SE460000B

SE460000B - Surge diverter

Info

Publication number: SE460000B
Application number: SE8705036A
Authority: SE
Inventors: J Lundquist; B Thors
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1989-08-28
Also published as: SE8705036L; SE8705036D0

Abstract

It has a longitudinal outer casing made of rubber or another polymer. The casing contains several surge diverter elements made of metal oxide varistor material, arranged between two end parts. Each end piece comprises metal electrodes. The insulated casing has projecting end parts which form a collar to support the electrode parts and the 'O' ring seal.

Description

460 000 2 fältstyrka i övergången mellan elektrod och isolator. Detta uppnås genom de i kännetecknande delen av patentkrav 1 angivna åtgärderna. 460,000 2 field strength in the transition between electrode and insulator. This is achieved by the measures specified in the characterizing part of claim 1.

Genom att metallelektroden utföres i flera delar, där en av elektrod- delarna utgöres av en metallhylsa som bindes till gummimaterialet i sam- band med tillverkningen av isolatorn, uppnås att elektroden kan utformas på ett ur fältsynpunkt optimalt sätt. Vidare uppnås att tillverkningen av avledarenheten (bestående av Zn0-block. distansstycken och metalliska änd- kutsar inneslutna i exempelvis ett plaströr) och tillverkningen av gummi- isoltorn kan ske i skilda processer för senare sammansättning till en komplett ventilavledare. Därigenom möjliggöres en rationellare och billi- gare tillverkning.By making the metal electrode in several parts, where one of the electrode parts consists of a metal sleeve which is bonded to the rubber material in connection with the manufacture of the insulator, it is achieved that the electrode can be designed in a field-optimal manner. Furthermore, it is achieved that the manufacture of the diverter unit (consisting of Zn0 blocks. Spacers and metallic end caps enclosed in, for example, a plastic pipe) and the manufacture of the rubber insulator can take place in different processes for later assembly into a complete valve diverter. This enables more rational and cheaper production.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning. i vilken fig 1 visar i axialsnitt en första utföringsform av en enligt uppfinningen utförd ventilavledare, och fig 2 visar i sidovy och delvis i snitt en andra utföringsform.The invention will be explained in more detail by describing exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing. in which Fig. 1 shows in axial section a first embodiment of a valve diverter according to the invention, and Fig. 2 shows in side view and partly in section a second embodiment.

Den i fig 1 visade ventilavledaren är primärt avsedd för användning i distributionsnät med driftspänningar upp till cirka 40 kV. Avledaren inne- håller en stapel av avledarelement 1 i form av cirkulärcylindriska Znü- block med värmeupptagande distansstycken 2 av metall samt i vardera änden av stapeln en ändelektrod i form av en metallkuts 3. Metallkutsens yttre ändparti 31 har mindre diameter än den mot ventilavledarens inre vända delen 32 av kutsen. Distansstyckena 2 och metallkutsarna 3 kan lämpligen vara utförda av aluminium. Hela stapeln av ZnO-block 1, distansstycken 2 och metallkutsar 3 är anordnad i ett långsträckt, vid driftbetingelserna för ventilavledaren formstabilt skyddshölje 4 av tvärbunden HD-polyeten (High Density Polyeten). som är pàfört stapeln genom krympning. Skydds- höljet anligger mot Zn0-blockens och distansstyckenas mantelytor och är fast förankrat vid metallkutsarna 3, dels genom att höljet tränger in i ringformiga spår 33 i kutsarna, dels genom att den del av höljet som an- ligger mot delen 31 hos varje kuts omges av en slangklämma 8 eller dylikt- För att säkerställa att tillräckligt kontakttryck upprätthålles mellan de olika delarna i stapeln kan fjäderelement i form av brickfjädrar vara anordnade mellan avledarelementen l och distansstyckena 2 samt mellan av- u 460 000 ledarelementen 1 och ändelektroderna 3. I stället för brickfjädrar kan man använda skruvspiralfjädrar, som då lämpligen byggs in i ändelektroderna 3.The valve diverter shown in Fig. 1 is primarily intended for use in distribution networks with operating voltages up to approximately 40 kV. The diverter contains a stack of diverter elements 1 in the form of circular-cylindrical Znü blocks with heat-absorbing spacers 2 of metal and at each end of the stack an end electrode in the form of a metal cushion 3. The outer end portion 31 of the metal cushion has a smaller diameter than the inner diverter of the valve diverter. part 32 of the pillow. The spacers 2 and the metal pellets 3 can suitably be made of aluminum. The entire stack of ZnO blocks 1, spacers 2 and metal pellets 3 is arranged in an elongate, at the operating conditions of the valve diverter dimensionally stable protective cover 4 of cross-linked HD polyethylene (High Density Polyethylene). which is applied to the stack by shrinkage. The protective cover abuts against the circumferential surfaces of the Zn0 blocks and spacers and is firmly anchored to the metal pellets 3, partly by the casing penetrating into annular grooves 33 in the pellets, partly by surrounding the part of the casing abutting the part 31 of each pellet To ensure that sufficient contact pressure is maintained between the various parts of the stack, spring elements in the form of washer springs may be arranged between the diverter elements 1 and the spacers 2 and between tray springs, coil springs can be used, which are then suitably built into the end electrodes 3.

