|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Разрядник (100) для молниезащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи, содержащий изоляционное тело (1), выполненное из диэлектрика, два основных электрода (2, 3), механически связанных с изоляционным телом (1), и по меньшей мере два промежуточных электрода (4), механически связанных с изоляционным телом (1) и расположенных между основными электродами (2, 3) с возможностью формирования между смежными основными и промежуточными электродами, а также между смежными промежуточными электродами электрического разряда, причем промежуточные электроды (4) расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем диэлектрика, при этом между смежными электродами (2, 3, 4) выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела (1) разрядные колодцы (6), отличающийся тем, что в нем предусмотрено средство (5) подачи воды по меньшей мере в один разрядный колодец (6). 2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что указанное средство (5) подачи воды выполнено с возможностью подачи воды в указанный по меньшей мере один разрядный колодец (6) через сообщающуюся с этим колодцем полость (7), предусмотренную внутри соответствующего электрода (2, 3, 4). 3. Разрядник по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нем предусмотрено средство (5) подачи воды в более чем один разрядный колодец (6). 4. Разрядник по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное средство (5) подачи воды выполнено в виде выходящего на поверхность изоляционного тела отверстия, которое сообщается с разрядным колодцем и внутри которого размещен жгут (9) из влагопроницаемого термостойкого материала. 5. Разрядник по п.4, отличающийся тем, что указанный жгут (9) выполнен из неорганического волокна, в частности базальтового, и окружен трубкой из силикона. 6. Разрядник по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что суммарный объем полостей (7), сообщающихся с одним разрядным колодцем, лежит в диапазоне V=(0,1-10)g 3 , где g - длина искрового промежутка между смежными электродами колодца. 7. Разрядник по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он состоит из цепочки последовательно соединенных разрядных блоков, каждый из которых включает в себя два смежных электрода, закрепленных в изоляционном теле с размещением между ними разрядного колодца. 8. Высоковольтный изолятор (200) для фиксации, в качестве одиночного изолятора или в составе колонки или гирлянды изоляторов, высоковольтного провода (13) в электроустановке или на линии электропередачи, содержащий изоляционную часть (17) и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры, причем первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, а второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с опорой или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, отличающийся тем, что он содержит разрядник (100) по любому из пп.1-7, установленный с возможностью формирования, под воздействием молниевого перенапряжения, электрического разряда между первым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника, а также вторым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника. 9. Высоковольтная линия электропередачи, содержащая опоры (16), одиночные изоляторы и/или изоляторы, собранные в колонки или гирлянды, и по меньшей мере один находящийся под высоким электрическим напряжением провод (13), 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 закреплены на одной из опор (16) посредством элемента своей арматуры, смежного с указанной опорой, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из указанных изоляторов представляет собой изолятор (200) по п.8.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Разрядник (100) для молниезащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи, содержащий изоляционное тело (1), выполненное из диэлектрика, два основных электрода (2, 3), механически связанных с изоляционным телом (1), и по меньшей мере два промежуточных электрода (4), механически связанных с изоляционным телом (1) и расположенных между основными электродами (2, 3) с возможностью формирования между смежными основными и промежуточными электродами, а также между смежными промежуточными электродами электрического разряда, причем промежуточные электроды (4) расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем диэлектрика, при этом между смежными электродами (2, 3, 4) выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела (1) разрядные колодцы (6), отличающийся тем, что в нем предусмотрено средство (5) подачи воды по меньшей мере в один разрядный колодец (6). 2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что указанное средство (5) подачи воды выполнено с возможностью подачи воды в указанный по меньшей мере один разрядный колодец (6) через сообщающуюся с этим колодцем полость (7), предусмотренную внутри соответствующего электрода (2, 3, 4). 