РАЗРЯДНИК ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК H01C7/12 H01T4/06 

Изобретение относится к разряднику защиты от перенапряжений согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

При этом изобретение исходит из уровня техники, представленного в ЕР 0614198 В1. Описанный в нем разрядник защиты от перенапряжений содержит две токоведущие арматуры и расположенную между токоведущими арматурами стопку из расположенных друг на друге варисторных элементов. Электрический контакт между токоведущими арматурами и варисторными элементами создается с помощью двух или более петель из электроизоляционного материала, концы которых опираются на одну из обеих токоведущих арматур, и которые нагружают контактным усилием обе токоведущие арматуры и тем самым расположенные между ними варисторные элементы.

При большой габаритной высоте, которая необходима, например, при номинальных напряжениях свыше 70 кВ, обычно не применяют выполненные таким образом разрядники защиты от перенапряжений, поскольку в этом случае при его изготовлении необходимо предусматривать относительно сложные меры.

Из ЕР 0335479 В1 известен разрядник защиты от перенапряжений, содержащий корпус защиты от климатических условий, две выходящие из корпуса токоведущие арматуры и выполненную осесимметричной активную часть, которая находится внутри корпуса с расположением между обеими токоведущими арматурами. Активная часть образована из нескольких цилиндрических модулей, которые в виде стопки установлены друг на друга. Каждый модуль имеет несколько лежащих вдоль оси цилиндра с прилеганием друг к другу торцевыми сторонами цилиндрических варисторных элементов. Электрический контакт между варисторными элементами обеспечивается в основном проходящей аксиально обмоткой из нити, которая нагружает усилием сжатия две ограничивающие модуль с торцевых сторон металлические концевые части. Концевые части смежных модулей соединены гальванически друг с другом с помощью резьбового болта.

Изготовление такого разрядника защиты от перенапряжений является относительно сложным, поскольку на первой стадии необходимо сначала изготовить модули путем намотки нити, а затем на следующей стадии соединять резьбовым элементом смежные концевые части модулей с образованием хорошо проводящей соединительной части.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании разрядника защиты от перенапряжений указанного в начале типа, который можно изготавливать простым и экономически выгодным образом также при большой габаритной высоте.

Разрядник защиты от перенапряжений согласно изобретению отличается от аналогичного разрядника защиты от перенапряжений согласно уровню техники тем, что его можно изготовлять практически с любой габаритной высотой простым и экономичным образом. В активную часть разрядника встраивается по меньшей мере один расположенный между варисторными элементами соединительный элемент из электрически проводящего материала с выполненными и расположенными подходящим образом местами опоры. Удерживаемые в местах опоры петли проходят в противоположных направлениях и закрепляются в местах опоры токоведуших арматур или другого дополнительного соединительного элемента или двух дополнительных соединительных элементов с созданием контактного усилия. Поэтому для его монтажа требуется по существу только один хорошо зарекомендовавший себя при изготовлении разрядников защиты от перенапряжений, согласно уровню техники предварительно изготовленный и временно обеспечивающий осевую ориентацию шаблон, в котором устанавливаются друг на друга токоведущие арматуры, варисторные элементы и в зависимости от диаметра варисторных элементов и габаритной высоты также один или несколько соединительных элементов устанавливаются друг на друга и затем за счет установки петель и предварительного натяжения соединяются в механически устойчивую активную часть разрядника защиты от перенапряжений.

При укладывании в стопку можно обеспечивать механическую устойчивость активной части путем последовательного сжатия следующих друг за другом частичных стопок, причем усилие сжатия обеспечивается интегрированными в арматуры и/или соединительные элементы зажимными устройствами или же пружинными элементами, которые встраиваются в образованную в шаблоне стопку и при установке петель создают желаемое контактное усилие и тем самым также необходимую механическую устойчивость.

Количество дополнительных зажимных устройств может быть уменьшено, если петли образованы упруго деформируемой лентой, возможно из стекловолокна.

