ИЗОЛЯТОР-РАЗРЯДНИК
INSULATION ARRESTER

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к изоляторам-разрядникам, предназначенным для крепления и защиты изолированных проводов, изоляторов и другого оборудования воздушных линий электропередачи напряжением свыше 0,95 кВ от воздействия атмосферных перенапряжений.
Известен изолятор-разрядник, содержащий изоляционное тело, жестко закрепленные по центру изоляционного тела, по обе его стороны, первый и второй элементы арматуры, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи, профиль из силиконовой резины, жестко закрепленный на ребре изоляционного тела, внутри профиля расположена периодическая система электродов, между электродами выполнены отверстия, выходящие наружу профиля и образующие миниатюрные газоразрядные камеры, к первому и второму элементам арматуры гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами первый и второй подводящие электроды соответственно, каждый из которых отделен воздушным промежутком от изоляционного тела и вторым своим концом связан через воздушный промежуток с первым или вторым концом периодической системы электродов, отличающийся тем, что по окружности изоляционного тела, с внутренней стороны периодической системы электродов жестко закреплено кольцо из электропроводящего материала [1].
Этот известный изолятор-разрядник сложен по конструктивному исполнению (состоит из системы электродов, миниатюрных газоразрядных камер, профилей из силиконовой резины и т.п.), кроме того требует изменения стандартной конструкции самого изолятора, в частности по окружности его изоляционного тела с внутренней стороны периодической системы электродов жестко закрепляется кольцо из электропроводящего материала.
Известен также изолятор-разрядник, содержащий тарельчатое изоляционное тело, жестко закрепленные по центру изоляционного тела, по обе его стороны, первый и второй элементы арматуры, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи, с первым и вторым элементами арматуры гальванически или через воздушный промежуток одними своими концами соединены верхний и нижний подводящие электроды, каждый из которых отделен воздушным промежутком от изоляционного тела, а второй конец нижнего подводящего электрода через воздушный промежуток соединен с последним электродом мультиэлектродной системы, которая расположена в профиле из силиконовой резины, который жестко закреплен на ребре изоляционного тела, между электродами мультиэлектродной системы в профиле выполнены отверстия, выходящие наружу профиля и образующие миниатюрные газоразрядные камеры, по окружности изоляционного тела, с внутренней стороны мультиэлектродной системы жестко закреплен кольцеобразный ускоритель электродинамического дутья из электропроводящего материала, отличающийся тем, что ускоритель электродинамического дутья выполнен разомкнутым, его один конец гальванически связан с верхним подводящим электродом, а второй конец кольцеобразного ускорителя электродинамического дутья соединен через воздушный промежуток с первым электродом мультиэлектродной системы [2].
Данный изолятор-разрядник также чрезвычайно сложен по конструкции и его применение для воздушных линий электропередачи низкого и среднего напряжения (0,95, 6,10,20 и 35 кВ) маловероятно и практически нецелесообразно.
Заявителем решалась задача разработки изолятора-разрядника простого по конструктивному и технологическому исполнению, надежного по функции
изолированного крепления и защиты проводов, изоляторов и другого электроэнергетического оборудования воздушных линий электропередачи напряжением свыше 0,95 кВ от воздействий атмосферных перенапряжений (исключение возможности длительного теплового воздействия и токами дуговых замыканий вследствие индуктированных перенапряжений, обусловленных прямыми ударами молнии и короткими замыканиями), а также позволяющее предотвратить несанкционированное перекрытие линий из-за негативного воздействия жизнедеятельности птиц, устраивающих свои гнездовья на проводах и траверсах опор воздушных линий электропередачи. Совокупность существенных конструктивных признаков предлагаемого изолятора-разрядника, обеспечивающего вышеотмеченный