3. Разрядник по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нем предусмотрено средство (5) подачи воды в более чем один разрядный колодец (6). 4. Разрядник по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное средство (5) подачи воды выполнено в виде выходящего на поверхность изоляционного тела отверстия, которое сообщается с разрядным колодцем и внутри которого размещен жгут (9) из влагопроницаемого термостойкого материала. 5. Разрядник по п.4, отличающийся тем, что указанный жгут (9) выполнен из неорганического волокна, в частности базальтового, и окружен трубкой из силикона. 6. Разрядник по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что суммарный объем полостей (7), сообщающихся с одним разрядным колодцем, лежит в диапазоне V=(0,1-10)g 3 , где g - длина искрового промежутка между смежными электродами колодца. 7. Разрядник по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он состоит из цепочки последовательно соединенных разрядных блоков, каждый из которых включает в себя два смежных электрода, закрепленных в изоляционном теле с размещением между ними разрядного колодца. 8. Высоковольтный изолятор (200) для фиксации, в качестве одиночного изолятора или в составе колонки или гирлянды изоляторов, высоковольтного провода (13) в электроустановке или на линии электропередачи, содержащий изоляционную часть (17) и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры, причем первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, а второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с опорой или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, отличающийся тем, что он содержит разрядник (100) по любому из пп.1-7, установленный с возможностью формирования, под воздействием молниевого перенапряжения, электрического разряда между первым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника, а также вторым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника. 9. Высоковольтная линия электропередачи, содержащая опоры (16), одиночные изоляторы и/или изоляторы, собранные в колонки или гирлянды, и по меньшей мере один находящийся под высоким электрическим напряжением провод (13), 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 закреплены на одной из опор (16) посредством элемента своей арматуры, смежного с указанной опорой, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из указанных изоляторов представляет собой изолятор (200) по п.8.
Евразийское 025903 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201401106
(22) Дата подачи заявки
2014.10.16
(51) Int. Cl.
H01T 4/16 (2006.01) H01B 17/00 (2006.01) H02G13/00 (2006.01)
(54) РАЗРЯДНИК ДЛЯ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ИЛИ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, А ТАКЖЕ ИЗОЛЯТОР И ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, СНАБЖЕННЫЕ ТАКИМ РАЗРЯДНИКОМ
(56) RU-C1-2346368 SU-A1-748551 SU-A2-1041815 RU-C1-2521771 US-A-4665460
(43) 2016.04.29
(96) 2014000116 (RU) 2014.10.16
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НПО "СТРИМЕР" (RU)
(72) Изобретатель:
Подпоркин Георгий Викторович (RU)
(74) Представитель:
Хмара М.В., Рыбаков В.М. (RU)
(57) Настоящее изобретение относится к разряднику (100) для молниезащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи, содержащему изоляционное тело (1), выполненное из диэлектрика, два основных электрода (2, 3), механически связанные с изоляционным телом (1), и по меньшей мере два промежуточных электрода (4), механически связанные с изоляционным телом (1) и расположенные между основными электродами (2, 3) с возможностью формирования между смежными основными и промежуточными электродами, а также между смежными промежуточными электродами электрического разряда, причем промежуточные электроды (4) расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем диэлектрика, при этом между смежными электродами (2, 3, 4) выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела (1) разрядные колодцы (6). Предложенный разрядник характеризуется тем, что в нем предусмотрено средство (5) подачи воды по меньшей мере в один разрядный колодец (6). Данный разрядник обеспечивает эффективное гашение импульсной дуги молниевого перенапряжения. Кроме того, изобретение относится к изолятору и линии электропередачи, снабженным указанным разрядником.
Область техники, к которой относится изобретение
Предлагаемое изобретение относится к разрядникам для защиты электрооборудования от молниевых перенапряжений. С помощью таких устройств могут защищаться, например, высоковольтные установки, изоляторы и другие элементы высоковольтных линий электропередачи, а также электрооборудование. Кроме того, изобретение относится к изолятору и линии электропередачи, снабженным указанным разрядником.
