RU2730173C1 - Multi-chamber arrester with protruding electrodes - Google Patents
Multi-chamber arrester with protruding electrodes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2730173C1 RU2730173C1 RU2019145349A RU2019145349A RU2730173C1 RU 2730173 C1 RU2730173 C1 RU 2730173C1 RU 2019145349 A RU2019145349 A RU 2019145349A RU 2019145349 A RU2019145349 A RU 2019145349A RU 2730173 C1 RU2730173 C1 RU 2730173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- arrester
- insulating body
- discharge
- insulators
- 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
- H01T1/00—Details of spark gaps
- H01T1/02—Means for extinguishing arc
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
- H02H9/06—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using spark-gap arresters
Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
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 overvoltage protection, for example, lightning, electrical installations, high-voltage power lines and electrical networks. The invention also relates to high voltage power lines incorporating elements equipped with such arresters.
Уровень техники State 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. In the event of a lightning overvoltage, the air gap between the current-carrying element of the power transmission line and the grounded element is closed. After the end of the lightning overvoltage impulse, this overlap, under the action of the power frequency voltage applied to the current-carrying element, transforms into a power arc of power frequency.
В качестве решения проблемы образования силовой дуги при грозовом перенапряжении в международной заявке WO2010082861 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. As a solution to the problem of the formation of a power arc during lightning overvoltage, the international application WO2010082861 proposed an arrester for lightning protection of electrical equipment or power lines, comprising 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 an adjacent intermediate electrode and between adjacent intermediate electrodes, and the adjacent electrodes are located between the main electrodes with mutual displacement, at least along the longitudinal axis of the insulating body.
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 multichamber arrester is exposed to a lightning overvoltage pulse, electrical discharges break through the gaps between the electrodes. Due to the fact that the discharges between the intermediate electrodes occur inside the chambers, the volumes of which are very small, when the channel expands, a high gas pressure is created, under the action of which the channels of spark discharges between the electrodes move to the surface of the insulating body and are then blown out 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 resulting blast and lengthening 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 lightning surge current is limited. The lightning overvoltage current is diverted through the support into the ground and followed by an accompanying power frequency current. When the current passes through zero, the arc is extinguished, 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 недостаточная механическая прочность при больших импульсах тока, протекающих через разрядные камеры, при прямых ударах молнии в ЛЭП. Зачастую разрывы разрядника происходят по поверхности соединения двух половин, полученных при его изготовлении в две стадии. Кроме того, вследствие относительно небольших размеров электродов, находящихся внутри изоляционного тела, происходит их обгорание при срабатывании разрядника, и потеря адгезии резины к электродам, что также приводит к разрывам разрядника.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 spark gap has such a disadvantage as insufficient mechanical strength at large current pulses flowing through the discharge chambers, with direct lightning strikes in power lines. Often, the breaks of the spark gap occur along the surface of the joint of the two halves, obtained during its manufacture in two stages. In addition, due to the relatively small size of the electrodes located inside the insulating body, they burn out when the arrester is triggered, and the adhesion of rubber to the electrodes is lost, which also leads to ruptures of the arrester.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является усиление прочности и надёжности разрядника путём применения электродов, выступающих из изоляции и дающих возможность изготовления разрядника в одну стадию.The objective of the present invention is to increase the strength and reliability of the arrester by using electrodes protruding from the insulation and making it possible to manufacture the arrester in one stage.
Задача настоящего изобретения решается с помощью разрядника грозозащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи, содержащего изоляционное тело, выполненное с использованием диэлектрика, и четыре или более электродов, механически связанных с изоляционным телом. Электроды расположены с обеспечением возможности формирования, под воздействием перенапряжения, например, грозового, электрического разряда между соседними электродами. The object of the present invention is achieved by using a lightning protection arrester for electrical equipment or power lines comprising an insulating body made using a dielectric and four or more electrodes mechanically connected to the insulating body. The electrodes are located so that they can form, under the influence of overvoltage, for example, a lightning, electrical discharge between adjacent electrodes.
