Устройство для защиты от перенапряжений Советский патент 1985 года по МПК H01C7/12 

Изобретение относится к электротехнике в частности к устройствам для защиты высоковольтных электрических сетей от перенапряжения.

Известны устройства для защиты от перенапряжения, содержащие изоляционный корпус с нижним и верхним фланцами, расположенные в корпусе искровые промежутки нелинейные резисторы и экран в виде кольца, установленный под верхним фланцем и закрепленный на нем с помощью экранодержателей 1.

Однако эти устройства лмеют недостаточно высокие защитные характеристики и сложную конструкцию.

Известны устройства для защиты от перенапряжения, содержащие изоляционный корпус с нижним и верхним фланцами, расположенные в корпусе высоконелинейные резисторы и экран в виде кольца, укрепленный под верхним фланцем с помощью экранодержателей 2.

Наличие паразитных емкостей высоконелинейных резисторов на землю приводит к неравномерному распределению напряжения вдоль колонки резисторов, что вызывает ускоренное старение резисторов, находящихся в области повышенной напряженности электрического поля. При достижении некоторого предельного изменения характеристик высоконелинейных резисторов в результате их старения происходит выход резисторов и устройства в целом из строя.

Использование экрана приводит к улучшению распределения напряжения вдоль устройства и является тpafдициoнным способом обеспечения работы верхних, наиболее нагруженных по напряжению резисторов устройства. Однако установка экрана на значительном расстоянии от верхнего фланца не позволяет оптимизировать распределение напряжения вдоль колонки высоконелинейных резисторов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для бграничения перенапряжений, содержащее изоляционный корпус с верхним и нижним токопроводящими фланцами, внутри которого установлена по крайней мере одна колонка высоконелинейных резисторов, и тороидальный электростатический экран, размещенный под верхним фланцем и укрепленный на нем с помощью экранодержателей 3,

Недостатком известного устройства является неравномерное распределение напряжения вдоль колонки высоконелинейных резисторов и, как следствие, ограниченный срок службы.

Цель изобретения - увеличение срока службы путем выравнивания распределения напряжения вдоль колонки высоконелинейных резисторовПоставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты от перенапряжений, содержащем изоляционный корпус с верхним и нижним токопроводящими фланцами, внутри которого установлена по крайней мере одна колонка высоконелинейных g резисторов, и тороидальный электростатический экран, размещенный под верхним фланцем и укрепленный на нем с помощью экранодержателей, высота Н устройства и расстояние ЛИ, на которое смещена средняя плоскость поперечного сечения экрана 0 относительно нижнего торца верхнего фланца, выбраны в соотношении

0,25 :ДН/Н 0,4

На фиг. 1 показано устройство для защиты от перенапряжений, общий вид; на фиг. 2 - кривые зависимости отношения напряжение Д U на участке колонки нелинейных резисторов к напряжению Д Up на этом участке при равномерном распределении напряжения вдоль колонки от высоты Ъ этого участка относительно нижнего фланца корпуса при А Н/Н О (кривая А), дН/Н 0,3 (кривая Б) и Д Н/Н 0,6 (кривая В); на фиг. 3 - кривые зависимости отношения максимальнего напряжения лимдилна участках колонки к напряжению А Up, на этих участках при равномерном распределении напряжения вдоль колонки от отношения расстояния А Н, на которое опущена средняя плоскость поперечного сечения экрана относительно нижнего торца верхнего фланца, к высоте Н устройства при заданной конфигурации экрана при различных отношениях среднего диаметра экрана Dg к высоте Н устройства и различных номинальных напряжениях UH устройства (кривая Г при Ds/H 0,12,

UH 750 кВ; кривая D при Оэ/Н 0,19, Us 750 кВ; кривая Е при Оэ/Н 0,36, UH 750 кВ); кривая Ж при Dt,/H 0,43, UH 750 кВ; кривая 3 при Оэ/Н 0,21, UH 250 кВ; кривая И при Оэ/Н

0 0,44, Un 250 кВ; кривая К при Оэ/Н 0,66; UH 250 кВ).

Предлагаемое устройство состоит (фиг. 1) из герметизированного изоляционного корпуса 1 с верхним и нижним металлическими фланцами 2. Во внутренней полости корпуса 1 установлена колонка последовательно соединенных высоконелинейных резисторов 3. К верхнему фланцу корпуса 1 устройства при помощи экранодержателей 4 прикреплен тороидальный экран 5.

0 Анализ распределения напряжения вдоль колонки (фиг. 2) показывает, что наилучшее распределение напряжения, близкое к равномерному, достигается при установке экрана с ДН/Н 0,3 (кривая Б). При увеличении отнощения ДН/Н (фиг. 3) максимальная неравномерность распределения напряжения вдоль колонки резисторов вначале убывает, а затем вновь нарастает, имея минимум в диапазоне 0,25 ДН/Н 0,4.

Причем диапазон минимальной неравномерности одинаков для всех возможных изменений диаметра Оэ экрана (диапазон ЛН/Н соответствующий соотношению 0, 0,4 и обеспечивающий минимальную неравномерность распределения напряжения вдоль колонки резисторов, на фиг. 3 заштрихован). Кружочками на кривых Е и 3 пока. заиы соответственно значения дииакй/лир для известных конструкций устройств для защиты от перенапряжений на номинальные напряжения 220 и 750 кВ.

Для рационального выбора положения экрана (фиг. 3) необходимо выдерживать соотношение 0,25 Н ЛН 0,4 Н и увеличивать средний диаметр экрана до максимально возможного по конструктивным соображениям.

Увеличение ДН/Н 0,4 приводит к уменьшению воздушного изоляционного промежутка между экраном и основанием

устройства, что уменьшает электрическую прочность наружной изоляции устройства при перенапряжениях. Расчетная проверка электрической прочности защитных аппаратов при максимальном Д Н/Н 0,4 с использованием экспериментальных зависимостей электрической прочности воздушного промежутка экран-основание роказала, что при АН/Н 0,4 электрическая прочность воздушной изоляции устройства существенно превышает уровень перенапряжений, обеспечиваемый самим защитным устройством.

Таким образом, выполнение устройства для защиты от перенапряжений с экраном, расположенным в соответствии с соотношением 0,25 Л Н/Н 0,4, позволяет существенно выравнять распределение напряжения вдоль колонки высоконелинейных резисторов и тем самым повысить срок службы устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее изоляционный корпус с верхним и нижним токопроводящими фланцами, внутри которого установлена по крайней мере одна колонка высоконелинейных резисторов, и тороидальный электростатический экран, размещенный под верхним фланцем и укрепленный на нем с помощью экранодержателей, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы путем выравнивания распределения напряжения вдоль колонки высоконелинейных резисторов, высота Н устройства и расстояние Д Н, на которое смещена средняя плоскость поперечного сечения экрана относительно нижнего торца верхнего фланца, выбраны в соотнощении 0,25 ЛН/Н 0,4