Ограничитель перенапряжений Советский патент 1988 года по МПК H01C8/04 H01T4/20 

СО 00 от

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений распредустройств и линий электропередач высокого напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности работы ограничителя в условиях загрязнения и увлажнения наружной поверхности корпуса путем повышения равномерности распределения напряжения и тока вдоль колонки резисторов.

На чертеже показан ограничитель перенапряжении, продольный разрез.

К защищаемой сети 1 подключены высоколинейные резисторы 2, заключенные в изоляционный корпус 3. Изоляционный -г корпус 3 снаружи покрыт частично увлажненным слоем 4 загрязнения с сопротивлением Rrp (Ом/м).

Пространство между корпусом 3 и резисторами 2 заполнено двумя слоями: основчески все напряжение сосредотачивается на поясе 8 подсушки. Вследствие этого распределение напряжения по колонке резисторов 2 и по высоте слоя 4 загрязнения сушест венно различно, при этом между противостоящими точками колонки резисторов 2 и наружной поверхности корпуса 3 возникает разность потенциалов, что приводит к принудительному перераспределению напряжения ПО колонке резисторов. Это вы10 зывает увеличение активной составляющей тока, увеличение потерь и перегрев резисторов.

Введение между внутренней поверхностью корпуса 3 и колонкой резисторов 2 дополнительного слоя 6 диэлектрического материала с диэлектрической проницаемостью меньшей, чем у основного слоя 5 диэлектрика, позволяет уменьшить суммарную поперечную емкость ограничителя и, следовательно, ослабить поперечные емкостные

ным слоем 5 диэлектрика с высокой тепло- 20 связи между колонкой высоколинейных ре

чески все напряжение сосредотачивается на поясе 8 подсушки. Вследствие этого распределение напряжения по колонке резисторов 2 и по высоте слоя 4 загрязнения сушественно различно, при этом между противостоящими точками колонки резисторов 2 и наружной поверхности корпуса 3 возникает разность потенциалов, что приводит к принудительному перераспределению напряжения ПО колонке резисторов. Это вызывает увеличение активной составляющей тока, увеличение потерь и перегрев резисторов.

Введение между внутренней поверхностью корпуса 3 и колонкой резисторов 2 дополнительного слоя 6 диэлектрического материала с диэлектрической проницаемостью меньшей, чем у основного слоя 5 диэлектрика, позволяет уменьшить суммарную поперечную емкость ограничителя и, следовательно, ослабить поперечные емкостные

проводностью и диэлектрической проницаемостью, большей диэлектрической проницаемости дополнительного слоя 6 диэлектрика, расположенного коаксиально слою 5. Слои 5 и 6, например слой 5 из кварцевого песка и газовый слой 6, могут быть разделены между собой с помощью, например, диэлектрической прокладки 7. Часть слоя 4 загрязнения под воздействием протекающего тока высыхает, образуя пояс 8 подсущки с поверхностным сопротивлением Rn Rrp . Слой 4 увлажненного загрязнения связан геометрическими поперечными емкостями с колонкой резисторов 2.

Поперечную емкость С между колонкой резисторов и наружной загрязненной и увлажненной поверхностью корпуса на метр длины ограничителя определяют по следующей зависимости:

2л

ЁЭКВ

InDi/Da

.

и

ПФ/М,

диэлектрическая диэл ектр ических

где еэкв - эквивалентная проницаемость слоев;

Ео - диэлектрическая постоянная;

DI - наружный диаметр загрязненного корпуса, м;

D2 - эквивалентный диаметр колонки высокоиелинейных резисторов, м;

и - эффективное значение наибольшего линейного напряжения ограничителя, кВ;

Область значений поперечной емкости, в пределах которой амплитуда активной составляющей тока через резистор остается меньшей критической, определяли на физико- математической модели загрязненного огра 5 ничителя.

На физико-математической модели определяли зависимости наибольшего значения тока через резистор от величины поперечной емкости. Обработка полученных материалов показала, что если поперечная

К - коэффициент пропорциональности, емкость С удовлетворяет указанной формуле,

то ток в любой части резистора остается меньщим критического при любых состояниях слоя загрязнения и - постоянная 10 кВ.

равный

величина.

увлажнения, равная

55 Использование ограничителя предлагае- При возникновении пояса 8 подсушки мой конструкции обеспечивает ограничение напряжение по слою 4 загрязнения перераспределяется, в результате чего практиперенапряжения в электрических установках, расположенных в районах с интенсивным

5

зисторов и слоем загрязнения на поверхности корпуса и уменьшить степень влияния тока утечки по слою загрязнения на ток в резисторах.

Определение емкости между колонками резисторов и наружной загрязненной и увлажненной поверхностью корпуса на метр длины ограничителя по указанной зависимости позволяет ослабить поперечные емкостные связи до степени, обеспечивающей

Q практическую независимость то1фв через колонку резисторов от токов по слою загрязненного и увлажненного корпуса. В результате повышается надежность работы ограничителя в условиях загрязнения и увлажнения корпуса.

Для того, чтобы при загрязнении и увлажнении ограничителя перегрев резистора оставался в допустимых пределах, амплитуда активной составляюшей тока через него должна оставаться меньшей некоторого критического значения, которое составляет по0 рядка 1 мА на колонку.

Область значений поперечной емкости, в пределах которой амплитуда активной составляющей тока через резистор остается меньшей критической, определяли на физико- математической модели загрязненного огра5 ничителя.

На физико-математической модели определяли зависимости наибольшего значения тока через резистор от величины поперечной емкости. Обработка полученных материалов показала, что если поперечная

5

емкость С удовлетворяет указанной формуле,

Использование ограничителя предлагае- мой конструкции обеспечивает ограничение

перенапряжения в электрических установках, расположенных в районах с интенсивным

загрязнением атмосферы, и увеличивает срок их службы. Кроме того повышается надежность защитных аппаратов, а также облегчается и удешевляется эксплуатация

последних, так как исключаются регулярные чистки и обмывки аппаратов, сопровождаю- ш,иеся отключением части оборудования подстанции.

IX

V