В разряднике согласно настоящему изобретению основная, центральная часть электродов расположена внутри изоляционного тела, а концевые части выступают из него. Таким образом обеспечивается частичное выступание электродов наружу из изоляционного тела. Внутри изоляционного тела электроды выходят в разрядные камеры, имеющие выходы (например, посредством выходных каналов) на поверхность изоляционного тела. Отличительным признаком настоящего изобретения является то, что, по меньшей мере, часть разрядных камер снабжена электродами, частично выступающими из изоляционного тела, например, концевыми частями.In the arrester according to the present invention, the main, central part of the electrodes is located inside the insulating body, and the end parts protrude from it. In this way, partial protrusion of the electrodes out of the insulating body is ensured. Inside the insulating body, the electrodes exit into discharge chambers that have outputs (for example, through output channels) to the surface of the insulating body. A distinctive feature of the present invention is that at least part of the discharge chambers are provided with electrodes partially protruding from the insulating body, for example end portions.
В преимущественном варианте осуществления электроды могут быть выполнены в виде металлических шайб, в которые запрессованы металлические шарики. Края шайб могут выступать наружу из изоляции. При изготовлении разрядника они закрепляются в пресс-форме, и это позволяет изготавливать разрядник в одну стадию. Это существенно улучшает качество, в том числе прочность изделия, и сокращает время на его изготовление.In an advantageous embodiment, the electrodes can be in the form of metal washers into which metal balls are pressed. The edges of the washers can protrude out of the insulation. During the manufacture of the arrester, they are fixed in a mold, and this makes it possible to manufacture the arrester in one stage. This significantly improves the quality, including the strength of the product, and reduces the time for its manufacture.
В частном варианте электроды могут иметь центральную, основную часть (например, шарик, цилиндр или ролик) и концевые части, например цилиндрические или конусные, выступающие из изоляции, которые используются для закрепления в пресс-форме. Электроды также могут быть выполнены в виде металлических шариков, частично выступающих из изоляционного тела наружу. Кроме того, электроды могут быть выполнены в виде металлических пластин, в которые запрессованы части электродов, выполненные из графита. Расстояние между соседними электродами в разрядной камере предпочтительно меньше расстояния между концевыми частями этих же соседних электродов снаружи изоляционного тела. электроды выполнены в виде металлических роликов, запрессованных в металлические пластины. In a particular embodiment, the electrodes can have a central, main part (for example, a ball, cylinder or roller) and end parts, for example, cylindrical or tapered, protruding from the insulation, which are used for clamping in a mold. The electrodes can also be made in the form of metal balls, partially protruding from the insulating body to the outside. In addition, the electrodes can be made in the form of metal plates, into which parts of the electrodes made of graphite are pressed. The distance between adjacent electrodes in the discharge chamber is preferably less than the distance between the end portions of the same adjacent electrodes outside the insulating body. the electrodes are made in the form of metal rollers pressed into metal plates.
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 object of the present invention is also achieved by using an insulator-arrester for attachment, as a single insulator or as part of a column or string of insulators, a high-voltage wire in an electrical installation or on a power line. The insulator-arrester contains an insulating body and fittings in the form of the first and second reinforcement elements installed at its ends, and the first reinforcement element is capable of being connected, directly or by means of a fastening device, to a high-voltage wire or to a second reinforcement element of the previous high-voltage insulator of the said 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 of the said column or garland.
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 an arrester according to any of the above options, installed with the possibility of forming, under the influence of a lightning overvoltage, an electric discharge between the first element of the armature and at least one adjacent electrode, as well as the second element of the armature and at least , one 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 object of the present invention is also achieved by means of an arrester screen comprising an insulating body capable of being mechanically fixed to an electrical equipment or power transmission line, ensuring at least partial bending around said or adjacent electrical equipment or power transmission line. The arrester screen contains an arrester according to any of the above options, installed at a distance from the bent piece of 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 object of the present invention is also solved by using a power line containing supports, single insulators and / or insulators assembled in columns or strings, and at least one high-voltage wire connected directly or by means of fastening devices to fittings of single insulators and / or first insulators of columns or strings of insulators, and each single insulator or each column or string of insulators is fixed (fixed) on one of the supports by means of its reinforcement element adjacent to the specified support. In accordance with the invention, the power line comprises at least one arrester according to any of the above-described variants, and / or at least one arrester-arrester according to the above-described variant, and / or at least one of the insulators is an insulator - discharger according to the above option.
