RU2794217C1 - Arrester with electrodes with holes - Google Patents
Arrester with electrodes with holes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794217C1 RU2794217C1 RU2022118753A RU2022118753A RU2794217C1 RU 2794217 C1 RU2794217 C1 RU 2794217C1 RU 2022118753 A RU2022118753 A RU 2022118753A RU 2022118753 A RU2022118753 A RU 2022118753A RU 2794217 C1 RU2794217 C1 RU 2794217C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- electrodes
- insulating body
- chambers
- arrester
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Группа изобретений относится к области электротехники, в частности, к устройствам для защиты электрооборудования и несущих конструкций от грозовых перенапряжений и способам их изготовления. Разрядник может быть использован для грозозащиты, например, высоковольтных установок, изоляторов и других элементов высоковольтных линий электропередач, электрооборудования и других сооружений и устройств.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of electrical engineering, in particular, to devices for protecting electrical equipment and load-bearing structures from lightning surges and methods for their manufacture. The arrester can be used for lightning protection, for example, high-voltage installations, insulators and other elements of high-voltage power lines, electrical equipment and other structures and devices.
Уровень техникиState of the art
Молниевые разряды являются одним из наиболее опасных явлений для эксплуатации высоковольтных линий электропередачи. При молниевом перенапряжении происходит перекрытие воздушного промежутка между токонесущим элементом линии электропередачи и заземленным элементом. После окончания импульса грозового перенапряжения это перекрытие под действием напряжения промышленной частоты, приложенного к токонесущему элементу, переходит в силовую дугу промышленной частоты.Lightning discharges are one of the most dangerous phenomena for the operation of high-voltage power lines. During lightning overvoltage, the air gap is blocked between the current-carrying element of the power line and the grounded element. After the end of the lightning overvoltage pulse, this overlap under the action of the power frequency voltage applied to the current-carrying element passes into a power frequency power arc.
В качестве решения проблемы образования силовой дуги при молниевом 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. Разрядник по указанной международной заявке характеризуется тем, что промежуточные электроды расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем изоляции, толщина которого выбрана превышающей расчетный диаметр Dk канала указанного разряда, при этом между смежными промежуточными электродами выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела разрядные камеры (полости), площадь S поперечного сечения которых в зоне формирования канала разряда выбрана из условия , где g – минимальное расстояние между смежными промежуточными электродами.As a solution to the problem of the formation of a power arc during lightning overvoltage, in the international application WO2010082861, a spark gap for lightning protection of electrical equipment or a power line was proposed, containing an insulating body made of a solid dielectric, two main electrodes mechanically connected to the insulating body, and two or more intermediate electrodes, configured to form a discharge (for example, a streamer) between each of the main electrodes and the intermediate electrode adjacent to it and between the adjacent intermediate electrodes, the adjacent electrodes being located between the main electrodes with mutual displacement, at least along the longitudinal axis of the insulating body. The arrester according to the said international application is characterized by the fact that the intermediate electrodes are located inside the insulating body and are separated from its surface by an insulation layer, the thickness of which is chosen to exceed the calculated diameter Dk of the channel of the specified discharge, while between adjacent intermediate electrodes there are discharge chambers (cavities) that emerge on the surface of the insulating body ), the cross-sectional area S of which in the discharge channel formation zone is selected from the condition , where g is the minimum distance between adjacent intermediate electrodes.
При воздействии на такой мультикамерный разрядник импульса грозового перенапряжения электрическими разрядами пробиваются промежутки между электродами. Благодаря тому, что разряды между промежуточными электродами происходят внутри камер, объемы которых весьма малы, при расширении канала создается высокое давление газов, под действием которого каналы искровых разрядов между электродами перемещаются к поверхности изоляционного тела и далее выдуваются наружу в окружающий воздух. When such a multi-chamber spark gap is exposed to a lightning overvoltage pulse, electric 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 influence 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 разрядные дуги охлаждаются, суммарное сопротивление всех разрядных дуг 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 blowing and elongation of the channels between the electrodes, the discharge arcs are cooled, the total resistance of all discharge arcs increases, i.e. the total resistance of the arrester increases, and the lightning surge current is limited. Lightning overvoltage current is diverted through the support to the ground and after it flows the accompanying current of industrial frequency. When the current passes through zero, the arc goes out, and the power line continues to operate uninterrupted.
Такой принцип работы мультикамерного разрядника является достаточно эффективным, поскольку конструкция разрядника получается простой, надежной и недорогой. В то же время вышеописанный разрядник обладает таким недостатком, как значительная длительность сопровождающего тока. Причиной этого является то, что сопровождающий ток имеет промышленную частоту и для гашения дуги необходим его переход через ноль. Частота переходов через ноль задается промышленной частотой и, следовательно, не может произвольно меняться. В связи с этим требуются дополнительные меры, направленные на гашение дуги непосредственно после протекания тока, вызванного молниевым перенапряжением.This principle of operation of a multi-chamber spark gap is quite effective, since the design of the spark gap is simple, reliable, and inexpensive. At the same time, the above-described spark gap has such a disadvantage as a significant duration of the follow current. The reason for this is that the follow current has a power frequency and its zero crossing is necessary to extinguish the arc. The frequency of zero crossings is set by the industrial frequency and, therefore, cannot be changed arbitrarily. In this regard, additional measures are required to extinguish the arc immediately after the current flow caused by lightning overvoltage.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы разрядника за счет исключения протекания сопровождающего тока после окончания молниевого перенапряжения.The objective of the present invention is to increase the efficiency of the arrester by eliminating the flow of follow current after the end of the lightning overvoltage.
