RU2619909C1 - Multi-chamber arrester with general pressure chamber - Google Patents
Multi-chamber arrester with general pressure chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619909C1 RU2619909C1 RU2015154067A RU2015154067A RU2619909C1 RU 2619909 C1 RU2619909 C1 RU 2619909C1 RU 2015154067 A RU2015154067 A RU 2015154067A RU 2015154067 A RU2015154067 A RU 2015154067A RU 2619909 C1 RU2619909 C1 RU 2619909C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- electrodes
- arrester
- insulating body
- pressure chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
- H01T4/16—Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к разрядникам для защиты от перенапряжений, например грозовых, электроустановок, высоковольтных линий электропередачи и электрических сетей. Изобретение также относится к высоковольтным линиям электропередачи, имеющим в своем составе элементы, снабженные такими разрядниками.The invention relates to surge arresters for surge protection, such as lightning, electrical installations, high voltage power lines and electrical networks. The invention also relates to high voltage power lines incorporating elements provided with such arresters.
Уровень техникиState of the art
Молниевые разряды являются одним из наиболее опасных явлений для эксплуатации высоковольтных линий электропередачи. При грозовом перенапряжении происходит перекрытие воздушного промежутка между токонесущим элементом линии электропередачи и заземленным элементом. После окончания импульса грозового перенапряжения это перекрытие под действием напряжения промышленной частоты, приложенного к токонесущему элементу, переходит в силовую дугу промышленной частоты.Lightning discharges are one of the most dangerous phenomena for the operation of high-voltage power lines. During a lightning overvoltage, the air gap between the current-carrying element of the power line and the grounded element overlaps. After the end of the lightning overvoltage pulse, this overlap under the influence of an industrial frequency voltage applied to the current-carrying element passes into a power arc of an industrial frequency.
В качестве решения проблемы образования силовой дуги при грозовом перенапряжении в международной заявке WO 2010082861 был предложен разрядник для грозозащиты электрооборудования или линии электропередачи, содержащий изоляционное тело, выполненное из твердого диэлектрика, два основных электрода, механически связанных с изоляционным телом, и два или более промежуточных электродов, выполненных с возможностью формирования разряда (например, стримерного) между каждым из основных электродов и смежным с ним промежуточным электродом и между смежными промежуточными электродами, причем смежные электроды расположены между основными электродами с взаимным смещением, по меньшей мере, вдоль продольной оси изоляционного тела. Разрядник по указанной международной заявке характеризуется тем, что промежуточные электроды расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем изоляции, толщина которого выбрана превышающей расчетный диаметр Dk канала указанного разряда, при этом между смежными промежуточными электродами выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела разрядные камеры (полости), площадь S поперечного сечения которых в зоне формирования канала разряда выбрана из условия S<Dк⋅g, где g - минимальное расстояние между смежными промежуточными электродами.As a solution to the problem of the formation of a power arc during lightning overvoltage, WO 2010082861 proposed a spark gap arrester for electrical equipment or a power line containing an insulating body made of a solid dielectric, two main electrodes mechanically connected to the insulating body, and two or more intermediate electrodes made with the possibility of forming a discharge (for example, streamer) between each of the main electrodes and the adjacent intermediate electrode and between adjacent intermediate electrodes, and adjacent electrodes are located between the main electrodes with mutual displacement, at least along the longitudinal axis of the insulating body. The arrester according to the specified international application is characterized in that the intermediate electrodes are located inside the insulating body and are separated from its surface by an insulation layer whose thickness is chosen to exceed the calculated channel diameter D k of the specified discharge, while discharge chambers extending to the surface of the insulating body are made between adjacent intermediate electrodes ( cavity), the cross-sectional area S of which in the zone of formation of the discharge channel is selected from the condition S <D to ⋅g, where g is the minimum distance between the adjacent and intermediate electrodes.
При воздействии на такой мультикамерный разрядник импульса грозового перенапряжения электрическими разрядами пробиваются промежутки между электродами. Благодаря тому, что разряды между промежуточными электродами происходят внутри камер, объемы которых весьма малы, при расширении канала создается высокое давление газов, под действием которого каналы искровых разрядов между электродами перемещаются к поверхности изоляционного тела и далее выдуваются наружу в окружающий воздух.When such a multicameral arrester is exposed to a lightning overvoltage pulse, electric gaps break through the gaps between the electrodes. Due to the fact that the discharges between the intermediate electrodes occur inside chambers, the volumes of which are very small, when the channel expands, high gas pressure is created, under the influence of which the channels of spark discharges between the electrodes move to the surface of the insulating body and then are blown outward into the surrounding air.
Вследствие возникающего дутья и удлинения каналов между электродами каналы разрядов охлаждаются, суммарное сопротивление всех каналов увеличивается, т.е. общее сопротивление разрядника возрастает, и происходит ограничение импульсного тока грозового перенапряжения. Ток грозового перенапряжения отводится через опору в землю и вслед за ним протекает сопровождающий ток промышленной частоты. При переходе тока через ноль дуга гаснет, и линия электропередачи продолжает бесперебойную работу.Due to the blowing and elongation of the channels between the electrodes, the discharge channels are cooled, the total resistance of all channels increases, i.e. the total resistance of the arrester increases, and the surge current of the lightning surge is limited. The lightning overvoltage current is diverted through the support into the ground and an accompanying current of industrial frequency flows after it. When the current passes through zero, the arc goes out, and the power line continues uninterrupted operation.
