РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2016 года по МПК H01C7/12 

Изобретение касается разрядника для защиты от перенапряжений, имеющего трубчатый корпус, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Разрядники для защиты от перенапряжений представляют собой защитные системы, например, для высоковольтных установок, таких как линии передачи или распределительные установки, которые при возникших перенапряжениях вследствие удара молнии или нарушения функций других отдельных систем отводят эти перенапряжения в массу и таким образом защищают другие конструктивные элементы высоковольтной установки.

Такого рода разрядник для защиты от перенапряжений включает в себя один или несколько цилиндрических варисторных блоков, которые состоят каждый из колонки отдельных, тоже цилиндрических, варисторных элементов. Варисторные элементы отличаются сопротивлением, зависящим от напряжения. При низких напряжениях они действуют как изоляторы. Начиная с определенного порогового напряжения, которое зависит от материала, они проявляют хорошую проводимость. Часто варисторные элементы изготавливаются из оксидов металлов, таких как оксид цинка. Варисторный блок ограничен на двух концах арматурами, которые создают электрический контакт с высоковольтной установкой и с массой. Чтобы обеспечить хороший электрический контакт даже при механической нагрузке, варисторный блок должен находиться в сборе под давлением. Это может осуществляться, когда стягивающие элементы, например тросы или стержни, предпочтительно из упрочненного стекловолокном полимерного материала, зажимаются в арматурах с натяжением. Стягивающие элементы охватывают при этом варисторную колонку и образуют, таким образом, клетку вокруг нее. Варисторный блок включает в себя, таким образом, варисторную колонку, арматуры и стягивающие элементы.

При применении в высоковольтных установках с напряжениями в несколько сотен киловольт эти разрядники для защиты от перенапряжений могут иметь размеры более одного метра. Для повышения механической устойчивости в них между концевыми арматурами расположен трубчатый корпус, например, из композитного материала, такого как упрочненный стекловолокном полимерный материал. Так как варисторная колонка из-за требуемых изоляционных промежутков имеет меньший диаметр, чем внутренний диаметр корпуса, варисторный блок в этом случае содержит промежуточные пластины, которые вставлены в варисторную колонку и опирают ее на внутреннюю сторону корпуса. Варисторный блок зафиксирован таким образом в направлениях, поперечных оси трубы корпуса. Для повышения изгибной прочности корпуса известно усиление корпуса в области концевой арматуры.

Так, в DE 202005008111 U1 показан разрядник для защиты от перенапряжений, который имеет опорный элемент с внутренней стороны корпуса в области концевой арматуры. Корпус заключен между концевой арматурой и опорным элементом и удерживается посредством склеивания.

Задачей настоящего изобретения является предложить разрядник для защиты от перенапряжений с высокой изгибной прочностью в области конца корпуса, который обеспечит возможность замены варисторного блока, в частности с промежуточными пластинами, без разрушения.

Задача решается средствами изобретения по п. 1 формулы изобретения.

При этом изобретение исходит из разрядника для защиты от перенапряжений, имеющего трубчатый корпус из электрически непроводящего механически устойчивого материала, соединенную с одним концом корпуса концевую арматуру, расположенный в корпусе варисторный блок и расположенный в области концевой арматуры опорный элемент. При этом в соответствии с изобретением предусмотрено, что опорный элемент имеет прилегающее к корпусу опорное кольцо, имеющее конус, и прижимное кольцо, имеющее сопряженный с этим конусом ответный конус. При этом конус притянут к ответному конусу таким образом, что опорное кольцо без возможности смещения прижато к корпусу. Благодаря наличию разъемного прессового соединения посредством конусов опорного элемента предпочтительно обеспечивается возможность как более позднего, то есть после монтажа варисторного блока, встраивания опорного элемента в корпус, так и при необходимости повторного извлечения путем разъединения стяжки, без необходимости разрушения при этом опорного элемента или корпуса.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения опорное кольцо прилегает к внутренней стороне корпуса. Благодаря расположенному на внутренней стороне опорному кольцу предотвращается продольный изгиб корпуса при изгибной нагрузке и при этом достигается особенно высокая изгибная прочность корпуса.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения опорное кольцо имеет второй конус с противоположной первому конусу конусностью. Кроме того, опорный элемент имеет второе прижимное кольцо, имеющее второй ответный конус, который сопряжен со вторым конусом. Это способствует особенно хорошему распределению прижимных сил опорного кольца, действующих на корпус.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения опорное кольцо, первое прижимное кольцо и при необходимости второе прижимное кольцо расположены коаксиально оси трубы корпуса и для создания или разъединения стяжки могут смещаться друг относительно друга по оси трубы. Это обеспечивает возможность легкого позиционирования опорного элемента в корпусе и, кроме того, простого притягивания и отсоединения опорного элемента.

