ИЗОЛЯТОР ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ЗАЩИТНЫМ ПРИБОРОМ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ ТОКА Российский патент 2019 года по МПК H01B17/42 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к области изоляторов для высоковольтных и сверхвысоковольтных линий электропередачи.

В частности, настоящее изобретение относится к изолятору для воздушных линий электропередачи, включающему концевой диэлектрический элемент с наружной поверхностью в форме юбки, проходящий аксиально по металлическому крепежному фитингу изолятора, а также устройство для обнаружения электрического тока утечки, протекающего по наружной поверхности диэлектрического элемента, причем данное устройство включает металлическое кольцо, электрически контактирующее с наружной поверхностью диэлектрического элемента для перехвата тока поверхностной утечки.

Он может быть гирляндным изолятором, включающим диэлектрические элементы, например, выполненные из закаленного стекла, при этом изолятор тарельчатый, а диэлектрические элементы объединяются и образуют гирлянду, либо составным изолятором с юбочными диэлектрическими элементами, выполненными из литьевого синтетического материала, которые располагаются

последовательно вокруг сердечника, выполненного из стекловолокна и смолы.

Изолятор также может быть представлен опорным изолятором, имеющим ствол с диэлектрическими элементами, выполненными из фарфора.

Такие изоляторы могут быть подвешены на опоре для поддержания линии электропередачи в воздухе. Они также могут использоваться для крепления линии электропередачи.

Известный уровень техники

Известно, что изоляторы воздушных линий электропередачи подвержены воздействию неблагоприятных погодных условий, таких как дождь или соляной туман, а также атмосферному загрязнению естественного или промышленного происхождения, и частицы материала могут оседать на наружных поверхностях диэлектрических элементов.

Когда слой грязи становится влажным, он превращается в токопроводящий электролит, который может привести к прохождению тока поверхностной утечки по поверхности изолятора.

Сильный ток утечки может повлечь за собой потерю электроизоляции.

Таким образом, в этой области предпринимаются попытки обнаружения и измерения тока поверхностной утечки на изоляторах данного типа.

В патентном документе ЕР 2884292 описано устройство для обнаружения токов поверхностной утечки на стеклянных или фарфоровых гирляндных тарельчатых изоляторах.

Данное устройство включает детекторный блок, который может устанавливаться на первом тарельчатом диэлектрическом элементе в гирлянде.

Детекторный блок включает первое металлическое кольцо, крепящееся вокруг колпачка первого

диэлектрического элемента и контактирующее со стеклянной диэлектрической поверхностью через металлическую сетку.

Детекторный блок также включает второе металлическое кольцо для заземления, которое крепится вокруг колпачка над первым кольцом, и электронный измерительный блок, который соединен с обоими токопроводящими металлическими кольцами для обнаружения и измерения тока утечки.

Такая компоновка имеет аналогичный недостаток подверженности воздействию атмосферного загрязнения и дождя, в частности, металлические кольца прямо подвержены воздействию условий окружающей среды, например, дождя.

В результате этого, в устройстве для обнаружения и измерения токов поверхностной утечки могут происходить отказы обнаружения и измерения.

Поэтому производители изоляторов воздушных линий электропередачи стремятся разработать изоляторы, оснащенные более надежными устройствами для обнаружения токов поверхностной утечки.

Сущность изобретения

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в создании изолятора воздушной линии электропередачи, имеющего усовершенствованное устройство для обнаружения токов поверхностной утечки.

В связи с этим настоящее изобретение предусматривает изолятор для воздушных линий электропередачи, включающий концевой диэлектрический элемент с наружной поверхностью в форме юбки, проходящий аксиально по металлическому крепежному фитингу изолятора, а также устройство для обнаружения электрического тока поверхностной утечки, протекающего по наружной поверхности диэлектрического элемента, причем данное устройство включает металлическое кольцо, электрически контактирующее с наружной поверхностью диэлектрического элемента для перехвата тока поверхностной утечки, отличающийся тем, что он дополнительно включает электроизолирующий защитный элемент в виде втулки с буртиком, при этом втулка защитного элемента размещена между кольцом и фитингом, а буртик защитного элемента проходит радиально и перекрывает кольцо, образуя защитный зонт.