Такой принцип работы мультикамерного разрядника является достаточно эффективным, поскольку конструкция разрядника получается простой, надежной и недорогой. В то же время вышеописанный разрядник обладает таким недостатком, как значительная длительность сопровождающего тока. Причиной этого является то, что сопровождающий ток имеет промышленную частоту и для гашения дуги необходим его переход через ноль. Частота переходов через ноль задается промышленной частотой и, следовательно, не может произвольно меняться. В связи с этим требуются дополнительные меры, направленные на гашение дуги непосредственно после протекания тока грозового разряда.This principle of operation of a multi-chamber arrester is quite effective, since the design of the arrester is simple, reliable and inexpensive. At the same time, the above-described arrester has such a disadvantage as a significant duration of the accompanying current. The reason for this is that the accompanying current has an industrial frequency and to extinguish the arc requires its passage through zero. The frequency of transitions through zero is set by the industrial frequency and, therefore, cannot arbitrarily change. In this regard, additional measures are required aimed at extinguishing the arc immediately after the passage of a lightning current.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является снижение длительности сопровождающего тока в мультиэлектродном разряднике путем обеспечения гашения дуги после прохождения импульса грозового перенапряжения до перехода сопровождающего тока, имеющего промышленную частоту, через ноль.The objective of the present invention is to reduce the duration of the accompanying current in the multielectrode arrester by providing arc extinction after the passage of the lightning surge pulse until the accompanying current having an industrial frequency passes through zero.
Задача настоящего изобретения решается с помощью разрядника для грозозащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи, содержащего изоляционное тело, выполненное из диэлектрика, и пять или более электродов, механически связанных с изоляционным телом. Электроды расположены с обеспечением возможности формирования под воздействием грозового перенапряжения электрического разряда между соседними электродами.The objective of the present invention is solved using a spark gap for lightning protection of electrical components or power lines containing an insulating body made of a dielectric, and five or more electrodes mechanically connected to the insulating body. The electrodes are arranged to provide the possibility of formation under the influence of lightning overvoltage electrical discharge between adjacent electrodes.
В разряднике согласно настоящему изобретению электроды расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем изоляции, причем соседние электроды выступают в разрядные камеры, имеющие выходы на поверхность изоляционного тела. Отличительным признаком настоящего изобретения является то, что разрядник содержит, по меньшей мере, одну общую напорную камеру, причем, по меньшей мере, часть разрядных камер соединена, по меньшей мере, с одной общей напорной камерой через разрядные промежутки между соседними электродами.In the arrester according to the present invention, the electrodes are located inside the insulating body and are separated from its surface by an insulation layer, the adjacent electrodes protruding into the discharge chambers having exits to the surface of the insulating body. A distinctive feature of the present invention is that the arrester contains at least one common pressure chamber, and at least a portion of the discharge chambers is connected to at least one common pressure chamber through the discharge gaps between adjacent electrodes.
В преимущественном варианте осуществления напорная камера расположена вдоль электродов. Пары электродов, образующих разрядные промежутки, могут располагаться как вдоль напорной камеры, так и поперек ее или под углом к ней. Напорная камера может быть соединена, по меньшей мере, с некоторыми разрядными камерами в части разрядных промежутков между электродами проходами с площадью поперечного сечения меньше минимальной площади сечения разрядного промежутка в плоскости, параллельной поперечному сечению проходов. Напорная камера может иметь переменное в продольном направлении поперечное сечение.In an advantageous embodiment, the pressure chamber is located along the electrodes. Pairs of electrodes forming discharge gaps can be located both along the pressure chamber and across it or at an angle to it. The pressure chamber can be connected to at least some discharge chambers in the part of the discharge gaps between the electrodes of the passages with a cross-sectional area less than the minimum cross-sectional area of the discharge gap in a plane parallel to the cross-section of the passages. The pressure chamber may have a longitudinally variable cross section.
Задача настоящего изобретения также решается с помощью изолятора-разрядника для крепления, в качестве одиночного изолятора или в составе колонки или гирлянды изоляторов, высоковольтного провода в электроустановке или на линии электропередачи. Изолятор-разрядник содержит изоляционное тело и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры, причем первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения непосредственно или посредством крепежного устройства с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, а второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с опорой или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды.The objective of the present invention is also solved by using an insulator-arrester for mounting, as a single insulator or as part of a column or a string of insulators, a high-voltage wire in an electrical installation or on a power line. The insulator-discharger contains an insulating body and reinforcement in the form of first and second reinforcement elements installed at its ends, the first reinforcing element being able to connect directly or by means of a fastening device to a high-voltage wire or to the second reinforcing element of a previous high-voltage insulator of the indicated column or string, and the second reinforcement element is configured to be connected to a support or to the first reinforcement element of a subsequent high-voltage insulator of the indicated columns or garlands.
Такой изолятор-разрядник содержит разрядник по любому из вышеописанных вариантов, установленный с возможностью формирования под воздействием грозового перенапряжения электрического разряда между первым элементом арматуры и, по меньшей мере, одним смежным с ним электродом, а также вторым элементом арматуры и, по меньшей мере, одним смежным с ним электродом.Such an insulator-arrester contains a spark gap according to any of the above options, installed with the possibility of formation under the influence of lightning overvoltage of an electric discharge between the first element of the valve and at least one electrode adjacent to it, as well as the second element of the valve and at least one an adjacent electrode.
Задача настоящего изобретения также решается с помощью экрана-разрядника, содержащего изоляционное тело, выполненное с возможностью механического закрепления на элементе электрооборудования или линии электропередачи с обеспечением, по меньшей мере, частичного огибания указанного или соседнего с ним элемента электрооборудования или линии электропередачи. Экран-разрядник содержит разрядник по любому из вышеописанных вариантов, установленный на расстоянии от огибаемого элемента электрооборудования или линии электропередачи.The objective of the present invention is also solved with the help of a surge arrester containing an insulating body, made with the possibility of mechanical fastening on an element of electrical equipment or power lines with at least partial bending of the specified or adjacent element of electrical equipment or power lines. The arrester screen comprises an arrester according to any of the above options, mounted at a distance from the envelope element of the electrical equipment or power line.