Den ovan beskrivna, av plaströret 4 sammanhållna avledarenheten är anord- nad i ett långsträckt yttre hölje 5 som utgöres av en av EPDM- eller silikongummi utförd isolator med krypsträcksförlängande utsprång 51.The diverter unit described above, held together by the plastic tube 4, is arranged in an elongate outer casing 5 which consists of an insulator made of EPDM or silicone rubber with creep-extending projections 51.

Gummiisolatorn är i vardera änden försedd med en koaxiellt med isolatorn anordnad metallhylsa 6 som olösbart bundits till gummimateríalet i samband med tillverkningen av isolatorn 5. Bindningen mellan gummimaterialet och metallhylsan kan exempelvis åstadkommas på det sätt som beskrivas i patentskriften EP-B-O 125 H21.The rubber insulator is provided at each end with a metal sleeve 6 arranged coaxially with the insulator which is inextricably bonded to the rubber material in connection with the manufacture of the insulator 5. The bond between the rubber material and the metal sleeve can be effected, for example, in the manner described in EP-B-0 125 H21.

Metallhylsans 6 ena ändparti skjuter in i isolatorn 5 en sträcka som är större än 40 I och mindre än 90 1 av avståndet från isolatorns ändyta till det närmast liggande Zn0-blocket. Den i isolatorn inskjutande delen av hylsan omsluter metallkutsens 3 yttre ändparti 31 i radiellt avstånd från detta och är radiellt utåt täckt av och fast förenat med gummimaterialet.One end portion of the metal sleeve 6 projects into the insulator 5 a distance greater than 40 l and less than 90 l of the distance from the end surface of the insulator to the nearest ZnO block. The part of the sleeve projecting into the insulator encloses the outer end portion 31 of the metal cushion 3 at a radial distance therefrom and is radially outwardly covered by and firmly connected to the rubber material.

Utrymmet 9 mellan hylsan 6 och metallkutsen 3 kan eventuellt vara fyllt med silikonfett. Metallhylsans andra ändparti skjuter ut från isolatorns ände och uppvisar en radiellt utåtriktad krage 61. Metallhylsan 6 är utförd av rostfritt material och har i det exemplifierade fallet en materialtjocklek av storleksordningen 1 mm.The space 9 between the sleeve 6 and the metal pellet 3 may optionally be filled with silicone grease. The second end portion of the metal sleeve projects from the end of the insulator and has a radially outwardly directed collar 61. The metal sleeve 6 is made of stainless material and in the exemplary case has a material thickness of the order of 1 mm.

