure inside the shell (fairing) of the radar antenna, damage to the structure of the radar, especially its fairing, is possible.

Для предотвращения подобной опасности разработаны различные токоотводящие устройства, устанавливаемые на обтекатель радара (подобные устройства описаны, например, в патентах США №4445161, 24.04.84, Н02Н 003/22 и 4583702, 22.04.86, B64D 045/02). В известных устройствах данного типа обычно используется полоса из диэлектрического материала, которая закрепляется на наружной поверхности обтекателя (в некоторых известных устройствах, например, по патенту США №4796153, 3.01.89, B64D 045/02; H05F 003/00, имеется несколько таких полос). Единственная или каждая подобная полоса несет укрепленные на ней электроды, например, квадратной или круглой формы, между которыми образуется большое число последовательно включенных разрядных промежутков.To prevent such a danger, various down conductors have been developed that are installed on the radar fairing (such devices are described, for example, in US Pat. Nos. 4,445,161, 04.24.84, H02H 003/22 and 4583702, 04.22.86, B64D 045/02). Known devices of this type typically use a strip of dielectric material, which is fixed on the outer surface of the fairing (in some known devices, for example, according to US patent No. 4796153, 3.01.89, B64D 045/02; H05F 003/00, there are several such bands ) A single or each such strip carries electrodes mounted on it, for example, square or round in shape, between which a large number of discharge gaps are connected in series.

В качестве ближайшего аналога настоящего изобретения может быть выбрано токоотводящее устройство для молниезащиты обтекателей самолетных радаров по патенту США №4506311, 19.03.85, H05F 003/00. Данное устройство также содержит полосу из твердого диэлектрика, выполняющую функцию изоляционного тела, с которой механически связаны (путем установки на нее) множество электродов, расположенных с взаимным смещением вдоль продольной оси изоляционного тела. Два крайних электрода выполняют функцию основных электродов, а остальные, расположенные между ними, электроды представляют собой промежуточные электроды. При ударе молнии в указанное устройство перекрываются искровые промежутки между электродами и ток молнии протекает по образовавшемуся каналу на металлический корпус самолета, минуя обтекатель и расположенное под ним электрооборудование. Для снижения разрядного напряжения в устройстве-аналоге применены электроды ромбовидной формы, ориентированные вершинами друг к другу; этой же цели служит неравномерное расположение промежуточных электродов вдоль изоляционного тела. Благодаря разбиению интервала между основными электродами на множество искровых промежутков данное токоотводящее устройство обладает более высокой дугогасящей способностью, чем устройства с одним или с малым количеством разрядных промежутков (см. например, Таев А.С. “Электрическая дуга в аппаратах низкого напряжения”, изд. “Энергия”, 1965 г., стр.85). Тем не менее, как это будет пояснено в дальнейшем описании, разрядные напряжения в известном устройстве слишком высокие, что ограничивает его область применения только защитой самолетных радаров. Однако оно не может применяться, например, как токоотводящее устройство для защиты элементов электропередачи от перенапряжений.As the closest analogue of the present invention, a down conductor device for lightning protection of fairings of aircraft radar fairings according to US patent No. 4506311, 03.19.85, H05F 003/00 can be selected. This device also contains a strip of solid dielectric, which performs the function of an insulating body, with which many electrodes are located mechanically connected (by installing on it), located with mutual displacement along the longitudinal axis of the insulating body. The two extreme electrodes serve as the main electrodes, and the rest, located between them, the electrodes are intermediate electrodes. When lightning strikes the specified device, spark gaps between the electrodes overlap and the lightning current flows through the formed channel to the metal body of the aircraft, bypassing the fairing and the electrical equipment located underneath. To reduce the discharge voltage in the analog device, rhomboid-shaped electrodes oriented vertices to each other are used; The uneven arrangement of the intermediate electrodes along the insulating body serves the same purpose. By dividing the interval between the main electrodes into many spark gaps, this collector has a higher arc suppression ability than devices with one or with a small number of discharge gaps (see, for example, AS Taev, “Electric arc in low voltage devices”, ed. “Energy”, 1965, p. 85). However, as will be explained in the further description, the discharge voltages in the known device are too high, which limits its scope only to the protection of aircraft radars. However, it cannot be used, for example, as a collector to protect power transmission elements from overvoltage.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Соответственно, задачей, которую решает настоящее изобретение, является создание надежного и обладающей невысокой стоимостью в производстве и эксплуатации токоотводящего устройства, характеризующегося низкими разрядными напряжениями. Это позволит использовать устройство по изобретению для решения широкого круга задач и, прежде всего, не только для эффективного отвода тока молнии при защите электрооборудования от прямого удара молнии, но и как грозового токоотводящего устройства, способного гасить дугу сопровождающего тока при больших, реально встречающихся на практике значениях этого тока.Accordingly, the problem that the present invention solves is the creation of a reliable and low cost in the production and operation of a collector device characterized by low discharge voltages. This will make it possible to use the device according to the invention for solving a wide range of problems, and, first of all, not only for efficient removal of lightning current while protecting electrical equipment from direct lightning strikes, but also as a lightning current-collecting device capable of extinguishing the accompanying current arc at large, actually encountered values of this current.

Таким образом, достигаемым техническим результатом является повышение надежности и упрощение конструкции средств защиты от грозовых воздействий.Thus, the achieved technical result is to increase the reliability and simplify the design of means of protection against lightning impacts.

Еще одна задача, решенная настоящим изобретением, состоит в создании линии электропередачи, обладающей надежной грозозащитой благодаря ее оснащению надежными и недорогими токоотводящими устройствами, характеризующимися низкими разрядными напряжениями.Another problem solved by the present invention is to create a power line having reliable lightning protection due to its equipping with reliable and inexpensive current-conducting devices characterized by low discharge voltages.

Первая задача решена, в основном, созданием токоотводящего устройства для грозозащиты элементов электрооборудования, линии электропередачи, конструкции или сооружения, содержащего изоляционное тело, выполненное из твердого диэлектрика, по меньшей мере, два основных электрода, механически связанных с изоляционным телом, и m промежуточных электродов, расположенных на изоляционном теле между основными электродами с взаимным смещением, по меньшей мере, вдоль продольной оси изоляционного тела. При этом устройство по изобретению характеризуется тем, что внутри изоляционного тела, вдоль его оси, установлен дополнительный стержневой электрод, электрически соединенный с одним из основных электродов и расположенный напротив, по меньшей мере, одного из промежуточных электродов. Кроме того, толщина Δ_i слоя изоляционного тела между i-м промежуточным электродом (i=1, 2, … m) и основным электродом, электрически соединенным с дополнительным электродом, выбрана удовлетворяющей условиюThe first problem was solved mainly by creating a down conductor device for lightning protection of electrical components, power lines, structures or structures containing an insulating body made of a solid dielectric, at least two main electrodes mechanically connected to the insulating body, and m intermediate electrodes, located on the insulating body between the main electrodes with mutual displacement, at least along the longitudinal axis of the insulating body. Moreover, the device according to the invention is characterized in that an additional rod electrode is installed inside the insulating body, along its axis, electrically connected to one of the main electrodes and located opposite at least one of the intermediate electrodes. In addition, the thickness Δ _{i of the} layer of the insulating body between the ith intermediate electrode (i = 1, 2, ... m) and the main electrode electrically connected to the additional electrode is selected to satisfy the condition

,

где U_p,i - разрядное напряжение между i-м промежуточным электродом и основным электродом, электрически связанным с дополнительным электродом; Е_пр - пробивная напряженность изоляционного материала, из которого выполнено изоляционное тело (далее для большей определенности тот основной электрод, который при протекании разрядного тока через устройство имеет более высокий потенциал, будет именоваться первым основным электродом; соответственно, основной электрод, который при протекании разрядного тока через устройство имеет низкий, например нулевой, потенциал, будет именоваться вторым основным электродом).where U _{p, i} is the discharge voltage between the i-th intermediate electrode and the main electrode, electrically connected to the additional electrode; E _CR - breakdown voltage of the insulating material from which the insulating body is made (hereinafter for greater certainty, the main electrode, which has a higher potential when the discharge current flows through the device, will be called the first main electrode; accordingly, the main electrode, which when the discharge current flows through the device has a low, for example, zero, potential, will be called the second main electrode).

В целях наиболее эффективного использования материала, из которого изготавливается изоляционное тело, в одном из предпочтительных вариантов устройства толщина изоляции между дополнительным электродом и соответствующим промежуточным электродом связана прямой зависимостью с расстоянием между этим электродом и основным электродом, электрически связанным с дополнительным электродом.In order to make the most efficient use of the material from which the insulating body is made, in one of the preferred embodiments of the device, the insulation thickness between the additional electrode and the corresponding intermediate electrode is directly related to the distance between this electrode and the main electrode electrically connected to the additional electrode.

