РАЗРЯДНИК ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2016 года по МПК G01K5/48 H01C7/12 H01T1/14 

Изобретение касается разрядника защиты от перенапряжений для высоких напряжений, имеющего высоковольтный разъем, который соединен с образующим нелинейное сопротивление блоком разрядника, и температурный сенсор для регистрации температуры блока разрядника.

Такой разрядник защиты от перенапряжений уже известен, например, из DE 19728961 A1. Описанный там разрядник для защиты от перенапряжений рассчитан на высокие или средние напряжения и имеет газонепроницаемый герметичный корпус, в котором расположен блок разрядника. Блок разрядника состоит из цилиндрических элементов разрядника, которые спакетированы один над другим и стянуты друг с другом посредством стяжного устройства. Цилиндрические элементы разрядника образуют нелинейное сопротивление и состоят, например, из окиси цинка. Для измерения температуры блока разрядника предусмотрен поверхностный сенсор, который регистрирует температуру блока разрядника.

Из DE 102010038208 A1 известен разрядник для защиты от перенапряжений, у которого температурный порог блока разрядника регистрируется с помощью терморезистора с положительным или отрицательным температурным коэффициентом.

Измерение температуры блока разрядника может использоваться для контроля состояния старения разрядника для защиты от перенапряжений. Вследствие температуры окружающей среды и напряжения, прикладываемого к разряднику, температура разрядника изменяется. Выше определенной температуры разрядник для защиты от перенапряжений становится термически неустойчивым, если только моментальная нагрузка, то есть напряжение, прикладываемое к разряднику для защиты от перенапряжений, не уменьшается. Соответствующая точка, в которой начинается эта термическая неустойчивость, может находиться по заранее определенному полю характеристик, которое, в частности, содержит температуру разрядника в качестве параметра. Путем измерения температуры блока разрядника управление установки, в которой интегрирован разрядник для защиты от перенапряжений, может надлежащим образом изменять нагрузку на разрядник, так чтобы разрядник для защиты от перенапряжений снова возвращался в свою термически устойчивую область.

Однако непрерывный контроль температуры блока разрядника во время его эксплуатации трудоемок. Кроме того, как уже изложено выше, известно применение для этого поверхностных сенсоров, которые интегрированы в блок разрядника. Из практики известно также инфракрасное измерение корпуса разрядника.

Задачей изобретения является предоставить разрядник для защиты от перенапряжений вышеназванного рода, который постоянно обеспечивает возможность простой и надежной регистрации температуры блока разрядника во время его эксплуатации.

Изобретение решает эту задачу посредством того, что температурный сенсор регистрирует изменение продольного расширения блока разрядника.

В соответствии с изобретением температура блока разрядника регистрируется на основании его зависящего от температуры продольного расширения. Контроль продольного расширения по сравнению с применяемыми до сих пор способами измерения температуры представляет собой особенно простую и оптимальную по стоимости возможность регистрации температуры, как правило, находящегося под высоким напряжением блока разрядника во время его эксплуатации.

Блок разрядника может быть расположен в газонепроницаемом герметичном корпусе. Альтернативно этому разрядник для защиты от перенапряжений представляет собой разрядник для защиты от перенапряжений, не имеющий корпуса.

Целесообразным образом температурный сенсор имеет тензодатчик или средства для регистрации механического напряжения. Этот тензодатчик или средства для регистрации механического напряжения расположен/расположены на конструктивном элементе, на который одним из своих концов оперт блок разрядника. Разумеется, можно также предусмотреть жесткий промежуточный элемент между конструктивным элементом, на котором закреплен тензодатчик, и блоком разрядника, который непосредственно связывает продольное расширение блока разрядника с растяжением или напряжением конструктивного элемента, на котором закреплен/закреплены тензодатчик или средства для регистрации механического напряжения. Предпочтительно они расположены на противоположном высоковольтному разъему конце разрядника для защиты от перенапряжений, распространяющегося в продольном направлении.

Альтернативно этому в рамках изобретения возможно, чтобы температурный сенсор включал в себя датчик давления, к которому примыкает сам блок разрядника или жесткий передающий элемент, на конец которого, противоположный датчику давления, оперт блок разрядника. Датчик давления представляет собой, например, мембрану или пластину датчика давления. По этому предпочтительному усовершенствованию продольное расширение блока разрядника передается в датчик давления, который при этом растягивается или напрягается. Если датчик давления представляет собой упругую мембрану, эта мембрана при продольном расширении блока разрядника выпячивается в одном направлении. Это выпячивание может, в принципе, регистрироваться любыми сенсорами. Если датчик давления представляет собой стяжную пластину, механическое напряжение может, например, регистрироваться с помощью тензодатчика.

Предпочтительно предусмотрены средства для оптического контроля выпячивания, растяжения или механического напряжения датчика давления. Эти оптические средства представляют собой, например, камеру, в которой интегрирована шкала длины.

Альтернативно этому датчик давления может быть расположен между шкалой длины и камерой, так чтобы благодаря этому расположению в одну линию между камерой, датчиком давления и шкалой длины продольное растяжение могло удобно считываться по отображаемому на шкале контуру датчика давления.

Предпочтительно, чтобы блок разрядника образовывал пакет элементов разрядника, при этом для стягивания элементов разрядника предусмотрены стяжные элементы. Эти, например, цилиндрические элементы разрядника изготовлены из материала, который целесообразным образом образует нелинейное сопротивление. Целесообразным образом элементы разрядника изготовлены из окиси металла, такой как окись цинка. Стяжные средства состоят из электрически не проводящего материала.

