RU2783384C2

RU2783384C2 - Discharger with multi-chamber washers

Info

Publication number: RU2783384C2
Application number: RU2018107180A
Authority: RU
Inventors: Георгий Викторович Подпоркин
Original assignee: Акционерное общество "НПО "Стример"
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2022-11-11

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: discharger is presented, containing an elongated insulation body made of dielectric and washers made using dielectric and placed on the elongated insulation body. Washers contain inner electrodes located in washers and coming out to discharge chambers, which form discharge gaps between electrodes and come out to the outer surface of washers. Washers are also equipped with output electrodes having direct connection or connection via the discharge gap to inner electrodes and coming out outside washers. Washers are located on the elongated insulation body with the formation of discharge gaps between output electrodes of adjacent washers.

EFFECT: increase in possible number of discharge chambers in a discharger with simultaneous reduction in probability of combination of exhaust of discharge arcs from discharge chambers.

15 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к области электротехники, в частности, к защите электрооборудования, в том числе линий электропередачи, от перенапряжений, например, вызванных молниевыми разрядами.The present invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to the protection of electrical equipment, including power lines, from overvoltages, for example, caused by lightning discharges.

Уровень техникиState of the art

Из патента RU 171093 известен мультикамерный разрядник, содержащий продолговатое изоляционное тело, выполненное из диэлектрика, основной электрод, механически соединенный с изоляционным телом в средней части изоляционного тела, и узлы крепления, расположенные на концах разрядника для прикрепления разрядника к проводу линии электропередачи. Разрядник также содержит внутренние электроды, механически соединенные с изоляционным телом между основным электродом и одним или обоими концами изоляционного тела вдоль изоляционного тела. Внутренние электроды, по меньшей мере, частично покрыты слоем диэлектрика и выходят в разрядные камеры, расположенные в диэлектрике, с образованием в них разрядных промежутков между внутренними электродами. Разрядные камеры имеют выходные каналы, соединяющие разрядные камеры с наружной поверхностью изоляционного тела, то есть выходы на поверхность диэлектрика.From patent RU 171093, a multi-chamber arrester is known, containing an elongated insulating body made of a dielectric, a main electrode mechanically connected to the insulating body in the middle part of the insulating body, and attachment points located at the ends of the arrester for attaching the arrester to the wire of the power line. The arrester also contains internal electrodes mechanically connected to the insulating body between the main electrode and one or both ends of the insulating body along the insulating body. The inner electrodes are at least partially covered with a dielectric layer and exit into the discharge chambers located in the dielectric, with the formation of discharge gaps in them between the inner electrodes. The discharge chambers have output channels connecting the discharge chambers with the outer surface of the insulating body, i.e. exits to the surface of the dielectric.

На фигурах в указанном патенте представлен возможный вариант выполнения разрядника, в соответствии с которым разрядные камеры располагаются вдоль изоляционного тела. Недостатком такой конфигурации является то, что количество возможных разрядных камер ограничивается длиной разрядника и длиной электродов, что ограничивает напряжение линии электропередачи, на которой может эксплуатироваться такой разрядник. Кроме того, в такой конфигурации может наблюдаться объединение выхлопов разрядных дуг из разрядных камер, в результате чего гашение разрядных дуг может быть затруднено.The figures in said patent show a possible embodiment of the arrester, according to which the discharge chambers are located along the insulating body. The disadvantage of this configuration is that the number of possible discharge chambers is limited by the length of the spark gap and the length of the electrodes, which limits the voltage of the power line on which such a spark gap can be operated. In addition, in such a configuration, the discharge arc exhausts from the discharge chambers may be combined, as a result of which the extinguishing of the discharge arcs may be difficult.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является увеличение возможного количества разрядных камер в разряднике при одновременном снижении вероятности объединения выхлопов разрядных дуг из разрядных камер.The objective of the present invention is to increase the possible number of discharge chambers in the arrester while reducing the probability of combining discharge arc exhausts from the discharge chambers.

Задача изобретения решается с помощью разрядника, предназначенного для грозозащиты линии электропередачи и предпочтительно прикрепляемого к проводу линии электропередачи одним или двумя концами. Разрядник содержит продолговатое изоляционное тело, выполненное с использованием диэлектрика, а также шайбы, выполненные с использованием диэлектрика и размещенные на продолговатом изоляционном теле. Шайбы содержат внутренние электроды, расположенные в шайбах и выходящие в разрядные камеры, которые образуют разрядные промежутки между электродами и выходят на наружную поверхность шайб. Кроме того, шайбы снабжены выходными электродами, имеющими непосредственное или через разрядный промежуток соединение с внутренними электродами и выходящими наружу шайб. Шайбы расположены на продолговатом изоляционном теле с образованием разрядных промежутков между выходными электродами соседних шайб.The object of the invention is solved by means of an arrester intended for lightning protection of a power line and preferably attached to the wire of a power line with one or two ends. The arrester contains an elongated insulating body made using a dielectric, as well as washers made using a dielectric and placed on an elongated insulating body. The washers contain internal electrodes located in the washers and extending into the discharge chambers, which form discharge gaps between the electrodes and extend to the outer surface of the washers. In addition, the washers are provided with output electrodes that have a direct connection or through a discharge gap with the internal electrodes and go outside the washers. The washers are located on an elongated insulating body with the formation of discharge gaps between the output electrodes of neighboring washers.