В одном из вариантов устройства, предпочтительном из технологических соображений, изоляционное тело, представляющее собой изоляцию отрезка кабеля, имеет U-образную форму, а дополнительный электрод представляет собой жилу этого отрезка кабеля, т.е. имеет длину, равную длине изоляционного тела. Первый основной электрод в этом варианте целесообразно выполнить в виде металлической трубки, охватывающей изоляционное тело в его изогнутой части. Соответственно, второй основной электрод может быть механически соединен с одним или обоими концами изоляционного тела и электрически соединен с дополнительным электродом. Промежуточные электроды могут быть при этом расположены на одном или на обоих плечах изоляционного тела.In one embodiment of the device, preferred for technological reasons, the insulating body, which is the insulation of the cable section, is U-shaped, and the additional electrode is a core of this cable section, i.e. has a length equal to the length of the insulating body. The first main electrode in this embodiment, it is advisable to perform in the form of a metal tube, covering the insulating body in its curved part. Accordingly, the second main electrode can be mechanically connected to one or both ends of the insulating body and electrically connected to the additional electrode. The intermediate electrodes can be located on one or both shoulders of the insulating body.

В зависимости от конкретных требований к качеству грозозащиты и от условий использования устройства по изобретению в нем могут использоваться промежуточные электроды различных конструкций. Например, эти электроды могут быть выполнены в виде металлических пластин с закругленными краями или отрезков изолированного провода. При этом линия, вдоль которой, с взаимным смещением, расположены промежуточные электроды, может быть ориентирована параллельно продольной оси изоляционного тела. Однако в вариантах, в которых изоляционное тело и дополнительный электрод имеют, по меньшей мере, в зоне установки промежуточных электродов круглое поперечное сечение, может оказаться целесообразным расположение промежуточных электродов вдоль линии, которая имеет форму спирали, охватывающей поверхность изоляционного тела. При осуществлении последнего варианта может оказаться особенно удобным закрепить промежуточные электроды на ленте из изоляционного материала, и зафиксировать эту ленту путем намотки по спирали на поверхность изоляционного тела.Depending on the specific requirements for the quality of lightning protection and on the conditions of use of the device according to the invention, intermediate electrodes of various designs can be used in it. For example, these electrodes can be made in the form of metal plates with rounded edges or pieces of insulated wire. In this case, the line along which the intermediate electrodes are located with mutual displacement can be oriented parallel to the longitudinal axis of the insulating body. However, in embodiments in which the insulating body and the auxiliary electrode have a circular cross-section at least in the area where the intermediate electrodes are installed, it may be appropriate to arrange the intermediate electrodes along a line that has the shape of a spiral covering the surface of the insulating body. In the latter embodiment, it may be particularly convenient to fix the intermediate electrodes on a tape of insulating material, and fix this tape by spiral winding on the surface of the insulating body.

Один из наиболее эффективных вариантов выполнения промежуточных электродов состоит в придании каждому (или, по меньшей мере, одному) из них формы кольца и в снабжении каждого или единственного электрода в форме кольца парой выступов, расположенных с его противоположных торцевых сторон. Длина каждого такого выступа должна быть меньшей расстояния от торцевой плоскости кольца до смежного промежуточного электрода. При этом выступы желательно взаимно сместить по окружности кольца предпочтительно на 180°, но, по меньшей мере, на 90°. При использовании двух или более промежуточных электродов в виде колец, снабженных выступами, обращенные друг к другу выступы на смежных электродах предпочтительно расположены без взаимного смещения по окружности кольца.One of the most effective embodiments of the intermediate electrodes is to give each (or at least one) of them a ring shape and to supply each or a single electrode in the form of a ring with a pair of protrusions located on its opposite end sides. The length of each such protrusion should be less than the distance from the end plane of the ring to the adjacent intermediate electrode. In this case, the protrusions are preferably mutually displaced around the circumference of the ring, preferably 180 °, but at least 90 °. When using two or more intermediate electrodes in the form of rings provided with protrusions, protrusions facing adjacent electrodes on adjacent electrodes are preferably arranged without mutual displacement around the circumference of the ring.

Кроме того, кольца могут быть выполнены из резистивного материала (например, из нихрома), а их боковую поверхность желательно покрыть слоем изоляции. При этом предпочтительно покрыть слоем изоляции одновременно и поверхность изоляционного тела, и боковую поверхность колец, за исключением выполненных на них выступов.In addition, the rings can be made of resistive material (for example, nichrome), and it is desirable to cover their side surface with a layer of insulation. In this case, it is preferable to cover with a layer of insulation both the surface of the insulating body and the side surface of the rings, with the exception of the protrusions made on them.

В варианте токоотводящего устройства, специально предназначенного для защиты электрооборудования и обтекателя антенны радара, основные электроды и дополнительный электрод целесообразно выполнить в форме параллелепипедов. Изоляционное тело в этом случае имеет форму полого параллелепипеда, полость которого соответствует форме дополнительного электрода, который и заполняет данную полость. Второй основной электрод в этом случае электрически соединен с корпусом радара и с дополнительным электродом.In a variant of a collector specially designed to protect electrical equipment and radar radome, the main electrodes and an additional electrode, it is advisable to perform in the form of parallelepipeds. The insulating body in this case has the form of a hollow parallelepiped, the cavity of which corresponds to the shape of an additional electrode, which fills this cavity. The second main electrode in this case is electrically connected to the radar housing and to the additional electrode.

В варианте токоотводящего устройства, специально предназначенного для защиты элементов воздушной линии (ВЛ) электропередачи, по меньшей мере, один первый основной электрод может быть непосредственно или через искровой разрядный промежуток соединен с защищаемым элементом, а второй основной электрод непосредственно или через искровой разрядный промежуток соединен с землей. При этом, если ВЛ рассчитана на напряжение 10 кВ, диаметры изоляционного тела и дополнительного электрода рекомендуется выбрать соответственно составляющими 8-60 мм и 3-50 мм. Расстояния между основными и промежуточными электродами в таком случае рекомендуется выбрать соответственно составляющими 600-1000 мм и 1-100 мм.In an embodiment of a collector specifically designed to protect overhead power line (VL) power line elements, at least one first main electrode can be connected directly or through a spark gap to a protected element, and a second main electrode directly or through a spark discharge gap is connected to ground. Moreover, if the overhead line is designed for a voltage of 10 kV, it is recommended that the diameters of the insulating body and the additional electrode be selected with components of 8-60 mm and 3-50 mm, respectively. The distances between the main and intermediate electrodes in this case, it is recommended to choose respectively 600-1000 mm and 1-100 mm components.

Вторая задача, поставленная перед изобретением, решена созданием линии электропередачи, содержащей опоры с изоляторами, по меньшей мере, один находящийся под электрическим напряжением провод, связанный с изоляторами посредством крепежных устройств, и, по меньшей мере, одно токоотводящее устройство для грозозащиты элементов линии электропередачи. В соответствии с настоящим изобретением такое токоотводящее устройство для грозозащиты элементов линии электропередачи (а, предпочтительнее, каждое из множества таких токоотводящих устройств) выполнено в виде токоотводящего устройства по настоящему изобретению.The second problem posed by the invention is solved by creating a power line containing supports with insulators, at least one wire under electrical voltage, connected to the insulators by means of fixing devices, and at least one current-conducting device for lightning protection of power line elements. In accordance with the present invention, such a collector for lightning protection of power line elements (and, preferably, each of a plurality of such collectors) is made in the form of a collector of the present invention.

В том случае, если находящийся под напряжением провод линии расположен внутри изоляционного защитного слоя, первый основной электрод может быть выполнен в виде прокусывающего зажима, установленного на изоляционном защитном слое и электрически соединенного с проводом, а изоляционное тело и дополнительный электрод - соответственно в виде отрезка изоляционного защитного слоя и отрезка провода, расположенных между основными электродами.In the event that the live wire of the line is located inside the insulating protective layer, the first main electrode can be made in the form of a biting clip installed on the insulating protective layer and electrically connected to the wire, and the insulating body and the additional electrode, respectively, in the form of a piece of insulating a protective layer and a piece of wire located between the main electrodes.

В альтернативном варианте, когда, по меньшей мере, одно крепежное устройство выполнено в виде изоляционной обвязки, промежуточные электроды токоотводящего устройства могут быть выполнены в виде металлических колец, установленных на эту обвязку с взаимным смещением по ее длине. В данном варианте второй основной электрод расположен вблизи изолятора линии, а первый основной электрод выполнен в виде прокусывающего зажима, электрически соединенного с находящимся под напряжением проводом.Alternatively, when at least one fastening device is made in the form of an insulating strapping, the intermediate electrodes of the collector can be made in the form of metal rings mounted on this strapping with mutual displacement along its length. In this embodiment, the second main electrode is located near the line insulator, and the first main electrode is made in the form of a biting clip, electrically connected to a live wire.