Благодаря настоящему изобретению достигается такой технический результат, как одновременное увеличение прочности, надежности и технологичности разрядника, а также увеличение диапазона токов молнии, которые он может выдержать без повреждения. Прочность разрядника увеличивается благодаря нескольким факторам, в числе которых находится армирование более протяженными электродами изоляционного тела, а также большая масса и теплоёмкость электродов, что способствуют дополнительному отводу тепла от канала разряда, гашению дуги и уменьшению тепловой нагрузки на изоляцию разрядника. Надежность и технологичность обеспечивается выступающими наружу изоляционного тела частями электродов, что позволяет изготавливать изоляционное тело в одну стадию благодаря возможности крепления электродов в форме, что также повышает прочность изоляционного тела ввиду отсутствия в нем швов и соединений. Кроме того, выступающие электроды повышают надежность разрядника, поскольку при чрезмерном повышении разрядного перенапряжения разряд может начаться на внешних частях электродов, предохраняя разрядные камеры в изоляционном теле от выгорания.Thanks to the present invention, such a technical result is achieved as a simultaneous increase in the strength, reliability and manufacturability of the arrester, as well as an increase in the range of lightning currents that it can withstand without damage. The strength of the arrester is increased due to several factors, including the reinforcement of the insulating body with longer electrodes, as well as the large mass and heat capacity of the electrodes, which contribute to additional heat removal from the discharge channel, extinguish the arc and reduce the thermal load on the arrester insulation. Reliability and manufacturability is ensured by the parts of the electrodes protruding outward of the insulating body, which makes it possible to manufacture the insulating body in one stage due to the possibility of fixing the electrodes in the mold, which also increases the strength of the insulating body due to the absence of seams and joints in it. In addition, protruding electrodes increase the reliability of the arrester, since with an excessive increase in the discharge overvoltage, the discharge can begin on the outer parts of the electrodes, protecting the discharge chambers in the insulating body from burnout.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
На фиг. 1 показан общий вид разрядника в соответствии с изобретением в форме ленточки и электродами типа ролик с выступами.FIG. 1 shows a general view of an arrester in accordance with the invention in the form of a ribbon and with roller type electrodes with projections.
На фиг. 2 показан вертикальный продольный разрез разрядника в соответствии с изобретением в форме ленточки и электродами типа ролик с выступами.FIG. 2 shows a vertical longitudinal section of an arrester in accordance with the invention in the form of a strip and with roller type electrodes with projections.
На фиг. 3 показан горизонтальный продольный разрез разрядника в соответствии с изобретением в форме ленточки и электродами типа ролик с выступами. FIG. 3 shows a horizontal longitudinal section of an arrester in accordance with the invention in the form of a strip and with roller-type electrodes.
На фиг. 4 показан общий вид разрядника в соответствии с изобретением в форме диска и электродами типа пластина с шариком.FIG. 4 shows a general view of an arrester in accordance with the invention in the form of a disk and electrodes of the plate-with-ball type.
На фиг. 5 показан общий вид электрода типа пластина с шариком, используемый в разряднике, показанном на фиг. 4.FIG. 5 is a perspective view of a plate-and-ball electrode used in the arrester shown in FIG. 4.
Осуществление изобретенияImplementation 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.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings and specific embodiments. Such a description is given for the purpose of explaining the invention by specific examples and is not intended to limit the scope of protection of the present invention as defined by the claims. At the same time, if necessary, the claims may contain features from the description in order to more accurately determine the scope of protection.
