SE469247B

SE469247B - surge

Info

Publication number: SE469247B
Application number: SE9102881A
Authority: SE
Inventors: J Lundquist; H Wieck
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-06-07
Also published as: EP0606409A1; SE9102881L; SE9102881D0; EP0606409B1; DE69206812D1; DE69206812T2; AU2750192A; WO1993007630A1

Abstract

The invention relates to a surge arrester comprising a stack of arrester elements (1), for example of zinc oxide, arranged between two end electrodes (2) in an elongated insulating casing (3) of polymeric material, for example EPDM rubber. To mechanically reinforce the arrester, a tube (4) of fibre-reinforced plastic is arranged between the stack of arrester elements (1) and the polymer insulator (3). This tube (4) is manufactured by profile drawing, so-called pultrusion, whereby all reinforcement fibres extend in the axial direction of the tube. This gives the tube (4) a high tensile strength while at the same time the strength in the radial direction is relatively low. This is advantageous in the event of an arrester failure with an internal short circuit, since the tube will then easily crack up and provide a rapid pressure relief without any explosion hazard.

Description

469 247 spricka upp vid ett avledarhaveri. Vid användning av krysslindade glas- fiberarmerade rör fås alltför hög radiell styrka hos röret. Samma sak sker då en fiber lindas direkt på blockstapeln och därefter impregneras med härdplast: Vid lämplig hållfasthet i axiell riktning fås en alltför hög styrka i radiell riktning för att ge goda haveriegenskaper. Man har försökt lösa problemet genom att förse röret med hål (se t ex EP-A-0 335 480) eller längsgående försvagningar i form av slipade spår etc, men detta komplicerar och fördyrar tillverkningen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en med polymerhölje försedd ventilavledare som inte är försedd med ovannämnda olägenheter. 469 247 crack in the event of a deflection failure. When using cross-wound glass-fiber-reinforced pipes, the radial strength of the pipe is too high. The same thing happens when a fiber is wound directly on the block stack and then impregnated with thermosetting plastic: At a suitable strength in the axial direction, a too high strength is obtained in the radial direction to give good breakdown properties. Attempts have been made to solve the problem by providing the pipe with holes (see, for example, EP-A-0 335 480) or longitudinal weakenings in the form of ground grooves, etc., but this complicates and makes production more expensive. The object of the present invention is to provide a valve cover provided with a polymer casing which is not provided with the above-mentioned disadvantages.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att man för mekanisk förstärkning av polymerhöljet använder ett fiberarmerat plaströr som är tillverkat genom profildragning, s k pultrudering, varvid alla armeringsfibrer sträcker sig i rörets axiella riktning.This is achieved according to the invention by using a fiber-reinforced plastic pipe which is manufactured by profile drawing, so-called pultruding, for mechanical reinforcement of the polymer casing, all reinforcing fibers extending in the axial direction of the pipe.

Ett pultruderat fiberarmerat rör får en mycket hög draghållfasthet. Erfor- derlig böjhållfasthet erhålles genom att välja lämplig väggtjocklek och mängd och typ av armeringsfiber. Trots den höga drag- och böjhållfastheten fås en relativt låg hållfasthet i radiell riktning. Detta medger ett för- delaktigt haveriförlopp eftersom röret lätt spricker upp även vid låga kortslutningsströmmar. Pultruderade rör är dessutom mycket kostnadseffekti- Va.A pultruded fiber-reinforced pipe has a very high tensile strength. The required bending strength is obtained by choosing the appropriate wall thickness and amount and type of reinforcing fiber. Despite the high tensile and bending strength, a relatively low strength is obtained in the radial direction. This allows a favorable accident process as the pipe easily cracks even at low short-circuit currents. Pultruded pipes are also very cost-effective.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritningsfigur, vilken visar i axial- snitt en enligt uppfinningen utförd ventilavledare.The invention will be explained in more detail by describing an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing figure, which shows in axial section a valve diverter designed according to the invention.