Согласно еще одному варианту построения линии электропередачи входящее в ее состав токоотводящее устройство для грозозащиты содержит отрезок кабеля, изоляция которого образует изоляционное тело, а металлическая жила - дополнительный электрод. В токоотводящем устройстве имеются два первых основных электрода, которые выполнены в виде оконцевателей отрезка кабеля, а также зажимы, посредством которых концы отрезка кабеля прикреплены к проводу линии. Второй основной электрод выполнен в данном варианте в виде металлической трубки, установленной в средней части отрезка кабеля и прикрепленной к опорному изолятору. Промежуточные электроды выполнены в виде колец, установленных на изоляционном теле между первыми основными электродами и вторым основным электродом с взаимным смещением по длине изоляционного тела. На опоре установлен вспомогательный электрод для формирования, вместе со вторым основным электродом, искрового разрядного промежутка.According to another embodiment of the construction of the power line, the current-conducting device for lightning protection included in it comprises a length of cable, the insulation of which forms an insulating body, and the metal core is an additional electrode. In the collector there are two first main electrodes, which are made in the form of terminators of the cable segment, as well as clamps, through which the ends of the cable segment are attached to the line wire. The second main electrode is made in this embodiment in the form of a metal tube mounted in the middle of the cable and attached to the support insulator. The intermediate electrodes are made in the form of rings mounted on an insulating body between the first main electrodes and the second main electrode with mutual displacement along the length of the insulating body. An auxiliary electrode is mounted on the support for forming, together with the second main electrode, a spark discharge gap.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1а дано схематичное изображение устройства по изобретению на виде спереди;in FIG. 1a is a schematic front view of the device of the invention;

на фиг. 1б устройство по фиг. 1 представлено в сечении, на виде сбоку;in FIG. 1b, the device of FIG. 1 is a cross-sectional side view;

на фиг 1в представлена принципиальная электрическая схема устройства по изобретению;on figv presents a schematic electrical diagram of a device according to the invention;

фиг. 2 поясняет распределение напряжения между электродами устройства;FIG. 2 illustrates the distribution of voltage between the electrodes of the device;

на фиг. 3 показан вариант осуществления устройства с промежуточными электродами, расположенными по спирали;in FIG. 3 shows an embodiment of a device with intermediate electrodes arranged in a spiral;

фиг. 4 иллюстрирует вариант устройства с промежуточными электродами из отрезков изолированного провода;FIG. 4 illustrates an embodiment of a device with intermediate electrodes from pieces of insulated wire;

на фиг. 5, в сечении, представлен вариант устройства с промежуточными электродами в форме колец;in FIG. 5, in cross section, shows a variant of the device with intermediate electrodes in the form of rings;

на фиг. 6, в сечении, представлен вариант устройства, аналогичный варианту по фиг. 5, но со слоем изоляции, покрывающим изоляционное тело и промежуточные электроды в форме колец;in FIG. 6, in cross section, an embodiment of the device is presented, similar to the embodiment of FIG. 5, but with an insulation layer covering the insulating body and the ring-shaped intermediate electrodes;

на фиг. 7, в сечении, представлен вариант устройства с изоляционным телом и дополнительным электродом, выполненными в форме петли;in FIG. 7, in cross section, is a variant of the device with an insulating body and an additional electrode made in the form of a loop;

фиг. 8 иллюстрирует вариант выполнения воздушной линии электропередачи (ВЛ) по изобретению с токоотводящим устройством, построенным с использованием защищенного провода линии;FIG. 8 illustrates an embodiment of an overhead power transmission line (VL) according to the invention with a collector constructed using a protected line wire;

фиг. 9 иллюстрирует вариант выполнения ВЛ по изобретению с токоотводящим устройством, построенным с использованием изоляционной обвязки защищенного провода ВЛ;FIG. 9 illustrates an embodiment of an overhead line according to the invention with a collector constructed using an insulated strapping of a protected overhead line;

на фиг. 10 приведены, в различных масштабах и в перспективном изображении, частичные виды ВЛ 10 кВ, в состав которой входит токоотводящее устройство по изобретению.in FIG. 10 shows, at various scales and in a perspective image, partial views of 10 kV overhead lines, which include a collector device according to the invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Как показано на фиг. 1а, 1б, токоотводящее устройство для грозозащиты согласно изобретению содержит продолговатое изоляционное тело 1, выполненное из твердого диэлектрика, например, из полиэтилена. На концах изоляционного тела 1 установлены первый 2 и второй 3 основные электроды, которые за счет такой установки оказываются механически связанными с изоляционным телом. На изоляционном теле 1 закреплены m промежуточных электродов 5. Минимально значение m равно единице, тогда как оптимальное количество промежуточных электродов выбирается с учетом конкретной формы их выполнения, расчетного значения перенапряжения и других условий их работы. В данном варианте устройства промежуточные электроды 5 выполнены в виде 7 металлических пластин, имеющих закругленные края и смещенных одна относительно другой вдоль продольной оси устройства (соединяющей основные электроды 2, 3). Как видно из фиг. 1б, внутри изоляционного тела 1 расположен дополнительный электрод 6 в форме металлического стержня, который электрически соединен с одним из основных электродов (в варианте по фиг. 1а, 1б - со вторым основным электродом 3). Как показано на фиг. 1б, длину дополнительного электрода 6 целесообразно выбрать такой, чтобы он располагался напротив всех промежуточных электродов 5. Однако полезный эффект, создаваемый дополнительным электродом, будет значительным и в том случае, когда его длина составляет, по меньшей мере, половину расстояния между основными электродами 2, 3. В любом случае для достижения положительного эффекта минимальная длина дополнительного электрода 6 должна быть такой, чтобы он располагался напротив, по меньшей мере, одного (на фиг. 1б нижнего) промежуточного электрода.As shown in FIG. 1a, 1b, the down conductor device for lightning protection according to the invention comprises an elongated insulating body 1 made of a solid dielectric, for example, polyethylene. At the ends of the insulating body 1, the first 2 and second 3 main electrodes are installed, which due to this installation are mechanically connected with the insulating body. On the insulating body 1 are fixed m intermediate electrodes 5. The minimum value of m is equal to unity, while the optimal number of intermediate electrodes is selected taking into account the specific form of their implementation, the calculated value of the overvoltage and other conditions of their work. In this embodiment of the device, the intermediate electrodes 5 are made in the form of 7 metal plates having rounded edges and offset one relative to the other along the longitudinal axis of the device (connecting the main electrodes 2, 3). As can be seen from FIG. 1b, inside the insulating body 1 there is an additional electrode 6 in the form of a metal rod, which is electrically connected to one of the main electrodes (in the embodiment of FIGS. 1a, 1b - with the second main electrode 3). As shown in FIG. 1b, it is advisable to choose the length of the additional electrode 6 such that it is located opposite all the intermediate electrodes 5. However, the beneficial effect created by the additional electrode will be significant even if its length is at least half the distance between the main electrodes 2, 3. In any case, to achieve a positive effect, the minimum length of the additional electrode 6 must be such that it is located opposite at least one (in Fig. 1b lower) intermediate electrode .

Толщина слоя изоляции, т.е. толщина Δ_i изоляционного тела 1 между i-м промежуточным электродом 5 (i=1, 2, … m) основным электродом, электрически соединенным с дополнительным электродом 6 (в данном случае - вторым основным электродом 3), определяется из условияThe thickness of the insulation layer, i.e. the thickness Δ _{i of the} insulating body 1 between the ith intermediate electrode 5 (i = 1, 2, ... m) of the main electrode electrically connected to the additional electrode 6 (in this case, the second main electrode 3) is determined from the condition

,

где U_p,i - разрядное напряжение между i-м промежуточным электродом и основным электродом, электрически связанным с дополнительным электродом 6; Е_пр - пробивная напряженность изоляционного материала, из которого выполнено изоляционное тело 1.where U _{p, i} is the discharge voltage between the i-th intermediate electrode and the main electrode, electrically connected to the additional electrode 6; E _CR - breakdown strength of the insulating material from which the insulating body 1 is made.

В том случае, когда токоотводящее устройство по изобретению используется для молниезащиты радара (преимущественно самолетного), т.е. когда защищаемыми элементами являются элементы электрооборудования радара и обтекатель его антенны, устройство по изобретению (как и известные устройства аналогичного назначения) закрепляется на поверхности обтекателя с помощью не изображенных на фиг. 1 крепежных средств. Тот основной электрод, который электрически соединен с дополнительным электродом 6 (в приведенном на фиг. 1 варианте - второй основной электрод 3), подсоединяется также к корпусу радара и в процессе работы устройства выполняет функции электрода, имеющего низкий (нулевой потенциал). При этом продольная ось устройства по изобретению предпочтительно ориентируется параллельно оси обтекателя. Применительно к данному использованию устройства по изобретению поперечному сечению дополнительного электрода 6 желательно придать прямоугольную форму. Соответственно, основным электродам 2, 3 целесообразно придать форму, близкую к форме параллелепипеда, а изоляционному телу 1 - форму, близкую к форме полого параллелепипеда, полость которого заполнена дополнительным электродом 6.In the case where the collector according to the invention is used for lightning protection of a radar (mainly aircraft), i.e. when the elements to be protected are the electrical equipment of the radar and the radome of its antenna, the device according to the invention (as well as known devices of a similar purpose) is mounted on the surface of the radome using not shown in FIG. 1 fasteners. The main electrode, which is electrically connected to the additional electrode 6 (in the embodiment shown in FIG. 1, the second main electrode 3), is also connected to the radar housing and, in the process of the device’s operation, functions as an electrode having a low (zero potential). In this case, the longitudinal axis of the device according to the invention is preferably oriented parallel to the axis of the fairing. With regard to this use of the device according to the invention, it is desirable to give the cross-section of the additional electrode 6 a rectangular shape. Accordingly, it is advisable to give the main electrodes 2, 3 a shape close to the shape of a parallelepiped, and the insulating body 1 - a shape close to the shape of a hollow parallelepiped, the cavity of which is filled with an additional electrode 6.