На фиг. 1-3 показан пример разрядника в виде продолговатого тела (в дальнейшем – ленточки) для грозозащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи. Разрядник содержит изоляционное тело 1, выполненное из диэлектрика, например, силиконовой резины, два подводящих электрода 2 и множество (в данном случае, шестнадцать) промежуточных электродов, выполненных в виде роликов (цилиндров) 5 с выступами 3 в виде утончённых концов. Все электроды механически связаны с изоляционным телом. FIG. 1-3 shows an example of an arrester in the form of an elongated body (hereinafter referred to as a ribbon) for lightning protection of electrical equipment or power lines. The arrester contains an
Необходимо учитывать, что в соответствии с настоящим изобретением минимальное количество электродов, в которые могут входить как промежуточные электроды, так и подводящие электроды (при условии, что подводящие электроды соединены с промежуточными через разрядные зазоры, как это показано на фиг. 2) равно четырем, а разрядных промежутков между ними (и, соответственно, разрядных камер) может быть как минимум три. Электроды могут иметь различную форму, в том числе, пластинчатую или шарообразную с выступами, или в виде плоских или шариковых электродов, выступающих из изоляционного тела. It should be borne in mind that in accordance with the present invention, the minimum number of electrodes, which can include both intermediate electrodes and supply electrodes (provided that the supply electrodes are connected to intermediate ones through the discharge gaps, as shown in Fig. 2) is equal to four, and there can be at least three discharge gaps between them (and, accordingly, discharge chambers). The electrodes can be of various shapes, including plate or spherical with projections, or in the form of flat or ball electrodes protruding from the insulating body.
Электроды расположены с обеспечением возможности формирования, под воздействием перенапряжения, в том числе грозового или имеющего другую природу, электрического разряда между центральными частями соседних электродов, расположенными внутри изоляционного тела и выходящими (в некоторых вариантах выступающими) в миниатюрные разрядные камеры внутри изоляционного тела 1 между электродами. Разрядные промежутки между электродами в камерах 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 штатное напряжение на токонесущих элементах линии электропередачи или других электроустановках, не замыкалось на землю.The electrodes are located so that, under the influence of overvoltage, including a lightning or other nature, an electric discharge between the central parts of adjacent electrodes located inside the insulating body and emerging (in some versions protruding) into miniature discharge chambers inside the
Изоляционные промежутки между выступающими из изоляционного тела наружу концевыми частями (выступами) 3 электродов, то есть расстояния между ними, преимущественно больше, чем промежутки между центральными частями (цилиндрами) 5 электродов внутри разрядных камер, соединенных с выходами 4 наружу из изоляционного тела 1 посредством выходных каналов 6. Поэтому разрядные промежутки между концами электродов не пробиваются, а разряды происходят внутри разрядных камер между внутренними частями 5 электродов.The insulating gaps between the end parts (protrusions) 3 of the electrodes protruding from the insulating body outward, that is, the distances between them, are preferably greater than the gaps between the central parts (cylinders) 5 of the electrodes inside the discharge chambers connected to the
При приложении перенапряжения, то есть напряжения такой величины, которое выше напряжения пробоя разрядника, к подводящим электродам 2, происходит искровой пробой между подводящим электродом 2 и ближайшим к нему электродом (его средней частью 5), далее промежутки между соседними промежуточными электродами (их средними частями 5) последовательно пробиваются искровыми разрядами, затем пробивается искровой промежуток между крайним электродом и вторым подводящим электродом, и через разрядник начинает протекать ток, вызванный зарядом, полученным защищаемым элементом электроустановки или линией электропередачи в результате молниевого удара. When an overvoltage is applied, that is, a voltage of such a magnitude that is higher than the breakdown voltage of the spark gap, to 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 посредством выходов 6, газ начинает вытекать из камер и этот поток газа выдувает искровые разряды из камер наружу. Вследствие этого искровые каналы удлиняются, и растет сопротивление, что приводит к уменьшению тока и погасанию дуги. As the current flows, the spark discharge channel expands and, due to the limited volume of the discharge chamber, creates a high gas pressure. Since the discharge chambers are open to the surrounding space through the