Изолятор по настоящему изобретению может иметь следующие признаки:

- кольцо может приклеиваться к наружной поверхности диэлектрического элемента в форме юбки с помощью электропроводного клея;

- защитный элемент может быть выполнен из этилен-пропиленового каучука (EPDM) или силикона;

- устройство для обнаружения может включать преобразователь для преобразования тока утечки в напряжение;

- преобразователь может быть встроен в защитный элемент;

- преобразователь может быть встроен в металлический фитинг;

- преобразователь может находиться на удалении от изолятора;

- диэлектрический элемент может быть выполнен из стекла;

- диэлектрический элемент может быть выполнен из фарфора;

- диэлектрический элемент может быть выполнен из синтетического материала;

- буртик диэлектрического элемента может иметь форму усеченного конуса; и

- буртик защитного элемента может иметь электрический кабель, который соединен с кольцом, плотно облегающим его.

Следовательно, идея, на которой основано настоящее изобретение, заключается в размещении своего рода зонта над токопроводящим кольцом, который улавливает ток поверхностной утечки для защиты от воздействия окружающей среды, тем самым ограничивая отказы устройства для обнаружения и измерения токов поверхностной утечки.

Как указано выше, устройство для обнаружения и измерения включает преобразователь для преобразования обнаруженных токов утечки (несколько миллиампер) в напряжение, чтобы способствовать аналоговому измерению сигнала.

Защитный элемент по настоящему изобретению может представлять собой нечто вроде гибкой и эластичной муфты, которая может крепиться, например, на металлическом колпачке первого диэлектрического элемента в гирлянде тарельчатых диэлектрических элементов.

При этом защитный элемент может устанавливаться в самом начале или модифицироваться. Такой вариант установки не приводит к значительному изменению длины пути утечки гирляндного изолятора.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение и другие преимущества можно лучше понять при чтении следующего описания и прилагаемых чертежей, на которых:

- фиг. 1 - схематическое изображение тарельчатого подвесного изолятора по настоящему изобретению, установленного на опоре для поддержания воздушной линии электропередачи;

- фиг. 2 - схематическое изображение стеклянного тарельчатого диэлектрического элемента, оснащенного устройством для обнаружения тока поверхностной утечки;

- фиг. 3А - вид в осевом сечении диэлектрического элемента по фиг. 2;

- фиг. 3В - вид в осевом сечении, на котором более детально изображено токопроводящее кольцо с защитным элементом в виде втулки с буртиком;

- фиг. 4 - схема, на которой изображен блок для преобразования тока утечки в напряжение, причем блок встроен в защитный элемент, который имеет вид втулки с буртиком;

- фиг. 5 - схема, на которой изображен блок для преобразования тока утечки в напряжение, причем блок встроен или утоплен в поверхность металлического колпачка тарельчатого диэлектрического элемента за защитным элементом; и

- фиг. 6 - составной изолятор по настоящему изобретению, оснащенный устройством для обнаружения токов утечки, которое защищено защитным элементом в виде втулки с буртиком.

Описание вариантов осуществления изобретения

Фиг. 1 является схемой, на которой изображен подвесной изолятор 1, включающий последовательные диэлектрические элементы 1А и служащий для поддержания высоковольтной воздушной линий электропередачи 2, подвешенной на опоре 3 в воздухе.

Изолятор 1, показанный на фиг. 1, включает восемь последовательных диэлектрических элементов 1А в качестве примера.

Диэлектрический элемент 1А на верхнем конце изолятора 1 имеет металлическое кольцо 8 для улавливания тока поверхностной утечки, протекающего по поверхности диэлектрического элемента 1А, а также электронный блок 9 для обнаружения и измерения остаточного тока утечки, соединенный с кольцом 8 посредством электрического кабеля 11.

Электронный блок 9 может крепиться, например, к опоре 3.

Например, значения измерений могут передаваться беспроводным образом из блока 9 на станцию дистанционного контроля (не показана).

Настоящее изобретение относится к изоляторам воздушной линии электропередачи различных видов, например, тарельчатым гирляндным изоляторам, имеющим диэлектрические элементы из стекла или фарфора, или опорным изоляторам из фарфора или составным изоляторам.

Например, на фиг. 2 показан только один диэлектрический элемент 1А от конца гирляндного тарельчатого изолятора 1, который включает изолирующую часть 4, выполненную из закаленного стекла, с наружной поверхностью, которая образует нечто вроде юбки или купола 5, для обеспечения длинного пути утечки.

Изолирующая часть 4 имеет полую головку 6 с прикрепленным к ней металлическим колпачком 7 из гальванизированного чугуна, проходящим аксиально в данном примере по металлическому крепежному фитингу 6А изолятора 1, прикрепленного к опоре 3. Например, для этого диэлектрического элемента 1А колпачок 7 образует часть крепежного фитинга 6А.

