РАЗРЯДНИК ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК H01C7/12 H01T4/06 

Изобретение относится к разряднику перенапряжения согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники
Изобретение исходит из уровня техники, известного из EP 0614198 A2. Раскрытый там разрядник перенапряжения содержит несколько цилиндрических элементов сопротивления с варисторной характеристикой, которые расположены друг над другом в виде колонны между двумя токоподводящими арматурами. Стягивающая часть, удерживающая варисторы и обе токоподводящие арматуры с образованием аксиально направленного контактного усилия, имеет по меньшей мере две петли, надетые своими концами на токоподводящие арматуры. Литой корпус из погодостойкой пластмассы закрывает варисторы, петли и большую часть токоподводящих арматур.

Изготовление такого разрядника перенапряжения относительно дорого, так как необходимы две или даже несколько петель для фиксации колоннообразной активной части разрядника, состоящей из варистора и токоподводящих арматур, и для создания контактной силы.

Краткое описание изобретения
В основе изобретения согласно п. 1 формулы изобретения лежит задача создать разрядник перенапряжения описанного выше типа, который наряду с простотой конструкции имел бы хорошие механические и электрические свойства и который можно изготавливать особенно экономичным способом.

Разрядник перенапряжения согласно изобретению имеет относительно разрядника перенапряжения, известного из уровня техники, то преимущество, что он содержит только одну петлю для фиксации и стягивания двух токоподводящих арматур и по меньшей мере одного удерживаемого между арматурами варистора. Поэтому разрядник перенапряжения может быть изготовлен особенно экономичным способом. Для его монтажа требуется лишь изготовленный заранее и обеспечивающий аксиальную ориентацию шаблон, в котором сперва колоннообразно укладываются токоподводящие арматуры и по меньшей мере один варистор, которые затем за счет наложения петли с созданием натяжения соединяются в механически стабильную активную часть разрядника перенапряжения. Так как при этом ось колоннообразно выполненной активной части в основном симметрично проходит через концы петли, то петля во всей активной части создает равномерное контактной усилие. Таким образом, при возникновении перенапряжения обеспечивается равномерная плотность разрядного тока, проходящего через активную часть, и с большей степенью надежности исключается недопустимо высокий местный нагрев контактных переходов активной части.

Краткое описание чертежей
Предпочтительный пример выполнения изобретения и достигаемые за счет его преимущества описаны ниже подробнее с помощью чертежей, на которых показано:
фиг. 1 - вид сбоку на вариант выполнения разрядника перенапряжения согласно изобретению, литой корпус которого показан прозрачными штриховыми линиями;
фиг. 2 - вид сверху на разрез по линии II-II изображенного в перспективе разрядника перенапряжения по фиг.1 после снятия корпуса;
фиг. 3 - разнесенное изображение разрядника перенапряжения по фиг. 1 после снятия корпуса.

Варианты выполнения изобретения
На всех фигурах одинаковыми позициями обозначены одинаковые части. Показанный на фиг. 1-3 разрядник перенапряжения имеет две изготовленные преимущественно из алюминия и расположенные на расстоянии друг от друга вдоль оси z токоподводящие арматуры 1, 2. Токоподводящая арматура 1 снабжена выполненным в виде резьбового отверстия 11 соединительным устройством для соединения с не изображенным электрическим проводником, несущим высоковольтный потенциал. Токоподводящая арматура 2 снабжена выполненным в виде резьбового отверстия 12 соединительным устройством для соединения с потенциалом земли. Она имеет аксиально направленное резьбовое отверстие 3, в котором расположен прижимной винт 4 с возможностью аксиального перемещения. Позицией 5 обозначена петля из намотанной, усиленной стекловолокном и заключенной в пластмассовую оболочку ленты. Петля 5 ее обоими концами укладывается в выполненные в виде щели участки углублений 6, 7, образованные в токоподводящих арматурах 1, 2.

Между токоподводящими арматурами 1, 2 с образованием колоннообразной активной части расположен цилиндрический варисторный элемент 8 из нелинейного резистивного материала, например, на основе окиси металла, в частности ZnO. В качестве альтернативы вместо одного элемента 8 могут быть предусмотрены также два или больше укладываемых один на другой в колонну варисторных элементов.

