RU96694U1

RU96694U1 - OVERVOLTAGE LIMITER NONLINEAR INSULATOR TYPE

Info

Publication number: RU96694U1
Application number: RU2010113745/07U
Authority: RU
Inventors: Игорь Викторович Воронов; Александр Валерьевич Колычев; Захар Константинович Кондрашов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ПОЗИТРОН"
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2010-08-10

Abstract

1. Ограничитель перенапряжения нелинейный изоляторного типа, содержащий стеклопластиковый стержень, по крайней мере, одну колонку нелинейных варисторов, снабженных отверстиями для установки на стержень, ребристую защитную оболочку из кремнийорганической резины, металлические фланцы с оконцевателями, отличающийся тем, что металлические фланцы закреплены на торцах стеклопластикового стержня, а защитная оболочка нанесена непосредственно на боковые поверхности колонок нелинейных варисторов. ! 2. Ограничитель перенапряжения по п.1, отличающийся тем, что в металлических фланцах выполнены отверстия, в которых смонтированы пружины для поджима колонок варисторов и металлическая шайба для установки резьбового контакта. ! 3. Ограничитель перенапряжения по п.1, отличающийся тем, что защитная оболочка нанесена инжекционным методом. ! 4. Ограничитель перенапряжения по п.1, отличающийся тем, что защитная оболочка выполнена методом непосредственного прессования. 1. Surge arrestor nonlinear insulator type containing a fiberglass rod, at least one column of nonlinear varistors equipped with holes for mounting on the rod, a ribbed protective sheath made of organosilicon rubber, metal flanges with terminations, characterized in that the metal flanges are mounted on the ends of the fiberglass rod, and the protective shell is applied directly to the side surfaces of the columns of nonlinear varistors. ! 2. The surge arrestor according to claim 1, characterized in that the holes are made in the metal flanges in which the springs are mounted for pressing the varistor columns and a metal washer for installing a threaded contact. ! 3. The surge arrestor according to claim 1, characterized in that the protective sheath is applied by injection. ! 4. The surge arrestor according to claim 1, characterized in that the protective sheath is made by direct pressing.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для изоляции и защиты от перенапряжений высоковольтных линий электропередач.The utility model relates to electrical engineering and is intended for insulation and surge protection of high voltage power lines.

Для крепления алюминиевых и сталеалюминиевых проводов к высоковольтным опорам на линиях электропередач широко применяются линейные полимерные изоляторы. Такие изоляторы содержат стеклопластиковый стержень, несущий механическую нагрузку от веса провода, металлические оконцеватели, предназначенные для крепления к опоре и проводам, защитную силиконовую или кремнийорганическую оболочку, нанесенную на стеклопластиковый стержень для обеспечения защиты от неблагоприятных воздействий окружающей среды (ГОСТ 28856-90 «Изоляторы линейные подвесные стержневые»).Linear polymer insulators are widely used to fasten aluminum and steel-aluminum wires to high-voltage supports on power lines. Such insulators contain a fiberglass rod that carries a mechanical load from the weight of the wire, metal terminators designed for fastening to the support and wires, a protective silicone or silicone shell, applied to the fiberglass rod to provide protection from adverse environmental influences (GOST 28856-90 "Line insulators suspended rod ").

Для защиты от перенапряжений электрооборудования в электрических сетях применяются различного вида ограничители перенапряжений (ОПН). На подстанциях устанавливаются ОПН опорного типа. Для защиты линейной изоляции на линиях электропередач применяются подвесные ОПН, устанавливаемые параллельно линейным изоляторам или прикрепленные к проводу одним концом вблизи изолятора, а заземленным концом к телу опору.To protect against overvoltage of electrical equipment in electrical networks, various types of surge arresters (surge arresters) are used. At substations, an arrester of the reference type is installed. To protect linear insulation on power lines, overhead arresters are used that are installed parallel to linear insulators or attached to the wire at one end near the insulator, and with a grounded end to the body support.

Наиболее перспективными могут быть конструкции ОПН, совмещающие в себе функции защитного аппарата и изолятора.The most promising may be the design of the arrester, combining the functions of a protective device and an insulator.

