РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ОТ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
ARRESTER PROTECTING HIGH VOLTAGE POWER TRANSMISSION LINES AGAINST LIGHTNING OVERVOLTAGE

Изобретение относится к искровым разрядникам высокого напряжения для защиты линий электропередачи, электрооборудования и элементов энергоснабжения от последствий грозовых перенапряжений.
Известны вентильные разрядники, устанавливаемые на линиях электропередачи, содержащие несколько искровых промежутков и последовательно включенное нелинейное сопротивление. При возникновении на линии перенапряжения искровые промежутки вентильного разрядника пробиваются и импульс сопровождающего тока через сопротивление замыкается на землю. Недостатком вентильных разрядников является сложность конструкции в сочетании с его значительной стоимостью, а также нестабильность характеристик данного типа разрядников [1].
Известное устройство разрядника для грозозащиты элементов электрооборудования или линии электропередачи содержит изоляционное тело и мультикамерную систему, состоящую по меньшей мере из пяти электродов, механически связанных с изоляционным телом, расположенных с возможностью формирования под воздействием грозового перенапряжения электрического разряда между смежными электродами. Электроды расположены внутри изоляционного тела и выходят в разрядные камеры. Разрядные камеры состоят из двух соединенных между собой частей. Первые части, в которые выходят электроды, выполнены в виде отверстия в изоляционном теле, являются искровыми промежутками. Вторые части разрядных камер, соединенные с первыми частями, выполнены в виде щелей, выходящих на поверхность изоляционного тела и предназначены для выдувания дуги [2]. Достоинствами известного мультикамерного разрядника является то, что по сравнению с известными ранее до него грозозащитными устройствами он имеет более простую конструкцию, дешевле в производстве, а также имеет более стабильные характеристики.
Недостатком известного мультикамерного разрядника является недостаточно высокая стойкость к механическому воздействию, возникающему при дуговом разряде. Кроме того, его характеризует сложная технология изготовления.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы разрядника, улучшение его характеристик, а также упрощение технологии производства.
Сущность изобретения состоит в том, что разрядник для защиты высоковольтных линий электропередачи от грозовых перенапряжений, содержащий размещенные в изоляционном корпусе n разрядных камер с искровыми промежутками между двумя смежными электродами, снабженные каждая дуговыдувающим каналом, исходящим от искрового промежутка на внешний контур корпуса, согласно изобретению выполнен сборным из n+1 диэлектрических пластин, например дисков, надетых на изоляционный стержень, при этом каждый диск снабжен сквозным отверстием через толщу диэлектрика, закрытым с одной стороны электродом, а с другой стороны снабженным прорезью от сквозного отверстия на внешний контур, размещенных на изоляционном стержне однонаправленно с возможностью образования разрядного промежутка в толще диэлектрической пластины между электродами двух смежных дисков и дуговыдувающего канала в прорези.
Разрядник может быть выполнен с разнесением дуговыдувающих каналов по поверхности корпуса.
Разрядник может быть снабжен разделителями дуговых выхлопов из смежных разрядных камер.
Заявителю неизвестно из уровня техники техническое решение разрядника для защиты линий электропередачи от перенапряжений, содержащее n разрядных камер при n>2, выполненного сборным из отдельных элементов, образующих при этом единый изоляционный корпус.
На фиг. 1 изображен общий вид разрядника. В корпусе 1, выполненном сборным из n+1 диэлектрических пластин 2, в рассматриваемом случае дисков, как имеющих наиболее оптимальную геометрическую форму, плотно надетых на изоляционный стержень 3, размещены n разрядных камер, включающих в себя разрядный промежуток 4 и дуговыдувающий канал 5. Для образования разрядной камеры каждый диэлектрический диск 2 снабжен сквозным отверстием через толщу диэлектрика, закрытым с одной стороны металлом, выполняющим роль электрода 6 в разрядной камере. В определенных случаях материалом электрода могут быть любые проводящие, полупроводящие, сегнетоэлектрические материалы, а также материалы с нелинейным электрическим сопротивлением. В рассматриваемом случае электрод 6 выполнен в виде плоской металлической шайбы, наклеенной с заглублением с одной стороны диэлектрического (силиконового) диска 2. В сборке с последовательным соединением одинаково ориентированных диэлектрических дисков 2 между электродами 6 двух соседних дисков образуется разрядная камера с искровым промежутком 4 и дуговыдувающим каналом 5 в толще диэлектрического диска 2. Пакет диэлектрических дисков 2 фиксируется на изоляционном стержне 3 оконцевателями 7 с двух противоположных сторон. Для исключения возможности шунтирования электрического разряда по поверхности разрядника при его срабатывании, выходы соседних между собой дуговыдувающих каналов 5 разнесены по поверхности корпуса 1 таким образом, чтобы выбранное расстояние между дуговыдувающими каналами 5 исключало возможность «подхвата» дуги на поверхности разрядника (фиг. 2). Также для исключения возможности шунтирования электрического разряда по поверхности разрядника он может быть снабжен разделителями дуговых выхлопов, кроме того, защищающих от негативного воздействия внешней окружающей среды на разрядную камеру, например воды, выполненных в виде ребер 8 между диэлектрическими пластинами 2 (фиг. 3).
Разрядник одним оконцевателем 7 электрически соединен с «землей». В случае попадания молнии грозовое перенапряжение возникает на противоположном оконцевателе 7. В результате образования разности потенциалов между противоположными оконцевателями 7 перекрываются n искровых промежутков 4 между электродами 6. В результате образования внутри каждой разрядной камеры давления за счет высокой температуры, сопровождающей электрический разряд, возникающая между электродами 6 дуга из искровых промежутков 4 выдувается по дуговыдувающим каналам 5 на внешний контур разрядника и гаснет. Расстояние между двумя соседними камерами должно обеспечивать разрядные характеристики, предотвращающие слияние дуги из них по поверхности разрядника. Этого можно достичь за счет увеличения толщины диэлектрических дисков 2, что является экономически менее целесообразным. Наиболее приемлемым является организация на поверхности разрядника разделительных ребер 8 между диэлектрическими дисками 2 (фиг. 3). Разнесение выходов дуговыдувающих каналов 5 по поверхности корпуса разрядника также снижает вероятность «подхвата» дуги по поверхности (фиг. 2). Конструктивная особенность заявляемого разрядника, состоящая в том, что он сделан сборным, позволяет ему без разрушения выдерживать более высокие давления внутри камеры. Это объясняется тем, что возникающее внутри камеры избыточное давление имеет дополнительные пути выхода через естественные щели между диэлектрическими дисками, что снижает нагрузку на диэлектрик внутри разрядных камер. Механическая прочность разрядника в целом увеличивается, он может выдерживать более высокие токовые нагрузки с обеспечением стабильности характеристик. Выполнение разрядника сборным, состоящим из одинаковых элементов, делает его более технологичным.
Испытание опытных образцов показало, что заявляемый разрядник работоспособен. Он может производиться серийно.
Источники информации
1. Техника высоких напряжений. / Под ред. Д.В. Разевига. М. Энергия, 1976, с. 285, 300.
2. Патент RU 2470430 «Мультикамерный разрядник. Высоковольтный изолятор с мультикамерным разрядником и высоковольтная линия электропередачи, использующая данный изолятор» заявка № 201113321/07, 10.08.2011.