Задача настоящего изобретения также решается с помощью линии электропередачи, содержащей опоры, одиночные изоляторы и/или изоляторы, собранные в колонки или гирлянды, и, по меньшей мере, один находящийся под высоким электрическим напряжением провод, связанный непосредственно или посредством крепежных устройств с элементами арматуры одиночных изоляторов и/или первых изоляторов колонок или гирлянд изоляторов, причем каждый одиночный изолятор или каждая колонка или гирлянда изоляторов закреплен (закреплена) на одной из опор посредством элемента своей арматуры, смежного с указанной опорой. В соответствии с изобретением линия электропередачи содержит, по меньшей мере, один разрядник по любому из вышеописанных вариантов и/или, по меньшей мере, один экран-разрядник по вышеописанному варианту и/или, по меньшей мере, один из изоляторов представляет собой изолятор-разрядник по вышеописанному варианту.The objective of the present invention is also solved by using a power line containing poles, single insulators and / or insulators, assembled in columns or garlands, and at least one wire under high voltage, connected directly or by means of fasteners with elements of reinforcement single insulators and / or first insulators of columns or strings of insulators, wherein each single insulator or each column or string of insulators is fixed (secured) to one of the supports by an element of its reinforcement adjacent to the indicated support. In accordance with the invention, the power line comprises at least one spark gap according to any of the above options and / or at least one shield gap according to the above embodiment and / or at least one of the insulators is an insulator gap according to the above option.
Благодаря настоящему изобретению достигается такой технический результат, как гашения дуги разряда после прохождения импульса грозового перенапряжения до перехода сопровождающего тока, имеющего промышленную частоту, через ноль. Это происходит вследствие того, что высокое давление газов, формируемое при расширении канала искрового разряда, позволяет, с одной стороны, сжать воздух, находящийся в напорной камере, а с другой стороны создать поток газа, выдувающего искровые разряды из камер наружу. После того, как поток газа, создаваемый за счет расширения канала искрового разряда, и вынесет искровой канал наружу камеры и удлинит его, поток газа из напорной камеры обеспечит разрыв указанного искрового разряда, то есть гашение дуги. Таким образом снижается длительность сопровождающего тока в мультиэлектродном разряднике вплоть до нуля в зависимости от параметров грозового перенапряжения и размеров разрядных камер, т.е. через разрядник может протекать только ток импульса грозового перенапряжения.Thanks to the present invention, a technical result is achieved, such as the extinction of the discharge arc after the passage of a lightning surge pulse before the accompanying current having an industrial frequency passes through zero. This is due to the fact that the high gas pressure generated during the expansion of the spark discharge channel allows, on the one hand, to compress the air in the pressure chamber, and on the other hand to create a gas flow blowing the spark discharges out of the chambers. After the gas flow created by expanding the channel of the spark discharge and takes the spark channel out of the chamber and lengthens it, the gas flow from the pressure chamber will provide a gap of the specified spark discharge, that is, the extinction of the arc. Thus, the duration of the accompanying current in the multielectrode arrester decreases to zero, depending on the parameters of the lightning overvoltage and the size of the discharge chambers, i.e. only a lightning surge pulse current can flow through the arrester.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 представлен вид разрядника в соответствии с изобретением в разрезе.In FIG. 1 is a sectional view of a spark gap according to the invention.
На фиг. 2 представлен вид электрода с образующей напорной камеры в разрезе.In FIG. 2 is a sectional view of an electrode with a pressure chamber generatrix.
На фиг. 3 представлен вид электрода с образующей напорной камеры сбоку.In FIG. 3 shows a side view of an electrode with a pressure chamber generatrix.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на сопровождающие чертежи и частные варианты осуществления. Такое описание дается с целью пояснения изобретения на частных примерах и не предназначено для ограничения объема охраны настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. В то же время при необходимости в формуле изобретения могут быть приведены признаки из описания с целью более точного определения объема охраны.The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings and particular embodiments. Such a description is given for the purpose of explaining the invention with particular examples and is not intended to limit the scope of protection of the present invention defined by the claims. At the same time, if necessary, the features of the description may be given in the claims to more accurately determine the scope of protection.
На фиг. 1 показан пример разрядника для грозозащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи в разрезе. Разрядник содержит изоляционное тело 1, выполненное из диэлектрика, и шесть электродов 2, механически связанных с изоляционным телом. В то же время необходимо учитывать, что в соответствии с настоящим изобретением минимальное количество электродов равно пяти, а разрядных промежутков между ними (и соответственно разрядных камер) может быть как минимум четыре.In FIG. 1 shows an example of a spark gap for lightning protection of electrical components or power lines in section. The arrester contains an
Электроды расположены с обеспечением возможности формирования под воздействием грозового перенапряжения электрического разряда между соседними электродами. Для этого электроды формируют разрядные промежутки между собой, которые имеют такой размер и форму, что могут пробиваться электрическими разрядами при приложении к электродам грозового перенапряжения (например, вследствие удара молнии), однако при отсутствии грозового перенапряжения электрические разряды между электродами сформироваться не могут - это необходимо для того, чтобы напряжение на токонесущих элементах линии электропередачи или других электроустановках не замыкалось на землю.The electrodes are arranged to provide the possibility of formation under the influence of lightning overvoltage of an electrical discharge between adjacent electrodes. To do this, the electrodes form discharge gaps between themselves, which are of such a size and shape that they can be pierced by electrical discharges when lightning overvoltages are applied to the electrodes (for example, due to a lightning strike), however, in the absence of lightning overvoltage, electrical discharges between the electrodes cannot be formed - this is necessary so that the voltage on the current-carrying elements of the power line or other electrical installations does not close to the ground.