Разрядные камеры имеют выходные каналы, соединяющие разрядные камеры (а точнее, разрядные промежутки между электродами) с наружной поверхностью шайбы. В предпочтительном варианте выходы разрядных камер расположены на внешней окружности шайбы. Выходные электроды могут выходить из плоских поверхностей шайбы. Внутренние электроды могут быть выполнены в виде шариков. Выходные электроды и/или внутренние электроды могут быть выполнены в виде цилиндров. Электроды предпочтительно изготовлены с использованием металла, например, они могут быть полностью металлическими, например, стальными или из другого металла.The discharge chambers have output channels that connect the discharge chambers (more precisely, the discharge gaps between the electrodes) with the outer surface of the washer. Preferably, the outlets of the discharge chambers are located on the outer circumference of the washer. The output electrodes may protrude from the flat surfaces of the washer. The inner electrodes can be made in the form of balls. Output electrodes and/or internal electrodes can be made in the form of cylinders. The electrodes are preferably made using metal, for example, they can be completely metal, such as steel or other metal.

Для обеспечения эффективных разрядов, при которых продукты разряда выбрасываются из разрядных камер, площади продольных сечений выходных каналов из разрядных камер (то есть величины, соответствующие перемноженным длине выхода на его ширину) должны быть больше площадей разрядных промежутков (то есть величин, соответствующих перемноженным длинам разрядных промежутков на их ширины). При таких условиях в разрядных камерах при разрядах будет формироваться повышенное давление, которое будет выбрасывать продукты разрядов из разрядных камер.To ensure efficient discharges, in which the discharge products are ejected from the discharge chambers, the areas of the longitudinal sections of the outlet channels from the discharge chambers (i.e., the values corresponding to the output length multiplied by its width) must be greater than the areas of the discharge gaps (i.e., the values corresponding to the multiplied lengths of the discharge gaps by their widths). Under such conditions, an increased pressure will be formed in the discharge chambers during discharges, which will eject the discharge products from the discharge chambers.

Разрядник также может быть снабжен основным электродом, механически соединенным с продолговатым изоляционным телом. Основной электрод соединен с выходным электродом одной или нескольких шайб непосредственно или через разрядный промежуток. Основной электрод может быть выполнен в виде трубки.The arrester can also be provided with a main electrode mechanically connected to an elongated insulating body. The main electrode is connected to the output electrode of one or more washers directly or through the discharge gap. The main electrode can be made in the form of a tube.

Изоляционное тело может быть снабжено узлами крепления, расположенными на концах разрядника для прикрепления разрядника к проводу и/или опоре линии электропередачи. Узлы крепления преимущественно выполнены с использованием металлических (например, стальных) элементов.The insulating body may be provided with attachment points located at the ends of the arrester for attaching the arrester to the wire and/or power line tower. The fasteners are predominantly made using metallic (eg steel) elements.

В предпочтительном варианте выполнения разрядник содержит один или два концевых электрода, размещенных на концах изоляционного тела, причем шайбы размещены между концевыми электродами или между основным электродом и одним или обоими концевыми электродами. Узлы крепления могут быть размещены на концевых электродах. Концевые электроды могут быть выполнены в виде металлических, например, дюралевых стаканов, внутренний размер которых обеспечивает возможность введения в них концов изоляционного тела. Между концевыми электродами и изоляционным телом преимущественно размещены прокладки.In a preferred embodiment, the arrester comprises one or two end electrodes placed at the ends of the insulating body, with washers placed between the end electrodes or between the main electrode and one or both end electrodes. Mounting points can be placed on the end electrodes. The end electrodes can be made in the form of metal, for example, duralumin cups, the internal size of which makes it possible to insert the ends of the insulating body into them. Gaskets are advantageously placed between the end electrodes and the insulating body.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения разрядник содержит продольный силовой элемент, размещенный внутри продольного изоляционного тела. В одном из вариантов продольный силовой элемент может быть выполнен с использованием диэлектрика. Например, это может быть полимерный диэлектрический трос или стеклопластиковый стержень, который может быть гибким или негибким. В другом варианте продольный силовой элемент может быть выполнен с использованием металла, например, стали, и тогда он может называться продольный электрод. В частности, продольный силовой элемент может быть выполнен в виде троса, выступающего из изоляционного тела и прикрепляемого с помощью узлов крепления к проводу линии электропередачи.In a preferred embodiment of the invention, the spark gap contains a longitudinal strength element placed inside the longitudinal insulating body. In one embodiment, the longitudinal strength element can be made using a dielectric. For example, it may be a polymer dielectric cable or a fiberglass rod, which may be flexible or inflexible. In another embodiment, the longitudinal strength element can be made using a metal, such as steel, and then it can be called a longitudinal electrode. In particular, the longitudinal strength element can be made in the form of a cable protruding from the insulating body and attached with the help of attachment points to the wire of the power line.

Если разрядник содержит концевые электроды, то продольный силовой элемент может быть как электрически соединен с ними в том случае, когда выполнен с использованием металла, так и не иметь с ними электрического соединения.If the spark gap contains end electrodes, then the longitudinal power element can be electrically connected to them in the case when it is made using metal, or not have an electrical connection with them.