Штырь (не показан) из гальванизированной стали крепится внутри полой головки б. Этот штырь проходит по оси А и используется для соединения в колпачке 7 диэлектрического элемента 1А, прилегающего к концу диэлектрического элемента 1А.

На фиг. 2 показано металлическое кольцо 8 вокруг металлического колпачка 7, защищенное защитным элементом 10 в виде втулки с буртиком, которая образует нечто вроде защитного зонта для кольца 8.

На фиг. 3А и 3В более детально показано кольцо 8 с защитным элементом 10.

Как видно на этих рисунках, кольцо 8 является электропроводным металлическим кольцом, которое располагается коаксиально над осью А на наружной поверхности стеклянной изолирующей части 4, чтобы обеспечить перехват тока поверхностной утечки, который протекает по поверхности стеклянной изолирующей части 4.

Как видно на фиг. 3В, втулка 10А защитного элемента 10 проходит аксиально по колпачку 7.

Она размещена в нижнем конце между кольцом 8 и колпачком 7 таким образом, чтобы кольцо 8 не имело электрического контакта с колпачком 7.

Буртик 10В защитного элемента 10 проходит радиально наружу по кольцу 8, чтобы образовать нечто вроде защитного зонта, предотвращающего накопление грязи и влаги на кольце 8.

На фиг. 3А и 3В показан электрический кабель 11, который соединяет кольцо 8 с электронным блоком 9.

В данном примере, кольцо 8 имеет квадратное сечение, но с тем же успехом может иметь прямоугольное или другое сечение.

Кольцо 8 имеет плоское круглое основание, которое непосредственно контактирует с наружной поверхностью стеклянной изолирующей части 4.

Кольцо 8 предпочтительно может приклеиваться к наружной поверхности стеклянной изолирующей части 4, одновременно обеспечивая электропроводность, например, посредством использования эпоксидного клея, содержащего серебро или медь.

Защитный элемент 10 выполнен из гибкого, эластичного и электроизолирующего материала, например, из высокотемпературного вулканизированного силикона (HTV) или этилен-пропиленового каучука (EPDM).

Как видно на фиг. 3В, наружная окружность нижней части втулки защитного устройства 10 имеет канавку с наклонными стенками 10С по своему наружному краю, в которую устанавливается кольцо 8.

Кольцо 8 может приклеиваться в этой канавке с наклонными стенками 10С.

Плоская нижняя поверхность кольца 8 располагается заподлицо с основанием втулки 10А защитного элемента 10.

Защитный элемент 10 может крепиться на колпачке 7 по стрелке F, показанной на фиг. 2 таким образом, чтобы его нижний край упирался в опору напротив стеклянной изолирующей части 4.

Защитный элемент 10 предпочтительно может соединяться с кольцом 8, вклеенным в канавку с наклонными стенками 10С.

Как и кольцо 8, нижний круглый край защитного элемента 10 также может приклеиваться к наружной поверхности стеклянной изолирующей части 4, чтобы предотвратить просачивание воды из колпачка 7 в направлении кольца 8.

Защитный элемент 10 с тем же успехом может быть выполнен из множества частей, например, втулки 10А, состоящей из двух полуцилиндрических частей, которые могут устанавливаться отдельно вокруг колпачка 7 и последовательно склеиваться.

Такая компоновка может преимущественно

использоваться для модификации защитного элемента 10 на изоляторе 1, который уже установлен на опоре.

Кроме того, буртик 10В защитного элемента 10 имеет форму усеченного конуса, как видно на фиг. 3В, для того, чтобы нижняя часть буртика оставалась сухой и, следовательно, обеспечивала изоляцию, независимо от погодных условий.

В частности, дождевая вода может естественным образом течь по верхней части буртика в форме усеченного конуса, не попадая на нижнюю часть буртика.

На фиг. 3А и 3В показан электрический кабель 11, идущий от кольца 8 и проходящий через буртик 8 защитного элемента 10, для обеспечения возможности его протягивания вдоль колпачка 7 и подключения к удаленному блоку 9.

Отверстие в буртике 10В, через которое проходит электрический кабель 11, предпочтительно уплотняется силиконом, чтобы обеспечить герметичную прокладку кабеля 11 через буртик 10 В.

На фиг. 4 кольцо 8 электрически соединено с преобразователем 9А для преобразования тока утечки в напряжение. В данном примере преобразователь 9А встроен в буртик 10 В защитного элемента 10.

