ИЗОЛЯТОР-РАЗРЯДНИК

Полезная модель относится к области высоковольтной техники, а более конкретно к изоляторам и устройствам грозозащиты.
Известен высоковольтный изолятор-разрядник для высоковольтной линии электропередачи, который содержит изоляционное тело, установленные на его концах первый и второй элементы арматуры, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи (RU №2378725 С1, H01В 17/00, опубл. 10.01.2010). Изолятор-разрядник дополнительно снабжен периодической мультиэлектродной системой (МЭС), состоящей из 5…100 и более электродов, вмонтированных в профиль из силиконовой резины и механически связанных с изоляционным телом. Изолятор-разрядник содержит также первый и второй подводящие электроды, каждый из которых отделен воздушным промежутком от изоляционного тела и одним концом связан гальванически или через воздушный промежуток с первым или вторым элементом арматуры, а вторым концом через воздушный промежуток с первым или вторым концом МЭС. Электроды МЭС и подводящие электроды выполнены и установлены таким образом, что при воздействии на изолятор-разрядник перенапряжения пробиваются воздушные промежутки между подводящими электродами и крайними электродами МЭС, после чего последовательно пробиваются искровые промежутки между электродами МЭС. Данный аналог обладает свойствами грозозащитного устройства. МЭС расположена по эквипотенциальной линии, или эквипотенциальным линиям электрического поля промышленной частоты, в котором работает изолятор-разрядник, перпендикулярно траектории пути токов утечки изолятора.
Данное устройство не может эффективно отключать сопровождающие токи частоты 50 Гц грозовых перенапряжений, что определяет малую надежность его работы.
Известен изолятор-разрядник (RU №108206, МПК H01В 17/00, опубл. 10.09.11), выбранный в качестве прототипа, 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 закреплен 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. По окружности изоляционного тела, с внутренней стороны периодической системы электродов, жестко закреплено кольцо из электропроводящего материала.
Недостатками данного изолятора-разрядника является малая надежность работы из-за использования искровых промежутков, которые не достаточно эффективно гасят дугу сопровождающего тока 50 Гц.
Технический результат предлагаемой полезной модели - повышение надежности работы изолятора-разрядника за счет использования резкого возрастания сопротивления нелинейного резистора при появлении перенапряжения на нем.
Технический результат достигается следующим образом. В изоляторе-разряднике, содержащем 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 закреплен 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, причем первый электрод вторым своим концом связан через воздушный промежуток с первым концом периодической системы электродов. По окружности изоляционного тела, с внутренней стороны периодической системы электродов, жестко закреплено кольцо из электропроводящего материала. Второй конец второго подводящего электродов и второй конец периодической системы электродов жестко связаны друг с другом помощью нелинейного резистора из материала с нелинейной вольтамперной характеристикой.
На фиг.1 приведен общий вид изолятора-разрядника. На фиг.2 показано расположение периодической системы электродов в профиле из силиконовой резины, а на фиг.3 даны вид сбоку и сверху изолятора-разрядника.
На фиг. представлен изолятор-разрядник, который состоит из изоляционного тела 1 тарельчатой формы (фиг.1 и фиг.3). Изоляционное тело 1 выполнено, например, из стекла. По центру изоляционного тела 1, по обе его стороны жестко закреплены первый 2 и второй 3 элементы арматуры, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи. Изолятор-разрядник дополнительно снабжен периодической системой электродов (МЭС) 4, состоящей из электродов 5, (фиг.2), вмонтированных в профиль из силиконовой резины 6, который жестко закреплен на ребре изоляционного тела 1 (фиг.1 и фиг.2). Между электродами выполнены отверстия, выходящие наружу профиля 6. Эти отверстия образуют миниатюрные газоразрядные камеры 7 (фиг.2). Изолятор-разрядник содержит также первый 8 (фиг.1 и фиг.3) и второй 9 подводящие электроды, каждый из которых одним концом соединен гальванически с первым 2 и вторым 3 элементом арматуры. Второй конец первого подводящего электрода 8 через воздушный промежуток 10 связан с первым концом МЭС, а второй подводящий электрод 9 другим своим концом через нелинейный резистор 11, выполненный из материала с восходящей вольтамперной характеристикой, например, на базе оксида цинка, со вторым концом МЭС 4. На изоляционном теле 1 с внутренней стороны МЭС 4 жестко закреплено кольцо из электропроводящего материала 12.
Изолятор-разрядник работает следующим образом. При воздействии грозового перенапряжения на изолятор-разрядник сначала пробиваются искровой воздушный промежуток 10, а затем - разрядные камеры 7 МЭС 4. В результате сказанного все грозовое перенапряжение оказывается приложенным к нелинейному резистору 11. Из-за нелинейного характера вольтамперной характеристики резистора 11 сопротивление последнего резко уменьшается и ток грозового перенапряжения протекает от второго элемента арматуры 3 и его подводящего электрода 9 через нелинейный резистор 11, затем - по МЭС 4, и далее - через канал разряда верхнего искрового промежутка 10 по верхнему подводящему электроду 8 к первому элементу арматуры 2. После пробоя промежутков камер 7 (фиг.2) в последних возникают искровые разряды между промежуточными электродами 5 (фиг.2), т.к. объемы камер 7 весьма малы, при расширении канала разряда создается высокое давление, под действием которого каналы искровых разрядов между электродами 5 перемещаются к поверхности изоляционного тела 1, образуя каналы разряда 13, и далее выдуваются наружу в окружающий разрядник воздух. Вследствие сказанного каналы разрядов 13 охлаждаются, суммарное сопротивление всех каналов увеличивается, т.е. общее сопротивление разрядника возрастает, и происходит ограничение импульсного тока грозового перенапряжения. Одновременно с этим в кольце 12 из электропроводящего материала (фиг.1 и фиг.3), расположенного на изоляционном теле 1, индуцируется ток, магнитное поле которого воздействует на каналы разрядов 13 (фиг.2), увеличивая скорость их выдувания из камер 7 и длину канала разряда 13. Из-за увеличения длины канала 13 возрастает его сопротивление, что приводит к увеличению скорости гашения разряда.
На участке МЭС 4 между подводящими электродами промежуточных электродов нет, и разряд развивается по МЭС 4, занимая примерно три четверти периметра ребра изоляционного тела 1, а не между подводящими электродами 8 и 9.
После окончания грозового перенапряжения и отекании его тока через опору в землю напряжение на нелинейном резисторе 11 падает, и из-за восходящего характера его вольтамперной характеристики, сопротивление резистора 11 резко увеличивается, что позволяет искровому воздушному промежутку 10 эффективно погасить сопровождающий ток 50 Гц.
Таким образом, использование нелинейного резистора 11 в изоляторе-разряднике приводит к повышению эффективности гашения сопутствующего тока 50 Гц, что приводит к повышению надежности работы изолятора-разрядника.