Avledarenheten (bestående av delarna 1, 2 och 3 i plaströret Ä) respektive gummiisolatorn 5 med metallhylsan 6 kan med fördel tillverkas separat för senare sammansättning till komplett avledare. Gummiisolatorn tillverkas lämpligen med aningen mindre innerdiameter än avledarenhetens ytterdiame- ter. Efter det att isolatorn 5 har applicerats på avledarenheten placeras en 0~ring 10 och en metallbricka 7 av rostfritt material i hylsan 6, varefter hylsans kant viks över metallbrickan. Slutligen förses avledaren med anslutningsorgan 11 i form av en i respektive metallkuts 3 inskruvad pinnhult med en O-ring 12 mellan bulten ll och metallbrickan 7. Pa detta sätt erhålles en fullgod tätning mot inträngning av fukt.The diverter unit (consisting of the parts 1, 2 and 3 in the plastic pipe Ä) and the rubber insulator 5 with the metal sleeve 6 can advantageously be manufactured separately for later assembly into a complete diverter. The rubber insulator is suitably manufactured with a slightly smaller inner diameter than the outer diameters of the diverter unit. After the insulator 5 has been applied to the diverter unit, an O-ring 10 and a metal tray 7 of stainless material are placed in the sleeve 6, after which the edge of the sleeve is folded over the metal tray. Finally, the diverter is provided with connecting means 11 in the form of a pin hollow screwed into the respective metal pellet 3 with an O-ring 12 between the bolt 11 and the metal washer 7. In this way a sufficient seal against moisture penetration is obtained.

Genom en lämplig utformning av metallhylsan 6 erhålles, tillsammans med inverkan av metallkutsen 3, en låg elektrisk fältstyrka i området kring övergången mellan metallhylsan och gummiisolatorn. Detta framgår av fig 1, där ekvipotentiallinjerna A, B, C och D för resp 95, 90, 85 och 80 Z av den totala spänningen över avledaren inritats. 460 000 ß Vid användning av polymerisolatorhölje på ventilavledare för driftspën- ningar av storleksordningen 100 kV och högre är den i fig 1 visade kon- struktionen mindre lämplig, främst på grund av att plaströret Ä inte tål de högre temperaturer som kan uppträda i dessa avledare. Fig 2 visar en för dessa högre spänningar lämplig avledarkonstruktion, där den mekaniska sammanhållningen av avledaren åstadkommas med hjälp av ett antal (tre ' eller flera) glasfiberstänger 20 som ingjutits i polymerisolatorhöljet 5 i samband med tillverkningen av detta. Glasfiberstängerna sträcker sig mellan avledarens ändbrickor 7 och är förbundna med dessa med hjälp av bultar 21 som är inskruvade i gängade metallhylsor 22 fastsatta på glas- fiberstängernas ändar. Runt varje bult är en 0-ring 23 anordnad mellan ändbrickan 7 och polymerisolatorns 5 ändyta. Även i detta fall är polymerisolatorn 5 försedd med en fältstyrande metallhylsa 6 i vardera änden. Hylsan 6 har en radiellt utåtriktad krage 61 som vid ändbrickans 7 periferi är utformad med ett säte för en 0-ring 10. Genom lämplig utformning av detta säte (stor krökningsradie vid änd- brickans 7 kant) kan för övrigt den elektriska fältstyrkan på detta ställe reduceras. Erforderligt kontakttryck mellan avledarelementen i stapeln åstadkommas med hjälp av en mellan ändbrickan 7 och metallkutsen 3 inspänd tryckfjäder ZÄ.By a suitable design of the metal sleeve 6, together with the action of the metal pellet 3, a low electric field strength is obtained in the area around the transition between the metal sleeve and the rubber insulator. This is shown in Fig. 1, where the equipotential lines A, B, C and D for 95, 90, 85 and 80 Z of the total voltage across the arrester are plotted. 460 000 ß When using polymer insulator housing on valve arresters for operating voltages of the order of 100 kV and higher, the construction shown in Fig. 1 is less suitable, mainly because the plastic pipe Ä cannot withstand the higher temperatures that can occur in these arresters. Fig. 2 shows a diverter construction suitable for these higher voltages, where the mechanical cohesion of the diverter is achieved by means of a number (three 'or more) of glass fiber rods 20 which are molded into the polymer insulator housing 5 in connection with the manufacture thereof. The fiberglass rods extend between the end plates 7 of the diverter and are connected to them by means of bolts 21 which are screwed into threaded metal sleeves 22 attached to the ends of the fiberglass rods. Around each bolt, an O-ring 23 is arranged between the end washer 7 and the end surface of the polymer insulator 5. Also in this case, the polymer insulator 5 is provided with a field-controlling metal sleeve 6 at each end. The sleeve 6 has a radially outwardly directed collar 61 which at the periphery of the end plate 7 is formed with a seat for an O-ring 10. By suitable design of this seat (large radius of curvature at the edge of the end plate 7) the electric field strength can be reduced. The required contact pressure between the diverter elements in the stack is achieved by means of a compression spring ZÄ clamped between the end washer 7 and the metal pulley 3.

