ИЗОГНУТЫЙ МУЛЬТИКАМЕРНЫЙ РАЗРЯДНИК

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электрооборудования, в том числе линий электропередачи от перенапряжений, в том числе вызванных молниевых разрядами. Более конкретно, полезная модель относится к разрядникам, таким как мультикамерные разрядники.
Уровень техники
Из международной заявки WO 2010082861 известен мультикамерный разрядник, состоящий из изоляционного теля и множества электродов. Электроды размещены в изоляционном теле с отделением от окружающей среды и выходят в разрядные камеры, выполненные в изоляционном теле между парами соседних электродов. Разрядные камеры имеют выходы на внешнюю поверхность изоляционного тела, то есть в окружающую среду.
Разрядник имеет прямолинейную форму и разрядные камеры расположены вдоль разрядника. Это создает риск того, что отдельные разрядные дуги, выходящие из разрядных камер, могут объединиться в единую разрядную дугу. Эта разрядная дуга может перейти на концевые электроды и проходить вдоль прямолинейного разрядника, выжигая разрядные камеры, установленные вдоль разрядника, а также концевые электроды (один или оба).
Кроме того, при большом импульсном токе, вызванным, в частности, прямым ударом молнии в провод, разряд может произойти напрямую между концевыми электродами или тем концевым электродом, который используется для крепления разрядника, и защищаемым объектом, и при таком расположении также образуется единая разрядная дуга, которая тоже будет выжигать разрядные камеры.
Обрыв единой разрядной дуги требует специальных мер (например, отключения напряжения сети). Таким образом, единая разрядная дуга воздействует на разрядные камеры, концевые электроды, изоляционное тело в течение длительного времени, в результате чего выгорает множество разрядных камер, изоляционное тело, концевые электроды, и разрядник выходит из строя.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является повышение длительности эксплуатации разрядника и устранение возможность выжигания разрядных камер и других элементов разрядника.
Задача полезной модели решается с помощью мультикамерного разрядника, содержащего изоляционное тело, промежуточные электроды, размещенные в изоляционном теле и выходящие в разрядные камеры, образованные между двумя соседними промежуточными электродами и имеющие выходы на наружную поверхность изоляционного тела, а также концевые электроды, установленные на концах изоляционного тела и соединенные с промежуточными электродами непосредственно или через искровые промежутки.
Отличительным признаком настоящей полезной модели является то, что изоляционное тело выполнено изогнутым. В предпочтительном варианте разрядные камеры выходят на внешнюю сторону изгиба. Изоляционное тело предпочтительно выполнено дугообразным.
В некоторых случаях разрядник может иметь один или более защитных электродов, соединенных с одним или другим концевым электродом и выступающих в сторону от изоляционного тела. В предпочтительном варианте выступающая часть защитного электрода также расположена вдоль изоляционного тела. В некоторых вариантах осуществления защитный электрод может быть выполнен в виде единого целого с концевым электродом, в других вариантах защитный электрод выполнен в виде отдельной детали, выполненной с возможностью соединения с концевым электродом. Защитный электрод предпочтительно имеет часть, выполненную с возможностью прикрепления к электрооборудованию, например, к электропроводящей части изолятора (пример, оконцевателю подвесного изолятора или штырю штыревого изолятора) или к опоре линии электропередачи.
Техническим результатом настоящей полезной модели является прохождение разряда между оконцевателями (концевыми электродами) разрядника или между оконцевателем (концевым электродом), обеспечивающим крепление разрядника, и защищаемым объектом (элементом электрооборудования или линии электропередачи) в стороне от мультикамерной системы разрядника. Благодаря этому даже в случае объединения разрядных дуг отдельных разрядных камер помимо мультикамерной системы сама мультикамерная система не подвергается воздействию такого разряда, так как он проходит в стороне от мультикамерной системы, не выводится из строя и в дальнейшем, после гашения такого разряда, разрядник может вновь использоваться по назначению.