Технический результат заключается в повышении эффективности разрядника вследствие ускорения разрыва разрядных дуг после прохождения импульса молниевого перенапряжения до перехода сопровождающего тока, имеющего промышленную частоту, через ноль за счет обеспечения поддува разрядных дуг воздухом из полостей в промежуточных электродах, образованных отверстиями в них, формирующих отдельные напорные камеры, объединенные в общую напорную камеру. Эффективность разрядника повышается в том числе благодаря отсутствию необходимости в увеличении габаритов разрядника, поскольку напорные камеры формируются внутри уже имеющихся промежуточных электродах, а также благодаря расположению выходов из отверстий в промежуточных электродах в непосредственной близости к разрядному зазору, что уменьшает требуемый объем воздуха для разрыва разряда, запасаемого в напорных камерах, объединенных конструкцией разрядника в общую напорную камеру. Дополнительным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции разрядника и, соответственно, способа его изготовления, поскольку требуется меньше этапов изготовления. В частности, такой разрядник может быть изготовлен всего с одним этапом заливки.The technical result consists in increasing the efficiency of the arrester due to the acceleration of the rupture of the discharge arcs after the passage of a lightning overvoltage pulse to the transition of the accompanying current, which has an industrial frequency, through zero by providing blowing of the discharge arcs with air from the cavities in the intermediate electrodes formed by holes in them, forming separate pressure chambers combined into a common pressure chamber. The efficiency of the arrester increases, among other things, due to the absence of the need to increase the dimensions of the arrester, since the pressure chambers are formed inside the already existing intermediate electrodes, and also due to the location of the exits from the holes in the intermediate electrodes in close proximity to the discharge gap, which reduces the required air volume to break the discharge, stored in pressure chambers, united by the arrester design into a common pressure chamber. An additional technical result of the invention is the simplification of the design of the spark gap and, accordingly, the method of its manufacture, since fewer manufacturing steps are required. In particular, such an arrester can be manufactured with only one pouring step.
Технический результат достигается тем, что в разряднике, включающем изоляционное тело, разрядные камеры в изоляционном теле, два основных электрода и, по меньшей мере, три промежуточных электрода, размещенные в изоляционном теле и выходящих в разрядные камеры, имеющие выходы на поверхность изоляционного тела. Согласно изобретению, в промежуточных электродах, формирующих последовательные разрядные зазоры в разрядных камерах, выполнены отверстия, и соединяющие разрядные камеры, в которые выходят промежуточные электроды, снабженные отверстиями, в результате чего образуется общая напорная камера, проходящая вдоль разрядника через промежуточные электроды.The technical result is achieved by the fact that in the arrester, which includes an insulating body, discharge chambers in the insulating body, two main electrodes and at least three intermediate electrodes placed in the insulating body and exiting into the discharge chambers having exits to the surface of the insulating body. According to the invention, holes are made in the intermediate electrodes that form sequential discharge gaps in the discharge chambers, and connecting the discharge chambers, into which the intermediate electrodes provided with holes exit, resulting in the formation of a common pressure chamber passing along the spark gap through the intermediate electrodes.
В частных вариантах реализации разрядника основные электроды имеют части, выступающие из изоляционного тела и соединены с соседними промежуточными электродами непосредственно или через разрядные зазоры в разрядных камерах. Промежуточные электроды также могут выходить на поверхность изоляционного тела или иметь части, выступающие из изоляционного тела. Отверстия в промежуточных электродах предпочтительно имеют прямолинейную конфигурацию, а сами промежуточные электроды могут быть выполнены в виде цилиндров. Промежуточные электроды преимущественно установлены в изоляционном элементе с образованием в разрядных камерах разрядных зазоров (промежутков), размеры которых меньше толщины слоя диэлектрика, из которого выполнен изоляционный элемент, отделяющий разрядные зазоры (промежутки) от внешней поверхности изоляционного элемента. In private embodiments of the spark gap, the main electrodes have parts protruding from the insulating body and are connected to adjacent intermediate electrodes directly or through discharge gaps in the discharge chambers. The intermediate electrodes may also extend onto the surface of the insulating body or have parts protruding from the insulating body. The holes in the intermediate electrodes preferably have a rectilinear configuration, and the intermediate electrodes themselves can be made in the form of cylinders. The intermediate electrodes are mainly installed in the insulating element with the formation of discharge gaps (gaps) in the discharge chambers, the dimensions of which are smaller than the thickness of the dielectric layer from which the insulating element is made, separating the discharge gaps (gaps) from the outer surface of the insulating element.