положительный технический результат, приведена в следующей формуле изобретения: «изолятор-разрядник, предназначенный для крепления и защиты изолированных проводов, изоляторов и другого оборудования воздушных линий электропередачи напряжением свыше 0,95 кВ от воздействия атмосферных перенапряжений, соединенный своим нижним оконцевателем с траверсой линии, верхним оконцевателем посредством, по меньшей мере, одной прижимной плашки и крепежа, закрепляющих фазный провод линии, при этом верхний оконцеватель и/или плашка верхнего оконцевателя снабжены, по меньшей мере, одним прокалывающим изоляцию провода элементом, а на верхнем оконцевателе и/или плашке верхнего оконцевателя закреплен, по меньшей мере, один электрод, предназначенный для создания воздушного промежутка с, по меньшей мере, с нижним оконцевателем или вторым электродом, установленным на нижнем оконцевателе или на заземленной траверсе линии и/или соединенным последовательно через дополнительно введенный нелинейный ограничитель перенапряжений с нижним оконцевателем или траверсой, вышеупомянутые электроды и верхняя часть изолятора-разрядника закрыты полностью или частично изоляционной оболочкой, препятствующей несанкционированному перекрытию линии, вследствие негативного воздействия жизнедеятельности птиц; высота изолятора-разрядника выбирается из диапазона 150÷1000 мм, толщина изоляционной оболочки выбирается из диапазона 1÷100 мм; верхний оконцеватель, прижимная плашка и прокалывающие изоляцию провода элементы изготовлены из цветных металлов или с добавлением в конструкцию цветных металлов; изоляционная оболочка электродов и верхней части изолятора-разрядника изготовлена из полимерных материалов; по меньшей мере, один из электродов на конце выполнен сферической формы или в виде тела вращения».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен главный вид изолятора-разрядника, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди; на фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вариант изолятора-разрядника, соединенного с нелинейным ограничителем перенапряжений.
Заявляемый изолятор-разрядник предназначен для крепления и защиты изолированных проводов, изоляторов и другого оборудования воздушных линий электропередачи напряжением свыше 0,95 кВ от воздействия атмосферных перенапряжений. Изолятор-разрядник (опорный стержневой линейный изолятор) 1 соединяется своим нижним оконцевателем 2 с заземленной траверсой 3 воздушной линии электропередачи, а верхним оконцевателем 4 с помощью прижимной плашки 5 и болтов 6 закрепляет фазный провод 7 воздушной линии электропередачи. Верхний оконцеватель 4 и/или прижимная плашка 5 верхнего оконцевателя 4 выполняются с прокалывающим изоляцию фазного провода 7 элементом (прокалывающим зажимом) 8. На верхнем оконцевателе 4 и/или прижимной плашке 5 верхнего оконцевателя 4 крепится электрод 9 (может быть несколько электродов), предназначенный для создания воздушного промежутка между нижним оконцевателем 2 или вторым электродом 10, устанавливаемым на нижнем оконцевателе 2 или на заземленной траверсе 3 опоры воздушной линии электропередачи. Электрод 10 может быть соединен последовательно через дополнительно введенный нелинейный ограничитель перенапряжений 11 с нижним оконцевателем 2 или заземленной траверсой 3 опоры воздушной линии электропередачи (фиг. 2). Электроды 9 и 10, а также и верхняя часть изолятора-разрядника 1 закрываются полностью или частично изоляционной оболочкой, которая исключает несанкционированное перекрытие воздушной линии электропередачи, вследствие негативного воздействия жизнедеятельности птиц.
Высота изолятора-разрядника 1 выбирается из диапазона 150÷1000 мм, толщина изоляционной оболочки выбирается из диапазона 1÷100 мм.
Верхний оконцеватель 4, прижимная плашка 5 и прокалывающие изоляцию фазного провода 7 зажимы могут быть изготовлены из цветных металлов или с добавлением в их конструкцию цветных металлов.
Изоляционная оболочка электродов 9, 10 и верхней части изолятора-разрядника 1 может быть изготовлена из полимерных материалов.
Электроды 9, 10 на конце могут быть выполнены сферической формы или в виде тела вращения 12.
