УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК H01C7/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты изоляции высоковольтного оборудования электрических сетей и станций от атмосферных и кратковременных коммутационных перенапряжений.

Известно устройство для защиты от перенапряжений, состоящее из колонки резисторов, покрытых изоляционной пленкой, помещенных в литьевой кожух, причем пространство между резисторами и корпусом заполнено полимерной композицией [1]
Наличие изоляционной пленки между колонкой резисторов и полимерной композицией ухудшает процесс отвода тепла от резисторов, что приводит к выходу устройства из строя. Кроме того, устройство обладает низкой механической прочностью на растяжение, сжатие и изгиб.

Известно также устройство для защиты от перенапряжений, содержащее колонку высоконелинейных резисторов, размещенных в диэлектрической покрышке с ребристым защитным покрытием из стеклопластика, причем пространство между колонкой резисторов и покрышкой заполнено телпопроводящей изоляционной заливочной композицией. Это устройство принято за прототип [2]
Недостатком устройства является то, что при возможном взрыве устройства, из-за большой механической прочности корпуса из стеклопластика, обычно срываются металлические наконечники, что очень опасно для обслуживающего персонала и оборудования. Такое устройство обладает меньшей надежностью.

Задачей изобретения является создание устройства для защиты от перенапряжений, обладающего повышенной надежностью.

Указанная задача решается в устройстве для защиты от перенапряжений, содержащем колонку высоконелийных резисторов, размещенных в диэлектрической покрышке с ребристым защитным покрытием, причем пространство между колонкой резисторов и покрышкой заполнено теплопроводящей изоляционной заливочной композицией, в котором новым является то, что покрышка представляет собой сложнопрофильное изделие, состоящее из горизонтальной и вертикальной частей, причем горизонтальная часть выполнена в виде тарелки и является основанием устройства, а вертикальная часть выполнена в виде цилиндра, который в поперечном сечении имеет участок с различной толщиной стенки, например по меньшей мере три участка, имеющие минимальную толщину стенки не более 3 мм, и три участка с максимальной толщиной стенки, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов.

Ребристое покрытие выполнено из трекинго- и атмосферостойкого кремнийорганичесокго каучука.

Участки стенки цилиндра, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов, в поперечном сечении могут иметь форму треугольника с вершиной в точке контакта.

Указанные выше участки стенок цилиндра в поперечном сечении могут иметь форму сегмента.

Указанные выше участки стенок цилиндра в поперечном сечении могут иметь форму части круга, ограниченного дугой.

Сущность предлагаемого устройства заключается в следующем.

Предлагается новая конструкция стеклопластиковой покрышки. Проведенные исследования показывают, что при испытании на взрыв (ГОСТ 16357-72) ограничителей перенапряжений в стеклопластиковом корпусе с толщиной стенки более 4 5 мм происходит преимущественно не разрыв корпуса, а выбрасывание металлических фланцев, что представляет существенную опасность для обслуживающего персонала и оборудования. С другой стороны, проведенные исследования показывают, что для обеспечения высокой механической прочности стеклопластикового корпуса ограничителя перенапряжений (ОПН) необходимо выбрать соответствующую толщину корпуса с заданным коэффициентом запаса прочности (K 5). При этом толщина стенки корпуса ОПН на 110 кВ должна быть не менее 5 мм, ОПН на 150 кВ 7 мм, ОПН на 220 кВ 9 мм, ОПН на 330 кВ 17 кВ, ОРН на 500 кВ 21 мм, ОПН на 750 кВ 30 мм и ОПНина 1100 кВ 35 мм. Очевидно, что при возможном взрыве произойдет не разрыв покрышки, а выброс фланцев. Поэтому в изобретении предложена стеклопластиковая покрышка с переменной толщиной стенки, содержащая участки с минимальной толщиной не более 3 мм, что обеспечивает разрыв покрышки в случае взрыва устройства, а также участки с максимальной толщиной стенки, обеспечивающие механическую прочность корпуса и имеющие точечный контакт с колонкой резисторов, что позволяет фиксировать положение колонки резисторов, повышая надежность работы всего устройства.

На горизонтальной части покрышки установлена металлическая пластина, повторяющая ее форму и герметизированная эластичным составом. Такое конструктивное решение позволяет улучшить массо-габаритные показатели устройства.

Таким образом, указанная выше совокупность признаков позволяет увеличить надежность устройства за счет повышения его безопасности (так как при возможном взрыве происходит разрыв конструкции на участках с минимальной толщиной стенки, не превышающей 3 мм), увеличения механической прочности. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет улучшить массо-габаритные показатели устройства.

На фиг. 1 изображено, предлагаемое устройство для защиты от перенапряжений продольный разрез; на фиг. 2 поперечный разрез одного варианта исполнения; на фиг. 3 поперечный разрез другого варианта исполнения; на фиг. 4 поперечный разрез третьего варианта исполнения.

