РАЗРЯДНИК МУЛЬТИМОДУЛЬНЫЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ АТМОСФЕРНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 2024 года по МПК H01T4/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам и элементам электроэнергетики, а именно к разрядникам мультимодульным для защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений.

Уровень техники

Из уровня техники известен мультикамерный разрядник (международная заявка WO 2010082861 A1, 22.07.2010), состоящий из изоляционного тела и множества электродов. Электроды размещены в изоляционном теле с отделением от окружающей среды и выходят в разрядные камеры, выполненные в изоляционном теле между парами соседних электродов. Разрядные камеры имеют выходы на внешнюю поверхность изоляционного тела, то есть в окружающую среду. Разрядник имеет прямолинейную форму и разрядные камеры расположены вдоль разрядника. Это создает риск того, что отдельные разрядные дуги, выходящие из разрядных камер, могут объединиться в единую разрядную дугу. Эта разрядная дуга может перейти на концевые электроды и проходить вдоль прямолинейного разрядника, выжигая разрядные камеры, установленные вдоль разрядника, а также концевые электроды (один или оба).

Известен высоковольтный разрядник для грозозащиты элементов электрооборудования или линий электропередачи (RU 2299508 C2, 20.05.2007), включающий изоляционное тело, выполненное из твердого диэлектрика, два основных электрода, механически связанных с изоляционным телом, и промежуточные электроды, расположенные на изоляционном теле между основными электродами с взаимным смещением, по меньшей мере, вдоль продольной оси изоляционного тела.

Недостатком известных технических решений является сложность изготовления разрядников, которая связана с обеспечением точного позиционирования электродов внутри тела из диэлектрика, а также с обеспечением требуемых физико-механических свойств разрядных камер. Поэтому известные разрядники имеют ограниченный ресурс работы, жесткий спектр условий, при которых сохраняется их работоспособность, достаточно большой процент отказов. Также недостатком известных решений является недостаточное значение параметра сопровождающего тока гашения при перенапряжениях на линии, составляющий не более 0,7кА.

Заявленное устройство позволяет в существенной мере преодолеть указанные недостатки, присущие имеющимся аналогам.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей, которую решает предлагаемое техническое решение, является создание разрядника для более эффективной защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, обладающего высокими дугогасящими свойствами с увеличенным значением параметра сопровождающего тока гашения при перенапряжениях на линии, составляющего более 3 кА, что повышает безопасность и срок службы эксплуатации воздушных линий электропередачи, при этом имеющего повышенную механическую прочность и срок службы, а также обеспечивающего упрощение технологии изготовления.

Технический результат заключается в повышении дугогасящих свойств разрядника с увеличенным значением параметра сопровождающего тока гашения при перенапряжениях на линии, обеспечивающее в свою очередь повышение эффективности защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений и безопасности при эксплуатации воздушных линий электропередачи в целом.

Технический результат достигается за счет того, что разрядник мультимодульный для защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений содержит разрядные модули, нанизанные на несущий стержень, выполненные в виде круглых пластин с полукруглым вырезом и содержащие внутри себя электроды, причем несущий стержень с разрядными модулями обжат с двух сторон оконцевателями, на торцах которых выполнены резьбовые отверстия, при этом разрядные модули установлены на несущем стержне полукруглым вырезом, направленным в одну сторону, образуя разрядную камеру, и таким образом, что между соседними пластинами образованы локальные искровые промежутки, расположенные в трех плоскостях под углом 90° относительно друг друга.

Кроме того, несущий стержень выполнен стеклопластиковым.

Кроме того, круглые пластины разрядных модулей с полукруглым вырезом выполнены из кремнийорганической резины.

Кроме того, резьбовые отверстия оконцевателей выполнены с возможностью крепления к ним внешнего электрода и узла крепления разрядника на воздушных линиях электропередачи.

