RU2808757C2

RU2808757C2 - Surge arrester

Info

Publication number: RU2808757C2
Application number: RU2021139441A
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Енькин
Original assignee: Акционерное общество "НПО "Стример"
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2023-12-04

Abstract

FIELD: dischargers.

SUBSTANCE: invention relates to dischargers and is a surge arrester of different nature comprising a housing and discharge modules. The discharge modules comprise insulating bodies and a number of electrodes placed in the insulating bodies and forming discharge gaps between the electrodes. The discharge modules are housed in a casing and electrically connected in series. The housing mechanical strength is greater than the discharge modules mechanical strength.

EFFECT: invention increases the reliability of the arrester due to the absence of rapidly degrading elements, in particular, varistors.

18 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к разрядникам и, в частности, ограничителям перенапряжений для защиты от перенапряжений, например, грозовых, электроустановок, высоковольтных линий электропередачи и электрических сетей. Изобретение также относится к высоковольтным линиям электропередачи, имеющим в своем составе элементы, снабженные такими ограничителями перенапряжений.The invention relates to arresters and, in particular, surge arresters for protection against overvoltages, for example, lightning, electrical installations, high-voltage power lines and electrical networks. The invention also relates to high-voltage power lines containing elements equipped with such surge suppressors.

Уровень техникиState of the art

Молниевые разряды являются одним из наиболее опасных явлений для эксплуатации высоковольтных линий электропередачи. При грозовом разряде в линии электропередачи проходит импульс перенапряжения, который может привести к аварийному отключению линии электропередачи из-за импульсного перекрытия линейной изоляции и возникновения короткого замыкания, а также к выходу из строя электрооборудования, соединенного с ней.Lightning discharges are one of the most dangerous phenomena for the operation of high-voltage power lines. During a lightning discharge, an overvoltage pulse passes through the power line, which can lead to an emergency shutdown of the power line due to the pulse overlapping of the linear insulation and the occurrence of a short circuit, as well as to the failure of the electrical equipment connected to it.

В качестве решения проблемы грозовых перенапряжений в патенте RU2319247 предложен ограничитель перенапряжений для защиты электрооборудования или линии электропередачи, содержащий корпус, два основных электрода, механически связанных с корпусом, и множество варисторов, расположенных между основными электродами с взаимным смещением, по меньшей мере, вдоль продольной оси корпуса.As a solution to the problem of lightning overvoltages, patent RU2319247 proposes a surge suppressor for protecting electrical equipment or power lines, containing a housing, two main electrodes mechanically connected to the housing, and a plurality of varistors located between the main electrodes with mutual displacement at least along the longitudinal axis housings.

Варисторы могут изготавливаться, например, путем литья расплавленного материала с нелинейными электрическими характеристиками в форму для изготовления варистора. Изготовленные таким образом варисторы размещают в корпусе между основными электродами.Varistors can be manufactured, for example, by casting molten material with non-linear electrical characteristics into a varistor mold. Varistors made in this way are placed in a housing between the main electrodes.

При воздействии на такой ограничитель перенапряжения импульса грозового перенапряжения сопротивление варисторов резко падает и ток грозового перенапряжения отводится через опору в землю. Как только импульс грозового перенапряжения проходит, сопротивление варисторов восстанавливается и линия электропередачи продолжает бесперебойную работу. Такой способ защиты электрооборудования от перенапряжений является достаточно эффективным. В то же время вышеописанный ограничитель перенапряжений обладает такими недостатками, как недостаточная прочность при больших импульсах тока, протекающих через варисторы, например, при прямых ударах молнии в ЛЭП. Кроме того, варисторы весьма чувствительны к климатическим воздействиям окружающей среды, таким как температура, осадки, влажность и т.п., в связи с чем приходится прикладывать значительные усилия по их изоляции от окружающей среды. Также необходимо отметить недолговечность ограничителей перенапряжений в связи с быстрой деградацией варисторов даже в ходе штатной эксплуатации.When such a surge suppressor is exposed to a lightning surge voltage pulse, the resistance of the varistors drops sharply and the lightning surge current is discharged through the support to the ground. As soon as the lightning overvoltage pulse passes, the resistance of the varistors is restored and the power line continues to operate uninterruptedly. This method of protecting electrical equipment from overvoltages is quite effective. At the same time, the above-described surge suppressor has such disadvantages as insufficient strength during large current pulses flowing through varistors, for example, during direct lightning strikes on power lines. In addition, varistors are very sensitive to environmental climatic influences, such as temperature, precipitation, humidity, etc., and therefore significant efforts have to be made to isolate them from the environment. It is also necessary to note the fragility of surge suppressors due to the rapid degradation of varistors even during normal operation.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Задачей настоящего изобретения является исключение вышеописанных недостатков.The objective of the present invention is to eliminate the above-described disadvantages.

Задача изобретения решается способом изготовления ограничителя перенапряжений, который включает в себя корпус и разрядные модули, причем разрядные модули включают в себя изоляционные тела и множество электродов, размещенных в изоляционных телах с разрядными зазорами между собой; причем разрядные модули размещены в корпусе и последовательно электрически соединены или расположены с разрядными зазорами между собой. Способ включает в себя следующие шаги: в форму для изготовления разрядного модуля устанавливают электроды; форму для изготовления разрядного модуля заполняют диэлектрическим материалом; закрепляют конфигурацию разрядного модуля; в корпус помещают разрядные модули с обеспечением соединения между собой соединительных электродов соседних разрядных модулей или с обеспечением разрядных зазоров между соединительными электродами соседних разрядных модулей; закрывают корпус крышками с обеспечением выхода соединительных электродов крайних разрядных модулей наружу корпуса или с обеспечением соединения соединительных электродов крайних разрядных модулей с наружными электродами корпуса или с обеспечением возможности формирования разрядных зазоров с соединительными электродами крайних разрядных модулей в корпусе и/или крышках корпуса.The objective of the invention is solved by a method for manufacturing a surge suppressor, which includes a housing and discharge modules, wherein the discharge modules include insulating bodies and a plurality of electrodes placed in the insulating bodies with discharge gaps between them; wherein the discharge modules are placed in the housing and electrically connected in series or located with discharge gaps between each other. The method includes the following steps: electrodes are installed in the mold for manufacturing the discharge module; the mold for manufacturing the discharge module is filled with dielectric material; fix the configuration of the discharge module; discharge modules are placed in the housing to ensure connection between the connecting electrodes of adjacent discharge modules or to provide discharge gaps between the connecting electrodes of adjacent discharge modules; cover the housing with lids to ensure that the connecting electrodes of the outer discharge modules exit outside the housing or to ensure the connection of the connecting electrodes of the outer discharge modules with the outer electrodes of the housing or to provide the possibility of forming discharge gaps with the connecting electrodes of the outer discharge modules in the housing and/or housing covers.

В качестве формы для изготовления разрядного модуля могут использовать литьевую форму или пресс-форму. Конфигурацию разрядного модуля могут закреплять путем вулканизации или полимеризации или отверждения или др. способами. Способ может содержать дополнительный шаг последовательного обматывания электродов проволокой перед заполнением формы диэлектрическим материалом, а после закрепления конфигурации разрядного модуля проволоку расплавляют подачей электрического тока. Проволока может иметь высокое удельное сопротивление, например, быть нихромовой проволокой.An injection mold or a compression mold can be used as a mold for manufacturing the discharge module. The configuration of the discharge module may be fixed by vulcanization or polymerization or curing or other methods. The method may include the additional step of sequentially wrapping the electrodes with wire before filling the mold with dielectric material, and after securing the discharge module configuration, the wire is melted by applying an electric current. The wire can have a high resistivity, for example, be a nichrome wire.

Разрядные зазоры могут изолировать в разрядных модулях или корпусом от внешнего пространства. Разрядные модули могут электрически соединять непосредственным соединением их электродов. Разрядные модули могут устанавливать с обеспечением разрядных зазоров между их электродами. Изоляционные тела разрядных модулей могут выполнять с использованием полимерного материала, например, силиконовой резины. Корпус могут выполнять с использованием полимерного материала и/или металла и/или композитной структуры и/или арматурной оплетки. Корпус могут выполнять с большей механической прочностью, чем механическая прочность разрядных модулей. Корпус может включать в себя трубу и/или др. Последовательно и/или параллельно с разрядными модулями в ограничителе перенапряжений могут подключать по меньшей мере один или более варисторов.Discharge gaps can be isolated in the discharge modules or by the housing from the external space. The discharge modules can be electrically connected by directly connecting their electrodes. Discharge modules can be installed with provision of discharge gaps between their electrodes. The insulating bodies of the discharge modules can be made using a polymer material, for example, silicone rubber. The housing can be made using a polymer material and/or metal and/or a composite structure and/or braided reinforcement. The housing can be made with greater mechanical strength than the mechanical strength of the discharge modules. The housing may include a pipe and/or others. At least one or more varistors may be connected in series and/or in parallel with the discharge modules in the surge suppressor.

Техническим результатом изобретения является обеспечением возможности изготовления ограничителя перенапряжений повышенной надежности по сравнению с ограничителями перенапряжений, содержащих в качестве нелинейных или ограничительных элементов только варисторы. Рост надежности заключается в большем сроке эксплуатации и большей устойчивости ко внешним воздействиям, таким как сильные токи вследствие молниевых ударов повышенной мощности и неблагоприятные климатические воздействия (влажности, температура и т.п.).The technical result of the invention is to provide the possibility of manufacturing a surge suppressor of increased reliability compared to surge suppressors containing only varistors as nonlinear or limiting elements. Increased reliability consists in a longer service life and greater resistance to external influences, such as high currents due to lightning strikes of increased power and adverse climatic influences (humidity, temperature, etc.).

В частности, ограничитель перенапряжений может без деградации своих свойств или элементов (или при сохранении работоспособности) пропускать через себя более сильные токи, чем варисторные ограничители перенапряжений. Более сильные токи вызываются более близкими к линии электропередачи ударами молний, а также прямыми ударами молний (ПУМ). В результате сильных токов, протекающих через варисторы и вызванных более мощными перенапряжениями, появляющихся в линии электропередачи в результате близких и прямых ударов молний, варисторы разрушаются или ускоренно деградируют вследствие сильного нагрева и других сопутствующих факторов, и ограничители перенапряжений из уровня техники очень быстро выходят из эксплуатации, создавая угрозы поражения грозовыми перенапряжениями для электрооборудования.In particular, a surge suppressor can pass stronger currents through itself without degradation of its properties or elements (or while maintaining operability) than varistor surge suppressors. Higher currents are caused by lightning strikes closer to the power line, as well as direct lightning strikes (DLS). As a result of high currents flowing through the varistors and caused by more powerful overvoltages appearing in the power line as a result of close and direct lightning strikes, the varistors are destroyed or rapidly degrade due to strong heating and other related factors, and surge suppressors of the prior art very quickly go out of service , creating a threat of lightning overvoltage to electrical equipment.