Для хорошей механической устойчивости активной части обычно достаточно четырех установленных на соединительных элементах петель, из которых, например, две установлены диаметрально относительно друг друга и проходят противоположно двум другим петлям. Повышенная устойчивость достигается применением шести сдвинутых относительно друг друга на 60^o в окружном направлении опорных участков, три из которых служат для направления петель в заданном первом направлении и три другие - в противоположном направлении. Устойчивость еще немного повышается благодаря восьми или большему количеству опорных участков, однако это приводит к дополнительным расходам при изготовлении. Проходящие на соединительной детали противоположно друг другу петли могут быть расположены без смещения в окружном направлении, а только со смещением в осевом направлении. При необходимости соединительная деталь может быть также выполнена из двух соединяемых друг с другом с возможностью разъема или отделяемых друг от друга частей, которые несут проходящие только в одном направлении петли.

Ниже приводится описание предпочтительного варианта выполнения изобретения и достигаемых с его помощью преимуществ со ссылками на чертеж, где на виде сбоку показан разрядник защиты от перенапряжений, согласно изобретению осесимметричный корпус которого показан в разрезе.

Разрядник защиты от перенапряжений имеет осесимметричный корпус 1, в котором вдоль не обозначенной оси корпуса расположена выполненная осесимметричной активная часть 2 разрядника. Корпус образован снабженной ребрами изоляционной трубой 3 из устойчивого к действию метеорологических условий материала, например из полимерного материала, как, например, силикона или фарфора, и двух закрепленных на торцевых сторонах изоляционной трубы металлических токоведущих арматур 4 и 5. Токоведущие арматуры 4, 5 имеют соответствующую герметично закрывающую корпус 1, по причинам обзорности не обозначенную металлическую пластину на также цилиндрической закрывающей части 6, соответственно 7, которые расположены осесимметрично внутри корпуса 1 и закрывают сверху, соответственно снизу, активную часть 2 разрядника. В закрывающей части 6, соответственно 7, выполнено снабженное внутренней резьбой отверстие. С внутренней резьбой взаимодействует проходящий вдоль оси корпуса через пластину токоведущей арматуры выходящий наружу прижимной винт 8, соответственно 9. Основание прижимного винта 8, соответственно 9, опирается на установленную с возможностью перемещения в углублении закрывающей части 6, соответственно 7, металлическую прижимную пластину 10, соответственно 11, активной части 2 разрядника.

Активная часть разрядника выполнена в виде стопки и содержит наряду с обеими закрывающими частями 6 и 7 также цилиндрические варисторные элементы 12 из нелинейного резистивного проводникового материала, например на основе оксида металла, в частности ZnO, и выполненные цилиндрическими металлические соединительные элементы 13. Кроме того, в активной части 2 разрядника предусмотрены другие прижимные пластины 10', 11', а также выполненные в виде шайб переходные элементы 14, которые расположены между прижимной пластиной 10, 10', 11, 11' и смежным варисторным элементом 12, между смежными варисторными элементами 12 и между соединительным элементом 13 и варисторным элементом 12 или прижимной пластиной.

Позицией 15 обозначены петли из изоляционного материала, которые предпочтительно выполнены из намотанной, усиленной волокном и заложенной в полимерную матрицу ленты и которые стягивают с образованием контактного усилия два соединительных элемента 13 или закрывающую часть 6 и примыкающий в активной части 2 разрядника к части 6 соединительный элемент 13, соответственно, закрывающую часть 7 и примыкающий в активной части 2 разрядника к части 7 соединительный элемент 13. Петли 15 входят своими концами в пазы 16, 16', которые выполнены в поверхностях оболочки закрывающих частей 6, 7 и соединительных элементов 13. Закрывающие части 6, 7 соответственно, соединительные элементы 13 выступают в радиальном направлении за прижимные пластины 10, 10', 11, 11' и варисторные элементы 12. Таким образом, расположенные в пазах 16, 16' петли 15 имеют благоприятное с диэлектрической точки зрения заданное расстояние от варисторных элементов 12. Аналогичное направление петель может быть обеспечено, если закрывающие части 6, 7 и соединительные элементы 12 хотя и имеют одинаковый с варисторными элементами 12 диаметр, однако вместо пазов имеют только радиально проходящие выступы, на которые опираются петли 15.