Den i figuren visade ventilavledaren är primärt avsedd för användning i distributionsnät med driftspänningar upp till ca 40 kV. Samma konstruk- tionstionsprincip kan dock med fördel användas även vid ventilavledare för driftspänningar av storleksordningen 100 kV och högre. Den visade avledaren innehåller en stapel av avledarelement 1 i form av cirkulärcylindriska Zn0-block, eventuellt med värmeupptagande distansstycken av metall, samt i vardera änden av stapeln en ändelektrod 2 i form av en metallkuts. Änd- elektroderna 2 och de eventuella distansstyckena kan lämpligen vara utförda av aluminium. Hela stapeln av ZnO-block 1, ändelektroder 2 och eventuella distansstycken är anordnad i ett långsträckt rör 4 av glasfiberarmerad plast, vilket i sin tur är omslutet av ett av polymert material utfört 469 247 isolationshölje 3. Stapeln är axiellt fixerad i röret 4 medelst metallhuvar 5, vilka omsluter rörets 4 ändpartier och är fixerade vid röret genom att den cylindriska manteldelen hos respektive huv är inpressad i ringformiga spår 6 i röret. I figuren visas på motsatta sidor om avledarens centrum- linje metallhuven 5 före respektive efter inpressningen.The valve diverter shown in the figure is primarily intended for use in distribution networks with operating voltages up to approx. 40 kV. However, the same design principle can also be used to advantage with valve diverters for operating voltages of the order of 100 kV and higher. The diverter shown contains a stack of diverter elements 1 in the form of circular-cylindrical ZnO blocks, optionally with heat-absorbing spacers of metal, and at each end of the stack an end electrode 2 in the form of a metal pellet. The end electrodes 2 and the possible spacers can suitably be made of aluminum. The entire stack of ZnO block 1, end electrodes 2 and any spacers is arranged in an elongate tube 4 of glass fiber reinforced plastic, which in turn is enclosed by an insulating casing made of polymeric material 469 247 3. The stack is axially fixed in the tube 4 by means of metal hoods 5, which enclose the end portions of the tube 4 and are fixed to the tube in that the cylindrical shell part of the respective hood is pressed into annular grooves 6 in the tube. The figure shows on opposite sides of the center line of the diverter the metal hood 5 before and after the pressing, respectively.

Metallhuvarna 5 är utformade med en krage 7, vilken omsluter respektive ändparti hos polymerisolatorn 3 och är fixerad vid isolatorn genom en runtomgående inpressning 8. Mellan metallkragen 7 och isolatorn 3 ligger en tätning 9, t ex i form av en O-ring.The metal hoods 5 are formed with a collar 7, which encloses the respective end portion of the polymer insulator 3 and is fixed to the insulator by a circumferential indentation 8. Between the metal collar 7 and the insulator 3 there is a seal 9, for example in the form of an O-ring.

Fastpressningen av metallhuvarna 5 på plaströret 4 kan vid vissa typer av plastmaterial utföras utan att röret i förväg är försett med de runtom- gående spåren 6. I detta fall bildas spåren i plastmaterialet direkt i samband med fastpressningen.The pressing of the metal hoods 5 on the plastic pipe 4 can be carried out with certain types of plastic material without the pipe being provided in advance with the circumferential grooves 6. In this case, the grooves in the plastic material are formed directly in connection with the pressing.

För att säkerställa att tillräckligt kontakttryck upprätthålles mellan avledarelementen 1 inbördes samt mellan stapeln av avledarelement och ändelektroderna 2 är en fjäderanordning i form av brickfjäderpaket 10 anordnad i anslutning till ändelektroderna. Ändelektroderna 2 är försedda med gängade fästhål 11 för anslutningsorgan.To ensure that sufficient contact pressure is maintained between the diverter elements 1 with each other and between the stack of diverter elements and the end electrodes 2, a spring device in the form of washer spring package 10 is arranged in connection with the end electrodes. The end electrodes 2 are provided with threaded mounting holes 11 for connecting means.

Röret 4 är ett glasfiberarmerat rör av plastmaterial, t ex polyester, vinylester, epoxi eller en termoplast. Röret är tillverkat genom profil- dragning, s k pultrudering. Detta är en produktionsmetod för fiberkomposi- ter där ingående råmaterial kontinuerligt och automatiskt direkt omvandlas till färdig produkt. Vid rör som framtällts enligt denna metod är alla armeringsfibrer arrangerade axiellt. Detta ger röret mycket speciella egen- skaper, av vilka hög draghållfasthet i kombination med låg hållfasthet i radiell riktning är speciellt viktiga egenskaper för föreliggande uppfin- ning. Rör av denna typ finns i marknaden.The tube 4 is a fiberglass-reinforced tube of plastic material, eg polyester, vinyl ester, epoxy or a thermoplastic. The pipe is made by profile drawing, so-called pultruding. This is a production method for fiber composites where the raw materials used are continuously and automatically converted directly into the finished product. In the case of pipes manufactured according to this method, all reinforcing fibers are arranged axially. This gives the pipe very special properties, of which high tensile strength in combination with low strength in the radial direction are particularly important properties for the present invention. Pipes of this type are available in the market.