В разряднике согласно настоящему изобретению электроды 2 расположены внутри изоляционного тела 1 и отделены от его поверхности слоем изоляции. Соседние электроды 2 выступают в разрядные камеры 3, имеющие выходы на поверхность изоляционного тела. При подаче на один из электродов 2 грозового перенапряжения разрядные промежутки между соседними электродами 2 пробиваются искровыми разрядами 5 и через разрядник начинает протекать ток, вызванный зарядом, полученным защищаемым элементом электроустановки или линией электропередачи в результате молниевого удара.In the arrester according to the present invention, the
По мере протекания тока канал искрового разряда расширяется и за счет ограниченного объема разрядной камеры создает высокое давление газов. Поскольку разрядные камеры открыты в окружающее пространство, газ начинает вытекать из камер и этот поток газа выдувает искровые разряды из камер наружу. Вследствие этого искровые каналы удлиняются и растет сопротивление.As the current flows, the spark discharge channel expands and creates a high gas pressure due to the limited volume of the discharge chamber. Since the discharge chambers are open to the surrounding space, gas begins to flow out of the chambers and this gas stream blows spark discharges from the chambers to the outside. As a result, spark channels lengthen and resistance increases.
Для того, чтобы обеспечить не только удлинение искровых каналов, но и их разрыв, разрядник снабжен общей напорной камерой 4, расположенной вдоль электродов 2 и соединенной с разрядными камерами 3 через разрядные промежутки между соседними электродами 2. На фиг. 1 показан частный вариант, когда разрядные камеры 3 (или некоторые из них) в части разрядных промежутков соединены с общей напорной камерой 4. В настоящем документе под напорными камерами понимаются общие для нескольких разрядных камер напорные камеры, если не указано другое.In order to ensure not only the extension of the spark channels, but also their rupture, the spark gap is equipped with a
Разрядные камеры могут быть соединены с общей напорной камерой через проходы, площадь поперечного сечения которых может быть меньше минимальной площади сечения разрядного промежутка в плоскости, параллельной поперечному сечению проходов. Это позволит регулировать поток газа из разрядной камеры (разрядного промежутка) в напорную камеру независимо от размеров разрядного промежутка и разрядной камеры в целом. Благодаря этому размеры разрядных промежутков и разрядных камер могут подбираться под необходимые условия эксплуатации независимо от условий, выполнение которых необходимо для гашения разряда и реализуется с помощью напорной камеры и проходов соответствующих сечений.The discharge chambers can be connected to a common pressure chamber through passages, the cross-sectional area of which can be less than the minimum cross-sectional area of the discharge gap in a plane parallel to the cross-section of the passages. This will allow you to adjust the gas flow from the discharge chamber (discharge gap) to the pressure chamber, regardless of the size of the discharge gap and the discharge chamber as a whole. Due to this, the sizes of the discharge gaps and discharge chambers can be selected for the necessary operating conditions, regardless of the conditions, the fulfillment of which is necessary to quench the discharge and is implemented using the pressure chamber and passages of the corresponding sections.
В то же время необходимо отметить, что возможны варианты, когда проходы имеют одинаковые сечения с разрядной камерой, как показано на фиг. 1, или с разрядным промежутком, или когда разрядные промежутки выходят непосредственно в напорную камеру. Таким образом, разрядные промежутки разделяют электроды и соединяют разрядные камеры с напорной камерой непосредственно или через проходы.At the same time, it should be noted that variants are possible when the passages have the same cross sections with the discharge chamber, as shown in FIG. 1, or with a discharge gap, or when the discharge gaps exit directly into the pressure chamber. Thus, the discharge gaps separate the electrodes and connect the discharge chambers to the pressure chamber directly or through passages.
Во время начала искрового разряда и расширения его канала высокое давление газа распространяется в обе камеры - напорную и разрядную, однако из разрядной камеры газ выходит наружу, а в напорной камере создается напор (повышенное давление) газа. Таким образом, благодаря разделению камер разрядным промежутком в них могут быть обеспечены разные процессы при одном и том же источнике, запускающем эти процессы. Однако разрядный промежуток (и при наличии проход) не только отделяет разрядные камеры от напорных, но и соединяет их.During the start of a spark discharge and the expansion of its channel, high gas pressure propagates in both chambers - pressure and discharge, however, gas escapes from the discharge chamber, and gas pressure (pressure) is created in the pressure chamber. Thus, due to the separation of the chambers by the discharge gap, different processes can be provided in them with the same source that starts these processes. However, the discharge gap (and if there is a passage) not only separates the discharge chambers from the pressure chambers, but also connects them.
Как только искровой разряд перестает формировать высокое давление в этих камерах (например, когда канал искрового разряда выдут наружу из разрядной камеры), напор газа в напорной камере создает дополнительный поток газа из напорной камеры в разрядную через проход, если предусмотрен, и далее через пространство между электродами (т.е. разрядный промежуток, а точнее место формирования разряда) и далее наружу из разрядника. Благодаря такому дополнительному потоку газа, обеспеченному повышенным давлением в напорной камере, сформированным при начале искрового разряда, канал искрового разряда, вынесенный из разрядной камеры, может быть разорван и тем самым сопровождающий ток будет прекращен еще до перехода тока промышленной частоты через ноль - в оптимальном варианте сразу после протекания заряда, вызванного молниевым ударом.As soon as the spark discharge ceases to generate high pressure in these chambers (for example, when the spark discharge channel is pulled out from the discharge chamber), the gas pressure in the pressure chamber creates an additional gas flow from the pressure chamber to the discharge through the passage, if provided, and then through the space between electrodes (i.e., the discharge gap, or rather the place where the discharge was formed) and further outward from the spark gap. Due to this additional gas flow provided by the increased pressure in the pressure chamber formed at the beginning of the spark discharge, the channel of the spark discharge removed from the discharge chamber can be broken and thereby the accompanying current will be stopped even before the industrial frequency current passes through zero - in the best case immediately after a charge caused by a lightning strike.