Предложенный же ограничитель перенапряжения с мультиэлектродными многозазорными разрядными модулями сохраняют свои эксплуатационные свойства даже после прохождения токов, вызванных ПУМ. Даже в тех случаях, когда в составе предложенного ограничителя перенапряжений использованы варисторы и эти варисторы разрушились или их свойства деградировали, мультиэлектродные многозазорные разрядные модули лишь незначительно нагреваются и продолжают осуществлять свои функции защиты от перенапряжений - это и означает, что предложенный ограничитель перенапряжений является более надежным по сравнению с ограничителями из уровня техники. Даже если импульс перенапряжения слишком велик, ограничитель перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением успевает пропустить через себя ток, необходимый для ограничения перенапряжения, и только затем могут начаться процессы разрушения - это связано с тем, что электрические процессы происходят значительно быстрее, чем механические.The proposed overvoltage limiter with multielectrode multigap discharge modules retain their operational properties even after the passage of currents caused by the PUM. Even in cases where varistors are used as part of the proposed surge suppressor and these varistors are destroyed or their properties are degraded, the multielectrode multi-gap discharge modules only heat up slightly and continue to perform their functions of overvoltage protection - this means that the proposed surge suppressor is more reliable in terms of compared to limiters from the prior art. Even if the overvoltage pulse is too large, the surge suppressor in accordance with the present invention has time to pass through itself the current necessary to limit the overvoltage, and only then can destruction processes begin - this is due to the fact that electrical processes occur much faster than mechanical ones.

Кроме того, надежность ограничителя перенапряжений повышена из-за того, что мультиэлектродные многозазорные разрядные модули не разрушаются или деградируют значительно медленнее, чем варисторы, даже при штатной работе ограничителя перенапряжений. Это значит, что ограничитель перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением без использования варисторов будет дольше сохранять свои свойства по сравнению с ограничителем перенапряжений из уровня техники. Даже в тех вариантах, когда ограничитель перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением использует в своем составе варисторы, он все равно будет сохранять свою работоспособность и защитные характеристики дольше, чем ограничитель перенапряжений из уровня техники только с варисторами. Это также говорит о повышенной надежности предложенного ограничителя перенапряжений.In addition, the reliability of the surge suppressor is increased due to the fact that multi-electrode multi-gap discharge modules are not destroyed or degrade much more slowly than varistors, even during normal operation of the surge suppressor. This means that the surge suppressor of the present invention, without the use of varistors, will retain its properties longer than the surge suppressor of the prior art. Even in embodiments where the surge suppressor of the present invention uses varistors, it will still maintain its performance and protective properties longer than a prior art surge suppressor with varistors only. This also indicates the increased reliability of the proposed surge suppressor.

Также необходимо отметить, что ограничитель перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением менее чувствителен к герметичности корпуса по сравнению с ограничителями из уровня техники. Мультиэлектродные многозазорные разрядные модули не разрушаются или не деградируют при отсутствии герметичности, что значительно увеличивает их надежность и срок службы по сравнению с варисторами. Даже в тех вариантах, когда ограничитель перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением использует в своем составе варисторы, он все равно является более надежным, поскольку при разгерметизации корпуса он будет сохранять свою работоспособность и защитные характеристики в отличие от ограничителя перенапряжений из уровня техники только с варисторами, поскольку после разрушения варисторов защитную функцию продолжат выполнять мультиэлектродные многозазорные разрядные модули.It should also be noted that the surge suppressor in accordance with the present invention is less sensitive to the tightness of the housing compared to the surge suppressors of the prior art. Multielectrode multigap discharge modules do not collapse or degrade when sealed, which significantly increases their reliability and service life compared to varistors. Even in those embodiments when the surge suppressor in accordance with the present invention uses varistors in its composition, it is still more reliable, since when the housing is depressurized, it will retain its functionality and protective characteristics, unlike a surge suppressor from the prior art with only varistors, since after the destruction of the varistors, the protective function will continue to be performed by multi-electrode multi-gap discharge modules.

Все вышеприведенные факторы свидетельствуют о повышенной надежности ограничителя перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением.All of the above factors indicate increased reliability of the surge suppressor in accordance with the present invention.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 показано устройство разрядного модуля в частичном разрезе.In fig. Figure 1 shows the device of the discharge module in partial section.

На фиг. 2 представлена конструкция ограничителя перенапряжений в частичном разрезе.In fig. Figure 2 shows the design of the surge suppressor in a partial section.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на сопровождающие чертежи и частные варианты осуществления. Такое описание дается с целью пояснения изобретения на частных примерах и не предназначено для ограничения объема охраны настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. В то же время при необходимости в формуле изобретения могут быть приведены признаки из описания с целью более точного определения объема охраны.The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings and particular embodiments. This description is given for the purpose of explaining the invention by specific examples and is not intended to limit the scope of protection of the present invention as defined by the claims. At the same time, if necessary, the claims may contain features from the description in order to more accurately determine the scope of protection.

На фиг. 1 в частичном разрезе показан разрядный модуль, выполненный в виде диска. Форма диска является лишь одним из возможных вариантов реализации разрядного модуля и ее выбор для иллюстрации изобретения основан на более простой реализации ограничителя перенапряжений в виде цилиндра, что обеспечивает повышенную прочность. В других вариантах реализации возможны другие формы разрядных модулей и ограничителя перенапряжений в целом, которые входят в объем охраны изобретения.In fig. Figure 1 shows a partial sectional view of a disk-shaped discharge module. The disk shape is only one of the possible embodiments of the discharge module and its choice for illustrating the invention is based on a simpler implementation of the surge suppressor in the form of a cylinder, which provides increased strength. In other embodiments, other forms of discharge modules and the surge suppressor in general are possible, which are included in the scope of protection of the invention.

Изоляционное тело 1 показано лишь наполовину для большей ясности расположения электродов 2-4. В полноценном виде разрядный модуль можно увидеть на фиг. 2, где все модули, кроме верхнего, показаны в целом виде, без разреза. На фиг. 1 электроды 3, выступающие из изоляционного тела 1, показанного частично, на самом деле полностью закрыты диэлектрическим материалом, из которого выполнено изоляционное тело, и, таким образом, находятся полностью в изоляционном теле. Электроды 2 и 4 частично выступают из изоляционного тела 1, как это описано далее.The insulating body 1 is shown only halfway to make the arrangement of the electrodes 2-4 clearer. In its full form, the bit module can be seen in Fig. 2, where all modules, except the top one, are shown in their entirety, without a section. In fig. 1, the electrodes 3 protruding from the insulating body 1, shown partially, are in fact completely covered by the dielectric material from which the insulating body is made, and are thus completely contained in the insulating body. The electrodes 2 and 4 partially protrude from the insulating body 1, as described below.

Разрядный модуль состоит из изоляционного тела 1 и множества электродов 2, 3 и 4, размещенных в изоляционном теле и образующих разрядные зазоры между собой. Изоляционные тела разрядных модулей предпочтительно выполнены с использованием таких диэлектрических материалов, как полимерные материалы, например, силиконовая резина. Благодаря использованию таких материалов упрощается и становится более технологичным изготовление разрядных модулей, а также сборка ограничителя перенапряжений с использованием этих модулей. Кроме того, пластичные и упругие свойства изоляционных тел разрядных модулей, выполненных с использованием таких материалов, позволяют дополнительно повысить прочность ограничителя перенапряжений в целом, как это будет показано далее.The discharge module consists of an insulating body 1 and a plurality of electrodes 2, 3 and 4, located in the insulating body and forming discharge gaps between themselves. The insulating bodies of the discharge modules are preferably made using dielectric materials such as polymeric materials, for example silicone rubber. Thanks to the use of such materials, the manufacture of discharge modules, as well as the assembly of a surge suppressor using these modules, becomes simpler and more technologically advanced. In addition, the plastic and elastic properties of the insulating bodies of discharge modules made using such materials make it possible to further increase the strength of the surge suppressor as a whole, as will be shown below.

Также с помощью таких разрядных модулей достигается основной технический результат настоящего изобретения, а именно повышение надежности ограничителей перенапряжений по сравнению с ограничителями перенапряжений, включающих в свой состав исключительно варисторы. Это происходит благодаря тому, что материалы, используемые при изготовлении изоляционного тела разрядного модуля - например, полимерные материалы, в том числе силиконовая резина, более устойчивы к электрическим воздействиям и неблагоприятным климатическим воздействиям, чем металл-оксидные материалы варисторов.Also, with the help of such discharge modules, the main technical result of the present invention is achieved, namely, increasing the reliability of surge suppressors compared to surge suppressors that include exclusively varistors. This is due to the fact that the materials used in the manufacture of the insulating body of the discharge module - for example, polymeric materials, including silicone rubber, are more resistant to electrical influences and adverse climatic influences than metal-oxide materials of varistors.

Электроды 2 и 4 представляют собой крайние электроды, обеспечивающие возможность соединения между собой разрядных модулей, и поэтому могут называться соединительными электродами. Они предназначены для подачи в разрядный модуль 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, выполненное из силикона) или через отверстие в изоляционном теле. Например, на фиг. 1 электрод 2 выступает на одну (нижнюю) сторону разрядного модуля, выполненного в форме диска, а электрод 4 выступает на другую (верхнюю) сторону разрядного модуля.Electrodes 2 and 4 are the outermost electrodes that allow the discharge modules to be connected to each other, and can therefore be called connecting electrodes. They are designed to supply voltage (including overvoltage) to the discharge module and for this purpose can protrude from the insulating body, or it can be possible to connect to them through the insulating body, if located completely in it, using connecting electrodes passed through a soft insulating body (for example made of silicone) or through a hole in the insulating body. For example, in FIG. 1, electrode 2 protrudes onto one (lower) side of the disk-shaped discharge module, and electrode 4 protrudes onto the other (upper) side of the discharge module.

Электроды 3 являются промежуточными электродами, расположенными между соединительными электродами 2 и 4 не обязательно геометрически, а в том смысле, что разряд начинается между одним соединительным 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 соединительными электродом. Соединительные электроды могут быть соединены с соседними промежуточными электродами непосредственно или, предпочтительно, через разрядные зазоры в разрядных камерах - то есть расположены с разрядными зазорами между собой в разрядных камерах. При непосредственном соединении с соседними промежуточными электродами первый и последний разряд развиваются между промежуточными электродами.Electrodes 3 are intermediate electrodes located between connecting electrodes 2 and 4, not necessarily geometrically, but in the sense that the discharge begins between one connecting electrode and the intermediate electrode closest to it (for example, going into the same discharge chamber as the main electrode) , then - the discharges sequentially develop in the discharge chambers between the intermediate electrodes and end in the discharge gap between the last intermediate electrode and the second connecting electrode. The connecting electrodes can be connected to adjacent intermediate electrodes directly or, preferably, through discharge gaps in the discharge chambers - that is, located with discharge gaps between them in the discharge chambers. When directly connected to adjacent intermediate electrodes, the first and last discharge develops between the intermediate electrodes.