Каждый соединительный элемент 13 имеет шесть расположенных со сдвигом относительно друг друга в окружном направлении на примерно 60^o пазов 16, 16'. Эти пазы имеют открытый в осевом направлении, выполненный в виде полукруга участок, на которые опираются концы одной из петель 15. К полукруглым участкам примыкают два проходящих в основном в осевом направлении участка, в которых удерживаются соответствующая часть примыкающего к концу установленной петли, проходящего прямолинейно участка петли. Этот участок проходит параллельно и на заданном, в диэлектрическом отношении благоприятном расстоянии от варисторных элементов, нагруженных контактным усилием с помощью установленной петли.

Проходящие прямолинейно участки пазов 16 проходят противоположно соответствующим участкам пазов 16'. На каждый паз 16' опирается одна из трех петель, которые стягивают соединительный элемент 13 и закрывающую часть 6, а также расположенные между ними варисторные элементы с образованием контактного усилия. Величину контактного усилия регулируют при монтаже разрядника защиты от перенапряжений посредством поворота прижимного винта 8 и тем самым осевого сдвига прижимной пластины 10. В каждом из пазов 16 установлена одна из трех петель, которые стягивают оба соединительных элемента 13 и расположенные между ними варисторные элементы с образованием контактного усилия. При этом контактное усилие обеспечивается упруго деформируемыми петлями, и при желании его можно изменять по величине с помощью встраиваемого в соединительный элемент 13 зажимного устройства с прижимным винтом и прижимной пластиной. При необходимости в соединительный элемент 13 можно встроить еще второе зажимное устройство, которое воздействует на расположенный выше него участок активной части 2 разрядника. В этом случае можно отказаться от прижимного винта 8 и прижимной пластины 10.

В окружном направлении соединительных элементов 13 пазы 16, 16' следуют друг за другом попеременно. Таким образом, создаваемое петлями усилие сжатия равномерно передается на все варисторные элементы 12.

Для изготовления этого разрядника защиты от перенапряжений последовательно устанавливают друг на друга в шаблоне закрывающую часть 7, нажимную пластину 11, переходной элемент 14, попеременно другие переходные элементы, варисторные элементы 12, прижимную пластину 11' и нижний соединительный элемент 13. При этом пазы 16' закрывающей части 7 и пазы 16 соединительного элемента 13 ориентируют так, что они находятся на одной линии друг с другом. Затем устанавливают три предварительно изготовленные петли 15, которые состоят предпочтительно из намотанного, лентообразного препрега, который отвержден после намотки, в находящиеся на одной линии друг с другом пазы 16, 16' и путем поворота прижимного винта 9 прикладывают усилие к прижимной пластине 11 и тем самым через стягивающие петли 15 ко всем находящимся между частями 7 и 13 варисторным элементам активной части разрядника.

Затем на соединительный элемент 13 устанавливают стопкой соответствующие другие варисторные элементы 12 и переходные элементы и эту частичную стопку соединяют с другим соединительным элементом 13. Эта частичная стопка активной части разрядника может быть стянута петлями, которые при изготовлении разрядника защиты от перенапряжений образуют путем намотки нагруженной растягивающим усилием ленты, укладываемой в находящиеся на одной линии друг с другом пазы 16 и 16'.

Соответствующим образом можно удлинить активную часть разрядника другими частичными стопками и наконец закрыть закрывающей частью 6. Затем активную часть можно вставить в корпус 1 и закрыть его после наполнения отверждающимся изоляционным средством. Поскольку петли установлены на расстоянии от варисторных элементов 12, то изоляционное средство окружает активную часть с большой вероятностью без образования зазоров и усадочных раковин. Поэтому разрядник защиты от перенапряжений согласно изобретению имеет несмотря на любую габаритную высоту не только хорошие механические свойства, но также и хорошие электрические свойства.