Известны конструкции ОПН, представляющие собой ограничитель перенапряжения, встроенный в корпус изолятора [см., например, WO 9307630, RU 2203514, Патент Франции 2174174, МПК Н01С 7/00]. Так, ограничитель перенапряжений по патенту РФ №2203514 от 24.08.1999 г. содержит изолятор, имеющий пластиковый корпус, внешнюю полимерную оболочку с ребрами, которая расположена на упомянутом корпусе, два электрода, которые расположены по концам упомянутого корпуса и, по меньшей мере, одну колонку варисторов, размещенную между упомянутыми электродами в упомянутом корпусе. Оболочка выполнена из слоя высокомолекулярного силоксанового каучука с инертным наполнителем и, по меньшей мере, одного наружного сплошного слоя из низкомолекулярного силоксанового каучука.Known designs of arrester, which is a surge suppressor built into the insulator housing [see, for example, WO 9307630, RU 2203514, French Patent 2174174, IPC Н01С 7/00]. So, the surge protector according to the patent of the Russian Federation No. 2203514 from 08.24.1999 contains an insulator having a plastic case, an external polymer shell with ribs, which is located on the said case, two electrodes that are located at the ends of the said case and at least one a varistor column located between said electrodes in said housing. The shell is made of a layer of high molecular weight siloxane rubber with an inert filler and at least one outer continuous layer of low molecular weight siloxane rubber.

Однако подобная конструкция технологически трудоемка при производстве. Нанесение двухслойного защитного покрытия требует двухэтапного технологического цикла. При этом на корпус и первый слой силоксанового каучука с инертным наполнителем должны быть нанесены адгезивы для лучшей адгезии (склейки поверхностей) и выдержаны при определенной температуре и времени. В настоящее время изготовление защитной оболочки для корпуса ОПН происходит в виде одного защитного слоя на основе силиконовой или кремнийорганической резины, которые соответствует требованиям ГОСТ Р 52082-2003 «Изоляторы полимерные опорные наружной установки на напряжение 6-220 кВ. Общие технические условия» в части требований по трекингоэрозийонной стойкости, адгезии оболочки к поверхности стеклопластикового корпуса и влагопроницаемости.However, such a design is technologically laborious in production. The application of a two-layer protective coating requires a two-stage technological cycle. At the same time, adhesives for better adhesion (gluing surfaces) must be applied to the body and the first layer of siloxane rubber with an inert filler and kept at a certain temperature and time. Currently, the manufacture of a protective sheath for the arrester is carried out in the form of a single protective layer based on silicone or silicone rubber, which meets the requirements of GOST R 52082-2003 “Polymer insulators for outdoor installations with voltage of 6-220 kV. General specifications ”in terms of requirements for tracking erosion resistance, adhesion of the shell to the surface of the fiberglass body and moisture permeability.

Известны конструкции ограничителей перенапряжений изоляторного типа (патент RU 2259609 от 20.04.2004 г.). Этот ограничитель перенапряжений также содержит корпус изолятора, выполненный из полимерного материала, два электрода, установленные по концам указанного корпуса, колонку варисторов, размещенную между электродами внутри указанного корпуса. Отличием данного изобретения является установка колонки варисторов внутри корпуса с образованием зазора между стенками корпуса и наружной поверхностью варисторов, при этом варисторы в колонке объединены в отдельные модули, каждый из концевых модулей с соответствующим электродом и модули друг с другом электрически и механически соединены с помощью шаровых шарниров, выполненных из токопроводящего материала.Known designs of surge arresters of the insulator type (patent RU 2259609 from 04/20/2004). This surge protector also comprises an insulator housing made of a polymer material, two electrodes mounted at the ends of the housing, a varistor column located between the electrodes inside the housing. The difference of this invention is the installation of the varistor column inside the housing with the formation of a gap between the walls of the housing and the outer surface of the varistors, while the varistors in the column are combined into separate modules, each of the end modules with a corresponding electrode and the modules are electrically and mechanically connected to each other using ball joints made of conductive material.