Задача настоящего изобретения также решается с помощью линии электропередачи, снабженной разрядником по одному из вышеописанных вариантов.The problem of the present invention is also solved by using a power line equipped with a spark gap according to one of the above options.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности использования разрядников для защиты линий электропередачи с высокими рабочими напряжениями (110 кВ и выше). Достигается указанный технический результат за счет снабжения разрядника шайбами, имеющими множество разрядных камер, в которых происходит расходование энергии перенапряжения на выброс продуктов разряда из разрядных камер. За счет того, что разрядные камеры выполнены в диэлектрических шайбах, установленных на продолговатом изоляционном теле со взаимным смещением, удается повысить количество разрядных камер в разряднике при одновременном снижении вероятности объединения выхлопов разрядных дуг из разрядных камер. Кроме того, обеспечена надежная работа разрядника при защите электрооборудования, например, такого как линии электропередачи, при требуемом эксплуатационном напряжении электрооборудования (т.е. номинальном напряжении разрядника). Также обеспечиваются необходимые прочностные характеристики для обеспечения длительной работоспособности разрядника, в том числе в случае нескольких грозовых разрядов.The technical result of the invention is to enable the use of arresters to protect power lines with high operating voltages (110 kV and above). The specified technical result is achieved by supplying the spark gap with washers having a plurality of discharge chambers, in which overvoltage energy is consumed to eject discharge products from the discharge chambers. Due to the fact that the discharge chambers are made in dielectric washers mounted on an elongated insulating body with mutual displacement, it is possible to increase the number of discharge chambers in the arrester while reducing the probability of combining discharge arc exhausts from the discharge chambers. In addition, reliable operation of the arrester is ensured when protecting electrical equipment, such as power lines, for example, at the required operating voltage of the electrical equipment (ie, the rated voltage of the arrester). The necessary strength characteristics are also provided to ensure the long-term performance of the arrester, including in the case of several lightning discharges.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 показана шайба, устанавливаемая на разряднике.In FIG. 1 shows a washer mounted on the arrester.

На фиг. 2 показано устройство шайбы, устанавливаемой на разряднике.In FIG. 2 shows the design of the washer mounted on the arrester.

На фиг. 3 показана часть линии электропередачи, снабженная разрядником в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 3 shows a portion of a transmission line provided with a spark gap according to the present invention.

На фиг. 4 показан другой вариант установки разрядника в соответствии с изобретением.In FIG. 4 shows another installation of the arrester according to the invention.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Далее подробно описывается разрядник с мультикамерными шайбами в соответствии с настоящим изобретением, предназначенный для грозозащиты электрооборудования, такого как линии электропередачи. Как показано на фиг. 1, шайба 1, выполненные с использованием диэлектрического материала, такого как, например, полимерные материалы, имеет внутреннее отверстие 2, а на наружной поверхности выходы 4 разрядных камер и выходные электроды 3. Выходы разрядных камер 4 расположены на внешней окружности шайбы 1, а выходные электроды 3 выходят из плоских поверхностей шайбы 1. Внутреннее отверстие 2 предназначено для размещения шайбы на продолговатом изоляционном теле, как это будет показано далее. Выходные электроды 3 могут иметь различную форму. На фиг. 1 и 2 выходные электроды 3 изображены в цилиндрической форме, они частично расположены внутри шайбы 1 и частично снаружи нее. На фиг. 1 также видно, что выходные электроды 3 снабжены изоляционными наплывами 8, соединенными с диэлектрическим телом шайбы 1 и предназначенными для увеличения длины утечки тока по внешней поверхности шайбы.The following describes in detail the arrester with multi-chamber washers in accordance with the present invention, designed for lightning protection of electrical equipment, such as power lines. As shown in FIG. 1, a washer 1 made using a dielectric material, such as, for example, polymeric materials, has an inner hole 2, and on the outer surface there are outlets 4 of the discharge chambers and outlet electrodes 3. The outlets of the discharge chambers 4 are located on the outer circumference of the washer 1, and the outlets the electrodes 3 come out of the flat surfaces of the washer 1. The inner hole 2 is designed to accommodate the washer on the elongated insulating body, as will be shown below. The output electrodes 3 may have different shapes. In FIG. 1 and 2, the output electrodes 3 are shown in a cylindrical shape, they are partly located inside the washer 1 and partly outside it. In FIG. 1 also shows that the output electrodes 3 are provided with insulating beads 8 connected to the dielectric body of the washer 1 and designed to increase the current leakage length along the outer surface of the washer.

В шайбе 1, как показано на фиг. 2 в полупрозрачном виде, расположены внутренние электроды 5. Внутренние электроды могут также иметь различную форму, например, цилиндрическую. На фиг. 2 они изображены в виде шариков 5. Между внутренними электродами 5 расположены разрядные камеры 6, которые выходят наружу шайбы 1 и в местах выхода наружу образуют выходы 4. Выходные электроды 3 соединены с ближайшими к ним внутренними электродами 5 разрядными промежутками в разрядных камерах 7. Однако возможен вариант, когда выходные электроды соединены с внутренними электродами непосредственно (прямо, гальванически). На фиг. 2 также показано внутреннее отверстие 2, в которое вставляется продолговатое изоляционное тело разрядника.In washer 1, as shown in Fig. 2 in a translucent form, the inner electrodes 5 are located. The inner electrodes can also have a different shape, for example, cylindrical. In FIG. 2 they are shown in the form of balls 5. Between the inner electrodes 5 there are discharge chambers 6, which go outside the washer 1 and form outlets 4 in the places where they exit to the outside. The output electrodes 3 are connected to the inner electrodes 5 closest to them by the discharge gaps in the discharge chambers 7. However it is possible that the output electrodes are directly connected to the internal electrodes (directly, galvanically). In FIG. 2 also shows the inner hole 2 into which the elongated insulating body of the arrester is inserted.