Изобретение работает следующим образом:
Надежность электроснабжения потребителей в значительной мере определяется надежностью воздушных линий 6 и 10 кВ. В силу ряда причин надежность работы воздушных линий 6 и 10 кВ является относительно низкой. Одной из основных причин аварий и нарушений питания на воздушных линиях 6 и 10 кВ являются грозовые воздействия, которые составляют до 40% от общего числа отключений. Для защиты воздушных линий электропередачи переменного тока 0,95, 6, 10, 20 и 35 кВ от атмосферных (грозовых) перенапряжений в ООО «МЗВА» разработаны устройства защиты, представляющие собой заявляемый изолятор-разрядник совместно с нелинейным ограничителем перенапряжений, обеспечивающие внешний искровой промежуток требуемой длины между фазными проводами и электродами изолятора-разрядника. В предлагаемом изоляторе-разряднике искровой промежуток образован между электродом 9, закрепленным на верхнем оконцевателе 4 и/или плашке 5 верхнего оконцевателя 4, и нижним оконцевателем 2 или вторым электродом 10, установленным на заземленной траверсе 3, что позволяет обеспечить сохранение величины искрового промежутка постоянной и достаточной длины в любых погодных условиях. В варианте, когда второй электрод 10 соединяется последовательно через дополнительно введенный в конструкцию изолятора-разрядника 1 нелинейный ограничитель перенапряжений 11 обеспечивается более эффективная защита элементов воздушной линии электропередачи от атмосферных воздействий. В частности, при воздействии на провода индуктированных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами вблизи воздушной линии, или при прямых ударах молнии в провода воздушной линии искровой промежуток пробивается и к фазному проводу 7 подсоединяется нелинейный ограничитель перенапряжений 11, который благодаря снижению собственного сопротивления в этот момент осуществляет эффективный сброс перенапряжения на заземленные части опор через электроды 9, 10, минуя изолятор 1, что предохраняет его от перекрытия и повреждения, а фазный провод 7 от пережога. После снятия перенапряжения при воздействии напряжения промышленной частоты ток через нелинейный ограничитель перенапряжений 11 за счет возврата его сопротивления до исходных значений ограничивается до величины, при которой существование дуги в искровом промежутке невозможно, и дуга гаснет.
Предлагаемый изолятор-разрядник прост по конструкции и технологии изготовления, не требует конструктивной переработки серийно выпускаемых изоляторов, надежен в части эффективного обеспечения изолированного крепления и защиты проводов, изоляторов и другого электроэнергетического оборудования воздушных линий электропередачи напряжением свыше 0,95 кВ от воздействий атмосферных (грозовых) перенапряжений, позволяет предотвратить несанкционированное перекрытие линий из-за негативного воздействия жизнедеятельности птиц, устраивающих свои гнездовья на проводах и траверсах опор воздушных линий электропередачи.
Источники информации
[1]. Описание полезной модели к патенту «Изолятор-разрядник» №108206, класс H01B 17/00, заявлено 14.04.2011 г., опубликовано 10.09.2011 г.
[2]. Описание полезной модели к патенту «Изолятор-разрядник» №127245, класс H01B 17/00, заявлено 29.08.2012 г., опубликовано 20.04.2013 г.
[3]. Описание полезной модели к патенту «Разрядник, изолятор и линия электропередачи, использующая данный изолятор» №136928, класс Н01Т 4/00, заявлено 28.06.2013 г., опубликовано 20.01.2014 г.
[4]. Описание изобретения к патенту «Высоковольтный изолятор и высоковольтная линия электропередачи, использующая данный изолятор» №2377678, класс H01B 17/00, заявлено 27.03.2008 г., опубликовано 27.12.2009 г.
[5]. Описание изобретения к патенту «Устройство грозозащиты и линия электропередачи с устройством грозозащиты» №2248079, класс H02H 9/06, заявлено 09.10.2002 г., опубликовано 10.03.2005 г.
[6]. Описание изобретения к патенту «Токоотводящее устройство для грозозащиты электрооборудования и линия электропередачи, снабженная таким устройством» №2299508, класс H02H 3/22, H01T 4/02, заявлено 04.03.2005 г., опубликовано 20.05.2007 г.
[7]. Патент США №5283709 А, класс H01B 17/00, опубликован 01.02.1994 г.
[8]. Описание изобретения к патенту «Высоковольтная линия электропередачи и высоковольтный изолятор для этой линии» №2378725, класс H01B 17/00, заявлено 24.04.2008 г., опубликовано 10.01.2010 г.
[9]. Патент США №4665460, класс H01T 4/02, опубликован в 1987 г.
[10]. Описание изобретения к патенту «Изолятор-разрядник и линия электропередачи, использующая данный изолятор» №2521771, класс H01T 4/02, заявлено 13.03.2013 г., опубликовано 10.07.2014 г.