В других применениях, например, при защите высоковольтных установок или линий электропередачи, токоотводящее устройство подключается одним основным электродом (например, первым основным электродом 2) к высоковольтному элементу электропередачи, например, к проводу 4 (непосредственно или через искровой разрядный промежуток), а другим, соответственно вторым, основным электродом 3 (непосредственно или через искровой разрядный промежуток) к земле.In other applications, for example, when protecting high-voltage installations or power lines, the collector is connected by one main electrode (for example, the first main electrode 2) to the high-voltage power element, for example, to wire 4 (directly or through the spark gap), and to the other, respectively, the second, the main electrode 3 (directly or through the spark discharge gap) to the ground.

Из принципиальной электрической схемы токоотводящего устройства (изображенной на фиг. 1в) понятно, что при описанном варианте подключения основных электродов 2, 3 в случае воздействия на устройство импульса перенапряжения (соответствующего напряжению U) сначала пробивается искровой разрядный промежуток между высоковольтным проводом 4 защищаемой ВЛ и первым основным электродом 2, а затем разряд развивается от первого основного электрода 2 по направлению ко второму основному электроду 3, последовательно пробивая промежутки между промежуточными электродами 5.From the circuit diagram of the collector (shown in Fig. 1c) it is clear that with the described connection of the main electrodes 2, 3 in the case of exposure to the device overvoltage pulse (corresponding to voltage U), the spark discharge gap first breaks between the high-voltage wire 4 of the protected overhead line and the first the main electrode 2, and then the discharge develops from the first main electrode 2 towards the second main electrode 3, sequentially punching the gaps between the gap chnymi electrodes 5.

На фиг. 2 показан развернутый фрагмент принципиальной электрической схемы по фиг. 1в, содержащий первый основной электрод 2, ближайший к нему промежуточный электрод 5 и дополнительный электрод 6. Между электродами 2 и 5 существует емкость C₁, а между электродами 5 и 6 - емкость С₀. Эти емкости соединены последовательно, причем при воздействии импульса перенапряжения к ним прикладывается напряжение U. Напряжение U₁ на емкости C₁, т.е. напряжение на искровом промежутке между первым основным электродом 2 и ближайшем к нему промежуточным электродом 5, в относительных единицах определяется по формуле:

. Благодаря относительно большой площади поверхности промежуточного электрода 5, обращенной в сторону дополнительного электрода 2, а также вследствие того, что диэлектрическая проницаемость твердого диэлектрика ε значительно выше, чем диэлектрическая проницаемость воздуха ε₀ (обычно ε/ε₀≈2÷3), емкость промежуточного электрода 5 на дополнительный электрод 6 (т.е. емкость этого промежуточного электрода на землю) существенно больше, чем его емкость на основной электрод 2, т.е. С₀>C₁ и, соответственно, C₁/C₀<1.In FIG. 2 shows a detailed fragment of the circuit diagram of FIG. 1c, containing a first main electrode 2, an intermediate electrode 5 closest to it, and an additional electrode 6. There is a capacitance C ₁ between the

electrodes

2 and 5, and a capacitance C ₀ between the

electrodes

5 and 6. These capacitances are connected in series, and when exposed to an overvoltage pulse, voltage U is applied to them. Voltage U ₁ on capacitances C ₁ , i.e. the voltage at the spark gap between the first main electrode 2 and the intermediate electrode 5 closest to it, in relative units, is determined by the formula:

. Due to the relatively large surface area of the intermediate electrode 5 facing the side of the additional electrode 2, and also because the dielectric constant of the solid dielectric ε is much higher than the dielectric constant of air ε ₀ (usually ε / ε ₀ ≈ 2 ÷ 3), the capacity of the intermediate electrode 5 to the additional electrode 6 (i.e., the capacity of this intermediate electrode to earth) is significantly larger than its capacity to the main electrode 2, i.e. C ₀ > C ₁ and, accordingly, C ₁ / C ₀ <1.

При значениях отношения C₁/C₀, лежащих в диапазоне C₁/C₀=0,1÷0,9, напряжение U₁ находится в диапазоне U₁=(0,53÷0,91)U. Поэтому при воздействии напряжения U на токоотводящее устройство основная часть (по меньшей мере, более половины) падения напряжения приходится на первый искровой промежуток между электродами 2 и 5. Под действием этого напряжения U₁ данный промежуток пробивается, и первый к основному электроду 2 промежуточный электрод 5 приобретает потенциал основного электрода 2, а следующий, соседний с первым промежуточным электродом, промежуточный электрод 5 приобретает потенциал U₀. Далее физическая картина пробоя искрового промежутка повторяется. Таким образом, происходит каскадное, т.е. последовательное перекрытие промежутков между промежуточными электродами 5 с образованием дугового разряда (дуги) 7. Благодаря каскадности срабатывания разрядных промежутков обеспечиваются требуемые низкие разрядные напряжения срабатывания токоотводящего устройства в целом.When the values of the ratio C ₁ / C ₀ lying in the range C ₁ / C ₀ = 0.1 ÷ 0.9, the voltage U ₁ is in the range U ₁ = (0.53 ÷ 0.91) U. Therefore, when the voltage U is applied to the collector, the main part (at least more than half) of the voltage drop falls on the first spark gap between the electrodes 2 and 5. Under the influence of this voltage U _1, this gap breaks through, and the intermediate electrode 5 is the first to the main electrode 2 acquires the potential of the main electrode 2, and the next, adjacent to the first intermediate electrode, the intermediate electrode 5 acquires the potential U ₀ . Further, the physical picture of the breakdown of the spark gap is repeated. Thus, cascading, i.e. sequential overlapping of the gaps between the intermediate electrodes 5 with the formation of an arc discharge (arc) 7. Due to the cascade of operation of the discharge gaps, the required low discharge voltage of the operation of the collector is provided.

Следует отметить, что для принципиальная электрическая схема, показанная на фиг. 1в и фиг. 2, применима и к рассмотренному выше ближайшему аналогу изобретения. Однако в этом случае С₀ - это емкость промежуточного электрода 5 на землю, которая находится на существенно большем (в десятки и сотни раз) расстоянии от промежуточного электрода 5, чем расстояние между соседними промежуточными электродами 5, которое определяет емкость C₁ между ними. Поэтому С₀ в несколько раз меньше, чем C₁. Например, при значениях отношения C₁/C₀, лежащих в диапазоне C₁/C₀=5÷10, напряжение U₁ находится в диапазоне U₁=(0,09÷0,17)U. Таким образом, видно, что в прототипе неравномерность распределения напряжения по искровым промежуткам между промежуточными электродами 5 существенно меньше, а разрядные напряжения всего устройства в целом значительно больше, чем в устройстве по изобретению.It should be noted that for the circuit diagram shown in FIG. 1c and FIG. 2 is applicable to the closest prior art described above. However, in this case, C ₀ is the capacitance of the intermediate electrode 5 to the ground, which is at a significantly greater (tens and hundreds of times) distance from the intermediate electrode 5 than the distance between adjacent intermediate electrodes 5, which determines the capacitance C ₁ between them. Therefore, C ₀ is several times less than C ₁ . For example, when the values of the ratio C ₁ / C ₀ lying in the range C ₁ / C ₀ = 5 ÷ 10, the voltage U ₁ is in the range U ₁ = (0.09 ÷ 0.17) U. Thus, it can be seen that in the prototype, the uneven distribution of voltage across the spark gaps between the intermediate electrodes 5 is significantly less, and the discharge voltages of the entire device as a whole are significantly greater than in the device according to the invention.

При воздействии перенапряжения U на токоотводящее устройство не допустим пробой твердой изоляции между промежуточными электродами 5 и дополнительным электродом 6, т.е. необходимо, чтобы разряд между основными электродами развивался, проходя только через промежуточные электроды и через воздушные искровые промежутки. Таким образом, разрядное напряжение токоотводящего устройства (искровых промежутков, расположенных на его поверхности) должно быть меньше, чем пробивное напряжение твердой изоляции. U_p<U_пр. Пробивное напряжение можно выразить через толщину изоляции Δ (т.е. толщину слоя изоляционного тела) и пробивную напряженность материала Е_пр, из которого изготовлено изоляционное тело: U_пр=Δ·Е_пр. Следовательно, толщина изоляции должна соответствовать условию

.Under the influence of overvoltage U on the collector, it is not permissible to break through the solid insulation between the intermediate electrodes 5 and the additional electrode 6, i.e. it is necessary that the discharge between the main electrodes develops, passing only through the intermediate electrodes and through the air spark gaps. Thus, the discharge voltage of the collector (spark gaps located on its surface) should be less than the breakdown voltage of solid insulation. U _p <U _ave The breakdown voltage can be expressed in terms of the insulation thickness Δ (i.e., the thickness of the layer of insulating body) and the breakdown voltage of the material E _pr from which the insulating body is made: U _pr = Δ · E _pr Therefore, the thickness of the insulation must meet the condition

.