Как показано на фиг. 3 и 4, шайбы 1 располагаются на продолговатом изоляционном теле 10. В варианте по фиг. 3 выходные электроды шайб могут быть соединены гальванически (прямо, непосредственно, путем обеспечения электрического контакта между ними), а в варианте по фиг. 4 шайбы соединяются с образованием разрядных промежутков между выходными электродами соседних шайб. Образованный таким образом разрядник с мультикамерными шайбами может быть размещен на линии электропередачи несколькими способами.As shown in FIG. 3 and 4, washers 1 are located on an elongated insulating body 10. In the embodiment of FIG. 3, the output electrodes of the washers can be connected galvanically (directly, directly, by providing electrical contact between them), and in the variant of FIG. 4 washers are connected to form discharge gaps between the output electrodes of neighboring washers. Thus formed arrester with multi-chamber washers can be placed on the power line in several ways.

На фиг. 3 показан способ подвешивания разрядника к проводу 30 линии электропередачи в виде шлейфового разрядника. К траверсе 20 подвешена гирлянда изоляторов 21, нижний конец которой снабжен креплением 22 для провода 30. По обе стороны от гирлянды изоляторов 21 к проводу 30 с помощью узлов крепления 11 подвешен разрядник, состоящий из продолговатого изоляционного тела 10 с мультикамерными шайбами 1. Кроме шайб 1 на изоляционном теле 10 размещен основной электрод 12 в виде металлической трубки или пластины, который образует разрядный промежуток с элементом 23, который может быть как частью опоры, так и отдельным от опоры заземленным элементом.In FIG. 3 shows a method of suspending the arrester from the wire 30 of a power line in the form of a stub arrester. A garland of insulators 21 is suspended from the traverse 20, the lower end of which is provided with a fastener 22 for wire 30. On both sides of the garland of insulators 21, a spark gap consisting of an elongated insulating body 10 with multi-chamber washers 1 is suspended from the garland of insulators 21 to the wire 30 using attachment points 11. In addition to washers 1 on the insulating body 10 there is the main electrode 12 in the form of a metal tube or plate, which forms a discharge gap with the element 23, which can be either a part of the support or a grounded element separate from the support.

Изоляционное тело 10 может быть выполнено с использованием диэлектрического материала (например, полимерного материала). Узлы крепления 11 преимущественно выполнены с использованием металлических (например, стальных) элементов, например, в виде хомутов и/или пластин, надежно прижимающих элементы разрядника к проводу линии электропередачи. При необходимости узлы крепления могут иметь прокусывающие изоляцию элементы для обеспечения электрического соединения с проводом, если он имеет изоляцию. Площадь основного электрода преимущественно больше площади какого-либо выходного или внутреннего электрода, что обеспечивает возможность установки грозозащитного устройства около защищаемого электрооборудования с относительно большим допуском, обеспечиваемым тем, что основной электрод имеет относительно большую длину. В связи с этим обеспечить касание опоры или образование с ней искрового промежутка более длинным основным электродом можно значительно проще и в большем диапазоне положений, чем с помощью короткого основного электрода.The insulating body 10 may be formed using a dielectric material (eg, a resin material). The attachment points 11 are predominantly made using metal (for example, steel) elements, for example, in the form of clamps and/or plates that securely press the spark gap elements to the power line wire. If necessary, the attachment points may have elements that cut through the insulation to provide an electrical connection to the wire, if it has insulation. The area of the main electrode is predominantly larger than the area of any output or internal electrode, which makes it possible to install a lightning protection device near the protected electrical equipment with a relatively large tolerance provided by the fact that the main electrode has a relatively large length. In this regard, it is much easier to ensure that the support is touched or a spark gap is formed with it by a longer main electrode and in a larger range of positions than with a short main electrode.

На концах изоляционного тела могут быть размещены концевые электроды. Концевые электроды, которые также могут называться оконцевателями, могут быть выполнены в виде металлических (например, дюралевых) стаканов, внутренний размер которых позволяет вставлять в них концы изоляционного тела. Между концевыми электродами и изоляционным телом могут быть размещены прокладки (например, силиконовые). Оконцеватели могут быть снабжены элементами крепления или крепиться с помощью элементов крепления к проводу. В частности, концевые электроды могут содержать крепления или зацепы для закрепления или зацепления на элементах электрооборудования.End electrodes may be placed at the ends of the insulating body. End electrodes, which can also be called end caps, can be made in the form of metal (for example, duralumin) cups, the internal size of which allows the ends of the insulating body to be inserted into them. Between the end electrodes and the insulating body can be placed gaskets (for example, silicone). Terminations can be equipped with fastening elements or fastened with fastening elements to the wire. In particular, the end electrodes may include fixtures or hooks for attaching or engaging to electrical equipment.

Разрядник, показанный на фиг. 3, работает следующим образом. Молниевый разряд попадает в линию электропередачи или наводит в ней перенапряжение, которое пробивает разрядный промежуток между узлом крепления 11 (правым на фиг. 3) и выходным электродом ближайшей к нему шайбы 1. Далее внутри шайбы происходят разряды в разрядных камерах между выходным электродом и внутренним электродом, далее между внутренними электродами и затем между внутренним электродом и выходным электродом. Затем происходит искровой разряд между выходными электродами соседних шайб и последовательность разрядов повторяется в следующей шайбе и так далее.The arrester shown in Fig. 3 works as follows. A lightning discharge enters a power line or induces an overvoltage in it, which breaks through the discharge gap between attachment point 11 (on the right in Fig. 3) and the output electrode of the washer 1 closest to it. Further, inside the washer, discharges occur in the discharge chambers between the output electrode and the inner electrode , then between the inner electrodes and then between the inner electrode and the output electrode. Then a spark discharge occurs between the output electrodes of neighboring washers and the sequence of discharges is repeated in the next washer, and so on.