Соединение разрядных модулей может быть обеспечено и без выступания соединительных электродов из изоляционных тел модулей. Например, внешняя поверхность соединительных электродов может быть продолжением поверхности изоляционного тела или быть близкой к ней, например, с незначительным углублением. Тогда соединительные электрода соседних разрядных модулей могут соединяться непосредственно путем контакта между собой при соприкосновении модулей друг с другом или с помощью дополнительных электродов. Кроме того, разрядные модули могут устанавливаться с обеспечением разрядных зазоров между их электродами (имеются ввиду соединительные электроды). В таком случае может говориться о том, что разрядные модули соединены с помощью разрядного зазора при расположении соединительных электродов соседних модулей друг напротив другаThe connection of the discharge modules can be ensured without protrusion of the connecting electrodes from the insulating bodies of the modules. For example, the outer surface of the connecting electrodes may be a continuation of the surface of the insulating body or be close to it, for example, with a slight depression. Then the connecting electrodes of adjacent discharge modules can be connected directly by contacting each other when the modules come into contact with each other or using additional electrodes. In addition, discharge modules can be installed to provide discharge gaps between their electrodes (meaning connecting electrodes). In this case, it can be said that the discharge modules are connected using a discharge gap when the connecting electrodes of adjacent modules are located opposite each other

Кроме того, соединительные электроды могут быть заглублены в изоляционных телах открытым или закрытым образом (в последнем случае они покрыты материалом изоляционного тела) и соединяться с помощью дополнительных электродов, устанавливаемых между соединительными электродами при сборке ограничителя перенапряжений. Дополнительные электроды могут проходить через изоляционное тело к соединительным электродам через отверстия (углубления) в изоляционном теле, формируемые при их изготовлении или при прохождении через изоляционное тело дополнительных электродов. В том случае, если соединительные электроды содержат отверстия, дополнительные электроды могут проходить в том числе в эти отверстия.In addition, the connecting electrodes can be buried in the insulating bodies in an open or closed manner (in the latter case, they are covered with the material of the insulating body) and connected using additional electrodes installed between the connecting electrodes when assembling the surge suppressor. Additional electrodes can pass through the insulating body to the connecting electrodes through holes (recesses) in the insulating body formed during their manufacture or when passing through the insulating body of additional electrodes. If the connecting electrodes contain holes, additional electrodes can also pass through these holes.

Соединительные и промежуточные электроды совместно могут называться просто электродами. Электроды могут быть выполнены с использованием токопроводящих материалов, в том числе графита и металлов, например, стальных, алюминиевых, медных, вольфрамовых и других известных сплавов. Форма электродов может быть любой, обеспечивающей возможность осуществления разрядов между электродами. Например, электроды могут быть выполнены в виде шариков, цилиндров, колец, трубочек, эллипсоидов, дисков, призм и т.п.The connecting and intermediate electrodes may be collectively referred to simply as electrodes. Electrodes can be made using conductive materials, including graphite and metals, such as steel, aluminum, copper, tungsten and other known alloys. The shape of the electrodes can be any, providing the possibility of discharges between the electrodes. For example, electrodes can be made in the form of balls, cylinders, rings, tubes, ellipsoids, disks, prisms, etc.

Изготовление электродов из указанных токопроводящих материалов обеспечивает повышение надежности разрядных модулей и предложенного ограничителя перенапряжений в целом, т.к. указанные токопроводящие материалы имеют большую устойчивость к электрическим воздействиям и неблагоприятным климатическим воздействиям, чем металл-оксидные материалы варисторов. В то же время ни материалы изоляционного тела, ни электродов разрядных модулей не обладают нелинейностью электрических свойств, характерной для металл-оксидных материалов, используемых для изготовления варисторов. Нелинейность свойств разрядных модулей, в частности, их сопротивление, обеспечивается наличием разрядных зазоров между электродами.The manufacture of electrodes from the specified conductive materials improves the reliability of the discharge modules and the proposed surge suppressor as a whole, since These conductive materials have greater resistance to electrical influences and adverse climatic influences than metal-oxide varistor materials. At the same time, neither the materials of the insulating body nor the electrodes of the discharge modules have the nonlinearity of electrical properties characteristic of metal-oxide materials used for the manufacture of varistors. The nonlinearity of the properties of discharge modules, in particular their resistance, is ensured by the presence of discharge gaps between the electrodes.

Благодаря применению множества электродов с образованием множества разрядных зазоров между ними снижается разрядное напряжение в каждом разрядном зазоре, поскольку общее разрядное напряжение, подаваемое на ограничитель перенапряжений в целом и каждый из его разрядных модулей в частности, делится на общее количество разрядных зазоров. Таким образом, в каждом разрядном зазоре действует напряжение, меньшее поданного на ограничитель перенапряжений напряжения или перенапряжения в общее количество разрядных зазоров в ограничителе перенапряжений. Это позволяет снизить требования к электрическим и механическим свойствам (в частности, прочности) материалов, применяемых для изготовления разрядных модулей, в результате чего становится возможным реализация изоляционных тел разрядных модулей с использованием полимерных материалов, в том числе силиконовой резины. Кроме того, снижение разрядных напряжений в каждом разрядном зазоре позволяет уменьшить их размеры, что открывает возможность выполнения ограничителя перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением более компактным, например, в тех же размерах, что ограничители перенапряжений из уровня техники, использующие варисторы.By using multiple electrodes with multiple discharge gaps between them, the discharge voltage in each discharge gap is reduced because the total discharge voltage supplied to the surge suppressor in general and each of its discharge modules in particular is divided by the total number of discharge gaps. Thus, in each discharge gap there is a voltage that is less than the voltage applied to the surge suppressor or the overvoltage in the total number of discharge gaps in the surge suppressor. This makes it possible to reduce the requirements for the electrical and mechanical properties (in particular, strength) of materials used for the manufacture of discharge modules, as a result of which it becomes possible to implement insulating bodies of discharge modules using polymer materials, including silicone rubber. In addition, reducing the discharge voltages in each discharge gap makes it possible to reduce their size, which opens up the possibility of making the surge suppressor in accordance with the present invention more compact, for example, in the same dimensions as prior art surge suppressors using varistors.

На фиг. 2 показана конструкция ограничителя перенапряжений в целом. Разрядные модули 5, устройство которых детально показано на фиг. 1, а также на фиг. 2 для верхнего модуля (в частности, видны электроды 3, установленные в изоляционном теле 1), размещены в корпусе 6 и последовательно электрически соединены. Электрическое соединение модулей выполняется путем соединения между собой соединительных электродов соседних разрядных модулей. В частности, могут быть соединены соединительный электрод, выступающий вверх из нижнего разрядного модуля, с соединительным электродом, выступающим вниз из верхнего разрядного модуля. Соединение предпочтительно является непосредственным (прямым) электрическим соединением, однако может применяться и соединение с помощью разрядных зазоров между соединительными электродами соседних разрядных модулей - в таком случае электрический разряд будет переходить на соседние модули через пробой разрядных зазоров, через которые начинает течь электрический ток в виде искры.In fig. Figure 2 shows the design of the surge suppressor as a whole. Bit modules 5, the structure of which is shown in detail in FIG. 1 and also in FIG. 2 for the upper module (in particular, the electrodes 3 installed in the insulating body 1 are visible), are placed in the housing 6 and are electrically connected in series. The electrical connection of the modules is carried out by connecting the connecting electrodes of adjacent discharge modules to each other. In particular, a connecting electrode extending upward from the lower discharge module may be connected to a connecting electrode extending downward from the upper discharge module. The connection is preferably a direct electrical connection, but a connection using discharge gaps between the connecting electrodes of adjacent discharge modules can also be used - in this case, the electrical discharge will transfer to adjacent modules through the breakdown of the discharge gaps, through which electric current begins to flow in the form of a spark .

Таким образом, при установке разрядных модулей с разрядным зазором между соединительными электродами соседних модулей сам разрядный зазор представляет собой электрическое соединение соединительных электродов соседних разрядных модулей при пробое разрядного зазора импульсом перенапряжения с формированием разрядной дуги (тока), несмотря на то что разрядный зазор фактически разделяет эти соединительные электроды при отсутствии перенапряжения и разрядной дуги. Однако благодаря такому расположению соединительных электродов соседних разрядных модулей, при котором они формируют разрядные зазоры между собой (предпочтительно по одному между каждой парой), соединительные электроды могут считаться электрически соединенными между собой. Такой способ электрического соединения соединительных электродов соседних разрядных модулей - через разрядных зазоры - обеспечивает дополнительное преимущество настоящему изобретению, заключающееся в том, что так в ограничителе перенапряжений организованы дополнительные разрядные зазоры, что дополнительно снижает разрядное напряжение на каждом из них и, следовательно, дополнительно повышает надежность ограничителя перенапряжений.Thus, when installing discharge modules with a discharge gap between the connecting electrodes of adjacent modules, the discharge gap itself represents an electrical connection of the connecting electrodes of adjacent discharge modules when the discharge gap is broken down by an overvoltage pulse with the formation of a discharge arc (current), despite the fact that the discharge gap actually separates these connecting electrodes in the absence of overvoltage and discharge arc. However, due to the arrangement of the connecting electrodes of adjacent discharge modules in such a way that they form discharge gaps between themselves (preferably one between each pair), the connecting electrodes can be considered electrically connected to each other. This method of electrically connecting the connecting electrodes of adjacent discharge modules - through discharge gaps - provides an additional advantage to the present invention, namely that additional discharge gaps are organized in the surge suppressor, which further reduces the discharge voltage on each of them and, therefore, further increases reliability surge suppressor.

Корпус предпочтительно содержит трубу, внутри которой могут размещаться и/или закрепляться разрядные модули. Размещение разрядных модулей в корпусе, в том числе в трубе, представляет собой помещение внутрь корпуса (например, трубы), разрядных модулей. Например, они могут вводиться внутрь через отверстие в корпусе или размещаться в одной из частей корпуса, а потом закрываться другой частью корпуса. Для того, чтобы разрядные модули могли быть размещены в корпусе (трубе), они предпочтительно имеют размеры меньше, чем внутренние размеры корпуса (трубы). Однако в некоторых вариантах разрядные модули могут иметь такие же размеры, как внутренние размеры корпуса (трубы), или даже больше - в последнем случае они могут сжиматься, сворачиваться или другим образом менять форму для того, чтобы разместиться в корпусе (трубе).The housing preferably includes a tube within which the discharge modules can be placed and/or secured. Placing discharge modules in a housing, including in a pipe, means placing discharge modules inside the housing (for example, a pipe). For example, they can be inserted through an opening in the housing or placed in one part of the housing and then closed by another part of the housing. In order for the discharge modules to be placed in the housing (pipe), they are preferably smaller than the internal dimensions of the housing (pipe). However, in some embodiments, the discharge modules may have the same dimensions as the internal dimensions of the housing (tube), or even larger - in the latter case, they can be compressed, rolled, or otherwise change shape to fit within the housing (tube).