Таким образом, для обеспечения необходимой электрической прочности изоляции толщина Δ_i изоляционного тела 1 между дополнительным стержневым электродом 6 и i-м промежуточным электродом 5 (i=1, 2, … m) должна выбираться из условияThus, to ensure the necessary dielectric strength of the insulation, the thickness Δ _{i of the} insulating body 1 between the additional rod electrode 6 and the ith intermediate electrode 5 (i = 1, 2, ... m) should be selected from the condition

,

где U_p,i - разрядное напряжение между i-м промежуточным электродом и вторым основным электродом;where U _{p, i} is the discharge voltage between the i-th intermediate electrode and the second main electrode;

Е_пр - пробивная напряженность изоляционного материала, из которого выполнено изоляционное тело 1.E _CR - breakdown strength of the insulating material from which the insulating body 1 is made.

В целях удешевления устройства, а также для дальнейшего снижения разрядных напряжений толщина изоляции между промежуточными электродами 5 и дополнительным электродом 6 может быть сделана различной для различных промежуточных электродов. Чем дальше i-й промежуточный электрод находится от второго основного электрода 3, тем больше должно быть разрядное напряжение U_p,i между ними и, соответственно, тем толще должен быть слой изоляции Δ_i. Другими словами, толщина изоляции между дополнительным электродом 6 и i-м промежуточным электродом 5 должна быть связана прямой зависимостью с расстоянием между i-м промежуточным электродом и вторым основным электродом (в общем случае - тем основным электродом, который электрически связан с дополнительным электродом).In order to reduce the cost of the device, as well as to further reduce discharge voltages, the insulation thickness between the intermediate electrodes 5 and the additional electrode 6 can be made different for different intermediate electrodes. The farther the i-th intermediate electrode is from the second main electrode 3, the greater should be the discharge voltage U _{p, i} between them and, accordingly, the thicker the insulation layer Δ _i should be. In other words, the thickness of the insulation between the additional electrode 6 and the ith intermediate electrode 5 should be directly related to the distance between the ith intermediate electrode and the second main electrode (in the general case, that main electrode that is electrically connected to the additional electrode).

Чем ближе дополнительный электрод 6 к промежуточному электроду 5, тем больше емкость С₀, и тем ниже разрядные напряжения токоотводящего устройства. Поэтому для снижения разрядных напряжений целесообразно расположение дополнительного электрода 6 вдоль всего изоляционного тела 1 таким образом, чтобы каждый промежуточный электрод 5 находился напротив дополнительного электрода 6. Однако могут быть случаи, когда гарантированное отсутствие пробоев изоляции важнее, чем снижение разрядных напряжений. При этом дополнительный электрод может располагаться не по всей длине изоляционного тела 1, а перекрывать только какую-то его часть. В таком варианте часть промежуточных электродов 5, расположенных ближе ко второму основному электроду 3, будет находиться напротив дополнительного электрода 6, а другая часть промежуточных электродов будет расположена со смещением вдоль продольной оси дополнительного электрода. При этом расстояния между этими промежуточными электродами 5 и концом дополнительного электрода 6 (толщины изоляции) будут существенно больше, чем при расположении дополнительного электрода на всю длину изоляционного тела 1. И в этом случае разрядные напряжения в устройстве по изобретению будут ниже, чем в устройствах-аналогах, но не в такой значительной мере, как в случае расположения дополнительного электрода 6 вдоль всего изоляционного тела 1. Очевидно, что максимальное увеличение толщин изоляции между промежуточными электродами 5 и дополнительным электродом 6 при одновременном снижении разрядных напряжений достигается при расположении дополнительного электрода только напротив одного промежуточного электрода 5, ближайшего ко второму основному электроду 3.The closer the additional electrode 6 to the intermediate electrode 5, the larger the capacitance C ₀ , and the lower the discharge voltage of the collector. Therefore, in order to reduce discharge voltages, it is advisable to arrange an additional electrode 6 along the entire insulating body 1 so that each intermediate electrode 5 is opposite the additional electrode 6. However, there may be cases where the guaranteed absence of insulation breakdowns is more important than reducing discharge voltages. In this case, the additional electrode may not be located along the entire length of the insulating body 1, but only overlap some part of it. In this embodiment, a part of the intermediate electrodes 5 located closer to the second main electrode 3 will be opposite the additional electrode 6, and the other part of the intermediate electrodes will be displaced along the longitudinal axis of the additional electrode. In this case, the distances between these intermediate electrodes 5 and the end of the additional electrode 6 (insulation thickness) will be significantly greater than when the additional electrode is located over the entire length of the insulating body 1. And in this case, the discharge voltage in the device according to the invention will be lower than in analogues, but not to such a significant extent, as in the case of the location of the additional electrode 6 along the entire insulating body 1. Obviously, the maximum increase in insulation thickness between the intermediate electrodes 5 and up olnitelnym electrode 6 while reducing the discharge voltage is reached at the location opposite the additional electrode only one intermediate electrode 5 closest to the second main electrode 3.

На фиг. 3 показан вариант токоотводящего устройства с промежуточными электродами 5, расположенными по спирали. Такое расположение дает возможность разместить на токоотводящем устройстве большее число промежуточных электродов 5, чем в варианте по фиг. 1, и тем самым еще более улучшить дугогасящую способность токоотводящего устройства. Очевидно, что в данном варианте (как и в других вариантах, рассматриваемых далее) изоляционное тело и дополнительный электрод, по меньшей мере, в зоне установки промежуточных электродов предпочтительно имеют круглое поперечное сечение, облегчающее равномерное распределение промежуточных электродов 5 по наружной поверхности изоляционного тела 1 и равенство толщины изоляционного слоя по всем радиальным направлениям.In FIG. 3 shows a variant of a collector with intermediate electrodes 5 arranged in a spiral. This arrangement makes it possible to place a larger number of intermediate electrodes 5 on the collector than in the embodiment of FIG. 1, and thereby further improve the suppression ability of the collector. Obviously, in this embodiment (as in other options discussed below), the insulating body and the additional electrode, at least in the installation area of the intermediate electrodes, preferably have a circular cross-section that facilitates the uniform distribution of the intermediate electrodes 5 on the outer surface of the insulating body 1 and equal thickness of the insulating layer in all radial directions.

На фиг. 4 показан вариант токоотводящего устройства с промежуточными электродами в форме отрезков изолированного провода. Применение отрезков изолированного провода в качестве промежуточных электродов 5 дает возможность расположить их вплотную на поверхности изоляционного тела 1 и тем самым еще больше увеличить количество промежутков, на которые разбивается дуга 7. Таким образом можно дополнительно повысить дугогасящую способность токоотводящего устройства.In FIG. 4 shows a variant of a collector with intermediate electrodes in the form of pieces of insulated wire. The use of pieces of insulated wire as intermediate electrodes 5 makes it possible to place them closely on the surface of the insulating body 1 and thereby further increase the number of gaps into which the arc 7 is divided. Thus, the arc-suppressing ability of the collector can be further increased.

На фиг. 5 показан вариант токоотводящего устройства с промежуточными электродами 5, выполненными в виде колец, охватывающих изоляционное тело 1. Благодаря такому выполнению промежуточных электродов их емкость на дополнительный электрод 6 увеличивается и, как было показано выше, тем самым усиливается эффект каскадности срабатывания токоотводящего устройства, т.е. снижаются его разрядные напряжения, необходимые для пробоя межэлектродных промежутков. Выполненные экспериментальные исследования показали, что для погасания дуги важно, чтобы отдельные ее участки (дужки), которые образуются благодаря применению промежуточных электродов в виде колец, находились на возможно большом удалении друг от друга. При таком взаимном расположении участков дуги затруднено образование единого канала дуги при ее раздувании в процессе протекании тока и, следовательно, облегчено гашение дуги. При этом важна фиксация места инициации дуги. Для этой цели служат выступы 8 на кольцевых промежуточных электродах. Как видно из фиг. 5, каждый промежуточный электрод 5 предпочтительно снабжается двумя такими выступами, расположенными с противоположных торцевых сторон кольца, т.е. обращенными к двум смежным электродам. Длина каждого выступа 8, естественно, должна быть меньше, чем расстояние от торцевой плоскости соответствующего кольца до смежного промежуточного электрода 5 или (для крайних промежуточных электродов) до смежного основного электрода 2, 3.In FIG. 5 shows a variant of the collector device with intermediate electrodes 5 made in the form of rings covering the insulating body 1. Due to this arrangement of the intermediate electrodes, their capacitance to the additional electrode 6 is increased and, as shown above, the cascade effect of the operation of the collector device is enhanced, t. e. its discharge voltages necessary for the breakdown of interelectrode gaps are reduced. The performed experimental studies have shown that for the extinction of the arc, it is important that its individual sections (arches), which are formed due to the use of intermediate electrodes in the form of rings, are located as far as possible from each other. With this mutual arrangement of the arc sections, it is difficult to form a single arc channel when it is inflated during the flow of current and, therefore, the extinction of the arc is facilitated. It is important to fix the place of initiation of the arc. For this purpose, projections 8 on the annular intermediate electrodes serve. As can be seen from FIG. 5, each intermediate electrode 5 is preferably provided with two such protrusions located on opposite end faces of the ring, i.e. facing two adjacent electrodes. The length of each protrusion 8, of course, should be less than the distance from the end plane of the corresponding ring to the adjacent intermediate electrode 5 or (for extreme intermediate electrodes) to the adjacent main electrode 2, 3.