Площади продольных сечений выходных каналов 6 из разрядных камер (то есть величины, соответствующие перемноженным длине выхода на его ширину, эти сечения показаны на фиг. 2) преимущественно должны быть больше площадей разрядных промежутков (то есть величин, соответствующих перемноженным длинам разрядных промежутков на их ширины). Площади разрядных промежутков можно увидеть на фиг. 3, где позицией 7 обозначены донышки разрядных камер. Это обуславливает формирование дополнительно повышенного давления в разрядных камерах, которое способствует выбросу продуктов разряда из разрядных камер наружу изоляционного тела.The areas of the longitudinal sections of the
Давление внутри разрядных камер весьма высокое, и оно может привести к разрыву камер, особенно в тех случаях, когда напряжение, поступившее на разрядник, значительно превышает напряжение срабатывания разрядника. Настоящая конструкция значительно снижает риск разрыва камер, то есть повышает прочность и надежность разрядника, за счет того, что изоляционное тело у предложенной конструкции разрядника имеет повышенную прочность, а также за счет срабатывания разрядника в несколько стадий.The pressure inside the discharge chambers is very high, and it can lead to rupture of the chambers, especially in those cases when the voltage applied to the arrester significantly exceeds the arrester triggering voltage. This design significantly reduces the risk of rupture of the chambers, that is, increases the strength and reliability of the arrester, due to the fact that the insulating body of the proposed design of the arrester has increased strength, as well as due to the triggering of the arrester in several stages.
При изготовлении разрядника из уровня техники с электродами, находящимися полностью внутри изоляционного тела, прессование производится в две стадии. На первой стадии электроды укладываются в нижнюю плиту пресс-формы в специальные ложементы, форма закрывается, и отливается верхняя половина разрядника. Затем изготовленная верхняя половина разрядника перекладывается в другую форму и отливается нижняя половина разрядника. Таким образом разрядник состоит из двух сваренных между собой половинок. Шов, соединяющий эти половинки, является слабым местом, и по нему зачастую происходит разрыв. In the manufacture of a state of the art arrester with electrodes completely inside the insulating body, pressing takes place in two stages. At the first stage, the electrodes are placed in the lower mold plate in special cradles, the mold is closed, and the upper half of the arrester is cast. Then the fabricated upper half of the arrester is transferred to another shape and the lower half of the arrester is cast. Thus, the arrester consists of two halves welded together. The seam connecting these halves is a weak point, and a rupture often occurs along it.
При изготовлении разрядника с электродами, имеющими выступающие из изоляционного тела концевые части, изготовление разрядника происходит в одну стадию. Электроды своими концами фиксируются в пресс-форме в специальных ложементах, форма закрывается, и разрядник отливается целиком.In the manufacture of an arrester with electrodes having end parts protruding from the insulating body, the manufacture of the arrester occurs in one stage. The electrodes are fixed with their ends in the mold in special cradles, the mold is closed, and the arrester is cast entirely.
Расстояние между соседними электродами в разрядной камере меньше расстояния между концевыми частями этих же соседних электродов снаружи изоляционного тела. При перенапряжении сначала происходит искровой пробой разрядных промежутков между электродами в разрядных камерах. Далее, если перенапряжение продолжает расти, происходит искровой пробой между концами электродов, расположенных снаружи, и ток разряда распределяется между разрядами снаружи и внутри изоляционного тела. Наличие концов электродов, выходящих наружу изоляционного тела, защищает разрядные камеры от выгорания и разрыва из-за чрезмерно сильного тока разряда, вызванного перенапряжением слишком большой величины, что также повышает надежность разрядника.The distance between adjacent electrodes in the discharge chamber is less than the distance between the end parts of the same adjacent electrodes outside the insulating body. When overvoltage occurs, a spark breakdown of the discharge gaps between the electrodes in the discharge chambers first occurs. Further, if the overvoltage continues to rise, a spark breakdown occurs between the ends of the electrodes located outside, and the discharge current is distributed between the discharges outside and inside the insulating body. The presence of the ends of the electrodes extending outside the insulating body protects the discharge chambers from burnout and rupture due to an excessively strong discharge current caused by an overvoltage of too great a value, which also increases the reliability of the arrester.