Разрядные модули предпочтительно закреплены внутри корпуса (например, внутри трубы). Закрепление может осуществляться механическими, тепловыми, химическими или другими способами. Например, разрядные модули могут быть закреплены внутри корпуса (трубы) за счет механических креплений (резьбовых, защелочных, обмоточных, прижимных и т.п.), за счет посадки с натягом, когда модули зажаты внутри корпуса (трубы) за счет сжатия модулей, размер которых незначительно превышает внутренний размер корпуса (трубы), и других механических способов крепления, или путем охвата разрядных модулей корпусом (трубой с торцевыми элементами) со всех сторон. В других вариантах разрядные модули могут быть закреплены внутри корпуса (трубы) за счет тепловых способов соединений, таких как пайка, сварка, тепловое сжатие/расширение материалов (эти способы используют или могут быть использованы для реализации, в том числе, механических способов крепления). Кроме того, разрядные модули могут быть закреплены внутри корпуса (трубы) с помощью химических методов, таких как приклеивание, частичное растворение, сплавление и т.п.The discharge modules are preferably mounted within a housing (eg, inside a pipe). Fixing can be done by mechanical, thermal, chemical or other methods. For example, discharge modules can be secured inside the housing (pipe) due to mechanical fasteners (threaded, snap-on, winding, clamping, etc.), due to an interference fit, when the modules are clamped inside the housing (pipe) due to compression of the modules, the size of which slightly exceeds the internal size of the housing (pipe), and other mechanical fastening methods, or by enveloping the discharge modules with the housing (pipe with end elements) on all sides. In other embodiments, discharge modules can be secured inside the housing (pipe) using thermal connection methods, such as soldering, welding, thermal compression/expansion of materials (these methods are used or can be used to implement, among other things, mechanical methods of fastening). In addition, the discharge modules can be fixed inside the housing (tube) using chemical methods such as gluing, partial dissolution, fusion, etc.

Благодаря протяженности трубы в продольном направлении в ней можно размещать разное количество разрядных модулей в соответствии с тем напряжением, на которое рассчитан ограничитель перенапряжений, а длина трубы может быть технологично изменена в соответствии с количеством разрядных модулей путем резания или пиления. В частности, как показано на фиг. 2, корпус может включать в себя цилиндрическую трубу, применение которой упрощает изготовление или подбор трубы необходимого размера, а также повышает прочность корпуса, так как цилиндрическое тело равномерно распределяет напряжение без концентраций. В цилиндрической трубе преимущественно используются дисковые разрядные модули. В других вариантах труба может иметь не круглое сечение, а овальное, эллиптическое, многоугольное и т.п. Форма разрядных модулей должна соответствовать внутренней форме корпуса и также может быть не только круглой (дисковой), но и овальной, эллиптической, многоугольной, призматической и т.п.Due to the length of the pipe in the longitudinal direction, a different number of discharge modules can be placed in it in accordance with the voltage for which the surge suppressor is designed, and the length of the pipe can be technologically changed in accordance with the number of discharge modules by cutting or sawing. In particular, as shown in FIG. 2, the housing may include a cylindrical pipe, the use of which simplifies the manufacture or selection of a pipe of the required size, and also increases the strength of the housing, since the cylindrical body evenly distributes stress without concentrations. The cylindrical tube predominantly uses disk discharge modules. In other versions, the pipe may not have a round cross-section, but oval, elliptical, polygonal, etc. The shape of the discharge modules must correspond to the internal shape of the housing and can also be not only round (disk), but also oval, elliptical, polygonal, prismatic, etc.

В показанном на фиг. 2 варианте реализации корпус 6 ограничителя перенапряжений снабжен электродами 7, обеспечивающими подачу напряжения на разрядные модули, для чего электроды 7 могут быть соединены с соединительными электродам крайних разрядных модулей непосредственно или через разрядные зазоры. Электроды 7 могут называться основными электродами. Как видно на фиг. 2, электроды 7 представляют собой крышки, закрывающие корпус 6. Например, электроды 7 могут надеваться на корпус 6 или накручиваться на него, если предусмотрено резьбовое соединение, которое обеспечивает повышенную прочность такого соединения и ограничителя перенапряжений в целом. В таком виде электроды входят в состав корпуса, поскольку обеспечивают удержание разрядных модулей 5 внутри корпуса 6. Однако возможны и другие варианты выполнения корпуса и обеспечения подачи напряжения на разрядные модули. В частности, соединительные электроды крайних разрядных модулей могут проходить через корпус и напряжение может подаваться сразу на них - в таком случае необходимость в электродах 7 отсутствует.In shown in FIG. In embodiment 2, the housing 6 of the surge suppressor is equipped with electrodes 7 that provide voltage supply to the discharge modules, for which the electrodes 7 can be connected to the connecting electrodes of the outer discharge modules directly or through the discharge gaps. The electrodes 7 may be referred to as main electrodes. As can be seen in FIG. 2, the electrodes 7 are covers that cover the housing 6. For example, the electrodes 7 can be put on the housing 6 or screwed onto it if a threaded connection is provided, which provides increased strength to such a connection and the surge suppressor as a whole. In this form, the electrodes are part of the housing, since they ensure the retention of the discharge modules 5 inside the housing 6. However, other options for constructing the housing and providing voltage supply to the discharge modules are also possible. In particular, the connecting electrodes of the outer discharge modules can pass through the housing and voltage can be applied directly to them - in this case, there is no need for electrodes 7.

Размеры разрядных модулей и корпуса в целом предпочтительно соответствовать размерам варисторов и корпуса ограничителей перенапряжений из уровня техники. Это обеспечивает возможность простой и удобной замены ограничителей перенапряжений со старых на новые. Кроме того, в ограничителях напряжений варисторы могут быть заменены на разрядные модули и наоборот. Замена отдельных разрядных модулей на варисторы в некоторых случаях позволяет улучшить нелинейные свойства предложенного ограничителя перенапряжений. При такой замене варисторы могут подключаться последовательно с разрядными модулями и/или параллельно им.The dimensions of the discharge modules and the housing as a whole preferably correspond to the dimensions of the varistors and the housing of surge suppressors from the prior art. This makes it possible to simply and conveniently replace the surge suppressors from old to new ones. In addition, in voltage limiters, varistors can be replaced by discharge modules and vice versa. Replacing individual discharge modules with varistors in some cases makes it possible to improve the nonlinear properties of the proposed surge suppressor. With such a replacement, varistors can be connected in series with the discharge modules and/or in parallel with them.

Что касается замены варисторов разрядными модулями в обычных ограничителях напряжения из уровня техники, то это невозможно ввиду того, что корпуса ограничителей перенапряжений из уровня техники не обладают повышенной прочность, необходимой для разрядных модулей, поскольку для варисторов достаточно обеспечить герметичность корпуса, что предотвращает неблагоприятное климатическое воздействие на варисторы, а сами варисторы имеют достаточную механическую прочность. Кроме того, повышение прочности корпуса ограничителей перенапряжений из уровня техники не привела бы к большей надежности работы варисторов, поскольку варисторы разрушаются и раскалываются при прохождении сильных токов не из-за возможного расширения, а вследствие термических воздействий и концентрации токов на неоднородностях внутренней структуры варисторов.As for replacing varistors with discharge modules in conventional voltage limiters from the prior art, this is impossible due to the fact that the housings of surge suppressors from the prior art do not have the increased strength required for discharge modules, since for varistors it is enough to ensure the tightness of the housing, which prevents adverse climatic influences on varistors, and the varistors themselves have sufficient mechanical strength. In addition, increasing the strength of the housing of surge suppressors from the prior art would not lead to greater reliability of the operation of varistors, since varistors are destroyed and split when passing strong currents, not due to possible expansion, but due to thermal effects and concentration of currents on the inhomogeneities of the internal structure of the varistors.

Для разрядных же модулей ограничителя перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением внешний корпус, обладающий повышенной прочностью, обязателен потому, что сами разрядные модули обладают мягким и непрочным изоляционным телом, склонным к разрушению вследствие увеличения своего размера. При прохождении разрядов в разрядных зазорах между электродами происходит нагрев внутренних газов, что повышает внутреннее давление на изоляционное тело и электроды. Вследствие этого давления изнутри наружу мягкое и упругое изоляционное тело стремится расшириться, что в конечном итоге приводит к его растрескиванию и разрушению, если такое расширение изоляционного тела не ограничить прочным корпусом, обладающим большей прочностью, чем разрядные модули и, благодаря этому, сдерживающим расширение разрядных модулей.For the discharge modules of the surge suppressor in accordance with the present invention, an outer casing with increased strength is required because the discharge modules themselves have a soft and fragile insulating body that is prone to destruction due to an increase in its size. When discharges pass in the discharge gaps between the electrodes, the internal gases are heated, which increases the internal pressure on the insulating body and electrodes. Due to this pressure from the inside out, the soft and elastic insulating body tends to expand, which ultimately leads to its cracking and destruction, unless such expansion of the insulating body is limited by a durable housing that has greater strength than the discharge modules and thereby restrains the expansion of the discharge modules .

С другой стороны, изоляционное тело предпочтительно должно быть упругим, поскольку это обеспечивает работоспособность разрядных модулей вследствие того, что электроды внутри такого упругого изоляционного тела могут смещаться друг относительно друга, обеспечивая тем самым увеличение разрядных зазоров во время протекания разрядов. Увеличение разрядных зазоров будет особенно полезным, когда оно велико относительно размеров самих зазоров, то есть при разрядных зазорах в доли миллиметра (например, от 0,01 до 0,9 мм (или 1 мм) или от 0,1 до 0,5 мм). Благодаря такому увеличению зазоров при раздвижении электродов создаются более благоприятные условия для гашения разрядов при окончании импульса перенапряжения, а разрядные модули дольше сохраняют работоспособность, поскольку разрядные зазоры меньше подвержены спеканию.On the other hand, the insulating body should preferably be elastic, since this ensures the functionality of the discharge modules due to the fact that the electrodes inside such an elastic insulating body can move relative to each other, thereby increasing the discharge gaps during discharges. Increasing the discharge gaps will be especially useful when it is large relative to the size of the gaps themselves, that is, with discharge gaps of a fraction of a millimeter (for example, from 0.01 to 0.9 mm (or 1 mm) or from 0.1 to 0.5 mm ). Thanks to this increase in gaps when moving the electrodes apart, more favorable conditions are created for extinguishing discharges at the end of the overvoltage pulse, and the discharge modules remain operational longer, since the discharge gaps are less susceptible to sintering.

Таким образом, изоляционное тело для обеспечения повышенной надежности предпочтительно должно быть изготовлено из упругих материалов, таких как полимерные, например, силиконовая резина. Механическая же прочность корпуса должна быть выше механической прочности разрядных модулей также для повышения надежности предложенного ограничителя перенапряжений, поскольку это позволяет предотвращать разрушение разрядных модулей, изоляционные тела которых изготовлены с использованием упругих (мягких) и/или твердых (жестких) материалов.Thus, to ensure increased reliability, the insulating body should preferably be made of elastic materials, such as polymeric ones, for example silicone rubber. The mechanical strength of the housing should be higher than the mechanical strength of the discharge modules also to increase the reliability of the proposed surge suppressor, since this helps prevent the destruction of discharge modules whose insulating bodies are made using elastic (soft) and/or hard (hard) materials.