Изоляционное тело предпочтительно выполнено с использованием силиконовой резины. Размер выхода из разрядной камеры в направлении вдоль электродов, выходящих в разрядную камеру, может быть меньше расстояния между электродами, выходящими в разрядную камеру, а размер выхода из разрядной камеры в направлении, перпендикулярном направлению вдоль электродов, выходящих в разрядную камеру, может быть больше расстояния между электродами, выходящими в разрядную камеру. Выходы разрядных камер могут быть снабжены выступами, а изоляционное тело может быть снабжено ребрами.The insulating body is preferably made using silicone rubber. The size of the exit from the discharge chamber in the direction along the electrodes exiting the discharge chamber may be less than the distance between the electrodes exiting the discharge chamber, and the size of the exit from the discharge chamber in the direction perpendicular to the direction along the electrodes exiting the discharge chamber may be greater than the distance between the electrodes leading into the discharge chamber. The outlets of the discharge chambers may be provided with protrusions, and the insulating body may be provided with ribs.
В некоторых вариантах осуществления изобретения разрядная камера может быть снабжена напорной камерой, соединенной с выходом из разрядной камеры через разрядный промежуток между электродами. При этом напорные камеры нескольких разрядных камер могут быть объединены.; Размер напорных камер в направлении вдоль соседних электродов, около которых расположены напорные камеры, может быть выполнен меньше расстояния между соседними электродами в разрядной камере. Размер напорных камер в направлении, перпендикулярном направлению вдоль соседних электродов, может быть выполнен больше расстояния между соседними электродами в разрядной камере. Объем напорной камеры не меньше половины суммарного объема разрядной камеры и выхода, с которыми она соединена. Кроме того, объем напорной камеры составляет предпочтительно не больше десяти суммарных объемов разрядной камеры и выхода, с которыми она соединена.In some embodiments of the invention, the discharge chamber may be provided with a pressure chamber connected to the outlet of the discharge chamber through a discharge gap between the electrodes. In this case, the pressure chambers of several discharge chambers can be combined.; The size of the pressure chambers in the direction along the adjacent electrodes, near which the pressure chambers are located, can be made smaller than the distance between adjacent electrodes in the discharge chamber. The size of the pressure chambers in the direction perpendicular to the direction along the adjacent electrodes can be made greater than the distance between adjacent electrodes in the discharge chamber. The volume of the pressure chamber is not less than half of the total volume of the discharge chamber and the outlet with which it is connected. In addition, the volume of the pressure chamber is preferably not more than ten total volumes of the discharge chamber and the outlet to which it is connected.
Заявленные конструктивные особенности выполнения разрядника обеспечивают эффективное гашение разрядных дуг, возникающих при перенапряжении, что обусловлено следующим. При перенапряжении пробиваются разрядные промежутки между электродами. Возникающие при этом каналы искровых разрядов расширяются, в разрядных камерах создаётся высокое давление. The claimed design features of the execution of the arrester provide effective suppression of discharge arcs that occur during overvoltage, which is due to the following. When overvoltage breaks through the discharge gaps between the electrodes. The channels of spark discharges that arise in this case expand, and high pressure is created in the discharge chambers.
С одной стороны волна давления приводит к выбросы плазмы наружу из разрядной камеры, а с другой стороны волна давления и частично плазмы устремляется в полости в промежуточных электродах, образованных отверстиями в них, формирующих отдельные напорные камеры, объединенные в общую напорную камеру. После вылета плазмы из каналов разрядных камер наружу в верхних участках разрядных камер образуется пониженное давление, а в полостях промежуточных электродов, то есть в общей напорной камере, остаётся высокое давление. Под его воздействием поток холодного, неионизированного воздуха устремляется в разрядные камеры, и способствует эффективному гашению (разрыву) импульсной дуги без перехода в дугу сопровождающего тока.On the one hand, the pressure wave leads to plasma ejections out of the discharge chamber, and on the other hand, the pressure wave and part of the plasma rushes into the cavities in the intermediate electrodes formed by holes in them, forming separate pressure chambers combined into a common pressure chamber. After the plasma escapes from the channels of the discharge chambers, a reduced pressure is formed in the upper parts of the discharge chambers, and a high pressure remains in the cavities of the intermediate electrodes, that is, in the common pressure chamber. Under its influence, a flow of cold, non-ionized air rushes into the discharge chambers, and contributes to the effective extinguishing (breaking) of the pulsed arc without transition to the follow current arc.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид разрядника, на фиг. 2 - пруток с электродами, установленный на дорнах, на фиг. 3 – разрядник с прутком внутри.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view of the arrester, Fig. 2 - rod with electrodes mounted on mandrel, in Fig. 3 - arrester with a bar inside.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Далее изобретение описано со ссылкой на пояснительные чертежи, где показаны возможные варианты реализации разрядника в соответствии с изобретением, которые не ограничивают объем охраны. Варианты осуществления, раскрываемые в описании изобретения, также не являются ограничивающими и предназначены для пояснения ее сущности. Объем охраны ограничивается только формулой изобретения.The invention is further described with reference to the explanatory drawings, which show possible embodiments of the arrester according to the invention, which do not limit the scope of protection. The embodiments disclosed in the specification are also non-limiting and are intended to be illustrative. The scope of protection is limited only by the claims.