Уровень техники
Из патента RU 2346368 от 10.02.2009 известен разрядник с системой разрядных колодцев, который может быть принят за ближайший аналог настоящего изобретения. Этот разрядник предназначен для молниезащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи и содержит изоляционное тело, выполненное из твердого диэлектрика, два основных электрода, механически связанные с изоляционным телом, а также по меньшей мере два промежуточных электрода, которые расположены между основными электродами и выполнены с возможностью формирования между смежными основными и промежуточными электродами электрического разряда. Промежуточные электроды расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем диэлектрика, при этом между смежными электродами, как основными, так и промежуточными, выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела разрядные колодцы соответствующего размера, заполняемые плазмой во время действия разряда. Благодаря включению между основными электродами множества разрядных колодцев данный разрядник обладает более высокой дугогасящей способностью, чем устройства с одним, двумя или даже с большим количеством открытых разрядных промежутков. Это происходит по причине того, что развиваемый во время разряда искровой канал между смежными электродами расширяется и выбрасывается из разрядных колодцев по дуге наружу в окружающий воздух и, как следствие, удлиняется. При этом по мере удлинения каналов между промежуточными электродами общее сопротивление разрядника возрастает до величины, при которой разряд не сможет существовать самостоятельно и поэтому погасает по окончании действия импульса грозового перенапряжения.
Упомянутый разрядник по патенту RU 2346368 в целом хорошо зарекомендовал себя в работе, однако в данной области техники существует потребность в дальнейшем улучшении эффективности разрядников, чтобы они обладали еще более высокой дугогасящей способностью, позволяющей использовать их в отношении более широкого класса электрооборудования.
Раскрытие изобретения
Соответственно, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании разрядника повышенной дугогасящей способности, обеспечивающего возможность гашения импульсной дуги, вызванной импульсом молниевого перенапряжения, характеризующийся большими величинами напряжения разряда.
Указанная задача решена путем разработки разрядника для молниезащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи, содержащего изоляционное тело, выполненное из диэлектрика, два основных электрода, механически связанные с изоляционным телом, и по меньшей мере два промежуточных электрода, механически связанные с изоляционным телом и расположенные между основными электродами с возможностью формирования между смежными основными и промежуточными электродами, а также между смежными промежуточными электродами электрического разряда, причем промежуточные электроды расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем диэлектрика, при этом между смежными электродами выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела разрядные колодцы. Предложенный разрядник характеризуется тем, что в нем предусмотрено средство подачи воды в по меньшей мере один разрядный колодец.
В предпочтительном случае указанное средство подачи воды выполнено с возможностью подачи воды в указанный по меньшей мере один разрядный колодец через сообщающуюся с этим колодцем полость, предусмотренную внутри соответствующего электрода.
Согласно одному из вариантов изобретения, в разряднике предусмотрено средство подачи воды в более чем один разрядный колодец.
Согласно другому варианту изобретения, указанное средство подачи воды выполнено в виде выходящего на поверхность изоляционного тела отверстия, которое сообщается с разрядным колодцем и внутри которого размещен жгут из влагопроницаемого термостойкого материала.
В предпочтительном случае указанный жгут выполнен из неорганического волокна, в частности базальтового, и окружен трубкой из силикона.
В соответствии с еще одним вариантом изобретения суммарный объем полостей, сообщающихся с одним разрядным колодцем, лежит в диапазоне V=(0,1-10)g3, где g - длина искрового промежутка между смежными электродами колодца.
Согласно другому варианту изобретения разрядник состоит из цепочки последовательно соединенных разрядных блоков, каждый из которых включает в себя два смежных электрода, закрепленных в изоляционном теле с размещением между ними разрядного колодца.
Еще одна задача настоящего изобретения состоит в создании изолятора и линии электропередачи, обладающих надежной молниезащитой благодаря их оснащению надежными и недорогими разрядника
ми, характеризующимися высокой дугогасящей способностью и высокой надежностью.
Указанная дополнительная задача решена путем разработки высоковольтного изолятора для фиксации в качестве одиночного изолятора или в составе колонки или гирлянды изоляторов, высоковольтного провода в электроустановке или на линии электропередачи, содержащего изоляционную часть и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры, причем первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, а второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с опорой или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды. Данный изолятор характеризуется тем, что содержит описанный выше разрядник, установленный с возможностью формирования, под воздействием молниевого перенапряжения, электрического разряда между первым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника, а также вторым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника.