Данная конструкция обладает рядом недостатков. В конструкции предусмотрен воздушный зазор между цилиндрической варисторной сборкой и стенкой корпуса изолятора. На изоляционные конструкции разъединителя при токах к.з. воздействуют на порядок большие изгибающие нагрузки, чем на отдельно стоящий ОПН (ГОСТ Р 52726-2007 «Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия»). Воздушный зазор необходим, чтобы избежать боковых нагрузок на варисторы при изгибе изолятора, что приводит к увеличению внутреннего и наружного диаметра изолятора, к увеличению габаритных и присоединительных размеров и затрудняет использование данной конструкции в существующих конструкциях разъединителей. Наличие воздуха в изоляционной конструкции снижает теплоотвод от варисторов при протекании через них токов, а также может привести к конденсации атмосферной влаги при смене температур на внутренней части изолятора и, соответственно, ухудшению его изоляционных свойств. (Цыганов М.Ю., Соловьев Э.П., Ярмаркин М.К./ О разработке опорных полимерных изоляторов класса напряжения 110 кВ и выше./ Сб. материалов международной научно-технической конференции «Подвесные и опорные полимерные изоляторы: производство, технические требования, методы испытаний, опыт эксплуатации, диагностика». Санкт-Петербург, ПЭИПК, 4-9 октября 2004 г.),This design has several disadvantages. The design provides for an air gap between the cylindrical varistor assembly and the wall of the insulator housing. On the insulation design of the disconnector at short-circuit currents they act on an order of magnitude greater bending loads than on a stand-alone arrester (GOST R 52726-2007 "Disconnectors and grounding AC voltage over 1 kV and drives to them. General specifications"). An air gap is necessary to avoid lateral loads on the varistors when bending the insulator, which leads to an increase in the inner and outer diameter of the insulator, to an increase in the overall and connecting dimensions, and makes it difficult to use this design in existing designs of disconnectors. The presence of air in the insulating structure reduces the heat dissipation from the varistors when currents flow through them, and can also lead to condensation of atmospheric moisture when temperatures change on the inside of the insulator and, accordingly, to a deterioration in its insulating properties. (Tsyganov M.Yu., Soloviev EP, Yarmarkin MK / On the development of support polymer insulators of voltage class 110 kV and higher. / Collection of materials of the international scientific and technical conference “Suspended and support polymer insulators: production, technical requirements, test methods, operating experience, diagnostics. ”St. Petersburg, PEIPK, October 4–9, 2004),

Наиболее близкой конструкцией к предлагаемому ограничителю является ограничитель перенапряжения по патенту РФ на изобретение №2211497. Указанный ограничитель построен по модульному типу и содержит колонки нелинейных резисторов, размещенные в корпусах модулей из полимерной композиции. Корпуса модулей выполнены из стекпопластиковых труб, в которых металлические наконечники модулей соединены втулками с внутренней резьбой, на которых укреплены металлические наконечники корпусов модулей с внешней резьбой. На внешнюю поверхность стеклопластиковых труб напрессована защитная ребристая оболочка из кремнийорганической резины, пространство между внутренними поверхностями стеклопластиковых труб и колонок нелинейных резисторов заполнено эластичной изоляционной композицией, колонки нелинейных резисторов изолированы от металлических наконечников корпусов модулей дисками из кремнийорганической резины. В стеклопластиковых стаканах и дисках выполнены отверстия для установки розеточного контакта. Модули соединены металлическими переходными фланцами с внутренней резьбой. В каждой колонке нелинейных резисторов выполнено осевое отверстие, в отверстии расположен стеклопластиковый стержень, на концах которого закреплены втулки, а в них вставлены розеточные контакты.The closest design to the proposed limiter is the surge protector according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2211497. The specified limiter is built on a modular type and contains columns of nonlinear resistors placed in the housing of the modules of the polymer composition. The module housings are made of fiberglass pipes, in which the metal tips of the modules are connected by bushings with an internal thread, on which the metal tips of the module housings with an external thread are mounted. A protective ribbed shell made of silicone rubber is pressed onto the outer surface of the fiberglass pipes, the space between the inner surfaces of the fiberglass pipes and the columns of nonlinear resistors is filled with an elastic insulating composition, the columns of nonlinear resistors are isolated from the metal tips of the module housings by organosilicon rubber disks. In fiberglass cups and discs, holes are made for installing a socket contact. Modules are connected by metal transitional flanges with a female thread. An axial hole is made in each column of nonlinear resistors, a fiberglass rod is located in the hole, at the ends of which there are bushings fixed, and socket contacts are inserted into them.

Недостатком данного устройства является трудоемкость сборки, обеспечение симметричности розеточных контактов, обеспечение герметичности переходного соединительного металлического фланца для соединения модулей между собой, большие габариты по сравнению с линейными полимерными изоляторами, неэффективное использование стеклопластикового стержня, который используется только для закрепления и фиксации розеточных контактов и осевой фиксации варисторов с отверстиями. Для защиты линейной изоляции линий электропередач требуется дополнительная крепежная арматура, и проведение специальных расчетов по отклонению конструкции ОПН при ветровых нагрузках.The disadvantage of this device is the complexity of the assembly, ensuring the symmetry of the socket contacts, ensuring the tightness of the transition metal connecting flange for connecting the modules to each other, large dimensions compared to linear polymer insulators, inefficient use of a fiberglass rod, which is used only for fixing and fixing the socket contacts and axial fixation varistors with holes. To protect the linear insulation of power lines, additional mounting hardware is required, as well as special calculations for the deviation of the arrester design under wind loads.

