SU947917A1

SU947917A1 - Overvoltage limiting device

Info

Publication number: SU947917A1
Application number: SU782572660A
Authority: SU
Inventors: Арон Иосифович Бронфман; Борис Константинович Авдеенко; Александр Львович Виткин; Борис Николаевич Зеленцов; Валерий Наумович Киневский; Владимир Ефимович Розет
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4316
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1978-01-25
Publication date: 1982-07-30

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использован^» для защиты от перенапряжений электрических установок. 5The invention relates to radio engineering and can be used ^ "for surge protection of electrical installations. 5

Наиболее близким по технической сущности является органичитель нап-ряжений, содержащий нелинейный резистор, выполненный в виде параллельных колонок, размещенных в цилиндри- |θ ческом изоляционном корпусе, заполненном изоляционным теплопроводным материалом, и канал для выхода газов tl] .The closest in technical essence is a voltage organizer containing a nonlinear resistor made in the form of parallel columns placed in a cylindrical | θ insulating casing filled with insulating heat-conducting material, and a gas outlet channel tl].

Недостатком этого устройства является-невысокая надежность. *5The disadvantage of this device is its low reliability. *5

Цель изобретения - повьиаение надежности .The purpose of the invention is to increase reliability.

Указанная цель достигается тем, что в ограничителе перенапряжений, __ содержащем нелинейный резистор, выпол- ^υненный в виде параллельных колонок, размещенных в цилиндрическом изоляционном корпусе, заполненном изоляционным теплопроводным материалом, и канал для выхода газов, этот 25 канал выполнен в виде коаксиального изоляционному корпусу двухслойного изоляционного цилиндра, один из слоев которого выполнен из изоляционных, например стеклянных нитей, а другой - 30 из пучков нитей, образующих сетку отверстий, при этом слои соединены электроизоляционным клеем, а параллельные колонки размещены между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью двухслойного цилиндра, причем в качестве электроизоляционного теплопроводного материала использовн сыпучий материал, например кварцевый песок.This object is achieved in that the surge arrester, a nonlinear resistor comprising __, performed ^υ cepts form of parallel columns arranged in a cylindrical insulating casing filled with a thermally conductive insulating material, and a channel for the outlet of gases, the channel 25 is formed as a coaxial insulating body a two-layer insulating cylinder, one of the layers of which is made of insulating, for example glass fibers, and the other 30 of bundles of threads forming a network of holes, while the layers are connected by an electric an insulating adhesive, and the parallel columns are arranged between the inner surface of the housing and the outer surface of the double-layer cylinder, and as the electrically conductive material ispolzovn particulate material, for example quartz sand.

На фиг. 1 изображен ограничитель перенапряжений, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный резрез; на фиг; 3 - двухслойный изолирующий цилиндр.In FIG. 1 shows a surge suppressor, cross section; in FIG. 2 - the same, longitudinal section; on fig; 3 - two-layer insulating cylinder.

Ограничитель перенапряжений состоит из колонок высоконелинейных резисторов 1, размещенных внутри изоляционного корпуса 2 вокруг изолирующего цилиндра 3. Пространство между изолирующим корпусом и цилиндром заполнено кварцевым песком 4.. Изоляционный корпус снабжен фланцами 5 и герметизирован металлическими крышками 6. Крышки выполнены с отверстиями по центру, которые закрыты предохранительными клапанами 7. Уплотняющие прокладки 8, выполненные из перелона, предохраняют внутреннюю полость стеклопластикового цилиндра кварцевого песка, изоляционного цик 'клапанам 7.The surge suppressor consists of columns of highly linear resistors 1 located inside the insulating casing 2 around the insulating cylinder 3. The space between the insulating casing and the cylinder is filled with quartz sand 4 .. The insulating casing is equipped with flanges 5 and sealed with metal covers 6. The covers are made with holes in the center, which closed by safety valves 7. Sealing gaskets 8, made from the overlay, protect the inner cavity of the fiberglass quartz sand cylinder, from translational CEC 'valves 7.

'20 от попадания в лее Внутренняя полость линдра име?ет выход'20 from falling into the left The inner cavity of the cylinder has an exit

Слой 9 изоляционнного цилиндра сплошной, токностенный, несущий слой 10 - с отверстиями, образованными сплетением толстых пучков стеклянный нитей. Вблизи торцов несущий слой 10 цилиндра также сплошной и служит для скрепления стеклопластихового цилиндра с фланцами 11. Оба слоя цилиндра пропитаны эпоксидной коспозицией и образуют одно целое К металлическим фланцам 11 крепятся колонки высоконелинейных резисторов 1.The layer 9 of the insulating cylinder is continuous, walled, the carrier layer 10 — with holes formed by plexus of thick bundles of glass filaments. Near the ends, the carrier layer 10 of the cylinder is also continuous and serves to fasten the fiberglass cylinder with the flanges 11. Both layers of the cylinder are impregnated with epoxy cosposition and form a single unit. Columns of highly non-linear resistors 1 are attached to the metal flanges 11.