Преобразователь 9А заземлен посредством кабеля 12 через металлический колпачок 7, и сигнал напряжения передается от преобразователя 9А по электрическому кабелю 13 в стороне от изолятора 1.

На фиг. 5 преобразователь 9А утоплен в поверхность колпачка 7, который заземлен, и покрыт защитным элементом 10. Он отправляет сигнал напряжения по электрическому кабелю 14, который проходит через буртик 10 В защитного элемента 10.

В соответствии с вышеизложенным, настоящее изобретение также относится к составному изолятору 1', как показано в осевом сечении на фиг. 6.

Составной изолятор 1' может также использоваться для подвешивания воздушной линии электропередачи 2.

В данном примере составной изолятор 1' включает несколько диэлектрических элементов 1А', выполненных из синтетического материала, такого как EPDM или силикон, располагающихся вокруг стержня 15, образующего стекловолоконный сердечник. Эти диэлектрические элементы 1А' образуют купола вдоль стержня, и каждый купол имеет форму юбки.

Диэлектрические элементы 1А' могут быть либо отлиты непосредственно вместе со стержнем 15, либо устанавливаться на нем.

Например, концевой диэлектрический элемент 1А' проходит по металлическому крепежному фитингу 7' для крепления к опоре 3. В данном примере металлический фитинг 1' крепится к концу стержня 15.

Как видно на фиг. 6, фитинг 1' окружен на расстоянии металлическим кольцом 8' и защищен защитным элементом 10' в виде втулки с буртиком по настоящему изобретению, который аналогичен по своей форме защитному элементу 10 по фиг. 2-5.

На фиг. 6 показан электронный блок 9 для обнаружения и измерения сигнала поверхностной утечки, причем блок соединен с токопроводящим кольцом 8 посредством электрического кабеля 11.

Изолятор воздушной линии электропередачи включает диэлектрический элемент (4) с наружной поверхностью, образующей юбку (5) с головкой, проходящей по металлическому крепежному фитингу (7) изолятора, и устройство для обнаружения тока поверхностной утечки, протекающего по диэлектрическому элементу (4), причем данное устройство включает токопроводящее кольцо (8), которое облегает фитинг (7) и контактирует с наружной поверхностью диэлектрического элемента (4). Электроизолирующий защитный элемент (10) имеет вид втулки с буртиком, которая облегает фитинг (7), размещена между кольцом (8) и фитингом (7), и проходит радиально, перекрывая кольцо (8) для его защиты от воздействия окружающей среды. Изобретение является усовершенствованным устройством для обнаружения токов поверхностной утечки. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Изолятор для воздушных линий электропередачи, включающий концевой диэлектрический элемент (4, 4') с наружной поверхностью в форме юбки, проходящий аксиально по металлическому крепежному фитингу (7, 7') изолятора, а также устройство для обнаружения электрического тока поверхностной утечки, протекающего по наружной поверхности диэлектрического элемента, причем данное устройство включает металлическое кольцо (8), электрически контактирующее с наружной поверхностью диэлектрического элемента (4, 4') для перехвата тока поверхностной утечки, отличающийся тем, что он дополнительно включает электроизолирующий защитный элемент (10) в виде втулки с буртиком, при этом втулка защитного элемента размещена между кольцом (8) и фитингом (7, 7'), а буртик защитного элемента проходит радиально и перекрывает кольцо (8), образуя защитный зонт.

2. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что кольцо (8) приклеивается к наружной поверхности диэлектрического элемента в форме юбки с помощью электропроводного клея.

3. Изолятор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что защитный элемент (10) выполнен из этилен-пропиленового каучука (EPDM) или силикона.

4. Изолятор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что устройство для обнаружения включает преобразователь (9А) для преобразования тока утечки в напряжение.

5. Изолятор по п. 4, отличающийся тем, что преобразователь (9А) встроен в защитный элемент (10).

6. Изолятор по п. 4, отличающийся тем, что преобразователь (9А) встроен в металлический фитинг.

7. Изолятор по п. 4, отличающийся тем, что преобразователь (9А) находится на удалении от изолятора.

8. Изолятор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что диэлектрический элемент (4) выполнен из стекла.

9. Изолятор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что диэлектрический элемент (4) выполнен из фарфора.

10. Изолятор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что диэлектрический элемент (4') выполнен из синтетического материала.

11. Изолятор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что буртик (10В) диэлектрического элемента (4, 4') может иметь форму усеченного конуса.

12. Изолятор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что буртик (10В) защитного элемента имеет электрический кабель (11), который соединен с кольцом (8), плотно облегающим его.