Вследствие появления перенапряжения на выходном электроде шайбы, ближайшей к основному электроду 12, происходит разряд между ними и далее искровой разряд происходит между основным электродом 12 и заземленным элементом 23. Таким образом, все искровые промежутки между проводом и землей оказываются пробитыми разрядами и избыточный заряд, образовавшийся на проводе вследствие молниевого удара, стекает по замкнутой цепи на землю. После стекания этого заряда разряды в разрядных промежутках прекращаются при переходе тока промышленной частоты через ноль благодаря тому, что разрядник имеет большое количеств разрядных промежутков, и линия электропередачи автоматически восстанавливает свою работоспособность без ее отключения.Due to the appearance of an overvoltage on the output electrode of the washer closest to the main electrode 12, a discharge occurs between them and then a spark discharge occurs between the main electrode 12 and the grounded element 23. Thus, all spark gaps between the wire and the ground turn out to be broken discharges and the excess charge formed on the wire due to a lightning strike, flows down a closed circuit to the ground. After this charge drains, the discharges in the discharge gaps stop when the industrial frequency current passes through zero due to the fact that the arrester has a large number of discharge gaps, and the power line automatically restores its operability without turning it off.

Разрядник, показанный на фиг. 4, не имеет основного электрода и одним концом закреплен на проводе 30, а другим концом на опоре 25, на которой установлен опорный изолятор 26, к котором прикреплен провод 30. Продолговатое изоляционное тело 10, содержащее мультикамерные шайбы 1 с выходными электродами 3, крепится с помощью оконцевателей 15, преимущественно выполненных с использованием металла. Шайбы 1 соединяются между собой при помощи выходных электродов 3, между которыми расположены искровые воздушные промежутки. В обычном состоянии, при отсутствии перенапряжений они обеспечивают необходимую изоляцию провода 30 от опоры 25.The arrester shown in Fig. 4, does not have a main electrode and is fixed at one end on wire 30, and at the other end on support 25, on which support insulator 26 is installed, to which wire 30 is attached. using end caps 15, mainly made using metal. Washers 1 are interconnected by means of output electrodes 3, between which there are spark air gaps. In the normal state, in the absence of overvoltages, they provide the necessary insulation of wire 30 from support 25.

Один оконцеватель 15 крепится непосредственно к заземленной опоре 25, а другой оконцеватель 15 крепится к зажиму 16, размещенному на проводе 30. Зажим 16 преимущественно выполнен с использованием металла и может быть снабжен прокусывающим зажимом для прокусывания изоляции, если провод 30 снабжен такой.One termination 15 is attached directly to a grounded post 25 and the other termination 15 is attached to a clamp 16 placed on the wire 30. The clamp 16 is predominantly metal and may be provided with a punching clamp to pierce the insulation if the wire 30 is provided with one.

Принцип действия разрядника на фиг. 4 аналогичен разряднику на фиг. 3 за исключением того, что у разрядника на фиг. 4 нет основного электрода и он крепится, с одной стороны, к заземленному объекту (опоре 25). При появлении на проводе 30 перенапряжения, через элемент 15 оно попадает на оконцеватель 15 и между оконцевателем 15 и выходным электродом 3 ближайшей шайбы 1 происходит искровой разряд. Далее в шайбе 1 проследовательно пробиваются искровые промежутки между выходным электродом и внутренним электродом, между внутренними электродами и далее между внутренним электродом и выходным электродом. Затем происходит разряд между выходным электродами 3 соседних шайб 1 и процесс повторяется. С выходного электрода шайбы, ближайшей к оконцевателю 15, закрепленному на опоре 25, происходит разряд на оконцеватель 15 и через замкнутую таким образом цепь на землю стекает ток, вызванный приданием молнией проводу линии электропередачи избыточного заряда.The operating principle of the arrester in Fig. 4 is similar to the spark gap in FIG. 3 except that the spark gap in FIG. 4, there is no main electrode and it is attached, on the one hand, to a grounded object (support 25). When an overvoltage appears on the wire 30, it enters the terminal 15 through the element 15 and a spark discharge occurs between the terminal 15 and the output electrode 3 of the nearest washer 1. Further, in washer 1, spark gaps are sequentially punched between the output electrode and the inner electrode, between the inner electrodes, and further between the inner electrode and the output electrode. Then a discharge occurs between the output electrodes 3 of adjacent washers 1 and the process is repeated. From the output electrode of the washer closest to the end cap 15, fixed on the support 25, a discharge occurs on the end pad 15 and the current flows to the ground through the circuit closed in this way, caused by lightning giving the wire of the power line an excess charge.

После стекания этого заряда разряды в разрядных промежутках прекращаются при переходе тока промышленной частоты через ноль благодаря тому, что разрядник имеет большое количеств разрядных промежутков, и линия электропередачи автоматически восстанавливает свою работоспособность. Поскольку разрядный промежуток вдоль изоляционного тела с помощью внутренних электродов разбит на множество малых разрядных промежутков, они пробиваются при относительно малых напряжениях последовательно (каскадно) и формируется общий канал разряда перенапряжения на землю через множество последовательно соединенных разрядных промежутков. Благодаря каскадности срабатывания разрядных промежутков обеспечивается низкое разрядное напряжение срабатывания грозозащитного устройства в целом.After this charge drains, the discharges in the discharge gaps stop when the industrial frequency current passes through zero due to the fact that the arrester has a large number of discharge gaps, and the power line automatically restores its operability. Since the discharge gap along the insulating body is divided into many small discharge gaps with the help of internal electrodes, they break through at relatively low voltages in series (cascade) and a common overvoltage discharge channel to the ground is formed through a plurality of series-connected discharge gaps. Due to the cascading operation of the discharge gaps, a low discharge voltage of the operation of the lightning protection device as a whole is provided.