Дополнительным техническим результатом, обеспечиваемым защитными электродами, является предотвращение разрушения (выгорания) одного или обоих концевых электродов в зависимости от того на одном или обоих из них установлены защитные электроды. В том случае, если защитные электроды установлены на обоих концевых электродах, то предотвращается выгорание самих концевых электродов и защищается от разрушительного воздействия мультикамерная система из промежуточных электродов даже при образовании единой разрядной дуги между концевыми электродами напрямую, минуя мультикамерную систему.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен изогнутый мультикамерный разрядник.
Осуществление полезной модели
Далее подробно описывается изогнутый мультикамерный разрядник в одном из частных вариантов реализации, показанном на фиг. 1. В соответствии с фиг. 1 мультикамерный разрядник состоит из изоляционного тела 1, в котором размещены промежуточные электроды (на фиг. 1 не видны). Выходы разрядных камер на поверхность изоляционного тела 1 могут быть снабжены выступами 2, как показано на фиг. 1, для того, чтобы обеспечить препятствия между соседними выходами из разрядных камер для объединения отдельных разрядов в один. Чем выше такие выступы (т.е. чем дальше они проходят от изоляционного тела), тем сложнее отдельным разрядам объединяться (сливаться). Выходы разрядных камер преимущественно расположены в центрах выступов 2.
На концах изоляционного тела 1 предусмотрены концевые электроды 3 и 4. Эти концевые электроды могут быть соединены с некоторыми промежуточными электродами (предпочтительно крайними) непосредственно или через искровые промежутки. При приложении перенапряжения к защищаемому объекту, это же перенапряжение должно быть приложено к разряднику. Концевой электрод 3 размещен на свободном конце разрядника и предназначен для того, чтобы обозначенное перенапряжение оказалось приложено к разряднику и также служит для передачи разряда к промежуточным электродам. Перенапряжение может быть приложено как через разряд в том случае, когда между концевым электродом 3 и тем объектом, рядом с которым он установлен, предусмотрен разрядный промежуток, так и через непосредственный контакт (т.е. прямо, гальванически) с тем объектом, перенапряжение на/с которого прикладывается к концевому электроду.
Концевой электрод 4 размещен на закрепляемом конце разрядника, противоположном свободному концу, на котором размещен концевой электрод 3. Концевой электрод 4 помимо передачи тока разряда (в основном с помощью прямой, гальванической связи/контакта) с/на объект, на котором закрепляется разрядник, выполняет роль механического узла для закрепления разрядника. Для этого концевой электрод надежно закрепляется на конце изоляционного тела 1 разрядника (например, путем охвата и/или обжатия изоляционного тела или его части), а также обеспечивается возможность надежного закрепления на объекте, к которому должен быть прикреплен разрядник.
В показанном на фиг. 1 варианте для этой цели концевой электрод 4 снабжен крепежной частью 5, которая может быть выполнена в виде плоского элемента, снабженного отверстием 6 для прикрепления с помощью болта/винта к объекту, на котором устанавливается разрядник. В других вариантах крепежная часть концевого электрода может быть выполнена не плоской, а объемной - например, для охвата и/или обжатия части объекта, на котором устанавливается разрядник. Кроме того, крепежная часть может быть выполнена такой же формы, как остальная часть концевого электрода, в том случае, если предусмотрен способ прикрепления концевого электрода путем его охвата и/или обжатия и/или прижатия к объекту, на котором крепится разрядник.
Изоляционное тело 1 может быть полностью или частично выполнено с использованием диэлектрического материала, имеющего достаточную жесткость, прочность, твердость, упругость или другие механические свойства, обеспечивающие сохранение формы разрядника. В то же время в некоторых вариантах изоляционное тело может быть выполнено с использованием диэлектрического материала, не обеспечивающего сохранение формы разрядника, т.е. гибкого или мягкого материала, такого как, например, силиконовая резина. В таких случаях изоляционное тело может быть снабжено стержневым элементом, обеспечивающим сохранение прямой формы разрядника. Этот стержневой элемент может быть выполнен с использованием диэлектрического и/или проводящего (например, металлического) материалов.