Указанная дополнительная задача решена также путем разработки высоковольтной линии электропередачи, содержащей 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 закреплены на одной из опор посредством элемента своей арматуры, смежного с указанной опорой. Данная высоковольтная линия характеризуется тем, что по меньшей мере один из указанных изоляторов представляет собой изолятор, предложенный в настоящем изобретении.
Техническим результатом предложенного разрядника, а следовательно и изолятора и линии электропередач, в которых он используется, является увеличение эффективности гашения импульсной дуги молниевого перенапряжения.
Краткое описание чертежей
Далее заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых
фиг. 1 в продольном сечении изображает один из вариантов предложенного разрядника;
на фиг. 2 в увеличенном масштабе показан предпочтительный вариант выполнения средства подачи воды в полость разрядника;
фиг. 3 в продольном сечении изображает предпочтительный вариант предложенного разрядника;
фиг. 4 иллюстрирует один из вариантов изолятора, оснащенного предложенным разрядником, установленным по периметру изоляционной части.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1, предложенный разрядник 100 содержит продолговатое цилиндрическое изоляционное тело 1, выполненное из твердого диэлектрика, например, из резины. На концах изоляционного тела 1 установлены первый 2 и второй 3 основные электроды, механически связанные с изоляционным телом 1. Внутри изоляционного тела 1 установлены промежуточные электроды 4. Минимальное число промежуточных электродов 4 равно двум, тогда как оптимальное количество промежуточных электродов выбирается с учетом конкретной формы их выполнения, расчетного значения перенапряжения и других условий работы. Основные и промежуточные электроды могут быть выполнены как сплошными, так и полыми (на фиг. 1 показан вариант со сплошными электродами). Между смежными электродами как промежуточными, так и основными, имеются искровые воздушные промежутки, проходящие через разрядные колодцы 6, которые, как и в случае патента RU 2346368, выходят на поверхность изоляционного тела 1.
При защите высоковольтных установок или линий электропередачи разрядник 100 подключается одним основным электродом, например первым основным электродом 2, к высоковольтному элементу электропередачи, например к проводу (непосредственно или через искровой разрядный промежуток), а другим, соответственно вторым основным электродом 3 (непосредственно или через искровой разрядный промежуток) к земле.
При воздействии на разрядник импульса перенапряжения в разряднике 100 от первого основного электрода 2 по направлению ко второму основному электроду 3 развивается искровой канал 8, последовательно пробивая промежутки между смежными электродами. В процессе образования и развития искрового канала 8 происходит его расширение со сверхзвуковой скоростью. Ввиду того, что объемы разрядных колодцев 6 между смежными электродами 2-4 весьма малы, в колодцах создается высокое давление, под действием которого искровые каналы 8 перемещаются к поверхности изоляционного тела 1 и далее выбрасываются наружу в окружающий разрядник воздух. Таким образом, искровые каналы 8 между смежными электродами 2-4 существенно удлиняются и охлаждаются и, как следствие, увеличивается их суммарное сопротивление, а значит, возрастает общее сопротивление разрядника 100 и происходит ограничение импульсного тока молниевого перенапряжения. По окончании импульса молниевого перенапряжения к разряднику остается приложенным напряжение промышленной частоты. Однако по при
чине большого сопротивления разрядника и благодаря тому, что общий искровой канал разбит на множество элементарных каналов 8, между смежными электродами 2-4 разряд не может существовать самостоятельно и гаснет.
Описанное в предыдущем абзаце функционирование заявленного разрядника в целом совпадает с его прототипом по патенту RU 2346368. Однако есть и существенное отличие в функционировании, обусловленное его конструктивным отличием от прототипа, о котором будет сказано ниже.