Разрядник по фиг. 3 также может содержать продольный (например, стержневой или в форме проволоки или троса) силовой элемент, размещенный внутри изоляционного тела. Благодаря продольному силовому элементу удается повысить механическую прочность разрядника, который может иметь значительный вес. Продольный силовой элемент может быть выполнен с использованием диэлектрика. Например, это может быть полимерный диэлектрический трос или стеклопластиковый стержень, который может быть гибким или негибким. В другом варианте продольный силовой элемент может быть выполнен с использованием металла, например, стали, и тогда он может называться продольный электрод. Продольный электрод преимущественно электрически соединяется с проводом линии электропередачи для разрядника, показанного на фиг. 3, а основной электрод с опорой линии электропередачи.The arrester according to Fig. 3 may also contain a longitudinal (for example, rod or in the form of a wire or cable) strength element placed inside the insulating body. Thanks to the longitudinal strength element, it is possible to increase the mechanical strength of the arrester, which can have a significant weight. The longitudinal strength element can be made using a dielectric. For example, it may be a polymer dielectric cable or a fiberglass rod, which may be flexible or inflexible. In another embodiment, the longitudinal strength element can be made using a metal, such as steel, and then it can be called a longitudinal electrode. The longitudinal electrode is advantageously electrically connected to the power line wire for the arrester shown in FIG. 3, and the main electrode with a power line support.

Для варианта, показанного на фиг. 4, внутри изоляционного тела 10 в основном может применяется продольный силовой элемент, выполненный из диэлектрика, например, это может быть стеклопластиковый стержень. Однако также может применяться и продольный электрод (то есть продольный силовой элемент, выполненный с использованием металла), однако он должен быть соединен только с проводом или только с опорой (или не иметь соединения с ними вообще) для того, чтобы не замыкать провод на землю. Соединение как продольного электрода, так и основного электрода с соответствующими элементами электрооборудования может осуществляться как непосредственно (прямо), так и посредством других электродов, разрядных промежутков.For the variant shown in Fig. 4, inside the insulating body 10, a longitudinal strength element made of a dielectric can generally be used, for example, it can be a fiberglass rod. However, a longitudinal electrode (i.e. a longitudinal strength element made using metal) can also be used, but it must be connected only to the wire or only to the support (or not connected to them at all) in order not to short the wire to the ground . The connection of both the longitudinal electrode and the main electrode with the corresponding elements of electrical equipment can be carried out both directly (directly) and through other electrodes, discharge gaps.

Продольный электрод может быть отделен от концевых электродов, если они предусмотрены в конструкции, слоем изоляции или искровым промежутком, однако в предпочтительном варианте продольный электрод электрически соединен с концевыми электродами (для варианта на фиг. 3). В частности, на концах продольного электрода могут быть установлены (например, приварены) металлические шайбы или бобышки, которые охватываются концевыми электродами, например, в форме металлических стаканов, выполняющих роль оконцевателей. Помимо охвата концевыми электродами шайб или бобышек, например, путем обжатия, преимущественно частично охватывается и изоляционное тело. При необходимости оконцеватели могут быть выполнены и в другой форме, в которой продольный электрод соединяется непосредственно с оконцевателем.The longitudinal electrode can be separated from the end electrodes, if provided in the design, by a layer of insulation or a spark gap, however, in the preferred embodiment, the longitudinal electrode is electrically connected to the end electrodes (for the option in Fig. 3). In particular, at the ends of the longitudinal electrode, metal washers or bosses can be installed (for example, welded), which are covered by end electrodes, for example, in the form of metal cups that act as end caps. In addition to enclosing the washers or bosses with the end electrodes, for example by crimping, the insulating body is advantageously also partially enclosed. If necessary, the end caps can also be made in another form, in which the longitudinal electrode is connected directly to the end cap.

В предпочтительном варианте выполнения продольный электрод выполнен в виде троса, выступающего из изоляционного тела и прикрепляемого с помощью узлов крепления к проводу линии электропередачи. В этом случае продольный электрод обладает некоторой гибкостью и повышенной прочностью, которые полезны для надежного функционирования шлейфового разрядника, показанного на фиг. 3. В преимущественном варианте выполнения продольный электрод выполнен с использованием стали.In a preferred embodiment, the longitudinal electrode is made in the form of a cable protruding from the insulating body and attached by means of attachment points to the wire of the power line. In this case, the longitudinal electrode has some flexibility and increased strength, which are useful for reliable operation of the stub discharger shown in Fig. 3. In the preferred embodiment, the longitudinal electrode is made using steel.

В преимущественном варианте толщина слоя изоляционного тела, отделяющего продольный электрод от основного электрода 12, имеет величинуIn the preferred embodiment, the thickness of the layer of the insulating body separating the longitudinal electrode from the main electrode 12 has the value

D>U_p/E_пр,D>U _p /E _pr ,

где U_p - разрядное напряжение между основным электродом и продольным электродом, т.е. напряжение, при котором происходит развитие разряда (остальные обозначения соответствуют вышеприведенным). Благодаря такому выбору толщины слоя изоляционного тела обеспечивается возможность длительной эксплуатации разрядника даже при многократных разрядах перенапряжений (в том числе грозовых), поскольку при напряжениях разряда не происходит пробоя изоляционного тела.where U _p is the discharge voltage between the main electrode and the longitudinal electrode, i.e. voltage at which the discharge develops (other designations correspond to those given above). Thanks to this choice of the thickness of the layer of the insulating body, it is possible to operate the arrester for a long time even with multiple overvoltage discharges (including lightning), since the breakdown of the insulating body does not occur at discharge voltages.