Для обеспечения повышенной по сравнению с разрядными модулями механической прочности корпус может быть выполнен с использованием металла, прочного полимерного материала (более прочного, чем использованного для разрядных модулей), композитной структуры (композитных материалов) и/или арматурной оплетки, стеклоткани, углепластика и других прочных материалов. В то же время необходимо учитывать, что применение указанных материалов и/или элементов по отдельности или даже совместно для изготовления корпуса не обеспечивает само по себе прочность корпуса больше, чем прочность разрядных модулей. Возможны варианты, когда, например даже металл, полимерный материал, композитная структура, арматурная оплетка или стеклоткань в корпусе могут разрываться, в то время как разрядные модули остаются целыми, что означает, что разрядный модуль оказался прочнее корпуса. Соотношение прочностей определяется конструкциями корпуса и разрядных модулей, а также материалами, использованными в их конструкциях, в совокупности.To ensure increased mechanical strength compared to discharge modules, the housing can be made using metal, durable polymer material (more durable than that used for discharge modules), composite structure (composite materials) and/or reinforcement braid, fiberglass, carbon fiber and other durable materials. materials. At the same time, it must be taken into account that the use of these materials and/or elements separately or even together for the manufacture of the housing does not in itself ensure the strength of the housing greater than the strength of the discharge modules. Options are possible when, for example, even metal, polymer material, composite structure, braided reinforcement or fiberglass in the housing can tear, while the discharge modules remain intact, which means that the discharge module is stronger than the housing. The strength ratio is determined by the designs of the housing and discharge modules, as well as the materials used in their designs, in the aggregate.

Превышение механической прочности корпуса над механической прочностью разрядных модулей необходимо потому, что разрядные модули не могут сами для себя обеспечить достаточную прочность. Связано это также с тем, что изготовление разрядных модулей из материалов повышенной прочности является нетехнологичным в отличие от применения гибких и упругих полимерных материалов, таких как силиконовая резина, которые можно заливать или запрессовывать в форму для изготовления разрядного модуля и в дальнейшем вулканизировать, полимеризовать или отверждать - то есть фиксировать, закреплять конфигурацию (форму) разрядных модулей.The excess of the mechanical strength of the housing over the mechanical strength of the bit modules is necessary because the bit modules cannot provide sufficient strength for themselves. This is also due to the fact that the manufacture of discharge modules from materials of increased strength is low-tech, in contrast to the use of flexible and elastic polymer materials, such as silicone rubber, which can be poured or pressed into a mold for the manufacture of a discharge module and subsequently vulcanized, polymerized or cured - that is, to fix, secure the configuration (shape) of bit modules.

Полимерные материалы, в том числе силиконовая резина, могут обеспечивать необходимую электрическую прочность разрядных модулей, что выражается в способности пропускания через разрядные модули огромного количества импульсов перенапряжений без изменения электрических свойств, например, удельного сопротивления, диэлектрического материала, из которого изготовлен разрядный модуль. Однако для реализации требуемой электрической прочности необходимо обеспечить механическую прочность, то есть способность выдерживать разряды без механических повреждений или разрушений. Это требование связано с тем, что электрические разряды выделяют большое количество энергии, что приводит к нагреву газов и резкому росту давления на изоляционное тело, в котором происходят разряды.Polymer materials, including silicone rubber, can provide the necessary electrical strength of discharge modules, which is expressed in the ability to pass a huge number of overvoltage pulses through the discharge modules without changing the electrical properties, for example, resistivity, of the dielectric material from which the discharge module is made. However, to achieve the required electrical strength, it is necessary to ensure mechanical strength, that is, the ability to withstand discharges without mechanical damage or destruction. This requirement is due to the fact that electrical discharges release a large amount of energy, which leads to heating of the gases and a sharp increase in pressure on the insulating body in which the discharges occur.

В соответствии с настоящим изобретением механическую прочность разрядных модулей обеспечивает корпус, которых их окружает и не дает давлению газов в разрядных зазорах разрушать разрядные модули благодаря «противодавлению», обеспечиваемому прочными стенками корпуса. Силы, вызываемые давлением газов, пытающегося разорвать изоляционные тела разрядных модулей, встречают противоположно направленные силы противодействия, придаваемые изоляционным телам разрядных модулей стенками прочного корпуса, в результате чего изоляционное тело испытывает только сжимающее воздействие, а не разрывающее.In accordance with the present invention, the mechanical strength of the discharge modules is ensured by the housing that surrounds them and prevents the gas pressure in the discharge gaps from destroying the discharge modules due to the “back pressure” provided by the strong walls of the housing. The forces caused by the gas pressure trying to rupture the insulating bodies of the discharge modules meet oppositely directed counterforces imparted to the insulating bodies of the discharge modules by the walls of the durable housing, as a result of which the insulating body experiences only a compressive effect and not a tearing one.

Сравнение прочностей корпуса и разрядных модулей проводится в направлении, перпендикулярном продольному (на фиг. 1 и 2 - в горизонтальном направлении), поскольку разрядные модули, как показано на фиг. 2, размещены один над другим и по большей части механическое воздействие в продольном (вертикальном) направлении воспринимается и взаимокомпенсируется соседними разрядными модулями с двух сторон. Крайние разрядные модули воздействуют на крышки, закрывающие торцы корпуса, которые в варианте, показанном на фиг. 2, выполнены в виде основных электродов. Крышки прочно прикреплены к корпусу и оказывают противодавление на крайние разрядные модули в продольном направлении. В направлении, поперечном продольному (т.е. горизонтальном на фиг. 2), давление, появляющееся в разрядных модулях вследствие электрических разрядов в разрядных зазорах, воздействует на стенки корпуса и, как следствие, именно в этом направлении корпус должен быть прочнее разрядных модулей.A comparison of the strengths of the housing and the discharge modules is carried out in a direction perpendicular to the longitudinal (in Figs. 1 and 2 - in the horizontal direction), since the discharge modules, as shown in Figs. 2, are placed one above the other and, for the most part, the mechanical impact in the longitudinal (vertical) direction is perceived and mutually compensated by adjacent discharge modules on both sides. The outer discharge modules act on the covers covering the ends of the housing, which in the embodiment shown in FIG. 2, are made in the form of main electrodes. The covers are firmly attached to the housing and exert back pressure on the outer discharge modules in the longitudinal direction. In the direction transverse to the longitudinal (i.e. horizontal in Fig. 2), the pressure that appears in the discharge modules due to electrical discharges in the discharge gaps acts on the walls of the housing and, as a result, it is in this direction that the housing should be stronger than the discharge modules.

Сравнение прочностей может осуществляться механическим воздействием, например, до разрушения конструкции корпуса или разрядного модуля. Например, если при одном и том же механическом усилии (давлении) разрядный модуль или колонка разрядных модулей деформировались больше, чем корпус (без модулей) или даже разрушились (например, в них появились трещины или они разделились на несколько частей), в то время как корпус еще сохраняет свою целостность, то это будет означать, что корпус прочнее, чем разрядные модули.Comparison of strengths can be carried out by mechanical action, for example, until the structure of the housing or discharge module is destroyed. For example, if, under the same mechanical force (pressure), the discharge module or column of discharge modules deformed more than the housing (without modules) or even collapsed (for example, cracks appeared in them or they separated into several parts), while the case still retains its integrity, this will mean that the case is stronger than the discharge modules.

Корпус может быть покрыт защитным покрытием 8, которое может быть снабжено ребрами 9, увеличивающими длину пути утечки тока по поверхности. Покрытие и ребра могут быть выполнены с использованием полимерных материалов, в т.ч. силиконовой резины. В некоторых вариантах ребра могут отсутствовать. Покрытие необходимо для защиты корпуса от разрушительных воздействий окружающей среды, а также повышает прочность и надежность ограничителя перенапряжений.The housing can be covered with a protective coating 8, which can be equipped with ribs 9 that increase the length of the current leakage path along the surface. The coating and ribs can be made using polymer materials, incl. silicone rubber. In some versions, ribs may be missing. The coating is necessary to protect the housing from destructive environmental influences, and also increases the strength and reliability of the surge suppressor.

С целью предотвращения выхода разрядных дуг наружу ограничителя перенапряжений, что позволяет разместить в разрядных модулях большее количество электродов и образовать между ними большее количество разрядных зазоров, что снижает напряжение разряда, разрядные зазоры предпочтительно герметично изолированы корпусом от внешнего пространства. В таком варианте реализации разрядные дуги могут выходить из разрядных зазоров по направлению наружу из разрядных модулей, например, через выходы из разрядных камер, в которых расположены разрядные зазоры, однако они не могут выйти наружу ограничителя перенапряжений, поскольку стенки корпуса преграждают им путь. Благодаря этому не требуется предотвращение слияния разрядных дуг в одну, а также не требуется предусматривать место для безопасного выхлопа разрядных дуг снаружи корпуса.In order to prevent discharge arcs from exiting the surge suppressor, which makes it possible to place a larger number of electrodes in the discharge modules and form a larger number of discharge gaps between them, which reduces the discharge voltage, the discharge gaps are preferably hermetically sealed by the housing from the external space. In this embodiment, the discharge arcs can exit the discharge gaps outward from the discharge modules, for example, through the exits from the discharge chambers in which the discharge gaps are located, but they cannot exit the surge suppressor because the walls of the housing block their path. Due to this, there is no need to prevent the arcs from merging into one, and there is no need to provide a place for the safe exhaust of the arcs outside the housing.

В предпочтительном варианте разрядные зазоры герметично изолированы непосредственно в разрядных модулях. Для такой изоляции достаточно не выполнять выходов для разрядных дуг от разрядных зазоров наружи разрядного модуля. Например, это можно сделать, окружив разрядные зазоры со всех сторон, не занятых электродами, диэлектрическим материалом изоляционного тела (например, силиконовой резиной). В результате около разрядных зазоров между соседними электродами формируются замкнутые герметичные разрядные камеры. Благодаря механической прочности разрядных модулей, обеспечиваемой повышенной механической прочностью корпуса, разрядные дуги не смогут выйти из герметичных разрядных камер и будут локализованы только непосредственно в разрядных зазорах. Благодаря этому в разрядных модулях можно разместит еще больше электродов и образовать между ними еще большее количество разрядных зазоров, что дополнительно снижает напряжение разряда. Кроме того, это повышает надежность ограничителя напряжений в целом, поскольку в таком варианте герметичность корпуса не является обязательной, то есть корпус может быть негерметичным или разгерметизируемым, и в таких вариантах разрядные модули, в отличие от варисторов, сохранят свои свойства и ограничитель перенапряжений сможет дольше эксплуатироваться.In a preferred embodiment, the discharge gaps are hermetically sealed directly in the discharge modules. For such insulation, it is sufficient not to provide exits for discharge arcs from the discharge gaps outside the discharge module. For example, this can be done by surrounding the discharge gaps on all sides not occupied by electrodes with dielectric material of the insulating body (for example, silicone rubber). As a result, closed, sealed discharge chambers are formed near the discharge gaps between adjacent electrodes. Due to the mechanical strength of the discharge modules, provided by the increased mechanical strength of the housing, discharge arcs will not be able to escape from the sealed discharge chambers and will be localized only directly in the discharge gaps. Thanks to this, even more electrodes can be placed in the discharge modules and an even larger number of discharge gaps can be formed between them, which further reduces the discharge voltage. In addition, this increases the reliability of the voltage limiter as a whole, since in this embodiment, the tightness of the housing is not mandatory, that is, the housing may be leaky or depressurized, and in such options, the discharge modules, unlike varistors, will retain their properties and the surge suppressor will last longer be exploited.