Автором настоящего изобретения было неожиданно установлено, что эффект гашения дуги, описанный в предыдущем абзаце, может быть существенно усилен благодаря наличию в разрядном колодце воды. Говоря конкретнее, небольшое количество воды в разрядном колодце, или хотя бы просто присутствие в нем водяной пленки, при развитии дуги в разрядном колодце повышает эффективность ее гашения благодаря трем факторам:
1) происходит охлаждение дуги вследствие потери энергии на нагрев воды и парообразование, а как известно, теплоемкость воды очень высока;
2) за счет парообразования увеличивается давление внутри разрядных колодцев, что препятствует развитию разрядных процессов;
3) молекулы воды и ее ионы являются сильно полярными и поэтому присоединяют к себе свободные электроны, затрудняя тем самым развитие разряда.
В результате, дугогасящая способность разрядного колодца увеличивается. Как показывают испытания, она увеличивается в 1,5-3 раза по сравнению с сухой полостью разрядного колодца. Увеличение эффективности гашения достигается даже при наличии воды только в одном разрядном колодце, однако целесообразно, чтобы все или, по меньшей мере, большая часть колодцев заключала внутри себя воду. Принимая во внимание вышесказанное, автором настоящего изобретения было предложено снабдить разрядник средством 5 подачи воды, обеспечивающим подачу воды по меньшей мере в один разрядный колодец 6.
Указанное средство подачи воды может быть выполнено большим количеством самых разнообразных вариантов, известных техническим специалистам. Так, например, в наиболее простом случае средство 5 подачи воды представляет собой лунку, созданную в изоляционном теле 1 и сообщающуюся с разрядным колодцем 6 (см. правую часть фиг. 1). Такая лунка позволяет собирать воду с поверхности разрядника, неизбежно появляющуюся на нем во время дождей, и вводить ее внутрь разрядного колодца 6 за счет действия силы тяжести. В этой связи важно отметить, что в известных разрядниках, используемых в области защиты электрооборудования от молниевых перенапряжений, в частности в практическом воплощении разрядника по патенту RU 2346368, разрядные колодцы сами по себе не способны заполняться водой, даже во время дождя. Причина в том, что в этой области техники принято конструктивно исключать попадание дождевой воды в разрядные колодцы, поскольку если в пространство между электродами разрядника попадет слишком много воды, работа разрядника может нарушиться. Если говорить чуть подробнее, вода, представляющая собой изолятор, может блокировать прохождение разряда через разрядный колодец, и разряд при воздействии перенапряжения может пойти другим, нештатным, путем, вследствие чего искровой промежуток не пробьется.
Описанное в предыдущем абзаце решение чрезвычайно просто в исполнении и поэтому крайне незначительно увеличивает стоимость усовершенствованного разрядника, что является его несомненным преимуществом. Однако, с другой стороны, этому варианту изобретения присущи некоторые недостатки. Главный из них по сути совпадает с тем, что указано выше в отношении попадания дождевой воды в разрядный колодец напрямую. Дело в том, что если лунку, сообщающуюся с колодцем, спрофилировать не совсем правильно, что бывает при ненадлежащем соблюдении технологических допусков в производственном процессе, дождевая вода может поступать в полость разрядного колодца в неконтролируемом объеме. Следовательно, возможна ситуация, когда разрядный колодец заполнится водой сверх меры, так что вода, представляющая собой изолятор, будет блокировать прохождение разряда через разрядный колодец, и разряд пойдет другим, нештатным путем. Второй существенный недостаток заключается в том, что указанная лунка может со временем забиваться копотью, листьями, семенами растений и другими загрязняющими веществами, присутствующими в атмосфере, и как следствие, терять свое назначение по подводу воды в полость разрядного колодца.
В качестве варианта, альтернативного указанной лунке, средство 5 подачи воды может быть выполнено в виде инжекционного устройства, оснащенного камерой для хранения воды (в частности, восполняемой дождевой) и сообщающейся с разрядным колодцем форсункой, впрыскивающей в него воду контролируемым образом (см. левую часть фиг. 1). Такое решение способно обеспечить особо надежную и корректную работу заявленного разрядника, особенно в случае дополнительного его оснащения датчиками состояния, такими как датчик дождя, датчик уровня воды и пр. Однако, к сожалению, оно сопряжено со значительными материальными затратами, что существенно снижает его практическую ценность.
