РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H01H31/30 

Изобретение относится к области высоковольтного аппаратостроения и может быть использовано в разъединителях высокого напряжения.

Известны разъединители высокого напряжения горизонтально-поворотного типа, состоящие из рамы, одиночных изоляционных поворотных колонок (опорно-стержневых изоляторов), токоведущего ножа и контактных выводов для присоединения подводящих проводов [1, 2]
Недостатком таких конструкций является низкая надежность, обусловленная очень низкой механической надежностью одиночных стержневых фарфоровых изоляторов, выполняющих одновременно функции опорного и поворотного изоляторов, т. е. воспринимающих одновременно изгибающую и крутящую нагрузки. В связи с большим количеством таких разъединителей на напряжение 35 220 кВ, находящихся в эксплуатации в ОРУ электрических станций, а также постепенным снижением механической прочности фарфоровых изоляторов безопасность обслуживания таких распределительных устройств со временем значительно снижается. В итоге при оперировании разъединителем происходит разрушение изоляторов, сопровождающееся их падением вместе с подводящим проводом на землю, что приводит к тяжелым авариям и несчастным случаям с обслуживающим персоналом.

Для исключения падения поворотных фарфоровых изоляторов разъединителей потребитель вынужден устанавливать дополнительно на специальную металлоконструкцию высокопрочный изолятор в непосредственной близости от разъединителя, что при большом количестве разъединителей чрезвычайно сложно и связано с большими материальными затратами. Как еще одно из решений, направленных на предотвращение падения поворотных изоляторов разъединителей, потребитель использует металлические скобы, охватывающие первое нижнее ребро изолятора. В случае его поломки по нижнему сечению тела фарфора или в нижнем узле армировки верхняя его часть с токоведущим ножом разъединителя и подводящим проводом зависает на этих скобах, предотвращая травмирование обслуживающего персонала и создание короткого замыкания на землю. Одно такое решение приводит к существенному снижению разрядных характеристик разъединителя как в сухом, так и в загрязненном и увлажненном состояниях, что в свою очередь может привести к перекрытию изоляторов разъединителя по воздуху или вдоль увлажненной поверхности изолятора, т. е. тоже к аварии, и кроме того не предотвращает изолятор от падения при его разрушении выше нижнего ребра.

Цель настоящего изобретения повышение надежности работы и безопасности обслуживания одноколонковых разъединителей высокого напряжения горизонтально-поворотного типа.

Указанная цель достигается тем, что известный разъединитель высокого напряжения горизонтально-поворотного типа, состоящий из рамы, одиночных изоляционных поворотных колонок (опорно-стержневых фарфоровых изоляторов), токоведущего ножа и контактных выводов для присоединения подводящих проводов, снабжен устройством, предотвращающим падение указанных фарфоровых изоляторов разъединителя при их разрушении (в дальнейшем "устройство"), состоящим из тонкостержневого полимерного изолятора, металлических зажимов для механического закрепления этого изолятора непосредственно к нижнему и верхнему фланцам фарфорового изолятора и экрана для снижения напряженности электрического поля в теле полимерного изолятора до требуемой по условиям длительной эксплуатации величины, при этом тонкостержневой полимерный изолятор установлен рядом с указанной колонкой с обеспечением вращения в ней на угол 90^o при оперировании разъединителем, а установка его в разъединитель производится без демонтажа, разрегулировки последнего и отсоединения подводящего провода путем поочереднего использования стандартного крепежа поворотной колонки самого разъединителя.

Признак ".снабжен устройством, предотвращающим падение указанных фарфоровых изоляторов разъединителя при их разрушении, состоящим из тонкостержневого полимерного изолятора, металлических зажимов для механического закрепления этого изолятора непосредственно к нижнему и верхнему фланцам фарфорового изолятора и экрана для снижения напряженности электрического поля в теле полимерного изолятора до требуемой по условиям длительной эксплуатации величины, при этом тонкостержневой полимерный изолятор установлен рядом с указанной колонкой с обеспечением вращения с ней на угол 90^o при оперировании разъединителем, а установка его в разъединитель производится без демонтажа, регулировки последнего и отсоединения подводящего провода путем поочередного использования стандартного крепежа поворотной колонки самого разъединителя" отличает заявляемое решение от прототипа, что свидетельствует о соответствии условию "новизна".

Учитывая различную строительную высоту фарфорового изолятора и тонкостержневого полимерного изолятора из-за технологических допусков при их изготовлении, металлические зажимы для закрепления последнего выполняются в виде охватывающих его металлические оконцеватели хомутов, позволяющих вертикально перемещать это изолятор на нужную величину.

Для исключения снижения электрической прочности разъединителя при установке в него "устройства" наиболее целесообразно применение тонкостержневого полимерного изолятора на базе однонаправленного профильного стеклопластикового стержня с трекингоэрозиостойким покрытием, обладающего высокими электрическими характеристиками как в сухом, так и в загрязненном и увлажненном состояниях.

Применение "устройства" в разъединителях горизонтально-поворотного типа повышает надежность и безопасность обслуживания таких разъединителей без каких-либо существенных капитальных затрат и затрат, связанных с недоотпуском электроэнергии потребителям при его установке в разъединитель. Указанное свидетельствует о соответствии решения критерию "положительный эффект".