Polymerisolatorn 5 i utföringsformen enligt fig 2 tillverkas med samma eller aningen mindre innerdiameter än avledarelementens 1 ytterdiameter, så att avledarelementen lätt kan tryckas på plats och kvarhållas i isola- torn under hopmonteringen.The polymer insulator 5 in the embodiment according to Fig. 2 is manufactured with the same or slightly smaller inner diameter than the outer diameter of the diverter elements 1, so that the diverter elements can easily be pressed into place and retained in the insulator during assembly.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen, utan flera modifikationer är möjliga inom ramen för patentkraven.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but several modifications are possible within the scope of the claims.

Claims

5,460,000 PATENT CLAIMS

Valve diverter with an elongate outer casing (5) consisting of an insulator made of rubber or other polymeric material containing a number of cylindrical diverter elements (1) of metal oxide varistor material, which are arranged between two metal electrodes (3) arranged at each end of the polymer insulator. 6. 7); characterized in that at least one of the metal electrodes consists partly of a first electrode part (3, 7), which comprises a metal pellet (3) enclosed by the polymer insulator (5), and partly of a second electrode part (6), which consists of a metal sleeve coaxially arranged with the insulator (5), which for a part of its length is fixedly connected to the insulator by a tight connection and has an end portion (61) projecting from the insulator, which forms a support for an intermediate electrode part (3, 6 and 7, respectively). ) arranged seal (10).

Valve diverter according to Claim 1, characterized in that the metal sleeve (6) has become inextricably connected to the polymer insulator in connection with the manufacture thereof.

A valve diverter according to claim 1 or 2, characterized in that. that said first electrode part (3, 7) also comprises a metal washer (7) covering the end opening of the polymer insulator, and that the projecting end portion of the metal sleeve is formed with a radially outwardly directed collar (61), said seal (10) being arranged between said collar ( 61) and the metal washer (7).

Valve diverter according to claim 3, characterized in that the collar (61) of the metal sleeve is formed with a seat for the seal (10) arranged at the periphery of the metal washer (7).

Valve diverter according to one of the preceding claims, characterized in that the part of the metal sleeve (6) fixedly connected to the polymer insulator (5) is radially outwardly covered by the insulator and encloses the outer end portion (31) of the metal pellet (3) in radially distance from this.

Valve diverter according to claim 3. H or 5. k ä n n e t e c k - n a d thereof. that the free end portion of the metal sleeve is folded around the edge of the metal washer. 460 000 6

Valve diverter according to one of the preceding claims, characterized in that the diverter elements (1) with any spacers (2) are enclosed together with the metal pellets (3) of the part electrodes in a form-stable plastic tube (0) under normal operating conditions. to form a diverter unit which in turn is arranged inside the polymer insulator tower (5). å

Valve diverter according to one of Claims 1 to 6, characterized in that it contains a number of insulating tie rods (20) molded into the polymer insulator (5) for mechanical cohesion of the diverter, which extend between two at both ends of the polymer insulator. arranged metal washers (7). , ¿.