Наиболее предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения, по мнению заявителя, заключается в использовании в предложенном разряднике жгута из влагопроницаемого термостойкого материала. Этот вариант проиллюстрирован на фиг. 2. Согласно ему в изоляционном теле 1 разрядника выполнено сообщающееся с полостью разрядного колодца отверстие, внутри которого заподлицо с
внешней поверхностью разрядника размещен влагопроницаемый жгут 9. В силу своих гидрофильных свойств жгут 9 способен пропускать через себя дождевую воду, переводя ее с наружной части разрядника 100 во внутреннюю, т.е. либо непосредственно в разрядный колодец 6, либо в полость 7, сообщающуюся с разрядным колодцем 6. Поскольку при таком исполнении в поверхности изоляционного тела 1 нет выемок, грязь не сможет задерживаться на поверхности разрядника 100, а та ее малая часть, которая все же остается на разряднике, под действием силы тяжести или адгезии, будет смываться водой во время дождя. Таким образом, данный вариант средства подачи воды лишен недостатка, присущего упомянутой выше лунке, заключающегося в блокировании канала поступления воды грязью и прочими веществами.
Что касается аспекта подачи воды к разрядному колодцу в надлежащем объеме, не превышающем некоторого порогового значения, то данное качество может быть обеспечено за счет соответствующего выбора степени влагопроницаемости используемого жгута 9. Оперируя такими качествами жгута 9, как его пористость, плотность и гидрофильность, можно регулировать скорость прохождения через него воды и добиваться положения вещей, при котором внутри полости, сообщающейся с разрядным колодцем, будет присутствовать адекватное ее объему количество воды. Напомним в этой связи, что для достижения эффекта настоящего изобретения достаточно, чтобы внутри полости, сообщающейся с разрядным колодцем присутствовала хотя бы пленка воды.
Также важно отметить, что предложенный жгут 9 должен быть способен выдерживать высокие температуры, возникающие при развитии электрического разряда. Иначе, в частности из-за воздействия плазмы он может достаточно скоро сгореть или, по меньшей мере, потерять свои свойства.
В наиболее предпочтительной модификации данного варианта изобретения жгут 9 предлагается выполнять из неорганического влагопроницаемого термостойкого волокна, в частности базальтового, причем размещать это волокно в изоляционном теле разрядника целесообразно, окружив его трубкой 10 из силикона или другого подобного атмосферостойкого материала.
Кроме того, обратим внимание, что независимо от варианта исполнения средства 5 подачи воды в предложенном разряднике разрядник следует выполнять таким образом, чтобы конструктивно исключать возможность развития искрового канала в самом средстве подачи воды. Механизмы решения этой проблемы хорошо известны специалистам данной области техники.
В соответствии с одним из вариантов изобретения указанное средство 5 подачи воды в разрядный колодец 6 сообщается с этим колодцем непосредственно, т.е. если говорить применительно к трубке с базальтовым волокном, эта трубка выходит прямо в разрядный колодец 6. Однако согласно предпочтительному варианту изобретения средство подачи воды в разрядный колодец сообщается с этим колодцем через промежуточную полость, в частности через полость 7, предусмотренную внутри соответствующего электрода. Данный вариант изобретения проиллюстрирован на фиг. 3 и является развитием технического решения, раскрытого настоящим заявителем в заявке № 2014000098, находящейся на момент написания данной заявки на рассмотрении в Евразийском патентном ведомстве. Как показано в указанной заявке ЕА 2014000098, благодаря присутствию в электродах разрядника упомянутых полостей, в разряднике в процессе развития импульсной дуги возникает дутье холодным, неионизированным воздухом из полостей 7 на искровой канал 8, что дополнительно способствует гашению импульсной дуги, т.е. дополнительно увеличивает эффективность разрядника. В предпочтительном случае суммарный объем полостей для одного разрядного колодца лежит в диапазоне V=(0,1-10)g3, где g - длина разрядного промежутка между смежными электродами колодца, т.е. по сути кратчайшее расстояние между двумя смежными электродами.