Разрядник содержит изоляционное тело 1, форма которого может быть различной, например, цилиндрической, прямоугольной или другой формы.The spark gap contains an insulating body 1, the shape of which can be different, for example, cylindrical, rectangular or other shapes.
В зависимости от формы изоляционного тела он может быть выполнен полностью или частично выполнено из твердого диэлектрика, имеющего достаточную жесткость, прочность, твердость, или из гибких или мягких диэлектрических материалов, предпочтительно с использованием силиконовой резины или из других полимерных, органических или неорганических материалов. В последних вариантах для сохранения формы и требуемой жесткости изоляционное тело 1 может быть снабжено внутренним стержневым элементом (на фиг. не показан), выполненным из диэлектрического и/или проводящего (например, металлического) материала.Depending on the shape of the insulating body, it can be made wholly or partly from a solid dielectric having sufficient rigidity, strength, hardness, or from flexible or soft dielectric materials, preferably using silicone rubber or other polymeric, organic or inorganic materials. In the latter versions, in order to maintain the shape and the required rigidity, the insulating body 1 can be provided with an internal rod element (not shown in the figure) made of a dielectric and/or conductive (for example, metallic) material.
Внутри изоляционного тела 1 размещены промежуточные электроды 2, выходящие в разрядные камеры с образованием в них разрядных промежутков (зазоров). Размеры зазоров (в частности, расстояние между электродами) которых могут быть меньше толщины слоя диэлектрика, из которого выполнен изоляционный элемент, отделяющий разрядные промежутки от внешней поверхности изоляционного элемента. Это обеспечивает повышение эффективности разрядника, поскольку обеспечивает выход разрядной дуги из разрядной камеры ввиду превышения объема, занимаемого разрядной дугой, объема разрядной камеры.Inside the insulating body 1 there are intermediate electrodes 2, which extend into the discharge chambers with the formation of discharge gaps (gaps) in them. The dimensions of the gaps (in particular, the distance between the electrodes) of which may be less than the thickness of the dielectric layer from which the insulating element is made, separating the discharge gaps from the outer surface of the insulating element. This provides an increase in the efficiency of the spark gap, since it ensures the exit of the discharge arc from the discharge chamber due to the excess of the volume occupied by the discharge arc, the volume of the discharge chamber.
В изоляционном теле также устанавливаются два основных электрода, выполненные из металла, например, стали (на фигурах не показаны). Они предназначены для подачи на разрядник напряжения (в т.ч. перенапряжения) и с этой целью могут выступать из изоляционного тела или же может предусматриваться возможность подключения к ним через изоляционное теле, если расположены полностью в нем, с помощью соединительных электродов, пропускаемых через мягкое изоляционное тело (например, из силикона) или через отверстие в изоляционном теле. Основные электроды предпочтительно не содержат сквозных отверстий, поскольку они выходят только в одну разрядную камеру. In the insulating body, two main electrodes are also installed, made of metal, for example, steel (not shown in the figures). They are designed to supply voltage (including overvoltage) to the arrester and for this purpose they may protrude from the insulating body or it may be possible to connect to them through the insulating body, if they are located completely in it, using connecting electrodes passed through a soft insulating body (e.g. silicone) or through a hole in the insulating body. The main electrodes preferably do not contain through holes, since they only open into one discharge chamber.
Промежуточные электроды расположены между основными электродами не обязательно геометрически, а в том смысле, что разряд начинается между одним основным электродом и ближним к нему (например, выходящим в ту же разрядную камеру, что и основной электрод) промежуточным электродом, далее – разряды последовательно развиваются в разрядных камерах между промежуточными электродами и заканчиваются в разрядном зазоре между последним промежуточным электродом и вторым основным электродом. Основные электроды могут быть соединены с соседними промежуточными электродами непосредственно или через разрядные зазоры в разрядных камерах. При непосредственном соединении с соседними промежуточными электродами первый и последний разряд развиваются между промежуточными электродами. В предпочтительном варианте основные электроды выходят в разрядные камеры с соседними промежуточными электродами.Intermediate electrodes are located between the main electrodes not necessarily geometrically, but in the sense that the discharge begins between one main electrode and the intermediate electrode closest to it (for example, entering the same discharge chamber as the main electrode), then the discharges sequentially develop in discharge chambers between the intermediate electrodes and end in the discharge gap between the last intermediate electrode and the second main electrode. The main electrodes can be connected to adjacent intermediate electrodes directly or through discharge gaps in the discharge chambers. When connected directly to adjacent intermediate electrodes, the first and last discharge develops between the intermediate electrodes. Preferably, the main electrodes open into the discharge chambers with adjacent intermediate electrodes.