По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения температурный сенсор расположен на разряднике для защиты от перенапряжений в месте, близком к потенциалу земли. В этом случае разрядник для защиты от перенапряжений имеет сторону высокого напряжения, к которой прикладывается высоковольтный потенциал, и противоположную стороне высокого напряжения сторону, которая соединена с потенциалом земли. Когда температурный сенсор располагается на конце, близком к потенциалу земли, отпадает необходимость в трудоемкой, как правило, изоляции температурного сенсора на высоковольтном потенциале относительно устройства контроля, которое находится на потенциале земли. Устройство контроля, например, интегрировано в регулирование установки, частью которой является разрядник для защиты от перенапряжений.

Предпочтительно блок разрядника представляет собой столбик элементов разрядника, которые спакетированы один над другим и стянуты друг с другом посредством стяжных средств. Стяжные средства состоят из электрически изолирующего материала, такого как, например, упрочненный стекловолокнами полимерный материал. Этот стяжной узел предпочтительно расположен в газонепроницаемом герметичном корпусе. Перед эксплуатацией разрядника для защиты от перенапряжений стяжной узел может калибрироваться, так чтобы каждому продольному расширению блока разрядника могла ставиться в соответствие определенная (средняя) температура. Определенный ранее температурный профиль блока разрядника позволяет определять температуру по продольному расширению столбика. Как уже указывалось, изменение длины не обязательно должно измеряться непосредственно в разряднике в герметичном корпусе. Это действие может также регистрироваться посредством надлежащих передающих элементов с наружной стороны разрядника для защиты от перенапряжений. Газонепроницаемый герметичный корпус состоит, например, из фарфора.

Другие целесообразные варианты осуществления и преимущества изобретения являются предметом последующего описания примеров осуществления изобретения со ссылкой на чертеж, при этом на чертеже показан один из примеров осуществления предлагаемого изобретением разрядника для защиты от перенапряжений на виде в поперечном сечении.

На чертеже на рассеченном виде сбоку показан один из примеров осуществления предлагаемого изобретением разрядника 1 для защиты от перенапряжений. Разрядник 1 для защиты от перенапряжений имеет только схематично изображенный герметичный корпус 2, в котором расположен блок 3 разрядника. Герметичный корпус 2 является газонепроницаемым и наполнен защитным газом. Блок 3 разрядника состоит из элементов 4 разрядника, которые, выполненные соответственно цилиндрическими, спакетированы один над другим в столбик. Для взаимного стягивания элементов 4 разрядника служит стяжное устройство, которое состоит из электрически изолирующего материала, у которого на чертеже показаны изолирующие стержни 5, распространяющиеся между двумя стяжными пластинами, из которых, однако, на чертеже изображена только нижняя стяжная пластина 6.

Весь блок 3 разрядника опирается на первое опорное кольцо 7, которое имеет куполообразный центральный участок 8. Кроме того, предусмотрено второе нижнее опорное кольцо 9, на которое фланцевым участком 10 оперто первое опорное кольцо 7. Между фланцевыми участками 9 и 10 зажата мембрана 11 для разгрузки от давления.

Кроме того, можно видеть, что куполообразный центральный участок 8 первого опорного кольца 7 имеет цапфу 12, с помощью которой изменение длины блока 3 разрядника передается в мембрану 11 для разгрузки от давления, которая после этого выпячивается. Это выпячивание регистрируется с помощью тензодатчика 13, установленного на втором опорном кольце, и по сигнальному проводу 4 передается в не изображенное на чертеже центральное контрольное устройство на потенциале земли. На основании переданных данных и осуществленной ранее калибровки по сигналам измерений может определяться температура блока 3 разрядника во время эксплуатации разрядника 1 для защиты от перенапряжений.

Тензодатчик расположен на стороне разрядника 1 для защиты от перенапряжений, близкой к потенциалу земли.

Разрядник (1) для защиты от перенапряжений при высоких напряжениях имеет высоковольтный разъем, который соединен с образующим нелинейное сопротивление блоком (3) разрядника, а также имеет температурный сенсор (13) для регистрации температуры блока (3) разрядника. Сенсор (13) постоянно обеспечивает возможность простой и надежной регистрации температуры блока (3) разрядника во время его эксплуатации, При этом температурный сенсор (3) регистрирует изменение продольного расширения блока (3) разрядника. Технический результат - упрощение процедуры регистрации температуры находящегося под высоким напряжением блока разрядника во время его эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Разрядник (1) защиты от перенапряжений для высоких напряжений, имеющий высоковольтный разъем, который соединен с образующим нелинейное сопротивление блоком (3) разрядника, и температурный сенсор (13) для регистрации температуры блока (3) разрядника,
отличающийся тем, что температурный сенсор (3) регистрирует изменение продольного расширения блока (3) разрядника.

2. Разрядник (1) защиты от перенапряжений по п. 1, отличающийся тем, что температурный сенсор имеет тензодатчик (13) или средства для регистрации механического напряжения.

3. Разрядник (1) защиты от перенапряжений по п. 1, отличающийся тем, что температурный сенсор имеет датчик (11) давления, к которому примыкает сам блок (3) разрядника или жесткий передающий элемент (12), на который оперт блок (3) разрядника.

4. Разрядник (1) защиты от перенапряжений по п. 3, отличающийся средствами оптического контроля выпячивания, растяжения или напряжения датчика (11) давления.

5. Разрядник (1) защиты от перенапряжений по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что блок (3) разрядника образует пакет элементов (4) разрядника, при этом для стягивания элементов (4) разрядника предусмотрены стяжные элементы (5, 6).

6. Разрядник (1) защиты от перенапряжений по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что температурный сенсор (13) расположен на разряднике (1) для защиты от перенапряжений в месте, близком к потенциалу земли.

7. Разрядник (1) защиты от перенапряжений по п. 6, отличающийся тем, что температурный сенсор (13) посредством сигнального провода (14) соединен с устройством контроля.