Наружу изоляционного тела могут выходить по одному концу (выступу) электродов, по два конца, три, четыре, пять или более. Между ними также могут быть разные расстояния, которые будут обеспечивать развитие разрядных друг между концами соседних электродов при разных уровнях напряжения, что дополнительно снижает воздействие перенапряжения на разрядник и, тем самым, повышает его надежность. Однако между разными парами концов соседних электродов могут быть предусмотрены и одинаковые расстояния, и в этом случае надежность разрядника также повышается, поскольку по-прежнему обеспечивается распределение тока разряда, вызванного перенапряжением, по разным участкам разрядника. Этот же относится и к случаю, когда между соседними электродами одинаковое расстояние как внутри разрядных камер, так и снаружи изоляционного тела.Outside the insulating body can go out along one end (protrusion) of the electrodes, two ends, three, four, five or more. There can also be different distances between them, which will ensure the development of the discharge ones between the ends of adjacent electrodes at different voltage levels, which further reduces the effect of overvoltage on the arrester and, thereby, increases its reliability. However, equal distances can also be provided between different pairs of ends of adjacent electrodes, in which case the reliability of the arrester is also increased, since the discharge current caused by the overvoltage is still distributed over different parts of the arrester. The same applies to the case when the distance between adjacent electrodes is the same both inside the discharge chambers and outside the insulating body.
Полученное техническое решение существенно улучшает прочность и надежность разрядника и значительно сокращает время и трудоёмкость его изготовления, то есть повышает технологичность разрядника. Кроме того, за счет увеличения объема электродов, которое происходит вследствие большей протяженности электродов, увеличивается теплоёмкость электродов, что способствуют повышению надежности разрядника благодаря дополнительному отводу тепла от канала разряда, гашению дуги и уменьшению тепловой нагрузки на изоляцию разрядника.The resulting technical solution significantly improves the strength and reliability of the arrester and significantly reduces the time and labor intensity of its manufacture, that is, increases the manufacturability of the arrester. In addition, due to the increase in the volume of the electrodes, which occurs due to the longer length of the electrodes, the heat capacity of the electrodes increases, which contributes to an increase in the reliability of the arrester due to additional heat removal from the discharge channel, extinguishing the arc and reducing the thermal load on the arrester insulation.
На фиг. 4 показан пример разрядника в виде диска. Электроды выполнены в виде металлических пластин 14, в которые запрессованы металлические шарики 16, как это показано на фиг. 5. Эти диски также изготавливаются в одну стадию и имеют те же положительные свойства, что и разрядник в виде ленточки по фиг.1-3. Однако, электроды в виде пластин с шариками дают дополнительное увеличение механической прочности диска за счёт армирования изоляционного тела 11 (в частном случае выполненного с использованием силиконовой резины) металлическими пластинами 14, выступающими из изоляционного тела 11.FIG. 4 shows an example of a disc-shaped spark gap. The electrodes are made in the form of
Помимо варианта, показанного на фиг. 5, электроды могут быть выполнены в виде круглых шайб, в которые запрессовываются шарики, или пластин, в которые запрессованы металлические ролики (цилиндры). Применение прямоугольных пластин позволяет устанавливать в них ролики, которые обладают большей массой чем шарики, что увеличивает теплоёмкость электродов. Это приводит к снижению температуры канала дуги и к уменьшению тепловой нагрузки на изоляционное тело.In addition to the embodiment shown in FIG. 5, the electrodes can be made in the form of circular washers, into which balls are pressed, or plates, into which metal rollers (cylinders) are pressed. The use of rectangular plates allows you to install rollers in them, which have a greater mass than balls, which increases the heat capacity of the electrodes. This leads to a decrease in the temperature of the arc channel and to a decrease in the thermal load on the insulating body.