В предпочтительном варианте толщина слоя изоляционного тела, отделяющая продольный электрод от внутренних электродов должна иметь величинуIn the preferred embodiment, the thickness of the layer of the insulating body separating the longitudinal electrode from the inner electrodes should have the value

D_i>U_pi/E_пр,D _i > U _pi / E _pr ,

где U_pi - разрядное напряжение между i-м внутренним электродом и продольным электродом, т.е. напряжение, при котором происходит развитие разряда между i-м внутренним электродом и соседним внутренним электродом или основным электродом или концевым электродом (остальные обозначения соответствуют вышеприведенным). При таких соотношениях обеспечивается возможность длительной эксплуатации разрядника даже при многократных разрядах перенапряжений (в том числе грозовых), поскольку при напряжениях разряда не происходит пробоя изоляционного тела.where U _pi is the discharge voltage between the i-th inner electrode and the longitudinal electrode, i.e. voltage at which the discharge develops between the i-th inner electrode and the adjacent inner electrode or the main electrode or the end electrode (other designations correspond to the above). With such ratios, it is possible to operate the arrester for a long time even with multiple overvoltage discharges (including lightning), since the breakdown of the insulating body does not occur at discharge voltages.

Благодаря тому, что разрядные камеры размещены в диэлектрических шайбах, увеличивается толщина слоя изоляционного тела, отделяющая продольный электрод от внутренних электродов. Кроме того, поскольку шайбы имеют больший диаметр, чем продольное изоляционное тело (в предпочтительном варианте выполненное в виде цилиндрического тела), по внешней окружности шайбы удается разместить большее количество внутренних электродов и разрядных камер между ними, чем если бы внутренние электроды располагались в изоляционном теле (даже по спирали или окружности).Due to the fact that the discharge chambers are placed in dielectric washers, the thickness of the insulating body layer, which separates the longitudinal electrode from the internal electrodes, increases. In addition, since the washers have a larger diameter than the longitudinal insulating body (preferably made in the form of a cylindrical body), it is possible to place a larger number of internal electrodes and discharge chambers between them around the outer circumference of the washer than if the internal electrodes were located in the insulating body ( even in a spiral or circle).

Кроме того, так как внешняя окружность шайбы больше, чем окружность изоляционного тела, выходы из разрядных камер, выходящие на эту поверхность, будут разнесены дальше, чем в случае выходов разрядных камер на поверхность продолговатого изоляционного тела. Тем самым обеспечивается большее расстояние между выходами из разрядных камер и, соответственно, снижается вероятность объединения разрядных дуг (выхлопов) из разрядных камер при одновременном увеличении количества внутренних электродов и разрядных камер между ними.In addition, since the outer circumference of the washer is larger than the circumference of the insulating body, the outlets from the discharge chambers to this surface will be further apart than in the case of outlets of the discharge chambers to the surface of the elongated insulating body. This provides a greater distance between the outputs of the discharge chambers and, accordingly, reduces the probability of combining discharge arcs (exhaust) from the discharge chambers while increasing the number of internal electrodes and discharge chambers between them.

Разрядник с продольным электродом может изготавливаться следующим образом. Сначала подготавливают продольный электрод, роль которого может выполнять металлический пруток, путем очистки и выравнивания поверхности электрода. Далее на электрод наносят один или несколько слоев диэлектрика, формируя тем самым изоляционное тело.A spark gap with a longitudinal electrode can be manufactured as follows. First, a longitudinal electrode is prepared, the role of which can be played by a metal bar, by cleaning and leveling the surface of the electrode. Next, one or more dielectric layers are applied to the electrode, thereby forming an insulating body.

Продольный электрод может быть изготовлен из медного или алюминиевого сплава. В этом случае продольный электрод будет обладать относительно высокой электрической проводимостью и обеспечивать удобство формирования на нем изоляционного тела в связи с относительно высокой пластичностью и относительно низкой температурой плавления указанных материалов. Недостатком изготовления продольного электрода из сплавов меди или алюминия является недостаточная механическая прочность электрода при дальнейшей эксплуатации грозозащитного разрядника, в составе которого используется такой разрядный элемент, что может вызывать нежелательную деформацию электрода.The longitudinal electrode can be made of copper or aluminum alloy. In this case, the longitudinal electrode will have a relatively high electrical conductivity and provide the convenience of forming an insulating body on it due to the relatively high plasticity and relatively low melting point of these materials. The disadvantage of manufacturing a longitudinal electrode from copper or aluminum alloys is the insufficient mechanical strength of the electrode during further operation of the lightning arrester, which uses such a discharge element, which can cause undesirable deformation of the electrode.

Продольный электрод также может быть изготовлен с использованием стали различных сплавов. В таком случае обеспечивается высокая механическая прочность электрода при эксплуатации грозозащитного разрядника, в результате чего удается избежать нежелательных деформаций электрода, сохраняя тем самым работоспособность разрядника в течение длительного времени эксплуатации.The longitudinal electrode can also be made using steel of various alloys. In this case, high mechanical strength of the electrode is ensured during the operation of the lightning arrester, as a result of which it is possible to avoid undesirable deformations of the electrode, thereby maintaining the performance of the arrester for a long time of operation.