Для пространственного разнесения участков дуги по боковой поверхности изоляционного тела 1 выступы 8 на каждом промежуточном электроде 5 взаимно смещены по его окружности. На фиг. 5 показано, что смещение выступов 8 предпочтительно соответствует 180°, но в любом случае оно не должно быть менее 90°. Вместе с тем, для того чтобы облегчить образование каналов разряда между смежными промежуточными электродами 5, обращенные друг к другу выступы 8 на смежных электродах расположены напротив друг друга, т.е. без взаимного смещения по окружности кольца.For the spatial separation of the arc sections along the lateral surface of the insulating body 1, the protrusions 8 on each intermediate electrode 5 are mutually offset along its circumference. In FIG. 5 shows that the offset of the protrusions 8 is preferably 180 °, but in any case it should not be less than 90 °. However, in order to facilitate the formation of discharge channels between adjacent intermediate electrodes 5, the protrusions 8 on adjacent electrodes facing each other are located opposite each other, i.e. without mutual displacement around the circumference of the ring.

Дополнительное увеличение дугогасящей способности может быть достигнуто в случае, если боковая поверхность каждого промежуточного электрода 5 в форме кольца покрыта слоем изоляции, а сами кольца выполнены из резистивного материала, например, из нихрома.An additional increase in the suppression ability can be achieved if the side surface of each ring-shaped intermediate electrode 5 is coated with an insulation layer and the rings themselves are made of a resistive material, for example, nichrome.

На фиг. 6 показан еще один вариант токоотводящего устройства, аналогичный варианту по фиг. 5. Для обеспечения более надежной фиксации места развития перекрытий между выступами 8 промежуточных электродов 5, а также для того, чтобы после образования каналов разряда (отрезков дуги 7) между выступами 8 исключить слияние отдельных отрезков дуги в единый дуговой канал, поверхность изоляционного тела 1 и дополнительные электроды 5 совместно покрыты слоем изоляции 18. На поверхности указанного слоя 18 остаются только выступы 8, между которыми и развивается разряд. Таким образом, по сравнению с вариантом по фиг 5, при несколько увеличенной стоимости (вследствие нанесения дополнительного изоляционного слоя 18), обеспечивается более высокая дугогасящая способность токоотводящего устройства по изобретению.In FIG. 6 shows yet another embodiment of a collector, similar to the embodiment of FIG. 5. To provide a more reliable fixation of the place of development of overlappings between the protrusions 8 of the intermediate electrodes 5, and also so that after the formation of the discharge channels (arc sections 7) between the protrusions 8, the merging of individual arc segments into a single arc channel, the surface of the insulating body 1 and additional electrodes 5 are jointly coated with an insulation layer 18. On the surface of said layer 18, only projections 8 remain, between which a discharge develops. Thus, in comparison with the embodiment of FIG. 5, at a slightly increased cost (due to the application of an additional insulating layer 18), a higher arc-suppressing ability of the collector device according to the invention is provided.

На фиг. 7 показан вариант токоотводящего устройства, напоминающий вариант по фиг. 5. Однако изоляционное тело 1 и находящийся внутри дополнительный электрод 6 выполнены в данном случае в форме петли (т.е. имеют U-образную форму). При этом длина дополнительного электрода 6 предпочтительно выбрана равной длине изоляционного тела 1, а первый основной электрод 2 выполнен в виде металлической трубки, охватывающей изоляционное тело 1 в его средней части. Второй основной электрод 3 в данном варианте может быть механически соединен с одним или обоими концами изоляционного тела 1 и электрически соединен с дополнительным электродом 6. В зависимости от конкретных условий использования токоотводящего тела, например, от требуемого количества промежуточных электродов, они могут быть расположены на одном или на обоих плечах изоляционного тела. Такая конструкция позволяет применить в качестве заготовки для токоотводящего устройства отрезок кабеля, у которого металлическая жила выполняет функцию дополнительного электрода 6, а изоляция кабеля - функцию изоляционного тела 1. За счет этого существенно повышается технологичность изготовления токоотводящего устройства, поскольку производство кабельной продукции хорошо технологически отлажено, причем может быть обеспечено очень высокое качество изоляции.In FIG. 7 shows an embodiment of a collector resembling that of FIG. 5. However, the insulating body 1 and the additional electrode 6 inside are made in this case in the form of a loop (ie, have a U-shape). The length of the additional electrode 6 is preferably chosen equal to the length of the insulating body 1, and the first main electrode 2 is made in the form of a metal tube covering the insulating body 1 in its middle part. The second main electrode 3 in this embodiment can be mechanically connected to one or both ends of the insulating body 1 and electrically connected to an additional electrode 6. Depending on the specific conditions of use of the collector body, for example, on the required number of intermediate electrodes, they can be located on one or on both shoulders of an insulating body. This design makes it possible to use a piece of cable as a blank for the collector device, in which the metal core acts as an additional electrode 6, and the cable insulation acts as an insulating body 1. Due to this, the manufacturability of the collector device is significantly increased, since the production of cable products is well technologically debugged, moreover, a very high quality of insulation can be ensured.

На фиг. 8 показан вариант исполнения токоотводящего устройства, который может быть реализован на ВЛ с защищенными проводами. На опоре 13 из проводящего материала (железобетонной, стальной и т.п.) установлен опорный изолятор 12, к которому при помощи металлического крепежного средства (выполняющего в данном варианте устройства также функции второго основного электрода 3) крепится провод 4, имеющий изоляционный защитный слой. На соответствующем расстоянии от крепления провода устанавливается прокусывающий зажим, действующий в данном варианте, как первый основной электрод 2. Изоляционный слой провода 4 выполняет функцию продолговатого изоляционного тела 1, а сам провод 4 - функцию дополнительного электрода 6. На поверхности защищенного провода 4 установлены промежуточные электроды 5.In FIG. Figure 8 shows an embodiment of a collector, which can be implemented on overhead lines with protected wires. A support insulator 12 is mounted on a support 13 of conductive material (reinforced concrete, steel, etc.), to which a wire 4 having an insulating protective layer is attached using a metal fastener (which in this embodiment also functions as the second main electrode 3). At the appropriate distance from the wire fastening, a biting clamp is installed, acting in this embodiment as the first main electrode 2. The insulating layer of wire 4 acts as an elongated insulating body 1, and wire 4 itself serves as an additional electrode 6. Intermediate electrodes are installed on the surface of the protected wire 4. 5.

Согласно одному из возможных вариантов промежуточные электроды 5 могут быть предварительно закреплены на ленте из изоляционного материала, которая затем фиксируется на проводе (например, путем навивки на него) между первым основным электродом 2 и вторым основным электродом 3. В этом случае совокупность промежуточных электродов 5 располагается по спирали, аналогично тому, как это показано на фиг. 3. При воздействии перенапряжения на провод 4 сначала перекрывается изолятор 12, и крепежное средство (второй основной электрод 3) оказывается под потенциалом земли, т.е. под нулевым потенциалом. Провод 4 и, соответственно, прокусывающий зажим находятся под потенциалом перенапряжения. Таким образом, между вторым основным электродом 3 и прокусывающим зажимом (первым основным электродом 2) возникает перенапряжение, под действием которого последовательно перекрываются все промежутки между основными электродами 2, 3 и промежуточными электродами 5.According to one of the possible options, the intermediate electrodes 5 can be pre-mounted on a tape of insulating material, which is then fixed on the wire (for example, by winding onto it) between the first main electrode 2 and the second main electrode 3. In this case, the set of intermediate electrodes 5 is located in a spiral, similar to that shown in FIG. 3. Under the influence of overvoltage on the wire 4, the insulator 12 is first blocked, and the fixing means (the second main electrode 3) is under the ground potential, i.e. under zero potential. The wire 4 and, accordingly, the biting clamp are under a surge potential. Thus, between the second main electrode 3 and the biting clamp (the first main electrode 2), an overvoltage occurs, under the action of which all the gaps between the main electrodes 2, 3 and the intermediate electrodes 5 sequentially overlap.