В дискообразной выемке, выполненной в токоподводящей арматуре 1, расположены с возможностью аксиального перемещения электрически проводящие части, а именно два создающих контактное давление и выполненных в виде тарельчатых пружин пружинных элемента 9 и изготовленная преимущественно из меди или алюминия или из медного или алюминиевого сплава прижимная шайба 10 (фиг. 2). В дискообразной выемке токоподводящей арматуры 2 расположена также с возможностью аксиального перемещения прижимная шайба 13, изготовленная из того же материала, что и деталь 10 (фиг. 2)ю Между прижимной шайбой 10 и варисторным элементом 8 и между прижимной шайбой 13 и варисторным элементом 8 расположены токопроводящие промежуточные элементы 14, каждый из которых выполнен в виде шайбы с концентрическими относительно оси канавками на обеих торцевых поверхностях (фиг. 3). Токопроводящие промежуточные элементы 14 изготавливаются преимущественно из не полностью отожженного алюминия.

На фиг. 2 показано, что щелеобразные отрезки 15, 16 проходят в основном в поперечном к оси z направлении от внешней поверхности токоподводящих арматур 1 или 2 за ось z. Каждый конец петли 5 вводится в щелеобразный участок 15 или 16 дальше оси z и лежит на поверхности 17 или 18, ограничивающей щелеобразный участок 15 или 16 (фиг. 3). Этим достигается то, что петля 5 в области оси z расположена по центру и обеспечивает равномерное контактное давление в активной части разрядника. Таким образом, обеспечивается равномерная плотность протекающего через активную часть тока разряда при возникновении перенапряжения. Одновременно предотвращаются недопустимо высокие местные нагревы в активной части разрядника.

Повышенная надежность против смещения петли в поперечном к оси z направлении обеспечивается в том случае, если щели 15, 16 образуют с осью z угол, превышающий 90^o, например угол до 95^o, и/или если щели 15, 16 имеют фиксирующие концы петли эатылованные участки, выполненные в опорных поверхностях 17, 18.

Опорные поверхности 17, 18 имеют преимущественно в основном круглый профиль внешней поверхности. В этом случае концы петли лежат на токоподводящих арматурах 1, 2 с равномерным изгибом относительно небольшого радиуса. Благодаря этому в значительной степени предотвращаются нежелательные большие нагрузки петли на изгиб и срез.

Особенно предпочтительным является прямоугольный, в частности квадратный профиль поперечного сечения петли с относительно небольшой шириной в поперечном к оси z направлении, так как в этом случае выполненный в виде щели отрезок 15 или 16 только незначительно должен заходить за ось z. В этом случае токоподводящая арматура 1, 2 имеет высокую механическую прочность.

Токоподводящие арматуры 1, 2 частично и варисторные элементы 8, прижимные пластины 10, 13 и петля 5 полностью закрываются снабженным юбками литым корпусом 19 из изолирующего материала, предпочтительно из эластомерного силикона (фиг. 1).

Для изготовления такого разрядника перенапряжения в шаблон последовательно укладываются друг на друга токоподводящая арматура 2, прижимная шайба 13, один из токопроводящих промежуточных элементов 14, варисторный элемент 8, второй токопроводящий промежуточный элемент 14, прижимная шайба 10, оба пружинных элемента 9 и токоподводящая арматура 1 и предварительно поджимаются. При этом токоподводящие арматуры 1, 2 располагаются так, что их щелеобразные участки 15, 16 лежат точно друг над другом (фиг. 2 и 3). Затем в щели 15, 16 вдвигается предварительно изготовленная петля 5, состоящая предпочтительно из намотанного, лентообразного препрега, затвердевшего после намотки так глубоко, пока концы петли не пересекут ось z. Затем предварительное сжатие снимается и разрядник перенапряжения изготовлен. За счет поворота нажимного винта 4 можно создать дополнительную контактную и удерживающую силу в активной части разрядника.

Вместо заранее изготовленной петли может применяться петля, образованная во время изготовления разрядника перенапряжения. Для этой цели вокруг активной части разрядника с натягом наматывается лента и укладывается на обеих опорных поверхностях 17, 18. При этом обе токоподводящие арматуры плотно соединяются друг с другом с образованием контактной силы и за счет этого создается механически стабильная активная часть создаваемого разрядника перенапряжения. Для достаточной механической прочности активной части разрядника этого натяжения вполне достаточно. При применении ленты с достаточной эластичностью, например ленты, изготовленной из стекловолокна, можно при необходимости отказаться от пружинных элементов 9.

Предпочтительно такая лента является препрегом, в частности на основе стекловолокна и эпоксидного клея. Препрег имеет хороший эффект затвердевания. Поэтому намотанная с натягом из препрега петля после намотки стабильна без применения дополнительных крепежных устройств и может отвердевать при повышенных температурах. При этом образуется петля, состоящая из стекловолокна и покрывающей стекловолокно твердой оболочки из пластмассы.