Однако для стального продольного электрода будет наблюдаться усложнение формирования на нем изоляционного тела в связи с тем, что экономически обоснованным является изготовление длинномерных изделий, представляющих собой продольный электрод с нанесенным на него изоляционным телом, которые уже после стадии изготовления делятся, например, путем разрезания, на разрядные элементы относительно небольшой длины, далее применяемые в грозорязрядниках. Поскольку изделия на стадии изготовления имеют большую длину, то их необходимо наматывать на катушку с относительно малыми радиусами изгиба, что вызывает деформацию стальным продольным электродом изоляционного тела, поскольку непосредственно после нанесения на электрод изоляционное тело еще имеет повышенную температуру, а устойчивость к механическим деформациям у изоляционного тела ниже, чем у продольного электрода, изготовленного из стали.However, for a steel longitudinal electrode, the formation of an insulating body on it will become more difficult due to the fact that it is economically feasible to manufacture long products that are a longitudinal electrode with an insulating body deposited on it, which, after the manufacturing stage, are divided, for example, by cutting, into discharge elements of relatively small length, further used in lightning arresters. Since the products at the manufacturing stage are long, they must be wound on a coil with relatively small bending radii, which causes deformation of the insulating body with a steel longitudinal electrode, since immediately after being applied to the electrode, the insulating body still has an elevated temperature, and the resistance to mechanical deformation of the insulating body body is lower than that of a longitudinal electrode made of steel.

В еще одном варианте разрядный элемент, состоящий из продольного электрода и изоляционного тела, может быть изготовлен путем формирования изоляционного тела на медном или алюминиевом продольном электроде, после чего из изоляционного тела извлекают медный или алюминиевый продольный электрод и вводят в него стальной продольный электрод. Благодаря такому способу формирования изоляционного тела обеспечивается, с одной стороны, пластичность разрядного элемента в процессе изготовления, и, с другой стороны, заданные прочностные механические и электрические характеристики разрядного элемента после завершения его изготовления.In another embodiment, the discharge element, consisting of a longitudinal electrode and an insulating body, can be made by forming an insulating body on a copper or aluminum longitudinal electrode, after which the copper or aluminum longitudinal electrode is removed from the insulating body and a steel longitudinal electrode is introduced into it. Thanks to this method of forming the insulating body, on the one hand, the plasticity of the discharge element is ensured in the manufacturing process, and, on the other hand, the specified strength mechanical and electrical characteristics of the discharge element after completion of its manufacture.

Изготовленный в соответствии с любым из вышеописанных вариантов или их комбинацией или комбинацией отдельных признаков этих вариантов, разрядник может быть использован в устройстве для грозозащиты линий электропередачи, содержащей опоры с изоляторами, по меньшей мере, один находящийся под электрическим напряжением провод, связанный с изоляторами посредством крепежных устройств, и, по меньшей мере, одно устройство для грозозащиты элементов линии электропередачи, которое представляет собой разрядник с мультикамерными шайбами по любому из вышеописанных вариантов.Manufactured in accordance with any of the above options or a combination of them or a combination of individual features of these options, the arrester can be used in a device for lightning protection of power lines, containing supports with insulators, at least one wire under electrical voltage connected to the insulators by means of fasteners. devices, and at least one device for lightning protection of power line elements, which is a spark gap with multi-chamber washers according to any of the above options.

Claims

1. A spark gap containing an elongated insulating body made of a dielectric, and washers made using a dielectric and placed on an elongated insulating body, and the washers contain internal electrodes located in the washers and exiting into the discharge chambers, which form discharge gaps between the electrodes and exit on the outer surface of the washers, and the washers are provided with output electrodes having a direct or through a discharge gap connection with the internal electrodes and washers going outside, and the washers are located on an elongated insulating body with the formation of discharge gaps between the output electrodes of adjacent washers.

2. The arrester according to claim 1, characterized in that the area of the longitudinal sections of the output channels from the discharge chambers is greater than the areas of the discharge gaps.

3. The arrester according to claim 1, characterized in that the internal electrodes are made in the form of balls.

4. The arrester according to claim 1, characterized in that the output electrodes and/or internal electrodes are made in the form of cylinders.

5. The arrester according to claim 1, characterized in that the outlets of the discharge chambers are located on the outer circumference of the washer.

6. The spark gap according to claim 1, characterized in that the output electrodes come out of the flat surfaces of the washer.

7. The arrester according to claim. 1, characterized in that it is provided with attachment points located at the ends of the arrester for attaching the arrester to the wire and/or power line support.

8. The spark gap according to claim 1, characterized in that it contains end electrodes placed at the ends of the insulating body, and the washers are placed between the end electrodes.

9. The arrester according to claim 8, characterized in that attachment points are placed on the end electrodes.

10. The arrester according to claim 1, characterized in that it contains a longitudinal power element located inside the longitudinal insulating body.

11. The spark gap according to claim 10, characterized in that the longitudinal electrode is made using metal.

12. The arrester according to claim. 10, characterized in that the longitudinal electrode is made in the form of a cable protruding from the insulating body and made with the possibility of attachment with the help of attachment points to the wire of the power line.

13. The arrester according to claim 1, characterized in that the main electrode is placed on the longitudinal insulating body.

14. The arrester according to claim 13, characterized in that the main electrode is made in the form of a tube.

15. Power line, equipped with a spark gap according to one of paragraphs. 1-14.