На фиг. 9 показан вариант исполнения токоотводящего устройства на основе изоляционной обвязки 17, посредством которой защищенный провод ВЛ электропередачи крепится к изолятору 12, установленному на опоре 13. По меньшей мере, на одном из плеч обвязки 17 установлены промежуточные электроды 5, выполненные в виде металлических колец, причем кольцо, ближайшее к изолятору 12, выполняет функции второго основного электрода 3. Конец обвязки 17 крепится к прокусывающему зажиму, т.е. к первому основному электроду 2. Как и в предыдущем варианте, изоляционный слой провода выполняет функцию продолговатого изоляционного тела 1, а сам провод (проходящий внутри изоляционного слоя) - функцию дополнительного электрода. Аналогично предыдущему варианту, при воздействии перенапряжения сначала развивается канал 7 перекрытия по изолятору 12 между опорой и вторым основным электродом 3, а затем происходит каскадное перекрытие воздушных промежутков между промежуточными электродами 5, установленными на обвязке 17.In FIG. 9 shows an embodiment of a collector based on an insulating strapping 17, by means of which a protected overhead power transmission wire is attached to an insulator 12 mounted on a support 13. At least one of the shoulders of the strapping 17 has intermediate electrodes 5 made in the form of metal rings, moreover the ring closest to the insulator 12 functions as the second main electrode 3. The end of the strapping 17 is attached to the biting clamp, i.e. to the first main electrode 2. As in the previous version, the insulating layer of the wire performs the function of an elongated insulating body 1, and the wire itself (passing inside the insulating layer) serves as an additional electrode. Similarly to the previous embodiment, when exposed to overvoltage, the overlap channel 7 first develops along the insulator 12 between the support and the second main electrode 3, and then there is a cascade overlap of the air gaps between the intermediate electrodes 5 installed on the strapping 17.

На фиг. 10 приведены частичные виды ВЛ 10 кВ, для грозозащиты которой использован еще один вариант токоотводящего устройства по изобретению. Токоотводящее устройство в данном варианте выполнено в виде отрезка кабеля, имеющего изоляцию, образующую изоляционное тело 1, и металлическую жилу внутри изоляции, выполняющую функцию дополнительного электрода 6. В средней части отрезка кабеля, поверх изоляционного тела 1 установлена металлическая трубка, выполняющая функции второго основного электрода 3, а оконцеватели кабеля выполняют функции первых основных электродов 2. Концы жилы кабеля (т.е дополнительного электрода 6) при помощи зажимов 11 крепятся к проводу 4 ВЛ. Второй основной электрод 3 при помощи скобы 15 и проволоки 16 крепится к изолятору 12, установленному на опоре 13 ВЛ. На опоре 13 укреплен также электрод 14, образующий искровой разрядный промежуток S со вторым основным электродом 3 (для ВЛ 10 кВ S=2 см). На отрезке кабеля установлены металлические кольца, образующие промежуточные электроды 5.In FIG. 10 shows partial views of a 10 kV overhead line, for which lightning protection another version of the collector device according to the invention is used. The down conductor device in this embodiment is made in the form of a piece of cable having insulation that forms the insulating body 1 and a metal core inside the insulation that acts as an additional electrode 6. In the middle part of the piece of cable, a metal tube is installed over the insulating body 1, which serves as the second main electrode 3, and the cable terminators perform the functions of the first main electrodes 2. The ends of the cable core (i.e., the additional electrode 6) are attached to the wire 4 of the overhead line using clamps 11. The second main electrode 3 by means of a bracket 15 and a wire 16 is attached to an insulator 12 mounted on a support 13 of the overhead line. An electrode 14 is also mounted on the support 13, forming a spark discharge gap S with a second main electrode 3 (for a 10 kV OHL, S = 2 cm). On the length of the cable there are metal rings forming intermediate electrodes 5.

При воздействии перенапряжения на провод 4 ВЛ жила кабеля (т.е. дополнительный электрод 6), подключенная к проводу 4, получает через оконцеватели высокий потенциал. Вследствие сильной емкостной связи между дополнительным электродом 6 и металлической трубкой эта трубка также приобретает высокий потенциал. Опора 13 ВЛ и соединенный с ней электрод 14 имеют нулевой потенциал, т.к. опора 13 заземлена. Между вторым основным электродом 3 (металлической трубкой) и электродом 14 возникает разность потенциалов (высокое напряжение), под действием которой искровой воздушный промежуток S пробивается, так что второй основной электрод 3 приобретает нулевой потенциал (потенциал земли). После этого все перенапряжение оказывается приложенным между жилой кабеля и вторым основным электродом 3. Под действием этого перенапряжения по поверхности кабеля в одну или в обе стороны, в зависимости от величины перенапряжения, развиваются каналы скользящего разряда, последовательно перекрывая промежутки между кольцами, т.е. между промежуточными электродами 5. После прохождения перенапряжения по каналам разряда протекает сопровождающий ток промышленной частоты, который разогревает канал перекрытия и переводит искровой разряд в дугу. Вследствие разбиения дуги с помощью промежуточных кольцевых электродов 5 на отдельные участки (дужки) имеет место охлаждение дужек на холодных металлических кольцах. Благодаря этому токоотводящее устройство с кольцами гасит существенно больший ток, чем токоотводящее устройство без колец. Другими словами, токоотводящее устройство по изобретению при достаточно простой конструкции (и соответственно низкой стоимости) обладает повышенной дугогасящей способностью.When the overvoltage acts on the wire 4 of the overhead line, the cable core (i.e., additional electrode 6) connected to wire 4 receives high potential through the terminators. Due to the strong capacitive coupling between the additional electrode 6 and the metal tube, this tube also acquires high potential. The VL support 13 and the electrode 14 connected to it have zero potential, because the support 13 is grounded. A potential difference (high voltage) occurs between the second main electrode 3 (metal tube) and the electrode 14, under the influence of which the spark air gap S breaks through, so that the second main electrode 3 acquires zero potential (earth potential). After that, all the overvoltage appears to be applied between the cable core and the second main electrode 3. Under the action of this overvoltage on the cable surface in one or both directions, depending on the magnitude of the overvoltage, slip discharge channels develop, sequentially overlapping the gaps between the rings, i.e. between the intermediate electrodes 5. After the overvoltage passes through the discharge channels, an accompanying current of industrial frequency flows, which heats up the overlap channel and transfers the spark discharge into an arc. Due to the breaking of the arc with the help of intermediate ring electrodes 5 into separate sections (arches), cooling of the arches on cold metal rings takes place. Due to this, the collector with rings extinguishes a much larger current than the collector without rings. In other words, the collector device according to the invention with a fairly simple design (and therefore low cost) has an increased arc suppression ability.

Этот вывод подтвержден экспериментальной проверкой. С этой целью были изготовлены и испытаны токоотводящие устройства на класс напряжения 10 кВ как с промежуточными электродами-кольцами, так и без колец. Основные параметры испытанных токоотводящих устройств следующие:This conclusion is confirmed by experimental verification. For this purpose, down conductors were manufactured and tested for a voltage class of 10 kV, both with intermediate ring electrodes and without rings. The main parameters of the tested down conductors are as follows:

- кабель типа ПИГР-8 производства завода “Севкабель” с алюминиевой жилой диаметром 9 мм и полиэтиленовой изоляцией толщиной 4 мм;- a cable of the PIGR-8 type manufactured by the Sevcable plant with an aluminum core of 9 mm diameter and 4 mm thick polyethylene insulation;

- длина одного плеча (от края металлической трубки до края зажима) 800 мм;- the length of one shoulder (from the edge of the metal tube to the edge of the clamp) 800 mm;

- расстояние между кольцами 50 мм.- the distance between the rings is 50 mm.

Испытания показали, что оба испытанные токоотводящие устройства (с кольцами и без колец) защищают изолятор ВЛ от грозовых перекрытий, однако токоотводящее устройство без колец обеспечивает гашение дуги сопровождающего тока при токе до 150 А, а токоотводящее устройство с кольцами - при токе до 600 А. Это означает, что токоотводящее устройство без колец можно ставить в эксплуатацию на ВЛ 10 кВ только в том случае, если сопровождающий ток не превышает 150 А, например, если сопротивление заземления опоры больше или равно 40 Ом. В эксплуатации, однако, находится довольно большое количество опор, имеющее сопротивление от 10 до 30 Ом. Такие опоры применяются, например, при прохождении ВЛ по населенной местности. Что касается токоотводящего устройства с кольцами, то его можно ставить на опору с низким сопротивлением заземления, вплоть до 10 Ом, т.е. практически на любую опору. Таким образом, область применения и надежность работы токоотводящего устройства по настоящему изобретению существенно увеличена.Tests have shown that both tested down conductors (with rings and without rings) protect the overhead line insulator from thunderstorms, however, the down current device without rings ensures the extinction of the accompanying current arc at currents up to 150 A, and the collector with rings - at currents up to 600 A. This means that a collector without rings can be put into operation on a 10 kV overhead line only if the accompanying current does not exceed 150 A, for example, if the support grounding resistance is greater than or equal to 40 Ohms. In operation, however, there is a fairly large number of supports having a resistance of 10 to 30 ohms. Such supports are used, for example, when passing overhead lines in a populated area. As for the collector with rings, it can be placed on a support with a low ground resistance, up to 10 Ohms, i.e. almost any support. Thus, the scope and reliability of the collector of the present invention is significantly increased.