В то же время следует отметить, что разрядные зазоры могут изолироваться непосредственно в разрядных модулях или корпусом от внешнего пространства без обеспечения герметичности такого изолирования. Изолирование без герметичности подразумевает закрытость разрядных зазоров для прямого попадания в них (и выхода из них) из внешнего пространства или из пространства между разрядными модулями и корпусом, но в то же время в них можно попасть по непрямому пути, что также обеспечивает возможность выхода из разрядных камер разрядных газов также по непрямому пути. Например, это может быть обеспечено стенками или участками в разрядном модуле или корпусе, которые закрывают разрядные зазоры (то есть они не видны из-за таких стенок или участком), но при этом оставляют зазоры или щели для выхода из разрядных модулей газов сбоку или на удалении от разрядных зазоров.At the same time, it should be noted that the discharge gaps can be isolated directly in the discharge modules or by the housing from the external space without ensuring the tightness of such insulation. Non-hermetic insulation means that the discharge gaps are closed to direct entry into (and exit from) the external space or from the space between the discharge modules and the housing, but at the same time they can be entered through an indirect path, which also allows exit from the discharge discharge gas chambers also along an indirect path. For example, this may be provided by walls or areas in the discharge module or housing that cover the discharge gaps (ie, they are not visible due to such walls or area), but still leave gaps or slits for gases to exit the discharge modules from the side or on away from the discharge gaps.

На фиг. 1 показан вариант, где электроды расположены спиралью. Если бы разрядные камеры имели выходы наружу разрядного модуля, то на каждом радиусе модуля можно было бы разместить только по одному электроду, поскольку вторые электроды препятствовали бы формированию выходов из разрядных камер. Однако на фиг. 1 показано, что на некоторых радиусах расположено по два электрода, что стало возможно благодаря тому, что разрядные камеры закрыты и нет необходимости в формировании выходов из разрядных камер. Таким образом, выполнение разрядных камер замкнутыми (герметичными) обеспечивает размещение в разрядных модулях большего количества электродов с образованием между ними последовательных разрядных зазоров.In fig. Figure 1 shows an option where the electrodes are arranged in a spiral. If the discharge chambers had exits to the outside of the discharge module, then only one electrode could be placed at each radius of the module, since the second electrodes would prevent the formation of exits from the discharge chambers. However, in FIG. Figure 1 shows that at some radii there are two electrodes, which became possible due to the fact that the discharge chambers are closed and there is no need to form exits from the discharge chambers. Thus, making the discharge chambers closed (sealed) ensures that a larger number of electrodes are placed in the discharge modules with the formation of successive discharge gaps between them.

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, герметичными могут быть выполнены либо разрядные модули, либо корпус ограничителя перенапряжений, в котором размещаются разрядные модули, либо и разрядные модули, и корпус. В последнем варианте может быть обеспечена дополнительно повышенная надежность ограничителя перенапряжений. Однако в тех вариантах, когда герметичными выполнены только либо разрядные модули (а корпус негерметичен), либо корпус (а разрядные модули негерметичны), также достигается повышение надежности ограничителя перенапряжений. В целом ограничитель перенапряжений будет работоспособным и надежным даже в том варианте, когда ни его корпус, ни его разрядные модули не являются герметичными, поскольку разрядные токи будут проходить через все разрядные зазоры, а выход разрядных дуг и продуктов разрядов может быть ограничен как разрядными модулями, так и корпусом, в том числе таким их взаимным расположением, при котором они, будучи не герметичными каждый по отдельности, ограничивают возможность выхода из каждого из них разрядных дуг и продуктов разрядов.Thus, in accordance with the present invention, either the discharge modules or the surge suppressor housing in which the discharge modules are located, or both the discharge modules and the housing, can be sealed. In the latter embodiment, additionally increased reliability of the surge suppressor can be ensured. However, in those cases where only either the discharge modules (and the housing is not sealed) or the housing (and the discharge modules are not sealed) are sealed, an increase in the reliability of the surge suppressor is also achieved. In general, the surge suppressor will be operational and reliable even in the case where neither its housing nor its discharge modules are sealed, since discharge currents will pass through all discharge gaps, and the output of discharge arcs and discharge products can be limited by both discharge modules, and the housing, including their mutual arrangement in which they, not being sealed individually, limit the possibility of discharge arcs and discharge products from each of them.

Расположение электродов с образованием разрядных зазоров небольшой величины, например, не более 0,1 мм или 0,2 мм или 0,3 мм или 0,5 мм или 0,7 мм или 1 мм или 1,2 мм или 1,5 мм, обеспечивает снижение разрядного напряжения и энергии, выделяемой в разрядном зазоре в ходе разряда. Низкая выделяемая энергия обеспечивает слабый нагрев газов в разрядном зазоре (например, внутри разрядной камеры, в которой находится этот зазор, которая предпочтительно является герметичной), что приводит к незначительному повышению давления этих газов и, как следствие, к малому воздействию на изоляционное тело разрядного элемента и корпус ограничителя перенапряжений в целом. Это дополнительно повышает надежность ограничителя перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением.Arrangement of electrodes to form discharge gaps of small size, for example, no more than 0.1 mm or 0.2 mm or 0.3 mm or 0.5 mm or 0.7 mm or 1 mm or 1.2 mm or 1.5 mm , ensures a reduction in the discharge voltage and energy released in the discharge gap during the discharge. The low released energy provides low heating of the gases in the discharge gap (for example, inside the discharge chamber in which this gap is located, which is preferably sealed), which leads to a slight increase in the pressure of these gases and, as a result, to a small impact on the insulating body of the discharge element and the surge suppressor housing as a whole. This further improves the reliability of the surge suppressor according to the present invention.

Минимальный размер разрядного зазора определяется технологическими особенностями и эксплуатационными свойствами электродов, поскольку разрядный зазор должен сохраняться даже после многочисленных разрядов, в т.ч. электроды не должны спекаться. Для обеспечения надежности ограничителя перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением электроды предпочтительно располагаются с образованием разрядных зазоров, например, не менее 0,01 мм или 0,02 мм или 0,03 мм или 0,05 мм или 0,07 мм или 0,1 мм или 0,2 мм или 0,3 мм или 0,5 мм или 0,7 мм или 1 мм.The minimum size of the discharge gap is determined by the technological features and operational properties of the electrodes, since the discharge gap must be maintained even after numerous discharges, incl. electrodes should not be sintered. To ensure the reliability of the surge suppressor in accordance with the present invention, the electrodes are preferably arranged to form discharge gaps, for example, at least 0.01 mm or 0.02 mm or 0.03 mm or 0.05 mm or 0.07 mm or 0.1 mm or 0.2 mm or 0.3 mm or 0.5 mm or 0.7 mm or 1 mm.

Гашение разрядов между электродами в таком ограничителе перенапряжений может происходить при переходе тока промышленной частоты через ноль. Однако более предпочтительным является гашение разрядов сразу при окончании импульса перенапряжения. Это может быть обеспечено с использованием приэлектродного (катодного) падения напряжения, характерного для электрических разрядов. При электрическом разряде на одном из электродов происходит эмиссия электронов, на которую затрачивается определенная энергия, что приводит к приэлектродному падению напряжения.Discharge suppression between the electrodes in such a surge suppressor can occur when the industrial frequency current passes through zero. However, it is more preferable to extinguish the discharges immediately at the end of the overvoltage pulse. This can be achieved using the near-electrode (cathode) voltage drop characteristic of electrical discharges. During an electrical discharge, electron emission occurs on one of the electrodes, which consumes a certain amount of energy, which leads to a near-electrode voltage drop.

При наличии приэлектродного падения напряжения разряд не может самоподдерживаться в том случае, если разность потенциалов между электродами меньше приэлектродного падения напряжения. Таким образом, эмиссия электронов из электрода прекращается, поскольку разность потенциалов между электродами не обеспечивает энергии, достаточной для отрыва электрона от электрода. В результате дуговой разряд прекращается, поскольку в разрядном зазоре между электродами отсутствуют носители заряда, и дуга прерывается и не может возобновиться.In the presence of a near-electrode voltage drop, the discharge cannot be self-sustaining if the potential difference between the electrodes is less than the near-electrode voltage drop. Thus, the emission of electrons from the electrode stops, since the potential difference between the electrodes does not provide enough energy to remove the electron from the electrode. As a result, the arc discharge stops, since there are no charge carriers in the discharge gap between the electrodes, and the arc is interrupted and cannot resume.

В том случае, когда приэлектродное падение напряжения больше напряжения, появляющегося между соседними электродами при приложении к ограничителю перенапряжений его эксплуатационного (рабочего) напряжения, то есть того напряжения, на эксплуатацию при котором рассчитан ограничитель перенапряжений, разрядная дуга будет гаситься автоматически при окончании импульса перенапряжения, а также не будет появляться без перенапряжения. Для этого приэлектродное падение напряжения должно быть больше величины напряжения эксплуатации ограничителя перенапряжений (например, действующего напряжения или максимального напряжения), поделенной на количество последовательных разрядных зазоров.In the case when the near-electrode voltage drop is greater than the voltage that appears between adjacent electrodes when its operational (operating) voltage is applied to the surge suppressor, that is, the voltage for which the surge suppressor is designed for operation, the discharge arc will be extinguished automatically at the end of the overvoltage pulse, and also will not appear without overvoltage. To do this, the near-electrode voltage drop must be greater than the operating voltage of the surge suppressor (for example, effective voltage or maximum voltage), divided by the number of consecutive discharge gaps.

Это означает, что в ограничителе перенапряжений предпочтительно содержится столько электродов (не меньше), сколько достаточно для формирования такого количества последовательных разрядных зазоров, которое составляет не менее величины напряжения эксплуатации ограничителя перенапряжений (действующего или максимального), поделенной на приэлектродное падение напряжения. Максимальное количество электродов определяется из соображений технологичности, массогабаритных характеристик и может быть, например, не более величины напряжения эксплуатации ограничителя перенапряжений (действующего или максимального), поделенной на 10 или 50 или 100 или 500 или 1000 величин приэлектродного падения напряжения.This means that the surge suppressor preferably contains as many electrodes (not less) as are sufficient to form a number of consecutive discharge gaps that is not less than the operating voltage of the surge suppressor (actual or maximum) divided by the near-electrode voltage drop. The maximum number of electrodes is determined from considerations of manufacturability, weight and size characteristics and can be, for example, no more than the operating voltage of the surge suppressor (actual or maximum), divided by 10 or 50 or 100 or 500 or 1000 values of the near-electrode voltage drop.

Приэлектродное падение напряжения имеет разную величину для разных материалов. Для некоторых металлов оно может иметь значение 10-20 В, для других больше или меньше, а также отличаться для неметаллических электропроводящих материалов. В связи с этим указанные выше признаки можно сформулировать альтернативным образом. В частности, электроды ограничителя перенапряжений предпочтительно формируют множество последовательных разрядных зазоров, общее количество которых составляет не менее величины напряжения эксплуатации ограничителя перенапряжений, поделенной на 500 В или на 300 В или на 200 В или на 100 В или на 50 В или на 30 В или на 20 В или на 15 В или на 10 В. Кроме того, электроды ограничителя перенапряжений предпочтительно формируют множество последовательных разрядных зазоров, общее количество которых составляет не более величины напряжения эксплуатации ограничителя перенапряжений, поделенной на 30 В или на 20 В или на 15 В или на 10 В или на 5 В или на 1 В или на 0,5 В.The near-electrode voltage drop has different values for different materials. For some metals it may be 10-20 V, for others more or less, and also differ for non-metallic electrically conductive materials. In this regard, the above characteristics can be formulated in an alternative way. In particular, the surge suppressor electrodes preferably form a plurality of sequential discharge gaps, the total number of which is not less than the operating voltage of the surge suppressor divided by 500 V or 300 V or 200 V or 100 V or 50 V or 30 V or 20 V or 15 V or 10 V. In addition, the surge suppressor electrodes preferably form a plurality of sequential discharge gaps, the total number of which is not more than the operating voltage of the surge suppressor divided by 30 V or 20 V or 15 V or 10 V or 5 V or 1 V or 0.5 V.