Задача предлагаемого технического решения - упрощение конструкции, повышение механической прочности конструкции и повышение срока службы варисторов.The objective of the proposed technical solution is to simplify the design, increase the mechanical strength of the structure and increase the service life of the varistors.

Для решения поставленной задачи в устройстве для ограничения перенапряжения модульного типа, содержащем стеклопластиковый стержень, колонки нелинейных варисторов, снабженных отверстиями для установки на стержень, ребристую защитную оболочку из кремнийорганической резины, металлические фланцы с оконцевателями, розеточные контакты для электрического соединения модулей и переходного металлического фланца для соединения модулей друг с другом изменена функции стеклопластикового стержня, а также иначе выполнена защитная оболочка и соединительный фланец модулей. В предлагаемом устройстве металлические фланцы закреплены на торцах стеклопластикового стержня, а защитная оболочка нанесена непосредственно на боковые поверхности колонок нелинейных варисторов. Соединение модулей и электрическая связь осуществляется через соединение металлических оконцевателей.To solve the problem in a device for limiting overvoltage of a modular type containing a fiberglass rod, columns of nonlinear varistors equipped with holes for mounting on the rod, a ribbed protective sheath made of organosilicon rubber, metal flanges with terminations, socket contacts for electrical connection of the modules and transition metal flange for the connection of the modules with each other, the functions of the fiberglass rod are changed, and also a protective shell is made and with dinitelny flange modules. In the proposed device, metal flanges are mounted on the ends of the fiberglass rod, and a protective shell is applied directly to the side surfaces of the columns of nonlinear varistors. The connection of the modules and the electrical connection is through the connection of metal terminators.

Соединение стеклопластикового стержня непосредственно с металлическими фланцами обеспечивает более высокую механическую прочность конструкции. В прототипе для этого колонки варисторов, надетые на стержень, размещали в стеклопластиковые трубы, которые затем соединяли с металлическим фланцами. Предлагаемое усовершенствование позволило повысить прочность конструкции и упростить конструкцию за счет исключения из нее стеклопластиковых цилиндров.The connection of the fiberglass rod directly with metal flanges provides higher mechanical strength of the structure. In the prototype for this, varistor columns mounted on a rod were placed in fiberglass pipes, which were then connected to metal flanges. The proposed improvement allowed to increase the structural strength and simplify the design by eliminating fiberglass cylinders from it.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволила исключить изоляционную композицию между стеклопластиковыми цилиндрами и колонками варисторов. Защитное покрытие из кремнийорганической резины, в отличие от прототипа, в предлагаемом устройстве наносится непосредственно на боковую поверхность варисторной цилиндрической колонки, причем это может быть осуществлено различными способами (инжекционный метод, метод непосредственного прессования и т.д). Такая методика помимо упрощения конструкции приводит к увеличению теплоотвода при протекании токов через варисторы и снижению старения варисторов.In addition, the proposed design eliminated the insulation composition between the fiberglass cylinders and varistor columns. A protective coating of silicone rubber, unlike the prototype, in the proposed device is applied directly to the side surface of the varistor cylindrical column, and this can be done in various ways (injection method, direct compression method, etc.). This technique, in addition to simplifying the design, leads to an increase in heat dissipation during the flow of currents through varistors and a decrease in aging of varistors.

Также, в конструкции исключены розеточные контакты для электрической связи модулей. Электрическая связь между модулями осуществляется с помощью металлических оконцевателей соединенных между собой. Это позволило упростить конструкцию за счет исключения из нее розеточных контактов и переходного соединительного фланца.Also, the design excludes socket contacts for the electrical connection of the modules. The electrical connection between the modules is carried out using metal terminators interconnected. This made it possible to simplify the design by eliminating the socket contacts and the transition connecting flange from it.

Предлагаемый ограничитель показан на чертежах:The proposed limiter is shown in the drawings:

фиг.1 - общий вид ограничителя,figure 1 - General view of the limiter,

фиг.2 - вид Б;figure 2 is a view of B;

фиг.3 - вид А;figure 3 - view A;

фиг.4 - установка ограничителя на траверсе опоры.figure 4 - installation of the limiter on the traverse of the support.