На фиг. 1 изображен разъединитель с установленным на нем "устройством" с одной стороны в рабочем положении (т.е. положении "Включено"); на фиг. 2 то же, но "устройство" установлено с двух сторон; на фиг. 3 вид сверху на разъединитель в положении "Отключено" при установке "устройства" с двух сторон.

Разъединитель (фиг. 1) состоит из рамы 1, в которой устанавливаются поворотные колонки изоляторов 2 с закрепленным на них токоведущим ножом 3 и контактными выводами 4 для присоединения подводящего провода. "Устройство" располагается либо с одной стороны разъединителя при одностороннем тяжении подводящего провода (фиг. 1), либо с двух его сторон (фиг. 2).

"Устройство" состоит из тонкостержневого полимерного изолятора 5 (например, из тонкостержневого стеклопластикового изолятора на базе однонаправленного профильного стеклопластикового стержня с трекингоэрозиостойким покрытием), которое с помощью металлических зажимов 6 и 7 закрепляется к верхнему и нижнему фланцам изолятора 2, при этом используется стандартный крепеж 9 и 10 разъединителя. Закрепление "устройства" производится поочередно только под два (из четырех) болта 9 сначала на верхнем фланце, а затем под два болта 10 на нижнем фланце изолятора. Такой способ позволяет произвести установку "устройства" без демонтажа разъединенителя, его разрегулировки и без отсоединения подводящих проводов от контактных выводов 4, что существенно снижает время на проведение монтажа "устройства" и, следовательно, сокращается недоотпуск электроэнергии. Учитывая различную строительную высоту фарфорового и тонкостержневого полимерного изоляторов из-за технологических допусков, при изготовлении металлические зажимы 6 и 7 выполняются в виде охватывающих металлические оконцеватели 11 полимерного изолятора хомутов, позволяющих осуществлять вертикальное перемещение этого изолятора на нужную величину.

В положении разъединителя "Включено" указанное "устройство" располагается рядом с фарфоровым изолятором на его продольной оси (фиг. 1 и 2 фронтальный вид). При оперировании разъединителем приводом, т.е. при переводе его из положения "Включено" в положение "Отключено" (или наоборот) "устройство" поворачивается совместно с поворотным фарфоровым изолятором на угол 90^o (фиг. 3 вид сверху на разъединитель в положении "Отключено"). В нормальном режиме работы как в отключенном, так и во включенном положениях разъединителя "устройство" не воспринимает эксплуатационную механическую нагрузку. В аварийном режиме (в случае поломки фарфорового поворотного изолятора) такое "устройство" будет выдерживать воздействие от натяжения подводящего провода и веса верхней части разрушенного изолятора с токоведущим ножом, исключив их падение на заземленные части металлоконструкции и предотвратив травмирование обслуживающего персонала. Для такого режима работы рассчитывается или подбирается экспериментальным путем диаметр стеклопластикового стержня полимерного изолятора, несущего механическую нагрузку, при деформировании которого изоляционные промежутки разъединителя не будут уменьшены на 10 15% Так, например, при диаметре несущего стержня полимерного изолятора, равном 26 мм, такое "устройство" в аварийном режиме разъединителей серии РНДЗ на напряжение 110 кВ на все номинальные токи (1000, 2000, 3150 А) обеспечивает снижение электрической прочности всего на 3 5% Упругие же свойства полимерных тонкостержневых изоляторов при таких величинах деформации позволяют использовать "устройство" многократно (три раза и более).

Для снижения напряженности электрического поля в теле стеклопластикового полимерного изолятора до требуемой по условиям длительной эксплуатации величины при напряжениях 110 220 кВ "устройство" содержит экран 8, расположенный на верхнем держателе, находящимся под высоким потенциалом.

Сущность: разъединитель высокого напряжения горизонтально-поворотного типа, состоящий из рамы, одиночных изоляционных поворотных колонок на базе опорно-стержневых фарфоровых изоляторов, токоведущего ножа и контактных выводов, устройства, предотвращающего падение указанных фарфоровых изоляторов разъединителя при их разрушении, состоящего из тонкостержневого полимерного изолятора, металлических зажимов для механического закрепления этого изолятора непосредственно к нижнему и верхнему фланцам фарфорового изолятора, при этом тонкостержневой полимерный изолятор расположен рядом с указанной колонкой и вращается вместе с ней на угол 90^o при оперировании разъединителем. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Разъединитель высокого напряжения горизонтально-поворотного типа, состоящий из рамы, одиночных изоляционных поворотных колонок на базе опорно-стрежневых фарфоровых изоляторов, токоведущего ножа и контактных выводов, отличающийся тем, что указанный разъединитель снабжен устройством, предотвращающим падение указанных колонок разъединителя при их разрушении, состоящим из тонкостержневого полимерного изолятора, металлических зажимов для механического закрепления этого изолятора непосредственно к нижнему и верхнему фланцам фарфорового изолятора изоляционной поворотной колонки, при этом тонкостержневой полимерный изолятор установлен рядом с указанной колонкой с обеспечением вращения вместе с ней на угол 90^o при оперировании разъединителем. 2. Разъединитель по п.1, отличающийся тем, что для классов напряжения 110 220 кВ устройство содержит экран, расположенный на высоком потенциале.