С технологической точки зрения предложенный разрядник целесообразно выпускать состоящим из цепочки последовательно соединенных разрядных блоков. Каждый из этих блоков является стандартизированным и включает в себя два смежных электрода, закрепленных в изоляционном теле с размещением между ними разрядного колодца.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения оно относится к высоковольтному изолятору. Данный изолятор предназначен для фиксации высоковольтного провода в электроустановке или на линии электропередачи, причем его можно использовать как в качестве одиночного изолятора, так и в составе колонки или гирлянды изоляторов. В общем случае высоковольтный изолятор содержит изоляционную часть и два установленных на его концах элемента арматуры, причем первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, а второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с опорой или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды. Отличительной особенностью предложенного изолятора является то, что он содержит разрядник, соответствующий первому аспекту настоящего изобретения, например такой, как описан выше со ссылкой на фиг. 1 и 3. Этот разрядник установлен в заявленном изоляторе с возможностью формирования, под воздействием молниевового перенапряжения, электрического разряда между первым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника, а также между вторым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним
электродом разрядника.
Частный случай исполнения заявленного высоковольтного изолятора показан на фиг. 4. Данный изолятор 200 выполнен на основе штыревого изолятора воздушной линии среднего напряжения и включает в себя заявленный разрядник 100, соответствующий, например, варианту изобретения, показанному на фиг. 3. Как видно из чертежа, разрядник 100 установлен по периметру ребра 12 изоляционной части 17 изолятора 200. Первый основной электрод 2 выполнен Г-образным, причем одна его полая часть находится внутри изоляционного тела 1, а другая - в виде отрезка металлического прутка, направлена вверх, в сторону провода 13, и образует с ним внешний искровой воздушный промежуток 14. Второй основной электрод 3, выполненный аналогично, направлен вниз, в сторону штыря 15, укрепленного на проводящей опоре 16, и также образует с ним внешний искровой воздушный промежуток 14. При воздействии молниевого перенапряжения на провод 13 внешние искровые промежутки 14 пробиваются, и первый основной электрод 2 оказывается подключенным к высокому напряжению провода 13, а второй основной электрод 3 - к заземленному штырю 15 через искровые каналы 8. Далее происходит срабатывание разрядника 100 так, как это описано выше.
Благодаря тому, что средство 5 подачи воды обеспечивает ввод воды в разрядные колодцы разрядника 100, настоящий изолятор 200 создает более эффективную защиту воздушных линий от молниевых перенапряжений. Это позволяет применять его в сетях с большими токами короткого замыкания.
Работоспособность предложенного разрядника 100 подтверждена экспериментальной проверкой. С этой целью заявителем был изготовлен макет разрядника с восемью установленными на пластине разрядными блоками, каждый из которых включал в себя два смежных электрода, закрепленных в изоляционном теле с размещением между ними разрядного колодца.
Основные параметры разрядных блоков были следующие:
разрядный колодец выполнен в виде щели с искровым промежутком длиной g=15 мм, шириной 1 мм и высотой 20 мм;
смежные электроды выполнены из отрезков круглой металлической трубы с наружным диаметром 10 мм, толщиной стенки 1 мм и длиной 30 мм.
Испытания проведены при воздействии импульсами тока молниевого перенапряжения 3 кА и длительностью 50 мкс как при одноименных полярностях молнии и сети (-/-), так и при разноименных полярностях (-/+). Причем сначала испытания проводились при сухих камерах (всухую), а затем - с добавлением воды в полые электроды (с водой). Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица
Соотношение полярностей импульса молнии и сети
Напряжение гашения
Относительный показатель
с водой всухую
-/-
1,8
-/+
28 10
2,8
Как видно из таблицы, при соотношении полярностей -/- (см. строку № 1) всухую разрядник погасил импульсную дугу при напряжении 5 кВ, а с водой - 9 кВ, т.е. при напряжении в 1,8 раза большем. При соотношении полярностей -/+ (см. строку № 2) всухую разрядник погасил импульсную дугу при напряжении 10 кВ, а с водой - 28 кВ, т.е. при напряжении в 2,8 раза большем. Таким образом, заявленный разрядник работает значительно эффективнее, чем его прототип, причем как при разноименных полярностях молнии и сети, так и при одноименных полярностях.