В промежуточных электродах 2 выполнены сквозные отверстия 3, соединяющие разрядные камеры, в которые выходят промежуточные электроды, снабженные отверстиями. Позицией 3 на фиг. 1 отмечены отверстия, показанные в трех левых электродах, показанных в частичном разрезе. Сами по себе электроды являются такими же, как и показанные правее. Частичный разрез электродов и изоляционного тела применяется только для наглядности и лучшего понимания изобретения. Отверстия 3 в промежуточных электродах 2 вместе могут быть приняты общей напорной камерой, соединяющая разрядные камеры, форма и размеры которых могут быть различными. При этом промежуточных электроды 2 могут быть выполнены различной формы (брусок, стержень, цилиндрические, сферические и т.п.), размеров и из различных материалов, предпочтительно металлическими, например, стальными. Например, промежуточные электроды могут быть выполнены в виде цилиндров.Through holes 3 are made in the intermediate electrodes 2, connecting the discharge chambers, into which the intermediate electrodes provided with holes exit. Position 3 in FIG. 1 marks the holes shown in the three left electrodes, shown in partial section. The electrodes themselves are the same as those shown to the right. The partial section of the electrodes and the insulating body is used only for clarity and a better understanding of the invention. The holes 3 in the intermediate electrodes 2 together can be taken by a common pressure chamber connecting the discharge chambers, the shape and size of which can be different. In this case, the intermediate electrodes 2 can be made of various shapes (bar, rod, cylindrical, spherical, etc.), sizes and from various materials, preferably metal, for example, steel. For example, intermediate electrodes can be made in the form of cylinders.
В частных вариантах реализации разрядника размер выхода из разрядной камеры в направлении вдоль электродов, выходящих в разрядную камеру, может быть меньше расстояния между электродами 2, выходящими в разрядную камеру или размер выхода из разрядной камеры в направлении, перпендикулярном направлению вдоль электродов, выходящих в разрядную камеру, может быть больше расстояния между электродами, выходящими в разрядную камеру. Такие соотношения обеспечиваются дорном, описанным далее и применяемым для изготовления разрядника. In particular embodiments of the spark gap, the size of the exit from the discharge chamber in the direction along the electrodes leaving the discharge chamber may be less than the distance between the electrodes 2 leaving the discharge chamber or the size of the exit from the discharge chamber in the direction perpendicular to the direction along the electrodes leaving the discharge chamber , may be greater than the distance between the electrodes entering the discharge chamber. Such ratios are provided by the mandrel described below and used to manufacture the arrester.
В предпочтительном варианте исполнения промежуточных электродов должно быть не менее трех, в зависимости от требуемого напряжения срабатывания разрядника. В некоторых вариантах реализации разрядника электроды могут выходить на поверхность изоляционного тела или иметь части, выступающие из изоляционного тела – это упрощает изготовление разрядника, так как электроды могут быть закреплены в литьевой форме и формование изоляционного тела может быть произведено за одну стадию.In the preferred embodiment, there should be at least three intermediate electrodes, depending on the required arrester actuation voltage. In some embodiments of the arrester, the electrodes can be exposed to the surface of the insulating body or have parts protruding from the insulating body - this simplifies the manufacture of the arrester, since the electrodes can be fixed in a mold and the molding of the insulating body can be done in one step.
В целях исключения слияния выхлопов разрядных камер их выходы могут быть снабжены выступами 4 и/или изоляционное тело может быть снабжено ребрами (на фигурах не показаны). In order to avoid coalescence of discharge chamber exhausts, their outlets may be provided with protrusions 4 and/or the insulating body may be provided with ribs (not shown in the figures).
Изготовление разрядника, представленного на чертежах, возможно следующим способом. Для реализации этого способа необходима форма (матрица), в которой возможно сформировать изоляционное тело разрядника требуемой формы, а также дорны 6, обеспечивающие возможность четкого позиционирования электродов и формирование разрядных камер и разрядных каналов. При осуществлении заявленного способа электроды, в которых выполнены отверстия прямолинейной конфигурации, размещают на прутке 5, после чего пруток 5 с электродами 2 устанавливают в форме на дорнах 6 таким образом, чтобы дорны 6 касались прутка 5 между электродами 2, затем осуществляют заливку формы заранее подготовленным изоляционным материалом (например, жидкой силиконовой резиной), а после его отверждения извлекают пруток 5 и дорны 6 из отверждённого изоляционного материала (изоляционного тела) и извлекают изоляционное тело 1 из формы.The manufacture of the arrester shown in the drawings is possible in the following way. To implement this method, a form (matrix) is required in which it is possible to form the insulating body of the spark gap of the required shape, as well as mandrel 6, which provide the possibility of precise positioning of the electrodes and the formation of discharge chambers and discharge channels. When implementing the claimed method, the electrodes, in which holes of a straight configuration are made, are placed on the rod 5, after which the rod 5 with electrodes 2 is installed in the mold on the mandrel 6 so that the mandrel 6 touches the rod 5 between the electrodes 2, then the mold is filled with a pre-prepared insulating material (for example, liquid silicone rubber), and after curing, remove the rod 5 and the mandrel 6 from the cured insulating material (insulating body) and remove the insulating body 1 from the mold.
Этапы извлечения прутка 5 из отвержденного изоляционного материала и извлечения изоляционного тела 1 из формы могут осуществляться одновременно или последовательно. The steps of removing the rod 5 from the cured insulating material and removing the insulating body 1 from the mold can be carried out simultaneously or sequentially.