Предпочтительно, кроме того, может быть предусмотрено, что либо опорное кольцо и первое прижимное кольцо, либо первое и второе прижимные кольца соединены друг с другом с помощью средств регулирования и что смещение, необходимое для создания или разъединения стяжки, может регулироваться с помощью средств регулирования. Средства регулирования, с одной стороны, обеспечивают возможность особенно простой стяжки и отсоединения опорного элемента, а с другой стороны, надежной фиксации опорного элемента в притянутом положении.

Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью чертежей. При этом показано:

фиг. 1 - головной конец предлагаемого изобретением разрядника для защиты от перенапряжений, снабженный опорным элементом, на изображении в половинном сечении;

фиг. 2 - отдельные части опорного элемента с фиг. 1 на изображении в половинном сечении;

фиг. 3 - один из альтернативных вариантов осуществления опорного элемента на изображении в половинном сечении;

фиг. 4 - другой альтернативный вариант осуществления опорного элемента на изображении в половинном сечении.

Соответствующие друг другу части на всех фигурах снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями.

На фиг. 1 показана головная область разрядника 1 для защиты от перенапряжений. Трубчатый корпус 2 жестко соединен с концевой арматурой 3. Соединение может осуществляться, например, посредством склеивания под давлением. Корпус 2 состоит при этом из электрически непроводящего механически устойчивого материала, чаще всего композитного материала, например упрочненного стекловолокном полимерного материала. С наружной стороны корпуса 2 для увеличения пути тока утечки и для улучшения атмосферостойкости нанесена оболочка, имеющая юбки 14, например, из силикона. Концевая арматура 3 состоит чаще всего из электрически проводящего материала, например из алюминия или стали. Такая концевая арматура 3 находится, как правило, на обоих концах корпуса 2, однако здесь показана только концевая арматура 3 на головном конце корпуса 2. В окончательно смонтированном состоянии концевая арматура 3 электрически соединена с соответствующим концом не изображенного здесь варисторного блока. Для монтажа устанавливается корпус 2 с закрепленными на концах корпуса концевыми арматурами 3, и варисторный блок сверху вводится в корпус 2. После этого в корпус 2 вводится опорный элемент 4 и фиксируется в корпусе 2 в области верхней концевой арматуры 3. При этом опорный элемент 4 выдается за область концевой арматуры 3 внутрь корпуса 2. В примере осуществления в соответствии с фиг. 1 опорный элемент 4 включает в себя опорное кольцо 5, первое прижимное кольцо 7 и второе прижимное кольцо 10. Первое прижимное кольцо 7 имеет отверстия, второе прижимное кольцо 10 отверстия, снабженные внутренней резьбой. Средства 13 регулирования, которые здесь изображены в виде винтов, введены через отверстия первого прижимного кольца 7 во внутреннюю резьбу второго прижимного кольца 10.