Полученное техническое решение эффективно разделяет задачи формирования условий для электрического разряда и обеспечения требуемых для эффективного гашения разрядной дуги параметров потока газа путем подбора соответствующей конфигурации напорной, и/или разрядной камер, и/или проходов, если они предусмотрены. Благодаря этому обеспечивается возможность независимого усовершенствования процессов, протекающих в разряднике.The obtained technical solution effectively separates the tasks of creating conditions for an electric discharge and providing the gas flow parameters required for effective extinction of the discharge arc by selecting the appropriate configuration of the pressure and / or discharge chambers and / or passages, if provided. Thanks to this, it is possible to independently improve the processes occurring in the arrester.
В показанном на фигуре варианте осуществления напорная камера расположена вдоль электродов. Благодаря этому удается не увеличивать или увеличивать несущественно габариты разрядника. В то же время возможны и другие конфигурации и расположения напорных камер при выполнении условия, указанного в формуле изобретения - напорная и разрядная камеры должны быть разделены между собой и соединяться разрядным промежутком, то есть пространством между электродами.In the embodiment shown in the figure, the pressure chamber is located along the electrodes. Due to this, it is possible not to increase or increase the dimensions of the spark gap insignificantly. At the same time, other configurations and arrangements of pressure chambers are possible if the condition specified in the claims is fulfilled — the pressure and discharge chambers must be separated and connected by a discharge gap, that is, the space between the electrodes.
В варианте расположения, показанном на фигурах, такому расположению может соответствовать нахождение разрядной камеры с выходом наружу над линией, задаваемой электродами (например, их средней или другой линией), или горизонтальной плоскостью, проходящей через такую линию, а напорная камера может находиться под электродами (например, их средней или другой линией), или горизонтальной плоскостью, проходящей через такую линию. Однако положение разрядника не ограничивается показанным на фигурах и может быть другим, получаемым из показанного поворотами, наклонами и/или изгибами в необходимые для этого стороны или относительно требуемых осей поворота, наклона и/или изгиба.In the arrangement shown in the figures, such an arrangement may correspond to the location of the discharge chamber with the exit outward above the line defined by the electrodes (for example, their middle or another line), or a horizontal plane passing through such a line, and the pressure chamber may be under the electrodes ( for example, their middle or other line), or a horizontal plane passing through such a line. However, the position of the arrester is not limited to that shown in the figures and may be different from that shown by turning, tilting and / or bending to the sides necessary for this or relative to the required axis of rotation, tilt and / or bending.
Пары электродов, образующих разрядные промежутки, на фиг. 1 расположены вдоль напорной камеры, т.е. линия, соединяющая электроды по кратчайшему расстоянию между ними в разрядном промежутке параллельна линии, проходящей вдоль напорной камеры (можно также сказать, что разрядный промежуток параллелен напорной камере). Это обеспечивает минимизацию габаритов разрядника.Pairs of electrodes forming discharge gaps in FIG. 1 are located along the pressure chamber, i.e. the line connecting the electrodes along the shortest distance between them in the discharge gap is parallel to the line running along the pressure chamber (we can also say that the discharge gap is parallel to the pressure chamber). This minimizes the dimensions of the arrester.
Однако возможны и другие варианты, когда пары электродов, образующих разрядные промежутки, расположены поперек или под углом к напорной камере, т.е. линия, соединяющая электроды по кратчайшему расстоянию между ними в разрядном промежутке, расположена перпендикулярно или под углом к линии, проходящей вдоль напорной камеры (можно также сказать, что разрядный промежуток расположен поперек или под углом к напорной камере). Это обеспечивает более высокое количество разрядных промежутков на длину разрядника.However, other options are possible when pairs of electrodes forming discharge gaps are located transversely or at an angle to the pressure chamber, i.e. the line connecting the electrodes at the shortest distance between them in the discharge gap is perpendicular or at an angle to the line running along the pressure chamber (we can also say that the discharge gap is transverse or at an angle to the pressure chamber). This provides a higher number of discharge gaps per length of the arrester.
На фиг. 1 показана напорная камера, имеющая постоянное по длине поперечное сечение. Такое выполнение напорной камеры обеспечивает простоту ее выполнения. Однако могут быть предусмотрены и другие варианты исполнения напорной камеры. Например, напорная камера может иметь переменное в продольном направлении поперечное сечение (т.е. сечение, изменяющееся по длине напорной камеры) и может быть снабжена, например, перегородками (преимущественно частично перекрывающими поперечное сечением напорной камеры).In FIG. 1 shows a pressure chamber having a constant cross-sectional length. This embodiment of the pressure chamber provides the simplicity of its implementation. However, other pressure chamber configurations may be provided. For example, the pressure chamber may have a longitudinally variable cross-section (i.e., a section varying along the length of the pressure chamber) and may be provided, for example, with partitions (mainly partially overlapping the cross-section of the pressure chamber).
Полученное техническое решение эффективно разделяет задачи формирования условий для электрического разряда и обеспечения таких конфигураций совокупности разрядных камер (совместно с общей напорной камерой), которые позволяют регулировать параметры потока газа. Благодаря этому обеспечивается возможность независимого усовершенствования составляющих частей разрядных камер и получения разрядника с улучшенными эксплуатационными характеристиками. К достоинствам предложенного решения также относится простота конструкции, обеспечивающая малозатратную подготовку производства.The obtained technical solution effectively separates the tasks of creating conditions for an electric discharge and providing such configurations of the set of discharge chambers (together with a common pressure chamber) that allow you to adjust the gas flow parameters. Thanks to this, it is possible to independently improve the constituent parts of the discharge chambers and obtain a spark gap with improved operational characteristics. The advantages of the proposed solution also include the simplicity of the design, which provides low-cost production preparation.