Нелинейный ограничитель перенапряжений работает следующим образом.Nonlinear surge suppressor works as follows.

В нормальном эксплуатационном режиме на ограничитель воздействует рабочее напряжение сети частоты 50 Гц. При этом через аппарат протекает определенной величины ток проводимости частоты 50 Гц. Этот ток вызывает перегрев резисторов над температурой наружной среды. Но ввиду относительно малого диаметра отдельных резисторов и наличия кварцевого песка между колонками резисторов и фарфоровой покрышкой этот перегрев является минимальным (не более 5 - 10°). При возникновении перенапряжения в сети нелинейный ограничитель перенапряжений их огарничивает до заданной величины в соответствии с вольтамперной характеристикой резистора аппарата. После прекращения действия пере- 35 напряжений и установления в сети нормального рабочего напряжения через ограничитель вновь протекает только ток проводимости промышленно^ частоты. В нормальном эксплуатационном ре-до жиме и в режимах перенапряжений ток течет через колонки высоконелинейных резисторов. Энергия выделяемая в резисторах рассеивается в окружающее пространство через слой песка. Внут- ₍ренняя полость стеклопластикового цилиндра зполнена воздухом или инертным газом. Если произошло повреждение колонки резисторов внутри Фарфоровой крышки, которое перешло в горение дуги тока короткого замыкания в песке, то это явление приведен к нарастанию давления в пространстве, где горит дуга. Когда давление достигает величины 3-5 ати прорывается внутренний слой стеклопластикового цилинд- 55 ра. При этом через отверстия наружного слоя цилиндра и место прорыва внутреннего слоя внутрь цилиндра проникают раскаленные газы и песок. Так как падение напряжения на дуге, горящей в свободном пространстве меньше падения напряжения на дуге, горящей в среде песка, то дуга, первоначально возникшая в песке, перебрасывается внутри цилиндра. При этом прекра10 Щается термическое воздействие дуги на фарфоровую подложку и одновременно продолжается нарастание давления внутри стеклопластикового цилиндра. Когда давление достигает уровня срабатывания предохранительных клапанов, последние приходят в действие и сбрасывают давление внутри стеклопластикового цилиндра. Поскольку при этом происходит интенсивный сброс давления из достаточно большого объёма воздуха и исключено непосредственное термическое воздействие дуги на стёнку корпуса, то последние не разрушаются.In normal operation, the limiter is affected by an operating voltage of a 50 Hz network. At the same time, a conductivity current of a frequency of 50 Hz flows through the apparatus. This current causes the resistors to overheat above the ambient temperature. But in view of the relatively small diameter of individual resistors and the presence of quartz sand between the columns of resistors and the porcelain tire, this overheating is minimal (no more than 5 - 10 °). In the event of an overvoltage in the network, a nonlinear surge suppressor limits them to a predetermined value in accordance with the current-voltage characteristic of the apparatus resistor. After the cessation of overvoltage and the establishment of a normal operating voltage in the network, only the conduction current of industrial frequency again flows through the limiter. In normal operating mode and in overvoltage modes, current flows through columns of highly non-linear resistors. The energy released in the resistors is dissipated into the surrounding space through a layer of sand. The inside _(the cavity of the fiberglass cylinder is filled with air or inert gas. If the column of resistors inside the Porcelain cap is damaged, which goes into burning of the short-circuit current arc in the sand, this phenomenon leads to an increase in pressure in the space where the arc burns. When the pressure reaches values of 3-5 ati breaks the inner layer of the fiberglass cylinder - 55. In this case, hot gases and sand penetrate through the holes of the outer layer of the cylinder and the breakthrough of the inner layer into the cylinder. Since the voltage drop on an arc burning in free space is less than the voltage drop on an arc burning in sand, the arc that originally appeared in the sand is transferred inside the cylinder, while the thermal effect of the arc on the porcelain substrate ceases and the pressure inside continues to increase. fiberglass cylinder.When the pressure reaches the level of operation of the safety valves, the latter come into action and relieve pressure inside the fiberglass cylinder. Since this causes an intense pressure relief from a sufficiently large volume of air and the direct thermal effect of the arc on the wall of the housing is excluded, the latter are not destroyed.

