ИНДИКАТОР ПРОБОЯ ИЗОЛЯТОРА Российский патент 2025 года по МПК G01R31/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, применяемым на воздушных линиях электропередачи, и предназначено для индикации пробоя изоляторов.

Одной из проблем во время эксплуатации линий электропередач является затрудненность обнаружения пробитого изолятора при низовом осмотре. При электрическом пробое изолятора, он выходит из строя по причине разрушения его внутренней изоляции, в результате чего изолятор уже не выполняет свои изоляционные функции и требует замены.

Уровень техники

Известен индикатор электрического состояния полимерных изоляторов (варианты) патент RU 2699023, представляющий собой тарельчатый изолятор, состоящий из металлической шапки, стержня и изоляционной детали, соединяемых между собой с помощью цементно-песчаной связи. На поверхности изоляционной детали располагается минимум один электропроводящий элемент, не соприкасаясь с металлическими деталями тарельчатого изолятора, или, как вариант, связываясь гальванически с металлическими деталями изолятора. Конструкция индикатора в своей совокупности обеспечивает создание условий концентрации искровых каналов коронирования, не переходящих в дугу, в результате световые, акустические, а также высокочастотные электромагнитные излучения усиливаются.

Недостатком данного изобретения является необходимость специального оборудования для выявления коронных разрядов и электромагнитных излучений, визуально выявить пробитый изолятор затруднительно. Кроме того, возможны ложные срабатывания из-за повышенной напряженности электрического поля электроустановок.

Известен индикатор пробоя изолятора и изолятор с таким индикатором по патенту RU 2702961, состоящий из элемента крепления на изоляторе или на элементе электроустановки, сигнального элемента и разрушаемого под действием электрического тока элемента. Сигнальный элемент или его часть соединен с элементом крепления через разрушаемый элемент и может изменять пространственное положение в результате разрушения разрушаемого элемента.

Недостатком данного изобретения можно считать сложность его восстановления после пробоя, так как при разрушении разрушаемого элемента, индикатор требует установки нового разрушаемого элемента, который может содержать газообразное, взрывное вещество.

Известно устройство определения пробоя и/или перекрытия изолятора по патенту RU 2770150. Устройство относиться к устройству определения пробоя или перекрытия изолятора, имеющему разрушаемый элемент и сигнальный элемент. Разрушаемый элемент состоит из корпуса, снабженного электродами, в котором размещен взрывной заряд. Один из электродов содержит разъединяемый крепежный элемент, к которому прикреплен сигнальный элемент.

Недостатком данного изобретения можно считать сложность его восстановления после пробоя, так как при разрушении разрушаемого элемента, индикатор требует установки нового разрушаемого элемента, который может содержать газ.

Раскрытие изобретения

Технической проблемой, решаемой предлагаемым изобретением, является затрудненность обнаружения пробитого изолятора при низовом осмотре.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание конструкции индикатора пробоя изолятора, которая позволит выявлять пробитый изолятор при низовом осмотре без применения дополнительных оптических приборов, и не требующая сложного ремонта после срабатывания.

Заявленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом индикаторе пробоя изолятора, состоящем из маятника, снабженного на одном конце элементом крепления на оконцевателе изолятора, и неодимового магнита, закрепленного на другом конце маятника, маятник выполнен из упругого диэлектрического материала, а неодимовый магнит установлен с возможностью магнитной фиксации с разрядником.

Маятник может быть изготовлен из кремнийорганической (силиконовой) резины.

Так как при пробое изолятора выделяется очень большое количество тепла, при этом температура может превышать 300°С, то в качестве неодимового магнита может быть использована любая из существующих марок неодимовых магнитов: N (normal), M (Medium), H (High), SH (Super High), UH (Ultra High), EH (Extra High) и магнитной силой в диапазоне 207-422 кДж/м³.

В одном из вариантов исполнения маятник снабжен встроенным пьезогенератором и блоком светодиодной индикации.

Заявляемая конструкция индикатора за счет наличия маятника с неодимовым магнитом и выполнения маятника из упругого диэлектрического материала, позволяет посредством магнитных сил неодимового магнита зафиксировать маятник в изогнутом состоянии с разрядником.

В момент пробоя изолятора в условиях повышенной температуры неодимовый магнит теряет свои магнитные свойства, и маятник за счет упругих свойств материала распрямляется, отсоединяясь от разрядника.

За счет использования упругого материала маятника в момент сработки индикатора маятник распрямляется и становится виден на удалении от изолятора при низовом осмотре.

Применение в качестве материала маятника кремнийорганической (силиконовой) резины обеспечивает требуемые свойства маятника: упругость, высокую эластичность, отличается высокой термостойкостью, высокими диэлектрическими параметрами, устойчивостью к окислению.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен индикатор пробоя изолятора - пример конкретного выполнения, где яркими линиями изображено устройство в рабочем состоянии и более светлыми линиями - устройство после пробоя.

На фиг. 2 изображен второй пример конкретного выполнения заявляемого индикатора, который закреплен совместно с защитным экраном.

На фиг. 3 показан пример выполнения индикатора пробоя со встроенным пьезогенератором и блоком светодиодной индикации.

Осуществление изобретения

Индикатор пробоя изолятора состоит из маятника 1, неодимового магнита 2, установленного на маятнике 1, элемента крепления маятника на оконцевателе, представляющим собой присоединительную арматуру 3, установленную на другом конце маятника. Неодимовый магнит в рабочем положении зафиксирован на разряднике 4.