За счет стягивания двух токоподводящих арматур 1, 2 достигается не только хороший контакт находящихся между арматурами в цепи тока частей, но одновременно и плотное прилегание канавок токопроводящих промежуточных элементов к торцевым поверхностям варисторных элементов 8 и прижимных шайб 10, 13. При последующем заливании активной части разрядника изолирующим материалом, предпочтительно на основе эластомерного силикона, предотвращается таким способом проникновение жидкого изолирующего материала между отдельными частями, лежащими в цепи тока.

Перечень обозначений:
1, 2 - токоподводящие арматуры, 3 - резьбовое отверстие, 4 - прижимной винт, 5 - петля, 6, 7 - выемки в материале, 8 - варисторный элемент, 9 - пружинный элемент, 10 - прижимная шайба, 11, 12 - резьбовые отверстия, 13 - прижимная шайба, 14 - токопроводящие промежуточные элементы, 15, 16 - щелеобразные участки, 17, 18 - опорные поверхности, 19 - литой корпус, z - ось.

Разрядник перенапряжения содержит две расположенные вдоль оси на расстоянии одна от другой токоподводящие арматуры, между которыми расположен, по меньшей мере, один цилиндрический варисторный элемент. Токопроводящие арматуры и по меньшей мере один варисторный элемент стягиваются друг с другом с образованием контактного усилия в механически стабильную активную часть разрядника перенапряжения. Активная часть покрыта литым корпусом из изолирующего материала. В каждой из двух токопроводящих арматур выполнено углубление с проходящим, в основном, в поперечном к оси направлении, выполненным в виде щели участком, который проходит от внешней поверхности арматур за ось. Создающая контактную силу петля в области концов петли вводится за ось в щелеобразные участки и лежит каждым из концов петли на одной из ограничивающих щелеобразные участки поверхностей. Технический результат - повышение технологичности и экономичности изготовления разрядника. 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Разрядник перенапряжения, содержащий две расположенные вдоль оси 2 на расстоянии одна от другой токоподводящие арматуры 1, 2, по меньшей мере, один расположенный между двумя токоподводящими арматурами 1, 2 цилиндрический варисторный элемент 8, удерживающую, по меньшей мере, один варисторный элемент 8 с образованием контактного усилия стягивающую часть с петлей 5 из изолирующего материала и закрывающий, по меньшей мере, частично, по меньшей мере, один варисторный элемент и стягивающую часть литой корпус 19, отличающийся тем, что в каждой из двух токоподводящих арматур 1, 2 выполнено углубление 6, 7 с проходящим, в основном, в поперечном к оси z направлении щелеобразным участком 15, 16, который проходит от внешней поверхности токоподводящей арматуры 1, 2 за ось z, и что петля 5 в области концов петли введена за ось z в щелеобразные участки 15, 16 обеих токоподводящих арматур 1, 2, причем каждый из концов петли лежит на одной из ограничивающих щелеобразные участки 15, 16 опорных поверхностей 17, 18. 2. Разрядник перенапряжения по п.1, отличающийся тем, что опорные поверхности 17, 18 имеют, в основном, круглый профиль поверхности. 3. Разрядник перенапряжения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере, в одной из двух токоподводящих арматур 1, 2 выполнена дискообразная выемка для размещения, по меньшей мере, одного создающего контактное усилие пружинного элемента 9 и/или пpижимной шайбы 10, 13. 4. Разрядник перенапряжения по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что петля 5 содержит намотанную ленту. 5. Разрядник перенапряжения по п.4, отличающийся тем, что намотанная лента заключена в пластмассовую оболочку. 6. Разрядник перенапряжения по п.5, отличающийся тем, что пластмассовая оболочка образована перед укладыванием петли 5 на опорные поверхности 17, 18 путем затвердевания отвердевающей пластмассы. 7. Разрядник перенапряжения по п.6, отличающийся тем, что пластмассовая оболочка образована после укладывания петли 5 на опорные поверхности 17, 18 путем затвердевания отвердевающей пластмассы. 8. Разрядник перенапряжения по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что петля 5 имеет прямоугольное поперечное сечение. 9. Разрядник перенапряжения по одному из пп.1 - 8, отличающийся тем, что в цепи тока между обеими токоподводящими арматурами 1, 2 предусмотрен, по меньшей мере, один деформируемый токопроводящий промежуточный элемент 14 для образования контактного усилия. 10. Разрядник перенапряжения по п.9, отличающийся тем, что токопроводящий промежуточный элемент 14 выполнен в виде шайбы и имеет концентрические относительно оси z, выполненные на торцевых поверхностях шайбы канавки.