Благодаря использованию эффекта приэлектродного падения напряжения удается обеспечить разрыв разрядных дуг сразу при окончании импульса перенапряжения и, тем самым, минимизировать воздействие разрядных дуг на ограничитель перенапряжений, в частности, его разрядные модули и, более конкретно, диэлектрический материал, из которого выполнены изоляционные тела. Все это позволяет дополнительно снизить требования к применяемым для изготовления изоляционных тел разрядных модулей и корпуса ограничителя перенапряжений материалам, так как снижается давление в ограничителе перенапряжений, появляющееся при прохождении импульса перенапряжения, что может дополнительно повысить технологичность изготовления ограничителя перенапряжений.By using the effect of the near-electrode voltage drop, it is possible to ensure that the discharge arcs break immediately at the end of the overvoltage pulse and, thereby, minimize the impact of the discharge arcs on the surge suppressor, in particular, its discharge modules and, more specifically, the dielectric material from which the insulating bodies are made. All this makes it possible to further reduce the requirements for the materials used for the manufacture of insulating bodies of discharge modules and the housing of the surge suppressor, since the pressure in the surge suppressor that appears during the passage of an overvoltage pulse is reduced, which can further improve the manufacturability of the surge suppressor.

Разрядный модуль может содержать не менее 10 или 15 или 20 или 30 или 50 или 100 или 150 или 200 или 300 или 500 электродов в зависимости от конструкции ограничителя перенапряжений, эксплуатационного напряжения и возможных величин перенапряжений. В то же время разрядный модуль предпочтительно содержит не более 20 или 30 или 50 или 100 или 150 или 200 или 300 или 500 или 1000 или 1500 или 2000 или 3000 или 5000 электродов в зависимости как от перечисленных факторов, так и от массогабаритных ограничений.The discharge module may contain at least 10 or 15 or 20 or 30 or 50 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 electrodes, depending on the design of the surge suppressor, the operating voltage and the possible values of overvoltages. At the same time, the discharge module preferably contains no more than 20 or 30 or 50 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 or 1000 or 1500 or 2000 or 3000 or 5000 electrodes, depending on both the listed factors and weight and size limitations.

Ограничитель перенапряжений в целом может содержать не менее 2 или 3 или 5 или 10 или 15 или 20 или 30 или 50 или 75 или 100 или 150 или 200 или 300 или 500 разрядных модулей в зависимости от конструкции ограничителя перенапряжений, эксплуатационного напряжения и возможных величин перенапряжений. В то же время ограничитель перенапряжений преимущественно содержит не более 10 или 15 или 20 или 30 или 50 или 75 или 100 или 150 или 200 или 300 или 500 или 1000 или 1500 или 2000 или 3000 разрядных модулей в зависимости как от перечисленных факторов, так и от массогабаритных ограничений.A surge suppressor as a whole may contain at least 2 or 3 or 5 or 10 or 15 or 20 or 30 or 50 or 75 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 bit modules, depending on the design of the surge suppressor, the operating voltage and the possible values of surge voltages . At the same time, the surge suppressor preferably contains no more than 10 or 15 or 20 or 30 or 50 or 75 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 or 1000 or 1500 or 2000 or 3000 bit modules, depending on both the listed factors and from weight and size restrictions.

Ограничитель перенапряжений изготавливается в несколько этапов. Сначала изготавливаются разрядные модули и корпус, после чего может быть собран ограничитель перенапряжений. Изготовление разрядных модулей преимущественно осуществляется следующим образом. В форму для изготовления разрядных модулей устанавливаются электроды и далее форма заполняется диэлектрическим материалом, например, жидким или аморфным полимером. Далее закрепляют конфигурацию (форму) разрядного модуля, что может осуществляться путем вулканизации или полимеризации или отверждения диэлектрического материала или др. способами. В качестве формы для изготовления разрядного модуля могут использовать литьевую форму или пресс-форму. В литьевую форму полимер льют, а в пресс-форму полимер запрессовывают. Изготовление изоляционного тела может происходить в одну или несколько стадий в зависимости от оборудования, технологии, формы и материала изоляционного тела, формы и взаимного расположения электродов.The surge suppressor is manufactured in several stages. First, the discharge modules and housing are manufactured, after which the surge suppressor can be assembled. The manufacture of bit modules is preferably carried out as follows. Electrodes are installed into the mold for manufacturing discharge modules, and then the mold is filled with a dielectric material, for example, a liquid or amorphous polymer. Next, the configuration (shape) of the discharge module is fixed, which can be done by vulcanization or polymerization or hardening of the dielectric material or other methods. An injection mold or a compression mold can be used as a mold for manufacturing the discharge module. The polymer is poured into the injection mold, and the polymer is pressed into the mold. The production of an insulating body can occur in one or several stages depending on the equipment, technology, shape and material of the insulating body, shape and relative position of the electrodes.

В том случае, когда разрядные зазоры достаточно велики, например, 1 мм или более, расстояние между электродами может быть надежно задано отверстиями или углублениями в форме, в которые устанавливаются и/или закрепляются электроды. Если же разрядные зазоры небольшие, то для обеспечения заданных расстояний между электродами, которые и будут определять размеры разрядных зазоров, электроды могут быть последовательно обмотаны проволокой, предпочтительно имеющей высокое удельное сопротивление, например, нихромовой проволокой. В результате расстояние между электродами будет задаваться толщиной проволоки. В дальнейшем, после завершения изготовления изоляционного тела, через проволоку может быть пропущен электрический ток такой величины, что проволока расплавится и распределится по поверхности электродов, в то время как между электродами внутри изоляционного тела сформируются требуемые разрядные зазоры.In the case where the discharge gaps are large enough, for example 1 mm or more, the distance between the electrodes can be reliably defined by holes or recesses in the mold into which the electrodes are installed and/or secured. If the discharge gaps are small, then to ensure specified distances between the electrodes, which will determine the size of the discharge gaps, the electrodes can be sequentially wound with wire, preferably having a high resistivity, for example, nichrome wire. As a result, the distance between the electrodes will be determined by the thickness of the wire. Subsequently, after completion of the manufacture of the insulating body, an electric current of such magnitude can be passed through the wire that the wire will melt and be distributed over the surface of the electrodes, while the required discharge gaps will be formed between the electrodes inside the insulating body.

Изготовление корпуса может представлять собой, например, отрезание трубы необходимого размера и подготовку крышек. В частности, в крышках и на концах трубы может быть сделана резьба.Manufacturing the body may involve, for example, cutting the pipe to the required size and preparing the covers. In particular, threads can be made in the covers and at the ends of the pipe.

Изготовление ограничителя перенапряжений из подготовленных элементов может происходить следующим образом. В корпус (например, трубу) помещаются разрядные модули с обеспечением соединения между собой соединительных электродов соседних разрядных модулей в соответствии с одним из вышеописанных вариантов или с обеспечением разрядных зазоров между соединительными электродами соседних разрядных модулей по другому варианту. Корпус закрывается крышками с обеспечением выхода соединительных электродов крайних разрядных модулей наружу корпуса или с обеспечением соединения соединительных электродов крайних разрядных модулей с наружными электродами корпуса или с обеспечением возможности формирования разрядных зазоров с соединительными электродами крайних разрядных модулей в корпусе и/или крышках корпуса.The manufacture of a surge suppressor from prepared elements can proceed as follows. Discharge modules are placed in a housing (for example, a pipe) to ensure connection between the connecting electrodes of adjacent discharge modules in accordance with one of the above-described options or to provide discharge gaps between the connecting electrodes of adjacent discharge modules according to another option. The housing is closed with covers to ensure the exit of the connecting electrodes of the outermost bit modules to the outside of the housing or to ensure the connection of the connecting electrodes of the outermost bit modules with the outer electrodes of the housing or to provide the possibility of forming discharge gaps with the connecting electrodes of the outermost bit modules in the housing and/or housing covers.

В последнем варианте соединительные электроды крайних разрядных модулей должны находиться в корпусе, но при этом должна быть обеспечена возможность формирования с ними разрядных зазоров с какими-либо внешними электродами (например, с наружными электродами корпуса или крышками, если они выполнены в виде электродов) за счет отверстий или углублений в корпусе и/или крышках корпуса или, если крышки выполнены в виде электродов, за счет такого расположения соединительные электроды крайних разрядных модулей и крышек, при котором между ними будут разрядные зазоры.In the latter version, the connecting electrodes of the outermost discharge modules must be located in the housing, but it must be possible to form discharge gaps with them with any external electrodes (for example, with the external electrodes of the housing or covers, if they are made in the form of electrodes) due to holes or recesses in the housing and/or housing covers or, if the covers are made in the form of electrodes, due to such an arrangement of the connecting electrodes of the outermost discharge modules and covers, in which there will be discharge gaps between them.

Например, отверстие или углубление в корпусе может обеспечивать развитие через него электрического разряда и протекание разрядной дуги от внешнего электрода до соединительного электрода, находящегося на дне отверстия или углубления в корпусе. Отверстие или углубление в крышке может обеспечивать развитие через него электрического разряда и протекание разрядной дуги от внешнего электрода до соединительного электрода, находящегося на дне отверстия или углубления в крышке. Кроме того, отверстие или углубление, выполненное одновременно в корпусе и крышке (когда корпус и крышка расположены рядом и отверстие или углубление частично выполнено в корпусе, а частично в крышке, или когда корпус и крышка наложены друг на друга и отверстие или углубление выполнено как в корпусе, так и в крышке) может обеспечивать развитие через него электрического разряда и протекание разрядной дуги от внешнего электрода до соединительного электрода, находящегося на дне отверстия или углубления в корпусе и крышке.For example, a hole or recess in the housing may allow an electrical discharge to develop through it and a discharge arc to flow from the outer electrode to a connecting electrode located at the bottom of the hole or recess in the housing. A hole or recess in the cover may allow an electrical discharge to develop through it and a discharge arc to flow from the outer electrode to a connecting electrode located at the bottom of the hole or recess in the cover. In addition, a hole or recess made simultaneously in the body and cover (when the body and cover are located side by side and the hole or recess is made partly in the body and partly in the cover, or when the body and cover are superimposed on each other and the hole or recess is made as in housing and in the lid) can ensure the development of an electric discharge through it and the flow of a discharge arc from the external electrode to the connecting electrode located at the bottom of the hole or recess in the housing and lid.

В дальнейшем корпус ограничителя перенапряжений может быть покрыт защитным покрытием.In the future, the body of the surge suppressor can be covered with a protective coating.