Claims

(54) OVERVOLTAGE LIMITER The invention relates to engineering and can be used to protect against overvoltages of electrical installations. The closest in technical essence is a voltage isolator containing a nonlinear resistor made in the form of parallel columns placed in a cylindrical insulating body filled with insulating heat-conducting material and a channel for the exit of gases 11. The disadvantage of this device is low reliability. The purpose of the invention is to increase reliability. This goal is achieved by the fact that in an overvoltage suppressor containing a non-linear resistor wired in the form of parallel columns housed in a cylindrical insulating body filled with insulating heat-conducting material, the channel for the exit of gases is made in the form of a coaxial insulating casing a two-layer insulating cylinder, one of the layers of which is made of insulating, for example, glass filaments, and the other of bundles of filaments, the image of a mesh of holes in it, the layers being connected by electrical insulating nym adhesive and parallel columns are arranged between the inner surface of the housing and the outer surface of the double-layer cylinder, and as an electrically insulating thermally conductive material ispolzovn s1Lpuchy material, for example quartz sand. FIG. 1 shows a surge suppressor, a cross section; in fig. 2 - the same, longitudinal cut; in fig; 3 - two-layer insulating cylinder. An overvoltage suppressor consists of columns of highly linear resistors 1 placed inside insulating body 2 around insulating cylinder 3. The space between the insulating body and the cylinder is filled with quartz sand 4. The insulating body is equipped with flanges 5 and is sealed with metal covers 6. The covers are made with holes centrally, which are closed by safety valves 7. Sealing gaskets 8, made of overlay, protect the internal cavity of the glass-plastic cylinder from falling in her quartz sand. The inner cavity of the insulating cylinder has an outlet to the valves 7. The layer 9 of the insulating cylinder is solid, current-carrying, carrying a LAYER 10 - with openings formed by a plexus of thick bundles of glass filaments. Near the ends, the carrier layer 10 of the cylinder is also continuous and serves to bond a glass-plastic cylinder with flanges 11. Both layers of the cylinder are impregnated with epoxy composition and form one piece of metal. The columns of highly linear resistors 1 are fixed to the metal flanges 11. In the normal operating mode, the limiter is affected by the operating voltage of the 50 G network. In this case, a conductive frequency of 50 Hz flows through the device. This current causes the resistors to overheat above ambient temperature. But due to the relatively small diameter of individual resistors and the presence of quartz sand between the resistor columns and the porcelain tire, this overheating is minimal (no more than 5–10). When overvoltage occurs in a network, the nonlinear overvoltage suppressor de-energizes them to a predetermined value in accordance with the current-voltage characteristic of the apparatus resistor. After the cessation of overvoltages and the establishment of a normal operating voltage in the network, only the conduction current of the industrial frequency flows through the limiter. In the normal operating mode and in overvoltage modes, the current flows through the columns of high-linear resistors. The energy released in the resistors is dissipated into the surrounding space through a layer of sand. The internal cavity of a fiberglass cylinder filled with air or inert gas. If a column of resistors inside the FarLora cover is damaged, which has passed into the burning of a short circuit current arc in the sand, this phenomenon results in an increase in pressure in the space where the arc burns. When the pressure reaches 3-5 aci, the inner layer of fiberglass cylinder breaks through. At the same time through the holes of the outer layer of the cylinder and the place of breakthrough of the inner layer inside the cylinder penetrate hot gases and sand. Since the voltage drop on an arc burning in free space is less than the voltage drop on an arc burning in sand medium, the arc, initially occurring in the sand, is transferred inside the cylinder. This stops the thermal effect of the arc on the porcelain substrate and at the same time the pressure build-up inside the fiberglass cylinder continues. When the pressure reaches the actuation level of the safety valves, the latter come into effect and release pressure inside the fiberglass cylinder. Since this results in an intense release of pressure from a sufficiently large volume of air and the direct thermal effect of the arc on the wall of the housing is excluded, the latter are not destroyed. An overvoltage suppressor comprising a non-linear resistor made in the form of parallel columns placed in a cylindrical insulating body filled with an insulating heat-conducting material, and a gas outlet channel, characterized in that gas outlet is made in the form of a coaxial insulating body of a two-layer insulating cylinder, one of the layers of which is made of insulating, for example glass filaments, and the other of bundles of filaments forming In this case, the apertures of the layers are connected by an electrically insulating glue, and parallel columns are placed between the inner surface of the housing and the outer surface of a two-layer cylinder; moreover, bulk material, such as quartz sand, is used as the electrically insulating heat-conducting material. Sources of information taken into account in the examination 1. US patent 4100058, CL .. H 02 H 3/22, 1978 (prototype).