Под отверждением изоляционного материала понимается такое изменение физических свойств материала, при котором форма, заданная матрицей и дорнами, продолжает сохраняться после извлечения изоляционного тела из матрицы и удаления из него дорнов. Таким образом, отверждение не означает, что изоляционное тело становится твердым или хрупким. Это означает, что оно становится нежидким и уже не может произвольно изменить свою форму. Например, в том случае, когда изоляционный материал, используемый при изготовлении изоляционного тела, является полимерным, то под отверждением может пониматься полимеризация полимера, т.е. его сшивка длинными цепочками полимеров. Для отверждения изоляционного тела могут использоваться такие технологические процессы, как вулканизация, нагрев, химическое отверждение и т.п.The curing of the insulating material is understood as such a change in the physical properties of the material, in which the shape given by the matrix and the mandrel continues to be preserved after the removal of the insulating body from the matrix and the removal of the mandrels from it. Thus, curing does not mean that the insulating body becomes hard or brittle. This means that it becomes non-liquid and can no longer change its shape arbitrarily. For example, in the case where the insulating material used in the manufacture of the insulating body is a polymer, curing may mean the polymerization of the polymer, i.e. its cross-linking with long chains of polymers. Technological processes such as vulcanization, heating, chemical curing, and the like can be used to cure the insulating body.
Используемые для осуществления способа изготовления разрядника дорны 6 представляют собой стержни, концевые части которых могут быть выполнены U-образной формы. Форма стержня соответствует форме разрядного канала, а толщина U-образной части стержня соответствует величине разрядного промежутка между электродами. Для удобства извлечения дорнов 6 из отвержденного изоляционного материала U-образная концевая часть может иметь сглаженные, наклонные плечи. Это позволит удалить дорн без вырывания кусков диэлектрика за счет того, что эти плечи будут сжимать изоляционное тело постепенно по мере его извлечения из изоляционного тела.The mandrels 6 used for the implementation of the method of manufacturing the arrester are rods, the end parts of which can be made in a U-shape. The shape of the rod corresponds to the shape of the discharge channel, and the thickness of the U-shaped part of the rod corresponds to the size of the discharge gap between the electrodes. For ease of extraction of the mandrel 6 from the cured insulating material, the U-shaped end part may have smoothed, sloping shoulders. This will allow the mandrel to be removed without pulling out pieces of the dielectric due to the fact that these shoulders will compress the insulating body gradually as it is removed from the insulating body.
Разрядник работает следующим образом.The arrester works as follows.
Для защиты высоковольтных установок или линий электропередачи разрядник устанавливается, например, на опоре линии электропередачи. При этом свободный конец разрядника с основным (концевым) электродом располагается, например, с образованием разрядного зазора с проводом, который подвешивается с помощью штыревого или подвесного изолятора, или с электродом в виде пластины, который устанавливается на таком проводе. В других вариантах основной (концевой) электрод на свободном конце разрядника может быть электрически соединен с проводом или другим элементом электрооборудования (например, непосредственным контактом или с помощью проводника).To protect high-voltage installations or power lines, the arrester is installed, for example, on a power line pylon. In this case, the free end of the arrester with the main (end) electrode is located, for example, with the formation of a discharge gap with a wire that is suspended using a pin or suspension insulator, or with an electrode in the form of a plate that is installed on such a wire. In other embodiments, the main (terminal) electrode at the free end of the arrester may be electrically connected to a wire or other piece of electrical equipment (for example, by direct contact or by means of a conductor).
Разрядник может быть установлен в различных положениях и ориентирован в любых направлениях. При установке разрядника желательно размещать его так, чтобы выхлопы из разрядных камер не попадали на проводящие объекты для предотвращения слияния разрядных дуг.The arrester can be installed in various positions and oriented in any direction. When installing the spark gap, it is desirable to place it so that the exhaust from the discharge chambers does not fall on conductive objects in order to prevent the discharge arcs from coalescing.
В штатном режиме работы электрооборудования (в описываемом примере - линии электропередачи) между местом крепления разрядника (преимущественно опорой или частью опоры линии электропередачи) и защищаемым объектом (например, проводом) приложено штатное напряжение линии электропередачи, например, соответствующее классам напряжений линий электропередачи 6, 10, 15, 35 35, 110, 220 кВ или другим. Такое напряжение не приводит к пробою разрядных промежутков и через разрядник ток не течет - таким образом, в штатном режиме разрядник представляет собой электрический разрыв.In the normal mode of operation of electrical equipment (in the described example, power lines), between the arrester attachment point (mainly a support or part of a power line support) and the object to be protected (for example, a wire), the nominal voltage of the power line is applied, for example, corresponding to voltage classes of power lines 6, 10 , 15, 35 35, 110, 220 kV or others. Such a voltage does not lead to breakdown of the discharge gaps and current does not flow through the arrester - thus, in the normal mode, the arrester is an electrical break.
При наличии на защищаемом объекте перенапряжения, соответствующего напряжению срабатывания установленного разрядника, он резко снижает свое сопротивление и шунтирует оборудование, защищая его таким образом от импульсных перенапряжений.If there is an overvoltage on the protected object corresponding to the operating voltage of the installed arrester, it sharply reduces its resistance and shunts the equipment, thus protecting it from surge surges.