Корпус не должен обязательно содержать изоляционный материал, он может быть также металлическим. В этом случае между стенкой корпуса и активной частью разрядника необходимо предусмотреть дополнительно регулирующие потенциал средства, а на торцевых сторонах корпуса - выводы.

Изобретение относится к области электротехники. Разрядник защиты от перенапряжений имеет расположенную между двумя токоведущими арматорами, осесимметричную активную часть, которая содержит установленные элементы, также электрически проводящий, осесимметричный соединительный элемент из электрически проводящего материала, расположенный между двумя следующими в стопке друг за другом варисторными элементами. В соединительном элементе выполнены по меньшей мере четыре опорных участка, которые равномерно распределены в окружном направлении вокруг оси. На два первых опорных участка опирается одна из двух первых петель, которая нагружает соединительный элемент и лежащие на соединительном элементе варисторные элементы контактным усилием. На два вторых опорных участка опирается одна из двух вторых петель, которая нагружает соединительный элемент и находящиеся под соединительным элементом варисторные элементы контактным усилием. Технический результат - возможность иметь большую габаритную высоту и хорошие механические и электрические свойства. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Разрядник защиты от перенапряжений, содержащий две расположенные на расстоянии друг от друга вдоль оси токоведущие арматуры (4, 5), расположенную между обеими токоведущими арматурами (4, 5) осесимметричную активную часть (2), которая содержит установленные стопкой друг на друга цилиндрические варисторные элементы (12), корпус (1) для размещения активной части и крепление, содержащее петли и нагружающее активную часть (2) контактным усилием, отличающийся тем, что активная часть (2) имеет по меньшей мере один электрически проводящий осесимметричный соединительный элемент (13), расположенный между двумя следующими в стопке друг за другом варисторными элементами (12) и имеющий по меньшей мере четыре опорных участка (16, 16'), которые равномерно распределены в окружном направлении вокруг оси и выполнены в соединительном элементе (13) и/или выполнены на соединительном элементе (13), причем на два первых опорных участка (16) опирается одна из двух первых петель (15), которая нагружает соединительный элемент (13) и первый из обоих варисторных элементов (12) контактным усилием, а на два вторых участка (16') опирается одна из двух вторых петель (15), которая нагружает соединительный элемент (13) и второй из обоих варисторных элементов (12) вторым контактным усилием.2. Разрядник защиты от перенапряжений по п.1, отличающийся тем, что соединительный элемент содержит первое и/или второе зажимное устройство, создающее контактное усилие.3. Разрядник защиты от перенапряжений по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый первый опорный участок (16) расположен между соответствующими двумя вторыми опорными участками (16').4. Разрядник защиты от перенапряжений по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что соединительный элемент (13) выступает в радиальном направлении за варисторные элементы (12), а в выступающем участке соединительной части выполнены пазы, образующие опорные участки (16, 16').5. Разрядник защиты от перенапряжений по п.4, отличающийся тем, что пазы имеют открытый в осевом направлении полукруглый участок, на который опирается конец одной из первых или вторых петель (15).6. Разрядник защиты от перенапряжений по п.5, отличающийся тем, что к полукруглому участку примыкают два проходящих в основном в осевом направлении участка, на которые опирается соответствующая часть примыкающего к концу петли, проходящего прямолинейно участка петли, которая проходит параллельно и на заданном расстоянии от нагружаемых петлей (15) контактным усилием варисторных элементов (12).7. Разрядник защиты от перенапряжений по п.6, отличающийся тем, что проходящие прямолинейно участки направлены противоположно следующим друг за другом в периферийном направлении пазам.8. Разрядник защиты от перенапряжений по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что соединительная часть имеет шесть расположенных со сдвигом относительно друг друга примерно на 60° в окружном направлении пазов.