Предлагаемый подвесной полимерный нелинейный ограничитель перенапряжений изоляторного типа ОПН-П-ПИ (рис.1) состоит из: стеклопластикового стержня 1 (фиг.2), нелинейных металлоксидных варисторов 2 с отверстиями для установки на стержень, защитной силиконовой или кремнийорганической оболочки 3, а также металлических фланцев 4 с оконцевателями 5. Металлические фланцы 4 соединены непосредственно с опорным стеклопластиковым стержнем 1. Во фланцах 4 выполнены отверстия, в которых закреплена пружина 6 (фиг.3). Через металлическую шайбу 7 пружина 6 обеспечивает сжатие нелинейных металлоксидных варисторов 2 для получения надежного контакта фланцев с варисторами. Фланцы 4 через шпильки 8 с шайбами и гайками обеспечивают подсоединение заземляющего проводника 9 к ограничителю (фиг.4).The proposed suspended non-linear polymer surge protector of the insulator type OPN-P-PI (Fig. 1) consists of: a fiberglass rod 1 (Fig. 2), nonlinear metal oxide varistors 2 with holes for installation on the rod, a protective silicone or organosilicon shell 3, and metal flanges 4 with end fittings 5. Metal flanges 4 are connected directly to the supporting fiberglass rod 1. In the flanges 4 holes are made in which the spring 6 is fixed (Fig. 3). Through a metal washer 7, the spring 6 compresses the nonlinear metal oxide varistors 2 to obtain reliable contact between the flanges and the varistors. Flanges 4 through studs 8 with washers and nuts provide the connection of the grounding conductor 9 to the limiter (figure 4).

Использование внутри конструкции стеклопластикового стержня аналогичного тем, которые используются в подвесных полимерных стержневых изоляторах, обеспечивает ОПН-П-ПИ высокую механическую прочность на растяжение. Монтирование нелинейных варисторов внутри конструкции ОПН позволяет ограничить воздействующие на изоляцию линий электропередач грозовых и коммутационных перенапряжений, уменьшить тем самым число отключений линий и обеспечить более высокую надежность по обеспечению электроэнергией потребителей.The use of a fiberglass rod inside the structure similar to those used in suspended polymer rod insulators provides OPN-P-PI with high mechanical tensile strength. Mounting non-linear varistors inside the arrester design allows you to limit the lightning and switching overvoltages affecting the insulation of power lines, thereby reducing the number of line outages and providing higher reliability for providing electricity to consumers.

Защитное покрытие из кремнийорганической резины, в отличие от прототипа, наносится различными способами (инжекционный метод, метод непосредственного прессования и т.д) непосредственно на боковую поверхность варисторной цилиндрической колонки. Это приводит к увеличению теплоотвода при протекании токов через варисторы и снижению старения варисторов.A protective coating of silicone rubber, in contrast to the prototype, is applied in various ways (injection method, direct compression method, etc.) directly on the side surface of the varistor cylindrical column. This leads to an increase in heat removal during the flow of currents through the varistors and a decrease in the aging of the varistors.

Предлагаемый подвесной ОПН-П-ПИ можно одновременно использовать в качестве линейного изолятора, что расширяет его функциональные возможности и позволяет минимизировать количество узлов в конструкциях, где применяется данное устройство. Применение ОПН-П-ПИ на высоковольтных линиях электропередач позволяет отказаться от линейных изоляторов и применения дополнительной крепежной арматуры (рис.4).The proposed suspension OPN-P-PI can simultaneously be used as a linear insulator, which extends its functionality and allows you to minimize the number of nodes in the structures where this device is used. The use of OPN-P-PI on high-voltage power lines allows you to abandon linear insulators and the use of additional mounting fittings (Fig. 4).

Для вновь разрабатываемых линий электропередачи применение ОПН-П-ПИ позволяет уменьшить изоляционные расстояния между проводом и заземленными частями опор, уменьшить высоту опоры и изоляционные расстояния между фазами, отказаться от применения грозозащитных тросов, применять менее габаритные фундаменты, что существенно снизит стоимость линии электропередачи.For newly developed power lines, the use of OPN-P-PI allows you to reduce the insulation distance between the wire and the grounded parts of the poles, reduce the height of the poles and the insulation distances between the phases, refuse to use lightning protection cables, use smaller footings, which will significantly reduce the cost of the power line.

Claims

1. Surge arrestor nonlinear insulator type containing a fiberglass rod, at least one column of nonlinear varistors equipped with holes for mounting on the rod, a ribbed protective sheath made of organosilicon rubber, metal flanges with terminations, characterized in that the metal flanges are mounted on the ends of the fiberglass rod, and the protective shell is applied directly to the side surfaces of the columns of nonlinear varistors.

2. The surge arrestor according to claim 1, characterized in that the holes are made in the metal flanges in which the springs are mounted for pressing the varistor columns and a metal washer for installing a threaded contact.

3. The surge arrestor according to claim 1, characterized in that the protective sheath is applied by injection.

4. The surge arrestor according to claim 1, characterized in that the protective sheath is made by direct pressing.