В составе линий электропередач ограничитель перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением может использоваться как сам по себе, так и в составе вышеуказанных защитных элементов - изолятора-разрядника и/или экрана для защиты от коронного разряда. Линии электропередачи обычно содержат опоры, одиночные изоляторы и/или изоляторы, собранные в колонки или гирлянды, и, по меньшей мере, один находящийся под высоким электрическим напряжением провод, связанный непосредственно или посредством крепежных устройств с элементами арматуры одиночных изоляторов и/или первых изоляторов колонок или гирлянд изоляторов, причем каждый одиночный изолятор или каждая колонка или гирлянда изоляторов закреплен (закреплена) на одной из опор посредством элемента своей арматуры, смежного с указанной опорой. В соответствии с изобретением линия электропередачи содержит, по меньшей мере, один ограничитель перенапряжений по любому из вышеописанных вариантов и/или, по меньшей мере, один экран-разрядник по вышеописанному варианту и/или, по меньшей мере, один из изоляторов представляет собой изолятор-разрядник по вышеописанному варианту.As part of power lines, the surge suppressor in accordance with the present invention can be used both on its own and as part of the above protective elements - an insulator-discharger and/or a screen for protection against corona discharge. Power transmission lines typically comprise poles, single insulators and/or insulators assembled into columns or garlands, and at least one high-voltage wire connected directly or by means of fastening devices to the fittings of the single insulators and/or first column insulators or garlands of insulators, each single insulator or each column or garland of insulators is fixed (fixed) to one of the supports by means of an element of its reinforcement adjacent to said support. In accordance with the invention, the power transmission line contains at least one surge suppressor according to any of the above-described options and/or at least one arrester screen according to the above-described option and/or at least one of the insulators is an insulator- arrester according to the above described option.

Применение для защиты высоковольтной линии электропередачи или других видов электроустановок от грозовых перенапряжений ограничителя перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением самого по себе или в составе изоляторов-разрядников или экранов позволяет повысить надежность работы линии электропередачи, увеличить длительность срока службы электрооборудования и снизить затраты на их эксплуатацию.The use of a surge suppressor in accordance with the present invention by itself or as part of insulators-arresters or screens to protect a high-voltage power line or other types of electrical installations from lightning overvoltages can increase the reliability of the operation of the power line, increase the service life of electrical equipment and reduce the cost of their operation.

Ограничитель перенапряжений работает следующим образом. В штатном режиме работы электрооборудования (в описываемом примере - линии электропередачи) между местом крепления ограничителя перенапряжений (преимущественно опорой или частью опоры линии электропередачи) и защищаемым объектом (например, проводом) приложено штатное (эксплуатационное) напряжение линии электропередачи, например, соответствующее классам напряжений линий электропередачи 6, 10, 15, 35 35, 110 кВ или другим. Такое напряжение не приводит к пробою разрядных промежутков и через ограничитель перенапряжений ток не течет - таким образом, в штатном режиме ограничитель перенапряжений представляет собой электрический разрыв.The surge suppressor works as follows. In the normal operating mode of electrical equipment (in the described example, power lines), the normal (operational) voltage of the power line is applied between the mounting location of the surge suppressor (mainly a support or part of a power line support) and the protected object (for example, a wire), for example, corresponding to the line voltage classes power transmission 6, 10, 15, 35 35, 110 kV or others. Such a voltage does not lead to breakdown of the discharge gaps and no current flows through the surge suppressor - thus, in normal mode, the surge suppressor represents an electrical break.

При наличии на защищаемом объекте перенапряжения, например, в результате попадания в него или прохождении рядом с ним молниевого разряда, к ограничителю перенапряжений вместе с разрядным зазором около крайнего электрода ограничителя перенапряжений (если он предусмотрен) прикладывается это перенапряжение. В результате этого последовательно пробиваются разрядные зазоры между защищаемым объектом и крайним или соединительным электродом на свободном конце ограничителя перенапряжений, между электродами разрядных модулей и далее между электродом крайнего разрядного модуля и крайним электродом ограничителя перенапряжений, который соединяется с опорой линии электропередачи. При достижении разрядом крайнего электрода ограничителя перенапряжений, закрепленного на опоре, импульсный ток разряда (например, грозового) стекает в землю, так как опора заземлена, и благодаря этому электрооборудование (защищаемый объект) оказывается защищено от этого перенапряжения.If there is an overvoltage on the protected object, for example, as a result of a lightning discharge hitting it or passing near it, this overvoltage is applied to the overvoltage limiter along with the discharge gap near the extreme electrode of the overvoltage limiter (if provided). As a result, discharge gaps are sequentially broken between the protected object and the outer or connecting electrode at the free end of the surge suppressor, between the electrodes of the discharge modules and then between the electrode of the outermost discharge module and the outermost electrode of the surge suppressor, which is connected to the power line support. When the discharge reaches the outermost electrode of the surge suppressor mounted on the support, the pulse current of the discharge (for example, lightning) flows into the ground, since the support is grounded, and thanks to this, the electrical equipment (the protected object) is protected from this overvoltage.

Ограничитель перенапряжений в соответствии с общепринятой классификацией является разрядником. Приведенные выше технические результаты указаны в основном по сравнению с ограничителями перенапряжений из уровня техники, использующие варисторы. В сравнении с другими разрядниками, например, мультикамерными, настоящее изобретение также имеет преимущества, также представляющих собой технические результаты. В частности, достигается снижение размеров ограничителя перенапряжений по сравнению с ограничителями перенапряжений соответствующих классов напряжений. Снижение размеров обеспечивается одновременным применением модульности конструкции, что позволяет объемно размещать электроды, исключением выхода разрядных дуг наружу ограничителя перенапряжений, что позволяет более плотно размещать электроды, обеспечении прочности конструкции корпусом, что позволяет использовать менее прочные материалы для обеспечения необходимых свойств разрядных модулей, а также использованием эффекта приэлектродного падения напряжения, что позволяет снизить требования к прочностным характеристикам ограничителя перенапряжений и, тем самым, дополнительно снизить размеры ограничителя перенапряжений. Снижение размеров ограничителя перенапряжений при сохранении класса напряжения также можно представить как повышение класса напряжения при сохранении размера ограничителя перенапряжений.A surge suppressor, according to the generally accepted classification, is a surge arrester. The above technical results are stated mainly in comparison with prior art surge suppressors using varistors. In comparison with other arresters, for example multi-chamber ones, the present invention also has advantages, also representing technical results. In particular, a reduction in the size of the surge suppressor is achieved in comparison with surge suppressors of the corresponding voltage classes. The reduction in size is ensured by the simultaneous use of modular design, which allows the electrodes to be placed volumetrically, excluding the discharge arcs from exiting the surge suppressor, which allows the electrodes to be placed more densely, providing structural strength with the housing, which allows the use of less durable materials to ensure the necessary properties of the discharge modules, as well as the use the effect of near-electrode voltage drop, which makes it possible to reduce the requirements for the strength characteristics of the surge suppressor and, thereby, further reduce the size of the surge suppressor. Reducing the size of the surge suppressor while maintaining the voltage class can also be represented as increasing the voltage class while maintaining the size of the surge suppressor.

Все указанные в описании технические результаты, в том числе дополнительные, достигаются с помощью ограничителя перенапряжений в соответствии с настоящим изобретением одновременно и неразрывно друг от друга. Представленные на сопровождающих фигурах варианты осуществления, а также детально описанные дополнительные варианты осуществления предназначены для упрощения понимания сущности изобретения и не должны толковаться как ограничивающие объем охраны изобретения, определяемый последующей формулой изобретения. Последовательность описанный действий и операций не является строго заданной и может меняться, если не указано другое и это не противоречит физической реализуемости. Описанные варианты могут объединяться и комбинироваться в любых сочетаниях, обеспечивающих реализацию принципа действия и достижение заявленных технических результатов. В результате комбинации отдельных вариантов могут достигаться дополнительные технические результаты.All technical results specified in the description, including additional ones, are achieved using a surge suppressor in accordance with the present invention simultaneously and inextricably from each other. The embodiments shown in the accompanying figures, as well as additional embodiments described in detail, are intended to facilitate understanding of the invention and should not be construed as limiting the scope of protection of the invention as defined by the following claims. The sequence of actions and operations described is not strictly specified and may vary unless otherwise indicated and this does not contradict physical feasibility. The described options can be combined and combined in any combination that ensures the implementation of the operating principle and the achievement of the stated technical results. As a result of a combination of individual options, additional technical results can be achieved.

Claims

1. A surge suppressor, including a housing and discharge modules, wherein the discharge modules include insulating bodies and a plurality of electrodes located in the insulating bodies with discharge gaps between them; wherein the discharge modules are placed in the housing and electrically connected in series; Moreover, the mechanical strength of the housing is higher than the mechanical strength of the bit modules.

2. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the discharge gaps are isolated by the housing from the external space.

3. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the discharge gaps are isolated in the discharge modules.

4. The surge suppressor according to claim 1, characterized in that the total number of consecutive discharge gaps between the electrodes of the surge suppressor is not less than the operating voltage of the surge suppressor divided by the near-electrode voltage drop.

5. The surge suppressor according to claim 1, characterized in that the total number of consecutive discharge gaps between the electrodes of the surge suppressor is no more than the operating voltage of the surge suppressor divided by 10 or 50 or 100 or 500 or 1000 values of the near-electrode voltage drop.

6. The surge suppressor according to claim 1, characterized in that the total number of consecutive discharge gaps between the electrodes of the surge suppressor is not less than the operating voltage of the surge suppressor divided by 500 V or 300 V or 200 V or 100 V or 50 V or 30 V or 20 V or 15 V or 10 V.

7. The surge suppressor according to claim 1, characterized in that the total number of consecutive discharge gaps between the electrodes of the surge suppressor is no more than the operating voltage of the surge suppressor divided by 30 V or 20 V or 15 V or 10 V or 5 V or 1 V or 0.5 V.

8. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the discharge module contains at least 10 or 15 or 20 or 30 or 50 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 electrodes.

9. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the discharge module contains no more than 20 or 30 or 50 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 or 1000 or 1500 or 2000 or 3000 or 5000 electrodes.

10. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that it contains at least 2 or 3 or 5 or 10 or 15 or 20 or 30 or 50 or 75 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 bit modules.

11. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that it contains no more than 10 or 15 or 20 or 30 or 50 or 75 or 100 or 150 or 200 or 300 or 500 or 1000 or 1500 or 2000 or 3000 bit modules.

12. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the electrodes are located with discharge gaps between themselves of no more than 0.1 mm or 0.2 mm or 0.3 mm or 0.5 mm or 0.7 mm or 1 mm or 1.2 mm or 1.5 mm.

13. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the electrodes are located with discharge gaps between themselves of at least 0.01 mm or 0.02 mm or 0.03 mm or 0.05 mm or 0.07 mm or 0, 1mm or 0.2mm or 0.3mm or 0.5mm or 0.7mm or 1mm.

14. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the electrical connection of the discharge modules is carried out by direct connection of their electrodes or through discharge gaps.

15. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the insulating bodies of the discharge modules are made using a polymer material, for example, silicone rubber.

16. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the housing is made using a polymer material and/or metal and/or a composite structure and/or braided reinforcement.

17. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that the housing includes a pipe.

18. Surge suppressor according to claim 1, characterized in that it contains at least one or more varistors connected in series and/or parallel with the discharge modules.