Рассмотренные в данном описании варианты выполнения предложенного разрядника, а также изолятора и линии электропередач, построенных с использованием этого разрядника, приведены лишь для пояснения их конструкции и принципов работы. Специалистам данной области техники должно быть понятно, что возможны отклонения от вышеприведенных примеров выполнения, которые также охватываются приложенной формулой изобретения.
Номера позиций
100 - разрядник 200 - изолятор
1 - изоляционное тело
2 - первый основной электрод
3 - второй основной электрод
4 - промежуточные электроды
5 - средство подачи воды
6 - разрядные колодцы
7 - полость
8 - искровой канал
9 - жгут
10 - трубка из силикона
12 - ребро изолятора
13 - провод
14 - внешний искровой воздушный промежуток
15 - штырь
16 - опора ЛЭП
17 -изоляционная часть изолятора
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Разрядник (100) для молниезащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи, содержащий изоляционное тело (1), выполненное из диэлектрика, два основных электрода (2, 3), механически связанных с изоляционным телом (1), и по меньшей мере два промежуточных электрода (4), механически связанных с изоляционным телом (1) и расположенных между основными электродами (2, 3) с возможностью формирования между смежными основными и промежуточными электродами, а также между смежными промежуточными электродами электрического разряда, причем промежуточные электроды (4) расположены внутри изоляционного тела и отделены от его поверхности слоем диэлектрика, при этом между смежными электродами (2, 3, 4) выполнены выходящие на поверхность изоляционного тела (1) разрядные колодцы (6), отличающийся тем, что в нем предусмотрено средство (5) подачи воды по меньшей мере в один разрядный колодец (6).
2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что указанное средство (5) подачи воды выполнено с возможностью подачи воды в указанный по меньшей мере один разрядный колодец (6) через сообщающуюся с этим колодцем полость (7), предусмотренную внутри соответствующего электрода (2, 3, 4).
3. Разрядник по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нем предусмотрено средство (5) подачи воды в более чем один разрядный колодец (6).
4. Разрядник по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанное средство (5) подачи воды выполнено в виде выходящего на поверхность изоляционного тела отверстия, которое сообщается с разрядным колодцем и внутри которого размещен жгут (9) из влагопроницаемого термостойкого материала.
5. Разрядник по п.4, отличающийся тем, что указанный жгут (9) выполнен из неорганического волокна, в частности базальтового, и окружен трубкой из силикона.
6. Разрядник по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что суммарный объем полостей (7), сообщающихся с одним разрядным колодцем, лежит в диапазоне V=(0,1-10)g3, где g - длина искрового промежутка между смежными электродами колодца.
7. Разрядник по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он состоит из цепочки последовательно соединенных разрядных блоков, каждый из которых включает в себя два смежных электрода, закрепленных в изоляционном теле с размещением между ними разрядного колодца.
8. Высоковольтный изолятор (200) для фиксации, в качестве одиночного изолятора или в составе колонки или гирлянды изоляторов, высоковольтного провода (13) в электроустановке или на линии электропередачи, содержащий изоляционную часть (17) и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры, причем первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, а второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с опорой или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды, отличающийся тем, что он содержит разрядник (100) по любому из пп.1-7, установленный с возможностью формирования, под воздействием молниевого перенапряжения, электрического разряда между первым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника, а также вторым элементом арматуры изолятора и по меньшей мере одним смежным с ним электродом разрядника.
9. Высоковольтная линия электропередачи, содержащая опоры (16), одиночные изоляторы и/или изоляторы, собранные в колонки или гирлянды, и по меньшей мере один находящийся под высоким электрическим напряжением провод (13), 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 закреплены на одной из опор (16) посредством элемента своей арматуры, смежного с указанной опорой, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из указанных изоляторов представляет собой изолятор (200) по п.8.
1.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025903
- 1 -
(19)
025903
- 1 -
(19)
025903
- 1 -
(19)
025903
- 4 -
025903
- 7 -
|