При появлении перенапряжения, превышающем напряжение срабатывания разрядника (например, в результате попадания в него или прохождении рядом с ним молниевого разряда) происходит последовательный пробой разрядных промежутков между защищаемым объектом и основным (концевым) электродом на свободном конце разрядника, между основным электродом и ближайшим к нему промежуточным электродом, между внутренними промежуточными электродами, и между последним промежуточным электродом и другим концевым электродом, закрепленным на том конце разрядника, который крепится к опоре.When an overvoltage occurs that exceeds the surge voltage of the arrester (for example, as a result of a lightning discharge entering or passing next to it), a sequential breakdown of the discharge gaps occurs between the protected object and the main (end) electrode at the free end of the arrester, between the main electrode and the one closest to it intermediate electrode, between the internal intermediate electrodes, and between the last intermediate electrode and the other end electrode fixed at the end of the arrester, which is attached to the support.
Сформированные разрядные дуги под действием давления, повышающегося в результате нагрева дугой воздуха в разрядных камерах, перемещаются по выходным каналам наружу изоляционного тела. Волна давления и частично плазмы также устремляется и в полости в промежуточных электродах, образованных отверстиями в них, формирующих отдельные напорные камеры, объединенные в общую напорную камеру. После вылета плазмы из каналов разрядных камер наружу в верхних участках разрядных камер образуется пониженное давление, а в полостях промежуточных электродов, то есть в общей напорной камере, остаётся высокое давление. Под его воздействием поток холодного, неионизированного воздуха устремляется в разрядные камеры, в результате чего реализуется дополнительный поддув разрядных дуг из общей напорной камеры, что ускоряет процесс удлинения дуг, их разрыва и, соответственно, гашения.The formed discharge arcs under the action of pressure, which rises as a result of heating the air in the discharge chambers by the arc, move through the outlet channels to the outside of the insulating body. The wave of pressure and part of the plasma also rushes into the cavity in the intermediate electrodes, formed by holes in them, forming separate pressure chambers, combined into a common pressure chamber. After the plasma escapes from the channels of the discharge chambers, a reduced pressure is formed in the upper parts of the discharge chambers, and a high pressure remains in the cavities of the intermediate electrodes, that is, in the common pressure chamber. Under its influence, a flow of cold, non-ionized air rushes into the discharge chambers, as a result of which an additional blowing of the discharge arcs from a common pressure chamber is realized, which accelerates the process of lengthening the arcs, their breaking and, accordingly, extinguishing.
Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает повышение эффективности работы разрядника за счет исключения протекания сопровождающего тока после окончания грозового перенапряжения, а именно за счет ускорения разрыва разрядных дуг после прохождения импульса грозового перенапряжения до перехода сопровождающего тока, имеющего промышленную частоту, через ноль за счет обеспечения поддува разрядных дуг воздухом из полостей в промежуточных электродах, образованных отверстиями в них, формирующих отдельные напорные камеры, объединенные в общую напорную камеру. Thus, the claimed invention provides an increase in the efficiency of the arrester by eliminating the flow of accompanying current after the end of a lightning overvoltage, namely, by accelerating the rupture of the discharge arcs after the passage of a lightning overvoltage pulse to the transition of the accompanying current, which has an industrial frequency, through zero by providing blowing of the discharge arcs. arcs with air from the cavities in the intermediate electrodes, formed by holes in them, forming separate pressure chambers combined into a common pressure chamber.
Эффективность разрядника повышается в том числе благодаря отсутствию необходимости в увеличении габаритов разрядника, поскольку напорные камеры формируются внутри уже имеющихся промежуточных электродах, а также благодаря расположению выходов из отверстий в промежуточных электродах в непосредственной близости к разрядному зазору, что уменьшает требуемый объем воздуха для разрыва разряда, запасаемого в напорных камерах, объединенных конструкцией разрядника в общую напорную камеру. Дополнительным техническим результатом изобретения является упрощение конструкции разрядника и, соответственно, способа его изготовления, поскольку требуется меньше этапов изготовления. В частности, такой разрядник может быть изготовлен всего с одним этапом заливки.The efficiency of the arrester increases, among other things, due to the absence of the need to increase the dimensions of the arrester, since the pressure chambers are formed inside the already existing intermediate electrodes, and also due to the location of the exits from the holes in the intermediate electrodes in close proximity to the discharge gap, which reduces the required air volume to break the discharge, stored in pressure chambers, united by the arrester design into a common pressure chamber. An additional technical result of the invention is the simplification of the design of the spark gap and, accordingly, the method of its manufacture, since fewer manufacturing steps are required. In particular, such an arrester can be manufactured with only one pouring step.