При выполнении изоляционного тела в виде диска, как это показано на фиг. 4, выходы 15 из разрядных камер расположены на цилиндрической (боковой) поверхности изоляционного тела, что обеспечивает ориентацию выхлопов разрядных камер в радиальных направлениях и снижает вероятность слияния разрядных дуг в единую дугу, что дополнительно повышает надежность разрядника. На верхней и нижней плоских сторонах дисков установлены подводящие электроды 13, покрытые оболочкой 12 (например, из той же силиконовой резины). Электроды 13 необходимы для подачи в разрядник перенапряжения, для защиты от которого предназначен разрядник, и между частями подводящих электродов 13, расположенных внутри изоляционного тела 11, и внутренними частями промежуточных электродов, у которых наружу выступают части пластин 14, предусмотрены разрядные камеры с выходами 15 наружу изоляционного тела 11. В то же время подводящие электроды могут быть электрически (прямо, непосредственно) соединены с промежуточными электродами. Промежуточные и подводящие электроды преимущественно выполнены металлическими, например, стальными. Принцип действия разрядника на фиг. 4 аналогичен разряднику на фиг. 1-3.When the insulating body is in the form of a disk, as shown in FIG. 4, the
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, an arrester in accordance with the present invention can be used as part of an arrester insulator, 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-arrester contains an insulating body and fittings in the form of the first and second reinforcement elements installed at its ends, and the first reinforcement element is capable of being connected, directly or by means of a fastening device, to a high-voltage wire or to a second reinforcement element of the previous high-voltage insulator of the said 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 of the said column or garland.
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 an arrester according to any of the above options, installed with the possibility of forming, under the influence of a lightning overvoltage, an electric discharge between the first element of the armature and at least one adjacent electrode, as well as the second element of the armature and at least , one adjacent electrode. In this case, it is assumed that the arrester is installed to ensure the development of discharges in the arrester itself in the discharge chambers between adjacent electrodes between the formation of an electric discharge between the first armature element and at least one adjacent electrode, 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 на расстоянии от них (то есть между разрядником и элементом электроустановки или линии электропередачи формируется пустое (заполненное воздухом) пространство), 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., bending around) various elements of electrical installations or power lines at a distance from them (that is, an empty space (filled with air) is formed between the arrester and the element of an electrical installation or power line), thereby forming a shield for protection against corona discharge (corona ring, corona shield) - for this, the envelope arrester can be equipped with fasteners on the bending element of an electrical installation or power line. The resulting shield-arrester contains an insulating body made with the possibility of mechanical fastening to an electrical equipment or power line element providing at least partial bending around said or adjacent electrical equipment or power line element. The arrester shield also contains an arrester according to any of the above options, installed at a distance from the bent piece of electrical equipment or power line. Advantageously, the arrester is separated from the bent electrical equipment or 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. In the composition of power lines, the arrester in accordance with the present invention can be used both by itself and as part of the above protective elements - an insulator-arrester and / or a screen for protection against corona discharge. Transmission lines typically contain poles, single insulators and / or insulators assembled in columns or strings, and at least one high-voltage wire connected directly or by means of fasteners to the fittings of the single insulators and / or first column insulators or strings of insulators, and each single insulator or each column or string of insulators is fixed (fixed) on one of the supports by means of an element of its reinforcement adjacent to the specified support. In accordance with the invention, the power line comprises at least one arrester according to any of the above-described variants and / or at least one screen-arrester according to the above-described variant and / or at least one of the insulators is an insulator-arrester 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 of a surge arrester for the protection of a high-voltage power transmission line or other types of electrical installations against lightning overvoltages in accordance with the present invention by itself or as part of insulators-arresters or screens can improve the reliability of the power transmission line, increase the service life of electrical equipment and reduce the cost of their operation.