Опорное кольцо 5 имеет цилиндрическую прямую наружную боковую поверхность 15 и на внутренней боковой поверхности первый конус 6 и второй конус 9. Наружная боковая поверхность 15 опорного кольца 5 прилегает к внутренней стороне корпуса 2. Второй конус 9 имеет противоположную первому конусу 6 конусность относительно оси 13 трубы, но одинаковый угол α при вершине конуса.

Первое прижимное кольцо 10 имеет прямую внутреннюю боковую поверхность и первый ответный конус 8 на своей наружной боковой поверхности. Угол при вершине первого ответного конуса 8 соответствует углу α при вершине первого конуса 6, однако, с противоположной конусностью. Диаметр первого прижимного кольца 7 выбран так, что первое прижимное кольцо 7 по меньшей мере частично может коаксиально вдвигаться в опорное кольцо 5. Второе прижимное кольцо 10 по своей наружной форме и своим размерам соответствует первому прижимному кольцу 7, однако расположено, будучи повернуто на 180° вокруг оси, поперечной оси 12 трубы.

Первое прижимное кольцо 7 расположено в опорном кольце 5 так, что первый ответный конус 8 по меньшей мере частично прилегает к первому конусу 6. Таким образом, первый конус 6 и первый ответный конус 8 сопряжены друг с другом. Второе прижимное кольцо 10 расположено в опорном кольце 5 так, что второй ответный конус 11 по меньшей мере частично прилегает ко второму конусу 9. Таким образом, второй конус 9 и второй ответный конус 11 сопряжены друг с другом.

Первое и второе прижимное кольцо 7, 10 соединены с помощью средств 13 регулирования. Средства 13 регулирования через отверстия в первом прижимном кольце 7 вставлены во внутреннюю резьбу второго прижимного кольца 10. Первое и второе прижимное кольцо 7, 10 находятся при этом на расстоянии в осевом направлении оси 12 трубы. Когда средства 13 регулирования затягиваются, то это расстояние уменьшается. Первый и второй ответный конус 8, 11 скользят при этом по соответственно сопряженному конусу 6, 9 и прижимают при этом опорное кольцо 5 наружу к корпусу 2.

На фиг. 2 показаны отдельные части опорного элемента 4 с фиг. 1 в демонтированном состоянии. Для монтажа первое прижимное кольцо 7 и второе прижимное кольцо 10 с противоположных сторон вставляются в опорное кольцо 5. С помощью средств 13 регулирования первое и второе прижимные кольца 7, 10 без затяжки соединяются друг с другом. Предварительно смонтированный таким образом опорный элемент 4 затем с одного конца вводится в корпус 2 и располагается в области концевой арматуры 3. При правильном положении опорного элемента 4 средства 13 регулирования затягиваются, и таким образом прижимные кольца 7, 10 притягиваются к опорному кольцу 5, и одновременно опорное кольцо 5 прижимается наружу к внутренней стенке корпуса 2. При этом опорный элемент 4 зафиксирован в корпусе 2. Если, например, после электрического испытания необходимо извлечь варисторный блок, то средства 13 регулирования и вместе с тем стяжка разъединяются, и опорный элемент 4 может извлекаться из корпуса 2 и ремонтироваться или заменяться.

На фиг. 3 и 4 показаны другие варианты осуществления опорного элемента 4 в корпусе 2. Другие компоненты разрядника 1 для защиты от перенапряжений в целях наглядности здесь не изображены.

На фиг. 3 показан опорный элемент 4, имеющий опорное кольцо 5 и первое прижимное кольцо 7. Опорное кольцо 5 имеет первый конус 6, первое прижимное кольцо, 7 первый ответный конус 8. Первое прижимное кольцо 7 расположено в опорном кольце 5 так, что первый конус 6 и первый ответный конус 8 прилегают друг к другу. Опорное кольцо 5 и первое прижимное кольцо 7 могут с помощью не изображенного здесь инструмента для затяжки притягиваться друг к другу, при этом первое прижимное кольцо 7 вжимается в опорное кольцо 5. При надлежащей обработке поверхности первого конуса 6 и первого ответного конуса 8 эта стяжка является самофиксирующейся. Разъединение стяжки осуществляется тогда с помощью соответствующего инструмента для разъединения.