В некоторых вариантах для повышения эффективности разрядника одна или несколько разрядных камер могут быть снабжены дополнительными напорными камерами, соединенными с выходами из разрядных камер через разрядные промежутки между промежуточными электродами. Напорные камеры нескольких разрядных камер могут быть объединены. Размер напорных камер в направлении вдоль соседних электродов, около которых расположены напорные камеры, предпочтительно меньше расстояния между соседними электродами в разрядной камере, а размер напорных камер в направлении, перпендикулярном направлению вдоль соседних электродов, предпочтительно больше расстояния между соседними электродами в разрядной камере. Объем напорной камеры преимущественно не меньше половины суммарного объема разрядной камеры и выхода, с которыми она соединена и предпочтительно не больше десяти суммарных объемов разрядной камеры и выхода, с которыми она соединена.In some embodiments, to increase the efficiency of the spark gap, one or more discharge chambers can be equipped with additional pressure chambers connected to the discharge chamber outlets through the discharge gaps between the intermediate electrodes. Pressure chambers of several discharge chambers can be combined. The size of the pressure chambers in the direction along the adjacent electrodes, near which the pressure chambers are located, is preferably less than the distance between the adjacent electrodes in the discharge chamber, and the size of the pressure chambers in the direction perpendicular to the direction along the adjacent electrodes is preferably greater than the distance between the adjacent electrodes in the discharge chamber. The volume of the pressure chamber is advantageously not less than half the total volume of the discharge chamber and outlet to which it is connected, and preferably not more than ten total volumes of the discharge chamber and outlet to which it is connected.
Описанные примеры реализации изобретения представлены с целью подробного пояснения и не являются ограничивающими объем охраны, который определяется формулой изобретения. Описанные варианты осуществления устройства могут совмещаться в различных комбинациях, обеспечивающих одновременное получение дополнительных технических результатов, указанных по отношению к этим вариантам.The described embodiments of the invention are presented for the purpose of detailed explanation and are not intended to limit the scope of protection, which is defined by the claims. The described embodiments of the device can be combined in various combinations, providing simultaneous obtaining of additional technical results indicated in relation to these options.
Claims (17)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2794217C1 true RU2794217C1 (en) | 2023-04-12 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010082861A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
| RU2457592C1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Discharger, hv insulator with discharger and hv aerial power line using such insulator |
| RU2470430C1 (en) * | 2011-08-10 | 2012-12-20 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Multi-chamber discharger, high-voltage insulator with multichamber discharger and high-voltage power transmission line using such insulator |
| KR20150004875A (en) * | 2012-04-24 | 2015-01-13 | 피스테러 콘탁트시스템 게엠베하 | Device for discharging an electrical overvoltage |
| RU2549361C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Multi-chamber insulator arrester with prefabricated discharge chambers |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010082861A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Lighting arrester and a power transmission line provided with such an arrester |
| RU2457592C1 (en) * | 2011-05-19 | 2012-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Discharger, hv insulator with discharger and hv aerial power line using such insulator |
| RU2470430C1 (en) * | 2011-08-10 | 2012-12-20 | Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") | Multi-chamber discharger, high-voltage insulator with multichamber discharger and high-voltage power transmission line using such insulator |
| KR20150004875A (en) * | 2012-04-24 | 2015-01-13 | 피스테러 콘탁트시스템 게엠베하 | Device for discharging an electrical overvoltage |
| RU2549361C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Нпо "Стример" | Multi-chamber insulator arrester with prefabricated discharge chambers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101343188B1 (en) | Lightning arrester and a power transmission line provided with such an arrester | |
| US11621557B2 (en) | Overvoltage protection for power systems | |
| RU2470430C1 (en) | Multi-chamber discharger, high-voltage insulator with multichamber discharger and high-voltage power transmission line using such insulator | |
| RU2535197C1 (en) | Multielectrode insulator-discharger and method of its fabrication | |
| RU2794217C1 (en) | Arrester with electrodes with holes | |
| RU171093U1 (en) | ROOF MULTI-CAMERA DISCHARGE | |
| RU2510651C1 (en) | Arrester with guide strips for protection of electric equipment from overvoltage at lightning and insulator of power line equipped with such arrester | |
| KR102438557B1 (en) | Arrestor with pressurization chamber | |
| RU2619765C1 (en) | Arrester with pressure chambers | |
| JPH07118237B2 (en) | Lightning arrester | |
| CN115152109A (en) | Lightning arrester with protective spark gap | |
| RU2730173C1 (en) | Multi-chamber arrester with protruding electrodes | |
| RU2817898C2 (en) | Tubular arrester | |
| RU2619909C1 (en) | Multi-chamber arrester with general pressure chamber | |
| RU2144712C1 (en) | Surge-voltage protective gear | |
| RU2666905C2 (en) | Lightning protector with open outputs from discharge chambers | |
| RU197315U1 (en) | MULTI-CAMERA DISCHARGE WITH RIBS | |
| CN107768048A (en) | Power frequency continued flow arc breaking device | |
| RU2809503C2 (en) | Surge arrester manufacturing method | |
| RU2667510C2 (en) | Arrester with common pressure chambers, arrester-insulator, arrester screen and electric transmission line | |
| CN2824252Y (en) | Explosion prevention device for high capacity metal oxide voltage limiter | |
| SU1092633A1 (en) | Tubular discharge arrester | |
| WO2023128838A1 (en) | Surge protector | |
| RU136928U1 (en) | DISCHARGER, INSULATOR WITH DISCHARGE AND ELECTRIC TRANSMISSION LINE USING THIS INSULATOR | |
| KR101514206B1 (en) | Circuit breakers employed an arc energy decreasing device |