Кроме того, разрядник мультимодульный выполнен с возможностью установки полукруглыми вырезами, направленными к изолятору.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - Общий вид конструкции мультимодульного разрядника, вид в изометрии;

Фиг. 2 - Вид конструкции мультимодульного разрядника с торца;

Фиг. 3 - Вид конструкции мультимодульного разрядника в сечении А-А;

Фиг. 4 - Искровые промежутки, расположенные в 3-х плоскостях под углом 90° относительно друг друга;

Фиг. 5 - Пример установки разрядника на ВЛ параллельно изолятору.

Осуществление изобретения

Заявленное решение направлено на повышение механической прочности и дугогасящих свойств разрядника, с увеличенным значением параметра сопровождающего тока гашения при перенапряжениях на линии, составляющий более 3 кА, что приводит к повышению эффективности защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, безопасности и срока службы при эксплуатации воздушных линий электропередачи в целом.

Разрядник мультимодульный (РММ) является устройством защиты от атмосферных перенапряжений - линейным импульсным разрядником, для работы с защищёнными и незащищёнными проводами, с установкой на каждую опору, с чередованием фаз, с искровым промежутком.

Устройство универсально и применяется на все типы стоек, опор, траверс, проводов и изоляции, имеет коррозионностойкое покрытие всех элементов.

Установка разрядников на всем протяжении воздушных линий и на подходах к подстанциям и кабельным вставкам позволяет исключить перекрытия изоляции ВЛ и все негативные сопровождающие последствия как при индуктированных грозовых перенапряжениях, так и при прямом ударе молнии.

РММ 10 (Фиг. 1) состоит из разрядных модулей 1, нанизанных (собранных в пакет) на несущий стержень 2, размещенных с промежутком в объеме диэлектрика. Модули РММ выполнены в виде круглых пластин с центральным отверстием и с полукруглым вырезом 6 из кремнийорганической резины, содержащих внутри себя металлические электроды 7, выполненные в виде плоских колец, и соответственно размещенные в кольцевых пазах пластин из диэлектрика с центральным отверстием. Стержень 2 с модулями 1 обжат с двух сторон оконцевателями (концевыми токовыводами) 3, т.е. крайние модули соединены с концевыми токовыводами. На торцах оконцевателей 3 выполнены резьбовые отверстия 4 для крепления внешнего электрода 9 и узла крепления 11 РММ на ВЛ 12 (фиг. 5). Модули 1 на несущем стержне 2 собраны таким образом, что полукруглым вырезом 6, направленным в одну сторону (в сторону изолятора), образуя разрядную камеру в виде радиального паза с выходом в атмосферу, при этом между соседними пластинами образуются локальные искровые промежутки 5. Полукруглый вырез 6 также необходим для правильной ориентации разрядника относительно изолятора и искровых промежутков при сборке устройства. Искровые промежутки 5 располагаются в 3-х плоскостях под углом 90° относительно друг друга (при сработке устройства выхлоп 8 раскаленного газа не повреждает изолятор).

РММ 10 устанавливается на ВЛ 12 при помощи узла крепления 11 параллельно изолятору 13, на элемент траверсы 14 или соединительную арматуру изолятора 13, электрически связанную с землей (Фиг. 5). При монтаже устройства РММ 10 располагается вырезом к изолятору 13. При воздействии на провод ВЛ 12 индуктированных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами вблизи ВЛ или прямых ударов молнии, сначала пробивается внешний искровой промежуток 15 между РММ 10 и электродом-зажимом 16 на проводе ВЛ 12, а затем искровые промежутки 5 между модулями 1 в РММ 10. Искровые промежутки 5 располагаются в 3-х плоскостях под углом 90° относительно друг друга, за счет чего РММ осуществляет выброс (выхлоп) струи 8 раскаленного газа в окружающую атмосферу в сторону противоположную изолятору через локальные искровые промежутки 5, не затрагивая поверхность изолятора 13 (фиг. 4, 5), в результате чего происходит охлаждение струй газа и гашение сопровождающего тока.

Центральный несущий стержень может быть выполнен из стеклопластика и снабжен покрытием из кремнийорганической резины, диски могут быть выполнены из полимерного материала, силиконовой резины, электроды выполнены из металла, сечение разрядной камеры выполнено прямоугольной формы, причем площадь сечения может уменьшаться к выходу в атмосферу, диски снаружи дополнительно снабжены ребрами в виде кольца меньшей толщины.