Det yttre isolationshöljet 3 kan vara en elastomer, t ex en etenpropenter- polymer (EPDM-gummi) som träs över röret 4. Det kan också bestå av krymp- plast, t ex en tvärbunden eten-propenpolymer eller tvärbunden HD-polyeten som appliceras på röret 4 genom krympning. Isolationshöljet 3 kan också formas direkt på röret 4 genom gjutning eller formsprutning. 469 247 För att åstadkomma en luftfri förbindning mellan stapeln av Zn0-block 1 och röret 4 kan man fylla spalten mellan stapeln och röret med en elektriskt isolerande massa, t ex epoxi eller silikonmassa. Alternativt kan röret 4 bestå av ett krympbart plastmaterial och påföres Zn0-stapeln genom krymp- ning.The outer insulating shell 3 may be an elastomer, for example an ethylene propylene polymer (EPDM rubber) which is threaded over the tube 4. It may also consist of shrink plastic, for example a crosslinked ethylene-propylene polymer or crosslinked HD polyethylene applied to tube 4 by shrinkage. The insulating casing 3 can also be formed directly on the pipe 4 by casting or injection molding. 469 247 To provide an airless connection between the stack of ZnO block 1 and the tube 4, the gap between the stack and the tube can be filled with an electrically insulating mass, for example epoxy or silicone mass. Alternatively, the tube 4 may consist of a shrinkable plastic material and be applied to the ZnO stack by shrinking.

ZnO~block tillverkas vanligen i ett antal olika tvärdimensioner (diametrar) för att man på ett ekonomiskt sätt skall kunna bygga ventilavledare för olika strömområden. Vid en ventilavledare enligt föreliggande uppfinning kan det ur tillverkhingsteknisk synpunkt vara en fördel om det pultruderade röret 4 kan tillverkas med en och samma ytterdiameter för samtliga storle- kar av ZnO-block. Rör som är avsedda för de mindre blocken förses därvid invändigt med ett antal längsgående bommar för centrering av blocken, varvid utrymmena mellan bommarna utfylles med silikonmassa eller dylikt.ZnO blocks are usually manufactured in a number of different transverse dimensions (diameters) in order to be able to economically build valve diverters for different current ranges. In a valve diverter according to the present invention, it can be an advantage from a manufacturing technical point of view if the pultruded pipe 4 can be manufactured with one and the same outer diameter for all sizes of ZnO blocks. Pipes intended for the smaller blocks are then provided internally with a number of longitudinal barriers for centering the blocks, the spaces between the barriers being filled with silicone mass or the like.

Om ett fel skulle uppstå inuti avledaren med åtföljande kortslutning, kommer röret Ä att brista i längsriktningen på kontrollerat sätt vid ett relativt lågt inre övertryck. Därigenom elimineras risken för explosion som medför personfara.Should a fault occur inside the arrester with the accompanying short circuit, the pipe Ä will burst in the longitudinal direction in a controlled manner at a relatively low internal overpressure. This eliminates the risk of explosion that poses a danger to persons.

Claims

UT 469 247 PATENT REQUIREMENTS

Valve diverter containing a stack of a plurality of cylindrical diverter elements (1), preferably made of metal oxide varistor material, which are arranged one after the other in the axial direction of the diverter elements between two end electrodes (2) and enclosed by an elongate outer casing (3), which consists of an insulator made of polymeric material, wherein for mechanical reinforcement a pipe (Ä) of fiber-reinforced plastic is arranged between the stack of diverter elements (1) and the polymer insulator (3), characterized in that the fiber-reinforced plastic pipe (4) is made by profile drawing, so-called pultruding, whereby all reinforcing fibers extend in the axial direction of the pipe (4).

Valve diverter according to Claim 1, characterized in that the outer insulating housing (3) is applied to the fiber-reinforced plastic pipe (4) by shrinkage.

Valve drain according to Claim 1, characterized in that the outer insulating casing (3) is applied to the fiber-reinforced plastic pipe (4) by direct molding on the pipe by injection molding or casting.

U. Valve diverter according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between the plastic pipe (4) and the stack of diverter elements (1) there is a gap of insulating mass, for example epoxy or silicone mass.

Valve diverter according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the plastic pipe (4) is applied to the stack of diverter elements (1) by crimping.

Valve diverter according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the plastic pipe (U) is internally provided with a number of longitudinal booms for centering the diverter elements (1), the spaces between the booms being filled by an insulating mass, e.g. ex silicone mass.