Дополнительным преимуществом общей напорной камеры является то, что при соответствующем учете последовательное формирование разрядов в разрядных камерах может быть использовано для создания предварительного или запаздывающего давления в разрядных камерах, что может способствовать гашению протекающих в них разрядов. Переменное в продольном направлении поперечное сечение напорной камеры также может быть использовано для регулирования потока газа с целью обеспечения оптимальных условий гашения дуги.An additional advantage of the common pressure chamber is that, with due regard, the sequential formation of discharges in the discharge chambers can be used to create preliminary or delayed pressure in the discharge chambers, which can contribute to the suppression of discharges occurring in them. A longitudinally variable cross section of the pressure chamber can also be used to control the gas flow in order to ensure optimal conditions for extinguishing the arc.
Напорная камера в основном варианте отделена от окружающей среды в изоляционном теле под электродами и соединяется с ней только через разрядные камеры. Однако в некоторых вариантах напорная камера может соединяться с окружающей средой и непосредственно через торцевые или боковые отверстия, то есть минуя разрядные камеры. В таких случаях величина отверстий должна регулироваться так, чтобы основная функция камеры, создавать напор воздуха/газа, продолжала выполняться, например, за счет динамических характеристик взаимодействия воздуха/газа со стенками, перегородками и отверстиями напорной камеры = переменное поперечное сечение напорной камеры вдоль ее длины может обеспечить дополнительные преимущества.The pressure chamber in the main embodiment is separated from the environment in an insulating body under the electrodes and is connected to it only through the discharge chambers. However, in some embodiments, the pressure chamber can be connected to the environment and directly through the end or side openings, that is, bypassing the discharge chambers. In such cases, the size of the holes should be adjusted so that the main function of the chamber, to create an air / gas pressure, continues to be performed, for example, due to the dynamic characteristics of the interaction of air / gas with the walls, partitions and openings of the pressure chamber = variable cross-section of the pressure chamber along its length may provide additional benefits.
На фиг. 2 и 3 показана образующая (формирователь) 6 напорной камеры 8, закрепленная на электроде 7. Напорные камеры 8 могут быть ограничены с помощью металлических элементов 6, по меньшей мере, частично охватывающих электроды 7. Указанные металлические элементы могут быть выполнены из листового металла или из объемных металлических кусков путем их резания, сверления, фрезерования и других известных из уровня техники операций. Кроме того, металлические элементы могут быть выполнены и путем литья или экструзии.In FIG. Figures 2 and 3 show the generator (former) 6 of the
Наличие подобных металлических формирователей 6 напорных камер 8 снижает необходимость обеспечения прочностных характеристик изоляционного тела разрядника в месте нахождения напорных камер, благодаря чему изоляционное тело может изготавливаться не только из твердых, жестких и/или прочных диэлектриков, но и из достаточно мягких, например, с использованием силиконовой резины, в том числе достаточно гибкой и мягкой.The presence of
Необходимость такого усиления может диктоваться тем, что в отличие от разрядных камер 3, где газы под действием высокого давления выходят наружу и давление снижается (т.е. ограничено по величине), в напорной камере 4 давление газа (в т.ч. воздуха) может возрастать до весьма высоких величин, так как газ может выходить только через разрядный промежуток в разрядную камеру, а во время начала и нарастания разряда газ из разрядного промежутка только поступает в напорную камеру, препятствуя его выходу. В связи с этим наличие металлических элементов 6 препятствует деформации изоляционного тела и механически усиливает конструкцию разрядника.The need for such amplification can be dictated by the fact that, in contrast to the
Кроме того, использование таких металлических элементов упрощает изготовление разрядника, поскольку нет необходимости извлекать закладные элементы из изоляционного тела, предназначенные для формирования полостей напорных камер при формировании изоляционного тела из полимеров путем заполнения соответствующих форм. Указанные металлические элементы одновременно ограничивают напорные камеры и представляют собой закладные элементы, которые не требуется извлекать.In addition, the use of such metal elements simplifies the manufacture of a spark gap, since there is no need to remove the embedded elements from the insulating body, designed to form the cavities of the pressure chambers when forming the insulating body from polymers by filling in the appropriate forms. These metal elements at the same time limit the pressure chamber and are embedded elements that do not need to be removed.
Металлические элементы 6 могут, по меньшей мере, частично охватывать электрод 7, выступающий в соседние разрядные камеры. Металлический элемент 6 может крепиться на электроде или располагаться рядом с ним с целью обеспечения технологичности изготовления разрядника. Электроды 7 с образующими 6 закладываются в форму для изготовления разрядника, например, вдоль одной линии так, чтобы камеры 8 также находились на одной линии. При заполнении формы диэлектриком необходимо предусмотреть, чтобы пространство между соседними камерами 8 оказалось незаполненным, тогда после завершения процесса изготовления разрядника камеры 8 будут составлять одну общую напорную камеру.