Предлагаемый индикатор пробоя изоляторов может быть закреплен также совместно с защитным экраном 5 (фиг. 2) при установке индикатора на изоляторы класса напряжения 110 кВ и выше.

Маятник 1 в одном из вариантов исполнения может иметь блок светодиодной индикации 6 и встроенный пьезогенератор 7 (фиг. 3), что улучшает условия визуального обнаружения сработавшего индикатора пробоя в условиях плохой видимости.

Индикатор работает следующим образом: индикатор в согнутом состоянии маятника 1 устанавливается на оконцевателе изолятора с использованием арматуры 3 (фиг. 1) и/или на разрядном экране 5 (фиг. 2). Другой конец маятника 1 при этом зафиксирован при помощи неодимового магнита 2 на разряднике 4. Пробой изолятора в результате электродугового воздействия сопровождается выделением большого количества тепловой энергии более 300°С на разряднике 4. В результате теплового нагрева разрядника свыше 300°С тепловая энергия передается неодимовому магниту 2, имеющему ограниченный рабочий интервал температур в диапазоне от -60°С до +200°С, и в следствие нагрева до температур, превышающих + 200°С магнит необратимо теряет свои магнитные свойства и отсоединяется от разрядника 4. При этом маятник 1, выполненный из кремнийорганической (силиконовой) резины, за счет упругих сил, действующих на материал маятника в изогнутом состоянии, распрямляется, значительно увеличиваясь в длине.

Вибрация проводов и воздействие ветровых нагрузок вызывают колебания маятника с большой амплитудой. Колебания маятника хорошо заметны на большом удалении от изолятора при низовом осмотре.

При использовании варианта исполнения индикатора пробоя изоляторов с маятником со встроенным пьезогенератором 7 и блоком световой индикации 6 (фиг. 3), колебание маятника вследствие вибрации проводов и воздействий ветровых нагрузок вызывает изгибание пьезогенератора 7, который в свою очередь зажигает блок световой индикации 6, что улучшает условия визуального обнаружения сработавшего индикатора пробоя в условиях плохой видимости.

Восстановление индикатора пробоя изоляторов осуществляется простой заменой неодимового магнита и перевод маятника в изогнутое положение путем примагничивания неодимового магнита 2 к разряднику 4.

На АО «Южноуральский арматурно-изоляторный завод» был разработан и испытан индикатор пробоя изолятора, состоящий из маятника с неодимовым магнитом.

Результаты проведенных испытаний подтверждают эффективность предложенного технического решения.

Испытания проводились на изоляторах с индикатором пробоя снабженным неодимовым магнитом с самой низкой магнитной энергией и рабочей температурой 80°С, а также с неодимовым магнитом с самой большой магнитной энергией и высокой рабочей температурой 200°С.

Индикатор пробоя изолятора был установлен на полимерный изолятор и испытывался разрядным напряжением промышленной частоты в сухом состоянии и под дождем. В результате поверхностного перекрытия изолятора, индикатор не срабатывал, так как перекрытие изолятора происходит по поверхности изолятора, без его разрушения и, как правило, изолятор не теряет своих электроизоляционных свойств. В результате испытания было исключено ложное срабатывание индикатора пробоя изолятора.

Испытание индикатора пробоя изолятора в условиях повышенных температур проводилось нагреванием разрядника индикатора пробоя, газовой горелкой до температуры, в первом случае превышающей 80°С, во втором случае - 200°С. В результате нагрева неодимовый магнит терял свои свойства и маятник освобождался.

В результате испытания было доказано, что индикатор пробоя срабатывает при нагревании, поскольку в процессе электродугового пробоя изолятора, происходит термодинамическое воздействие на изолятор и индикатор пробоя, с выделением большого количества тепловой энергии.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, применяемым на воздушных линиях электропередачи, и предназначено для индикации пробоя изоляторов. Технический результат изобретения: возможность выявления пробитого изолятора при низовом осмотре без применения дополнительных оптических приборов, упрощение ремонта после срабатывания. Сущность: индикатор пробоя изолятора состоит из маятника, снабженного на одном конце элементом крепления на оконцевателе изолятора, и неодимового магнита, закрепленного на другом конце маятника. Маятник выполнен из упругого диэлектрического материала. Неодимовый магнит установлен с возможностью магнитной фиксации конца маятника с разрядником. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Индикатор пробоя изолятора, характеризующийся наличием маятника, снабженного на одном конце элементом крепления на оконцевателе изолятора, и неодимового магнита, закрепленного на другом конце маятника, причем маятник выполнен из упругого диэлектрического материала, а неодимовый магнит установлен с возможностью магнитной фиксации с разрядником.

2. Индикатор пробоя изолятора по п. 1, отличающийся тем, что маятник выполнен из кремнийорганической резины.

3. Индикатор пробоя изолятора по п. 1, отличающийся тем, что маятник снабжен встроенным пьезогенератором и блоком светодиодной индикации.

4. Индикатор пробоя изолятора по п. 1, отличающийся тем, что неодимовый магнит может быть марок N (normal), M (Medium), H (High), SH (Super High), UH (Ultra High), EH (Extra High) и магнитной силой в диапазоне 207-422 кДж/м³.