Экспериментальные исследования и проведенные расчеты показали также, что диаметры изоляционного тела и дополнительного электрода предпочтительно выбирать соответственно в интервалах 8-60 мм и 3-50 мм. Расстояние между основными электродами, например для ВЛ 10 кВ целесообразно выбирать в пределах 600-1000 мм. При этом приемлемое разрядное расстояние между соседними промежуточными электродами лежит в диапазоне 1-100 мм, а предпочтительный интервал для этого расстояния составляет 1-80 мм. Таким образом, общее количество промежуточных электродов реально может составить от 8 до 1000. Естественно, что применительно к другим классам напряжения и иным конкретным задачам грозозащиты (например, применительно к защите от индуктированных напряжений или от прямого удара молнии) должны подбираться такие (вероятно, иные) параметры устройства, которые являются оптимальными именно для конкретной решаемой задачи. При этом чем больше используется промежуточных электродов, тем лучше осуществляется гашение дуги. Вместе с тем, с увеличением числа промежуточных электродов при неизменной суммарной длине разрядных промежутков возрастают габариты и стоимость токоотводящего устройства. Оптимальная конструкция токоотводящего устройства, применительно к конкретной задаче должна, следовательно, решаться на основе учета заданных исходных параметров: типа защищаемых конструкций или оборудования, класса напряжения, уровня защиты оборудования и т.п.Experimental studies and calculations also showed that the diameters of the insulating body and the additional electrode are preferably selected in the ranges of 8-60 mm and 3-50 mm, respectively. The distance between the main electrodes, for example, for a 10 kV overhead line, it is advisable to choose between 600-1000 mm An acceptable discharge distance between adjacent intermediate electrodes is in the range of 1-100 mm, and a preferred interval for this distance is 1-80 mm. Thus, the total number of intermediate electrodes can actually be from 8 to 1000. Naturally, in relation to other voltage classes and other specific tasks of lightning protection (for example, in relation to protection against inducted voltages or from direct lightning strikes), such (probably, other ) device parameters that are optimal specifically for the particular problem being solved. Moreover, the more intermediate electrodes are used, the better arc extinction is. However, with an increase in the number of intermediate electrodes with a constant total length of the discharge gaps, the dimensions and cost of the collector device increase. The optimal design of the collector, as applied to a specific task, should therefore be decided on the basis of the given initial parameters: the type of structures or equipment to be protected, voltage class, equipment protection level, etc.

Рассмотренные в данном описании варианты и модификации выполнения токоотводящего устройства по изобретению и линии электропередачи, построенной с использованием таких устройств, приведены лишь для пояснения их конструкции и принципов работы. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможны отклонения от вышеприведенных примеров выполнения, которые также охватываются формулой изобретения.The variants and modifications of the execution of the collector device according to the invention and the power line constructed using such devices described in this description are presented only to explain their design and operating principles. Specialists in the art should understand that there may be deviations from the above examples, which are also covered by the claims.

Claims

1. A down conductor device for lightning protection of electrical components, power lines, structures or structures, comprising an insulating body made of a solid dielectric, at least two main electrodes mechanically connected to the insulating body, and m intermediate electrodes located on the insulating body between the main electrodes with mutual displacement, at least along the longitudinal axis of the insulating body, characterized in that an additional body is installed along the axis of the insulating body along its axis terzhnevoy electrode electrically connected to one of main electrodes and is located opposite the at least one of the intermediate electrodes, wherein the layer thickness of the insulating body between the additional electrode electrically connected with the main electrode, and the i-th intermediate electrode is selected satisfying

,
where Δ _i is the insulation thickness between the additional electrode electrically connected to the main electrode and the ith intermediate electrode (i = 1, 2 ... m);
U _{p, i} is the discharge voltage between the i-th intermediate electrode and the main electrode, electrically connected to the additional electrode;
E _CR - breakdown strength of the insulating material from which the insulating body is made.

2. The collector according to claim 1, characterized in that the line along which the intermediate electrodes are located with mutual displacement is oriented parallel to the longitudinal axis of the insulating body.

3. The collector according to claim 1, characterized in that the insulating body and the additional electrode, at least in the installation area of the intermediate electrodes, have a circular cross section.

4. The collector according to claim 3, characterized in that at least one intermediate electrode is made in the form of a ring.

5. The collector according to claim 4, characterized in that the single or each intermediate electrode, made in the form of a ring, is equipped with a pair of protrusions located on the opposite end faces of the ring and mutually displaced along its circumference by at least 90 °, the length of each protrusion is chosen less than the distance from the end plane of the ring to the adjacent intermediate electrode.

6. The collector according to claim 5, characterized in that the mutual displacement of the protrusions around the circumference of the ring is chosen equal to 180 °.

7. The collector according to claim 5, characterized in that the side surface of each ring is coated with an insulation layer.

8. The collector according to claim 4, characterized in that at least two adjacent intermediate electrodes are made in the form of rings and provided with a pair of protrusions, the protrusions facing each other on adjacent electrodes being located without mutual displacement around the circumference of the ring.

9. The collector according to claim 8, characterized in that the surface of the insulating body and the side surface of the rings, with the exception of the protrusions made on them, are covered with a layer of insulation.

10. The collector according to claim 1, characterized in that the insulation thickness between the additional electrode and the corresponding intermediate electrode is directly related to the distance between this electrode and the main electrode electrically connected to the additional electrode.

11. The collector according to claim 2, characterized in that the insulating body is U-shaped, the length of the additional electrode is chosen equal to the length of the insulating body, the first main electrode is made in the form of a metal tube covering the insulating body in its curved part, and the second main the electrode is mechanically connected to one or both ends of the insulating body and electrically connected to an additional electrode, while the intermediate electrodes are located on one or both shoulders of the insulating body.

12. The collector according to claim 11, characterized in that the additional electrode is a core of a length of electric cable, and the insulating body is an insulation of said length of electric cable.

13. The collector according to claim 1, characterized in that the intermediate electrodes are made in the form of metal plates with rounded edges.

14. The collector according to claim 1, characterized in that the intermediate electrodes are made in the form of segments of an insulated wire.

15. The collector according to claim 1, characterized in that the line along which the intermediate electrodes are located with mutual displacement is in the form of a spiral covering the surface of the insulating body.

16. The collector according to claim 1, characterized in that the intermediate electrodes are mounted on a tape of insulating material fixed to the surface of the insulating body.

17. The collector according to claim 16, characterized in that said tape of insulating material is spirally wound onto the surface of the insulating body.

18. The collector device according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the protected elements are elements of an overhead power line with a voltage class of 10 kV, while the diameters of the insulating body and the additional electrode are selected to be 8 ÷ 60 mm and 3 ÷ 50 mm, respectively, and the distances between the main and intermediate electrodes are respectively 600 ÷ 1000 mm and 1 ÷ 100 mm.

19. The collector according to claim 1 or 2, characterized in that the protected elements are the elements of the electric equipment of the radar and the radome of the radar antenna, the second main electrode is electrically connected to the body of the radar and to the additional electrode, while the main and additional electrodes are made in the form of parallelepipeds, and the insulating body is in the form of a hollow parallelepiped, the cavity of which is filled with an additional electrode.

20. The collector device according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that the protected elements are the elements of the power line, while at least one first main electrode is connected directly or through the spark gap to the protected element, and the second main electrode is connected directly to the ground or through the spark gap .

21. A power line comprising supports with insulators, at least one electrically conductive wire connected to the insulators by means of fastening devices, and at least one current-conducting device for lightning protection of power line elements, characterized in that the current-conducting device for Lightning protection is made in the form of a down conductor device according to claim 20.

22. The line according to p. 21, characterized in that the energized wire is located inside the insulating protective layer, the first main electrode is made in the form of a biting clip installed on the insulating protective layer and electrically connected to the wire, and intermediate electrodes are installed on the surface of the insulating protective layer.

23. The line according to p. 21, characterized in that at least one mounting device is made in the form of an insulating strapping, and the intermediate electrodes are made in the form of metal rings mounted on an insulating strapping with an offset along the length of the strapping relative to adjacent main electrodes, the second main electrode is located near the insulator.

24. The line according to p. 21, characterized in that the down conductor device for lightning protection contains a length of cable, the insulation of which forms an insulating body, and a metal core contains an additional electrode, the first two main electrodes made in the form of terminators of a length of cable, clamps by which the ends the cable section is attached to the wire of the high voltage line, and the second main electrode, made in the form of a metal tube mounted in the middle of the cable section and attached to the support insulator, while full-time electrodes are made in the form of rings mounted on an insulating body between the second main electrode and the first main electrodes with mutual displacement along the length of the insulating body, and an auxiliary electrode is installed on the support to form a spark discharge gap together with the second main electrode.

25. A power line containing supports with insulators, at least one electrically conductive wire connected to the insulators by means of fastening devices, and at least one current-conducting device for lightning protection of power line elements, at least one the main electrode of the collector directly or through the spark gap is connected to the protected element, and at least one other main electrode directly or through the spark discharge ny gap is connected to earth, characterized in that the collector device for the lightning protection is designed as a collector device according to any one of claims. 10-18.