В некоторых вариантах камеры 8 могут располагаться под углом друг к другу, и при обеспечении между ними незаполненного пространства они также будут образовывать общую напорную камеру, но не прямую, а изогнутую. Указанные незаполненные диэлектриком пространства между камерами 8 должны быть соединены с разрядными камерами через разрядные промежутки между соседними электродами, выступающими в разрядные промежутки.In some embodiments, the
Изобретение описано в отношении варианта с одной напорной камерой, однако в разряднике могут быть предусмотрены две или более напорных камер, каждая из которых является общей для некоторого количества разрядных камер (при этом могут быть предусмотрены изолированные напорные камеры, соединенные только с одной разрядной камерой). Несколько общих напорных камер могут располагаться вдоль друг друга, с полным или частичным перекрытием по длине, или последовательно. Несколько общих напорных камер могут иметь различные соединения с разрядными камерами, и это может обеспечивать дополнительные возможности в плане формирования потоков газов с характеристиками, необходимыми для гашения разрядных дуг.The invention has been described with respect to the one-pressure chamber variant, however, two or more pressure chambers may be provided in the arrester, each of which is common to a number of discharge chambers (in this case, isolated pressure chambers connected to only one discharge chamber can be provided). Several common pressure chambers can be located along each other, with full or partial overlap in length, or sequentially. Several common pressure chambers can have different connections to the discharge chambers, and this can provide additional opportunities in terms of the formation of gas flows with the characteristics necessary to extinguish the discharge arcs.
Описанные конфигурации разрядника могут применяться как по отдельности, так и в составе других устройств и элементов электроустановок или линий электропередачи. Например, разрядник в соответствии с настоящим изобретением может использоваться в составе изолятора-разрядника, будучи размещенным, например, на изоляционном теле изолятора.The described configurations of the arrester can be used both individually and as part of other devices and elements of electrical installations or power lines. For example, the arrester in accordance with the present invention can be used as part of an insulator-arrester, being placed, for example, on the insulating body of the insulator.
Изолятор-разрядник содержит изоляционное тело и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры, причем первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, а второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с опорой или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды.The insulator-discharger contains an insulating body and reinforcement in the form of first and second reinforcement elements installed at its ends, the first reinforcing element being configured to connect, directly or by means of a fastening device, to a high-voltage wire or to the second reinforcing element of a previous high-voltage insulator of the indicated column or garland and the second reinforcement element is configured to be connected to a support or to the first reinforcement element of the subsequent high-voltage insulator x columns or garlands.
Такой изолятор-разрядник содержит разрядник по любому из вышеописанных вариантов, установленный с возможностью формирования под воздействием грозового перенапряжения электрического разряда между первым элементом арматуры и, по меньшей мере, одним смежным с ним электродом, а также вторым элементом арматуры и, по меньшей мере, одним смежным с ним электродом. При этом предполагается, что разрядник установлен с обеспечением возможности развития разрядов в самом разряднике в разрядных камерах между соседними электродами между формированием электрического разряда между первым элементом арматуры и, по меньшей мере, одним смежным с ним электродом, а также вторым элементом арматуры и, по меньшей мере, одним смежным с ним электродом.Such an insulator-arrester contains a spark gap according to any of the above options, installed with the possibility of formation under the influence of lightning overvoltage of an electric discharge between the first element of the valve and at least one electrode adjacent to it, as well as the second element of the valve and at least one an adjacent electrode. It is assumed that the arrester is installed with the possibility of developing discharges in the arrester in the discharge chambers between adjacent electrodes between the formation of an electric discharge between the first armature element and at least one electrode adjacent to it, as well as the second armature element and at least at least one electrode adjacent to it.
Разрядник также может устанавливаться вокруг (т.е. с огибанием) различных элементов электроустановок или линий электропередач, образуя тем самым экран для защиты от коронного разряда (corona ring, corona shield) - для этого огибающий разрядник может быть снабжен элементами крепления на огибаемом элементе электроустановки или линии электропередачи. Получаемый таким образом экран-разрядник содержит изоляционное тело, выполненное с возможностью механического закрепления на элементе электрооборудования или линии электропередачи с обеспечением, по меньшей мере, частичного огибания указанного или соседнего с ним элемента электрооборудования или линии электропередачи. Экран-разрядник также содержит разрядник по любому из вышеописанных вариантов, установленный на расстоянии от огибаемого элемента электрооборудования или линии электропередачи. Преимущественно разрядник отделен от огибаемого элемента электрооборудования или линии электропередачи воздушным зазором вдоль разрядника, через который могут проходить элементы крепления изоляционного тела.The arrester can also be installed around (i.e. with the envelope) various elements of electrical installations or power lines, thereby forming a screen for protection against corona discharge (corona ring, corona shield) - for this, the envelope arrester can be equipped with fasteners on the envelope of the electrical installation or power lines. Thus obtained screen-arrester contains an insulating body, made with the possibility of mechanical fastening on the element of electrical equipment or power lines with at least partial bending of the specified or adjacent element of electrical equipment or power lines. The arrester screen also comprises a arrester according to any of the above options, mounted at a distance from the envelope element of the electrical equipment or power line. Advantageously, the arrester is separated from the envelope element of the electrical equipment or the power line by an air gap along the arrester through which the fastening elements of the insulating body can pass.
В составе линий электропередач разрядник в соответствии с настоящим изобретением может использоваться как сам по себе, так и в составе вышеуказанных защитных элементов - изолятора-разрядника и/или экрана для защиты от коронного разряда. Линии электропередачи обычно содержат опоры, одиночные изоляторы и/или изоляторы, собранные в колонки или гирлянды, и, по меньшей мере, один находящийся под высоким электрическим напряжением провод, связанный непосредственно или посредством крепежных устройств с элементами арматуры одиночных изоляторов и/или первых изоляторов колонок или гирлянд изоляторов, причем каждый одиночный изолятор или каждая колонка или гирлянда изоляторов закреплен (закреплена) на одной из опор посредством элемента своей арматуры, смежного с указанной опорой. В соответствии с изобретением линия электропередачи содержит, по меньшей мере, один разрядник по любому из вышеописанных вариантов и/или, по меньшей мере, один экран-разрядник по вышеописанному варианту и/или, по меньшей мере, один из изоляторов представляет собой изолятор-разрядник по вышеописанному варианту.As part of power lines, the arrester in accordance with the present invention can be used both by itself and as part of the above-mentioned protective elements - an insulator-arrester and / or screen to protect against corona discharge. Power lines usually contain supports, single insulators and / or insulators, assembled in columns or garlands, and at least one wire under high electric voltage connected directly or by means of fastening devices to fittings of single insulators and / or first column insulators or garlands of insulators, with each single insulator or each column or string of insulators fixed (fixed) to one of the supports by means of an element of its armature adjacent to the specified support th. In accordance with the invention, the power line comprises at least one spark gap according to any of the above options and / or at least one shield gap according to the above embodiment and / or at least one of the insulators is an insulator gap according to the above option.