Все указанные в описании технические результаты, в том числе дополнительные, достигаются с помощью разрядника в соответствии с настоящим изобретением одновременно и неразрывно друг от друга. Представленные на сопровождающих фигурах варианты осуществления, а также детально описанные дополнительные варианты осуществления предназначены для упрощения понимания сущности изобретения и не должны толковаться как ограничивающие объем охраны изобретения, определяемый последующей формулой изобретения. Описанные варианты могут объединяться и комбинироваться в любых сочетаниях, обеспечивающих реализацию принципа действия и достижение заявленных технических результатов. В результате комбинации отдельных вариантов могут достигаться дополнительные технические результаты.All technical results indicated in the description, including additional ones, are achieved with the help of the arrester in accordance with the present invention simultaneously and inseparably from each other. The embodiments shown in the accompanying figures, as well as additional embodiments described in detail, are intended to facilitate an understanding of the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention as defined by the following claims. The described options can be combined and combined in any combination that ensures the implementation of the principle of operation and the achievement of the stated technical results. As a result of the combination of individual options, additional technical results can be achieved.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145349A RU2730173C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Multi-chamber arrester with protruding electrodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145349A RU2730173C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Multi-chamber arrester with protruding electrodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2730173C1 true RU2730173C1 (en) | 2020-08-19 |
Family
ID=72086224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019145349A RU2730173C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Multi-chamber arrester with protruding electrodes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2730173C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1102372B1 (en) * | 1999-05-25 | 2005-08-03 | Kyushu Electric Power Co., Inc. | Creeping discharge lightning arrestor |
| RU2346368C1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-10 | ОАО "Научно-производственное объединение "Стример" | Lightning protector and power transmission line equipped therewith |
| RU2548169C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-04-20 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Multiple-chamber insulator-discharger and method of its manufacture |
| EP2388873B1 (en) * | 2009-01-19 | 2018-12-12 | AKTSIONERNOE OBSCHESTVO "NPO "Streamer" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
-
2019
- 2019-12-31 RU RU2019145349A patent/RU2730173C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1102372B1 (en) * | 1999-05-25 | 2005-08-03 | Kyushu Electric Power Co., Inc. | Creeping discharge lightning arrestor |
| RU2346368C1 (en) * | 2007-08-16 | 2009-02-10 | ОАО "Научно-производственное объединение "Стример" | Lightning protector and power transmission line equipped therewith |
| EP2388873B1 (en) * | 2009-01-19 | 2018-12-12 | AKTSIONERNOE OBSCHESTVO "NPO "Streamer" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
| 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 |
|---|---|---|
| CA2750214C (en) | Lightning arrester and a power transmission line provided with such an arrester | |
| RU2346368C1 (en) | Lightning protector and power transmission line equipped therewith | |
| BRPI0911792B1 (en) | HIGH VOLTAGE INSULATOR AND HIGH VOLTAGE ELECTRIC POWER LINE USING THIS INSULATOR | |
| US4989115A (en) | Surge arrester | |
| EP1102372A1 (en) | Creeping discharge lightning arrestor | |
| RU2730173C1 (en) | Multi-chamber arrester with protruding electrodes | |
| US20040120091A1 (en) | Impulse lightning arresters and pulse arrester columns for power lines | |
| RU2510651C1 (en) | Arrester with guide strips for protection of electric equipment from overvoltage at lightning and insulator of power line equipped with such arrester | |
| RU2735091C1 (en) | Arrester with protective spark gap | |
| RU2619765C1 (en) | Arrester with pressure chambers | |
| RU2817898C2 (en) | Tubular arrester | |
| RU2730085C1 (en) | Discharger with pressure chambers | |
| RU171056U1 (en) | LOOP MULTI-ELECTRODE DISCHARGE | |
| RU2809503C2 (en) | Surge arrester manufacturing method | |
| RU226620U1 (en) | DEVICE FOR PROTECTING OVERHEAD POWER LINES FROM ATMOSPHERIC OVERVOLTAGE | |
| RU197315U1 (en) | MULTI-CAMERA DISCHARGE WITH RIBS | |
| EA044019B1 (en) | ARRESTER WITH PROTECTIVE SPARK GAP | |
| RU2619909C1 (en) | Multi-chamber arrester with general pressure chamber | |
| RU2667510C2 (en) | Arrester with common pressure chambers, arrester-insulator, arrester screen and electric transmission line | |
| RU2783384C2 (en) | Discharger with multi-chamber washers | |
| RU2666905C2 (en) | Lightning protector with open outputs from discharge chambers | |
| CN206820251U (en) | A kind of safety-type discharge tube | |
| WO2023128838A1 (en) | Surge protector | |
| Binkevych | Means of Lightning Protection of Overhead Power Transmission Lines with Isolated Neutral |