УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 1999 года по МПК H01C7/12 H01T1/02 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты изоляции оборудования станций и подстанций и линий электропередачи переменного и постоянного тока от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Известно устройство для защиты от перенапряжений, содержащее собранные в колонку последовательно соединенные нелинейные резисторы, установленные в изоляционном корпусе [1].

Недостатком устройства является то, что в колонке резисторов, размещенных с зазором в изоляционном корпусе, в случае перекрытия по боковой поверхности одного из резисторов вследствие ионизации воздуха около остальных резисторов происходит перекрытие всей колонки в целом. В таких устройствах выход из строя одного резистора приводит к выходу из строя всего устройства. Это снижает величину допустимого тока через колонку резисторов и увеличивает необходимое количество параллельно включенных колонок в защитном устройстве.

Известно устройство для защиты от перенапряжений [2], принятое за прототип. Оно содержит собранные в колонку нелинейные резисторы, установленные в изоляционном корпусе, плотно охватывающем их боковые поверхности. Устройство снабжено установленными между резисторами металлическими дисками, диаметр которых выбран равным максимальному диаметру резисторов, образующими герметичные соединения с корпусом, выполненным из термоусаживающегося материала.

Недостатком устройства является то, что такая конструкция не позволяет полностью исключить наличие воздушных зазоров между колонкой резисторов и корпусом, а так как металлические пластины являются проводниками, то электрическая прочность по поверхности повышается незначительно.

Изобретение решает задачу увеличения электрической прочности по поверхности колонки резисторов путем устранения воздушного зазора между колонкой и ее оболочкой.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для защиты от перенапряжений, содержащем собранные в колонку нелинейные резисторы, установленные в изоляционной оболочке, выполненной из термоусаживающегося материала, новым является то, что между внутренней поверхностью термоусаживающейся оболочки и колонкой нелинейных резисторов размещен изоляционный элемент, заполняющий зазор между ними и исключающий наличие воздушного промежутка.

Элемент выполнен из материала, содержащего сополимер этилена с винилацетатом.

Материал элемента имеет более высокую адгезию к поверхности оболочки, чем к поверхности колонки резисторов.

Для устранения воздушных промежутков в зазоре между колонкой резисторов и оболочкой, которые неизбежно образуются в процессе сборки устройства, предлагается в указанном зазоре разместить изоляционный элемент, имеющий более высокую адгезию к поверхности колонки резисторов, чем термоусаживающаяся оболочка. Он может быть выполнен из материала, содержащего сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетата не менее 10 мас.%. Материал предложенного элемента может быть использован, например, в виде трубки, которая надевается на колонку резисторов, и полученный блок вставляется в термоусаживающуюся оболочку. Во время термообработки трубка расплавляется, а термоусаживающаяся оболочка сжимается под воздействием температуры, стремясь повторить своей формой сложную поверхность колонки резисторов, но в силу своей упругости оставляет воздушные полости, образовавшиеся из-за разности диаметров резисторов или в силу их несоосности в колонке. Материал элемента, растекаясь по внешней поверхности резисторов под влиянием усилия сжимающейся оболочки, заполняет эти воздушные полости, при этом излишки материала, не попавшие в полости, выжимаются из оболочки на ее концевых частях и в дальнейшем удаляются. В результате застывший элемент имеет сложную форму и исключает наличие воздушных промежутков, что предотвращает электрическое перекрытие по боковой поверхности резисторов и повышает тем самым их импульсную пропускную способность.

Если материал элемента имеет более высокую адгезию к оболочке, чем к поверхности колонки, то повышается ремонтопригодность устройства, так как в случае пробоя и выхода из строя нескольких резисторов в колонке, предложенная конструкция легко разбирается и имеется возможность замены поврежденных резисторов.

На чертеже представлен общий вид устройства.

Устройство содержит колонку нелинейных резисторов 1, установленную в изоляционной оболочке 2 из термоусаживающегося материала, например на основе полиэтилена. Между ними размещен элемент 3 сложной формы, целиком заполняющий воздушный зазор. Элемент 3 выполнен из материала, представляющего собой сополимер этилена с винилацетатом с содержанием винилацетата не менее 10 мас. %. Этот материал имеет более высокую адгезию к оболочке 2, чем к поверхности колонки 1. На концах колонки 1 установлены контакты 4 для подвода напряжения.

Сборка устройства осуществляется следующим образом. Нелинейные резисторы собираются в колонку 1 вместе с контактами 4. Затем на колонку надевается трубка из материала элемента 3, и полученный блок вставляется в оболочку 2. После этого конструкция подвергается термической обработке при температуре не ниже 150^oC в течение времени, необходимого для достижения полной усадки оболочки 2. При нагревании трубка расплавляется и материал заполняет все воздушные промежутки, образующиеся при усадке. После полной усадки оболочки 2 застывший элемент 3 имеет сложную форму, целиком заполняет зазор и исключает наличие воздушных промежутков. Оболочка 2 вместе с элементом 3 плотно охватывает боковую поверхность колонки резисторов 1. Аксиальные усилия, возникающие вдоль колонки 1 вследствие усадки оболочки 2 с элементом 3, улучшают электрический контакт между отдельными резисторами в колонке.

При подключении устройства к электрической сети напряжение к колонке резисторов 1 подводится посредством контактов 4. При появлении в электрической сети перенапряжения сопротивление резисторов резко снижается, в результате чего происходит ограничение уровня перенапряжений на контактах 4.

В случае пробоя одного из резисторов ионизации воздуха около остальных резисторов не происходит вследствие герметичного соединения в местах контактов резисторов и отсутствия воздушных промежутков. Поэтому напряжение перекрытия существенно повышается.

В соответствии с экспериментальными данными установлено, что в устройстве такой конструкции улучшены защитные характеристики устройства за счет увеличения электрической прочности по поверхности колонки резисторов путем устранения воздушного зазора между колонкой и оболочкой. Кроме того, изобретение обеспечивает ремонтопригодность устройства.

Литература
1. Патент США N 3805114, кл. 317-61, 1973.

2. А.с. N 853728, H 01 T 1/02, 1975.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты изоляции оборудования станций и подстанций и линий электропередачи переменного и постоянного тока от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устройство для защиты от перенапряжений содержит собранные в колонку нелинейные резисторы, установленные в изоляционной оболочке, выполненной из термоусаживающегося материала. Между внутренней поверхностью оболочки и колонкой размещен изоляционный элемент, заполняющий воздушный зазор между ними. Изоляционный элемент выполнен из материала, содержащего сополимер этилена с винилацетатом. Материал изоляционного элемента имеет более высокую адгезию к поверхности оболочки, чем к поверхности колонки резисторов. Изобретение позволяет увеличивать электрическую прочность по поверхности колонки резисторов путем устранения воздушного зазора между колонкой и ее оболочкой. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для защиты от перенапряжений, содержащее собранные в колонку нелинейные резисторы, установленные в изоляционной оболочке, выполненной из термоусаживающегося материала, отличающееся тем, что между внутренней поверхностью термоусаживающейся оболочки и колонкой нелинейных резисторов размещен изоляционный элемент, заполняющий воздушный зазор между ними. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что изоляционный элемент выполнен из материала, содержащего сополимер этилена с винилацетатом. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что материал изоляционного элемента имеет более высокую адгезию к поверхности оболочки, чем к поверхности колонки резисторов.