Применение для защиты высоковольтной линии электропередачи или других видов электроустановок от грозовых перенапряжений разрядника в соответствии с настоящим изобретением, самого по себе или в составе изоляторов-разрядников или экранов, позволяет повысить надежность работы линии электропередачи, увеличить длительность срока службы электрооборудования и снизить затраты на их эксплуатацию.The use to protect a high-voltage power line or other types of electrical installations against lightning surge arrester in accordance with the present invention, by itself or as part of insulator dischargers or shields, can improve the reliability of the power line, increase the life of the electrical equipment and reduce the cost of their operation .
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154067A RU2619909C1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Multi-chamber arrester with general pressure chamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154067A RU2619909C1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Multi-chamber arrester with general pressure chamber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2619909C1 true RU2619909C1 (en) | 2017-05-19 |
Family
ID=58715821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015154067A RU2619909C1 (en) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Multi-chamber arrester with general pressure chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619909C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4796153A (en) * | 1987-06-01 | 1989-01-03 | Lightning Diversion Systems | Lightning diversion strips for aircraft |
| WO2010082861A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
| RU2470430C1 (en) * | 2011-08-10 | 2012-12-20 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Multi-chamber discharger, high-voltage insulator with multichamber discharger and high-voltage power transmission line using such insulator |
| RU2548169C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-04-20 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Multiple-chamber insulator-discharger and method of its manufacture |
-
2015
- 2015-12-17 RU RU2015154067A patent/RU2619909C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4796153A (en) * | 1987-06-01 | 1989-01-03 | Lightning Diversion Systems | Lightning diversion strips for aircraft |
| WO2010082861A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
| RU2470430C1 (en) * | 2011-08-10 | 2012-12-20 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Multi-chamber discharger, high-voltage insulator with multichamber discharger and high-voltage power transmission line using such insulator |
| RU2548169C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-04-20 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Multiple-chamber insulator-discharger and method of its manufacture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101343188B1 (en) | Lightning arrester and a power transmission line provided with such an arrester | |
| RU2470430C1 (en) | Multi-chamber discharger, high-voltage insulator with multichamber discharger and high-voltage power transmission line using such insulator | |
| RU2346368C1 (en) | Lightning protector and power transmission line equipped therewith | |
| RU2537037C2 (en) | Current-collecting device for lightning protection of electrical equipment, and overhead transmission line equipped with such device | |
| RU111359U1 (en) | DISCHARGE, HIGH VOLTAGE INSULATOR WITH DISCHARGE AND HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION LINE USING THIS INSULATOR | |
| RU2619765C1 (en) | Arrester with pressure chambers | |
| RU2619909C1 (en) | Multi-chamber arrester with general pressure chamber | |
| RU2667510C2 (en) | Arrester with common pressure chambers, arrester-insulator, arrester screen and electric transmission line | |
| RU2666905C2 (en) | Lightning protector with open outputs from discharge chambers | |
| RU2510651C1 (en) | Arrester with guide strips for protection of electric equipment from overvoltage at lightning and insulator of power line equipped with such arrester | |
| RU171093U1 (en) | ROOF MULTI-CAMERA DISCHARGE | |
| WO2018203771A1 (en) | Arrester with pressure chambers | |
| RU109925U1 (en) | DISCHARGE, HIGH VOLTAGE INSULATOR WITH DISCHARGE AND HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION LINE USING THIS INSULATOR | |
| RU2730173C1 (en) | Multi-chamber arrester with protruding electrodes | |
| RU142989U1 (en) | HIGH VOLTAGE INSULATOR FOR HIGH VOLTAGE TRANSMISSION LINE AND HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION LINE | |
| EA025691B1 (en) | Cavity-type discharge arrester for lightning overvoltage protection of electrical equipment, and insulator and electrical power transmission line equipped with such discharge arrester | |
| RU2794217C1 (en) | Arrester with electrodes with holes | |
| RU2549361C2 (en) | Multi-chamber insulator arrester with prefabricated discharge chambers | |
| RU111719U1 (en) | DISCHARGE SYSTEM, HIGH VOLTAGE INSULATOR WITH DISCHARGE AND HIGH VOLTAGE ELECTRIC TRANSMISSION LINE USING SUCH INSULATOR | |
| RU2809503C2 (en) | Surge arrester manufacturing method | |
| UA151532U (en) | Protective arrester | |
| EA023737B1 (en) | Discharger with spacer, insulator-arrester and power transmission line | |
| EA016980B1 (en) | Reinforced discharge arrester for lightning overvoltage protection of electrical equipment and insulator and electrical power transmission line equipped with such discharge arrester | |
| RU136928U1 (en) | DISCHARGER, INSULATOR WITH DISCHARGE AND ELECTRIC TRANSMISSION LINE USING THIS INSULATOR | |
| EA044019B1 (en) | ARRESTER WITH PROTECTIVE SPARK GAP |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170918 |