В отличие от известных из уровня техники решений заявленный разрядник имеет улучшенные дугогасящие свойства - способность устройства гасить больший сопровождающий ток при индуктированном перенапряжении на ВЛ величиной 3 кА и выше по сравнению с аналогами, которые гасят ток до 1,2 кА. Особенность конструкции устройства - каждый модуль в устройстве имеет полукруглый вырез для правильной ориентации искровых промежутков при сборке устройства, а также при монтаже РММ на ВЛ, располагая его вырезом к изолятору. Конструкция РММ предусматривает, что искровые промежутки располагаются в 3-х плоскостях под углом 90° относительно друг друга и при срабатывании РММ выхлоп раскаленного газа в окружающую атмосферу будет осуществляться в сторону противоположную изолятору, что исключает повреждение изолятора.

Также преимуществами заявленного разрядника являются:

- защита проводов от пережога, без отключения ВЛ;

- высокие надежность устройства, срок ее службы и грозоупорность ВЛ;

- не требуется дополнительной арматуры и изменений схемы ВЛ;

- больший ресурс работы за счет параллельного расположения промежуточных электродов и зазору между модулями;

- технология производства практически исключает разброс электрических параметров за счет простоты конструкции и исключения брака, а также отсутствие влияния свойств сырья на конечные изделия;

- удобство монтажа как на существующих ВЛ, так и при строительстве новых линий;

- разработанный узел крепления РММ является универсальным и может применяться на ВЛ со всеми типами опор, проводов, траверс, изоляторов;

- более высокие выдерживаемые механические нагрузки, изделие не повредить при транспортировке, монтаже, эксплуатации;

- простота конструкции и технологии производства и, как следствие, меньшая себестоимость по сравнению с аналогами;

- не требует ремонта и обслуживания.

Изобретение относится к устройствам и элементам электроэнергетики, а именно к разрядникам мультимодульным для защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений. Искровые промежутки расположены в трех плоскостях под углом 90° относительно друг друга. Технический результат - повышение дугогасящих свойств разрядника с увеличенным значением параметра сопровождающего тока гашения при перенапряжениях на линии, обеспечивающее в свою очередь повышение эффективности защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений и безопасности при эксплуатации воздушных линий электропередачи в целом. Разрядник мультимодульный для защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений содержит разрядные модули, нанизанные на несущий стержень, выполненные в виде круглых пластин с полукруглым вырезом и содержащие внутри себя электроды. Несущий стержень с разрядными модулями обжат с двух сторон оконцевателями, на торцах которых выполнены резьбовые отверстия, при этом разрядные модули установлены на несущем стержне полукруглым вырезом, направленным в одну сторону к изолятору, образуя разрядную камеру, и таким образом, что между соседними пластинами образованы локальные искровые промежутки, расположенные в трех плоскостях под углом 90° относительно друг друга. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Разрядник мультимодульный для защиты воздушных линий электропередачи от атмосферных перенапряжений, характеризующийся тем, что содержит разрядные модули, нанизанные на несущий стержень, выполненные в виде круглых пластин с полукруглым вырезом и содержащие внутри себя электроды, причем несущий стержень с разрядными модулями обжат с двух сторон оконцевателями, на торцах которых выполнены резьбовые отверстия, при этом разрядные модули установлены на несущем стержне полукруглым вырезом, направленным в одну сторону к изолятору, образуя разрядную камеру, и таким образом, что между соседними пластинами образованы локальные искровые промежутки, расположенные в трех плоскостях под углом 90° относительно друг друга.

2. Разрядник мультимодульный по п. 1, характеризующийся тем, что несущий стержень выполнен стеклопластиковым.

3. Разрядник мультимодульный по п. 1, характеризующийся тем, что круглые пластины разрядных модулей с полукруглым вырезом выполнены из кремнийорганической резины.

4. Разрядник мультимодульный по п. 1, характеризующийся тем, что резьбовые отверстия оконцевателей выполнены с возможностью крепления к ним внешнего электрода и узла крепления разрядника на воздушных линиях электропередачи.