На фиг. 4 на опорном кольце 5 на более широком конце первого конуса 6 выполнен кольцевой бортик 16, в котором в направлении, параллельном оси 12 трубы, выполнены отверстия, снабженные резьбой. Первое прижимное кольцо 7 имеет сквозные отверстия, также параллельные оси 12 трубы, через которые средства 13 регулирования вставлены в резьбу в бортике 16 первого прижимного кольца 5. Пи затяжке средств 13 регулирования прижимное кольцо 7 смещается по конусу 6 и ответному конусу 8 относительно опорного кольца 5 и притягивает его к корпусу 2.

Изобретение касается разрядника (1) для защиты от перенапряжений, имеющего трубчатый корпус (2), соединенную с одним концом корпуса (2) концевую арматуру (3), расположенный в корпусе (2) варисторный блок и расположенный в области концевой арматуры (3) опорный элемент (4), который имеет прилегающее к корпусу (2) опорное кольцо (5), имеющее конус (6), и прижимное кольцо (7), которое имеет соответствующий конусу (6) ответный конус (8). При этом конус (6) притянут к ответному конусу (8) таким образом, что опорное кольцо (5) без возможности смещения прижато к корпусу (2). Технический результат - создание разрядника с высокой изгибной прочностью, в котором опорный элемент (4) может вставляться и снова извлекаться после монтажа варисторного блока. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Разрядник (1) для защиты от перенапряжений, имеющий трубчатый корпус (2) из электрически непроводящего механически устойчивого материала, соединенную с одним концом корпуса (2) концевую арматуру (3), расположенный в корпусе (2) варисторный блок и расположенный в области концевой арматуры (3) опорный элемент (4),
отличающийся тем, что опорный элемент (4) имеет прилегающее к корпусу (2) опорное кольцо (5), имеющее первый конус (6), и первое прижимное кольцо (7), имеющее сопряженный с первым конусом (6) первый ответный конус (8), при этом первый конус (6) притянут к первому ответному конусу (8) таким образом, что опорное кольцо (5) без возможности смещения прижато к корпусу (2).

2. Разрядник (1) для защиты от перенапряжений по п. 1, отличающийся тем, что опорное кольцо (5) прилегает к внутренней стороне корпуса (2).

3. Разрядник (1) для защиты от перенапряжений по одному из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что опорное кольцо (5) имеет второй конус (9) с противоположным первому конусу (6) уклоном и что опорный элемент (4) имеет второе прижимное кольцо (10), имеющее второй ответный конус (11), который сопряжен со вторым конусом (9).

4. Разрядник (1) для защиты от перенапряжений по п. 3, отличающийся тем, что опорное кольцо (5), первое прижимное кольцо (7) и при необходимости второе прижимное кольцо (10) расположены коаксиально оси (12) трубы корпуса (2) и для создания или разъединения стяжки могут смещаться друг относительно друга по оси (12) трубы.

5. Разрядник (1) для защиты от перенапряжений по п. 3, отличающийся тем, что либо опорное кольцо (5) и первое прижимное кольцо (7), либо первое и второе прижимные кольца (7, 10) соединены друг с другом с помощью средств (13) регулирования и что смещение, необходимое для создания или разъединения стяжки, регулируется с помощью средств (13) регулирования.

6. Разрядник (1) для защиты от перенапряжений по п. 4, отличающийся тем, что либо опорное кольцо (5) и первое прижимное кольцо (7), либо первое и второе прижимные кольца (7, 10) соединены друг с другом с помощью средств (13) регулирования и что смещение, необходимое для создания или разъединения стяжки, регулируется с помощью средств (13) регулирования.