Устройство содержит колонку 1 высоконелинейных резисторов, которая установлена в стеклопластиковой покрышке 2, состоящей из горизонтальной части 3, выполненной в виде тарелки и являющейся основанием устройства, и вертикальной части 4, выполненной в виде цилиндра. На вертикальной части 4 покрышки 2 установлено ребристое покрытие 5, выполненное из трекинго- и атмосферостойкого кремнийорганического каучука. Пространство 6 между колонкой 1 и покрышкой1 4 заполнено теплопровдящей изоляционной заливочной композицией, например полимерной композицией с наполнителем, в качестве которого использован эвкриптитовый ситалл и порошок материала оксидноцинкового резистора. На горизонтальную часть 3 покрышки установлена металлическая пластина 7, которая повторяет форму покрышки 3 и герметизирована эластичным составом. Снизу отверстие цилиндра 4 закрыто пробкой 8. Цилиндр 4 в поперечном сечении имеет три участка 9 с минимальной толщиной стенки, не превышающей 3 мм, и три участка 10 с максимальной толщиной стенки, имеющие точечный контакт с колонкой 1.

На фиг.2-4 приведены примеры возможных вариантов использования цилиндра 4. В первом варианте (фиг. 2) участки 10 в поперечном сечении имеют форму треугольника с вершиной в точке контакта. Во втором варианте (фиг. 3) участки 10 в поперечном сечении имеют форму сегмента. В третьем варианте (фиг. 4) участки 10 в поперечном сечении имеют форму части круга, ограниченной дугой.

Устройство собирают следующим образом.

Сначала изготавливается покрышка 2. Способ изготовления сложнопрофильных изделий из композиционных материалов известен [3] Затем на покрышку 2 надевается ребристое покрытие 5. Во внутреннюю полость цилиндра 4 устанавливается колонка 1 резисторов. Пространство 6 заполняется заливочной полимерной композицией. Заливку можно осуществлять, например, через отверстия в пробке 8. На основании 3 сверху устанавливается пластина 7, герметизированная эластичным составом.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии импульсами перенапряжений на устройство, подключенное к электрической сети, резисторы переходят в высокопроводящее состояние, пропуская через себя импульсы тока. Энергия, поглощаемая резисторами, отбирается от сети, что позволяет снизить перенапряжения в сети до безопасного для электрооборудования уровня. После снижения уровня напряжения резисторы возвращаются в высокоомное состояние.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает высокой механической прочностью, является надежным и безопасным.

Литература
1. Патент ФРГ N 1638120, кл. H 01 T 5/00, 1970.

2. Александров Г. Н. Кизеветтер В.Е. Гусейнов Г.А. Оптимизация конструкции нелинейных ограничителей перенапряжений для работы в районах с повышенным загрязнением атмосферы. Электротехника, N 3, 1988, с. 24 28.

3. Авторское свидетельство СССР N 990541, кл. B 29 D 23/12; B 29 G 1/00, 1983.

Использование: электротехника, в частности устройства для защиты изоляции высоковольтного оборудования электрических сетей и станций от атмосферных и кратковременных коммутационных перенапряжений. Сущность изобретения: устройство содержит колонку высоколинейных резисторов, размещенных в диэлектрической покрышке с ребристым защитным покрытием, причем пространство между колонкой резисторов и покрышкой заполнено теплопроводящей изоляционной заливочной композицией. Покрышка представляет собой сложнопрофильное изделие, состоящее из горизонтальной и вертикальной частей. Горизонтальная часть выполнена в виде тарелки и является основанием устройства. Вертикальная часть выполнена в виде цилиндра, который в поперечном сечении имеет участки с различной толщиной стенки, участки, имеющие минимальную толщину стенки, обеспечивающую разрыв покрышки в случае взрыва устройства, и участки с максимальной толщиной стенки, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов. В качестве диэлектрика может быть использован стеклопластик, при этом минимальная толщина стенки составляет не более 3 мм. На горизонтальной части покрышки установлена металлическая пластина, повторяющая ее форму и герметизированная эластичным составом. Ребристое покрытие выполнено из трекинго- и атмосферостойкого кремнийорганического каучука. Участки стенки цилиндра, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов, в поперечном сечении могут иметь форму либо треугольника с вершиной в точке контакта либо сегмента, либо части круга, ограниченного дугой. Устройство согласно изобретению обладает высокой механической прочностью, является надежным и безопасным. 6 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее колонку высоконелинейных резисторов, размещенных в выполненной из диэлектрика покрышке с ребристым защитным покрытием, пространство между которой и указанной колонкой заполнено теплопроводящей изоляционной заливочной композицией, отличающееся тем, что покрышка представляет собой сложнопрофильное изделие, состоящее из горизонтальной и вертикальной частей, причем горизонтальная часть выполнена в виде тарелки и является основанием устройства, а вертикальная часть выполнена в виде цилиндра, который в поперечном сечении имеет участки с минимальной толщиной стенки, обеспечивающей разрыв покрышки в случае взрыва устройства, и участки с максимальной толщиной стенки, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве диэлектрика использован стеклопластик, при этом минимальная толщина стенки составляет не более 3 мм. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что на горизонтальной части покрышки установлена металлическая пластина, повторяющая ее форму и герметизированная эластичным составом. 4. Устройство по пп.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что ребристое покрытие выполнено из трекинго- и атмосферостойкого кремнийорганического каучука. 5. Устройство по любому из пп.1 4, отличающееся тем, что участки стенки цилиндра, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов, в поперечном сечении имеют форму треугольника с вершиной в точке контакта. 6. Устройство по любому из пп.1 4, отличающееся тем, что участки стенки цилиндра, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов, в поперечном сечении имеют форму сегмента. 7. Устройство по любому из пп.1 4, отличающееся тем, что участки стенки цилиндра, имеющие точечный контакт с колонкой резисторов, в поперечном сечении имеют форму части круга, ограниченного дугой.