В том случае, когда используются проводящие материалы, они предпочтительно покрываются диэлектрическим материалом так, чтобы изолировать стержневой элемент от концевых и промежуточных электродов. Это необходимо для того, чтобы избежать прохождения разряда через стержень или его часть, выполненную с использованием проводящего материала. С одним из электродов, например, с тем концевым, который используется для крепления, допускается электрический контакт. Преимуществом использования проводящего материала помимо лучших механических свойств может быть способствование формированию разрядов в разрядных камерах за счет механизма скользящего разряда, условия для реализации которого создаются при использовании такого проводящего материала в составе стержневого элемента.
В случае использования в составе изоляционного тела стержневого элемента концевые электроды могут крепиться как непосредственно к стержневому элементу, так и к части изоляционного тела поверх стержневого элемента или к стержневому элементу через часть изоляционного тела, отделяющую концевые электроды (или один из них) от стержневого элемента. Например, концевой электрод 4 может охватывать и/или обжимать только стержневой элемент или изоляционное тело со стержневым элементом, проходящим в месте охвата концевым электродом.
Разрядник в соответствии с фиг. 1 устанавливается, например, на опоре линии электропередачи, например, на стержне штыревого изолятора или на концевом электроде подвесного изолятора, таким образом, что свободный конец разрядника (на котором размещен концевой электрод 3) располагается, например, с образованием разрядного зазора с проводом, который подвешивается с помощью штыревого или подвесного изолятора, или с электродом в виде пластины, который устанавливается на таком проводе. В других вариантах концевой электрод на свободном конце разрядника может быть электрически соединен с проводом или другим элементом электрооборудования (например, непосредственным контактом или с помощью проводника).
Разрядник может быть установлен в различных положениях и ориентирован в любых направлениях. Например, он может быть установлен так, как показано на фиг. 1, в перевернутом положении или в повернутом относительно любой оси на любой угол. При установке разрядника желательно размещать его так, чтобы выхлопы из разрядных камер не попадали на проводящие объекты для предотвращения слияния разрядных дуг.
Разрядник работает следующим образом. В штатном режиме работы электрооборудования (в описываемом примере - линии электропередачи) между местом крепления разрядника (преимущественно опорой или частью опоры линии электропередачи) и защищаемым объектом (например, проводом) приложено штатное напряжение линии электропередачи, например, соответствующее классам напряжений линий электропередачи 6, 10, 15, 35 35, 110 кВ или другим. Такое напряжение не приводит к пробою разрядных промежутков и через разрядник ток не течет - таким образом, в штатном режиме разрядник представляет собой электрический разрыв.
При наличии на защищаемом объекте перенапряжения, например, в результате попадания в него или прохождении рядом с ним молниевого разряда, к разряднику вместе с разрядным промежутком у концевого электрода (если он предусмотрен) прикладывается это самое перенапряжение. В результате этого последовательно пробиваются разрядные промежутки между защищаемым объектом и концевым электродом на свободном конце разрядника, между концевым электродом и промежуточным электродом, между промежуточными электродами и далее между промежуточным электродом и концевым электродом, закрепленным на том конце разрядника, который крепится к опоре. При достижении разрядом концевого электрода, закрепленного на опоре, импульсный ток разряда (например, грозового) стекает в землю, так как опора заземлена, и благодаря этому электрооборудование (защищаемый объект) оказывается защищено от этого перенапряжения.
Однако в некоторых случаях, например, при большом импульсном токе, вызванным, в частности, прямым ударом молнии в провод и/или при установке разрядника в таких положениях, когда электрическое расстояние от защищаемого или заземленного объекта до концевого электрода, служащего для закрепления разрядника, незначительно различается или даже меньше, чем расстояние до концевого электрода на свободном конце разрядника, разряд может пройти с образованием единой разрядной дуги между концевыми электродами, минуя промежуточные электроды, или даже между защищаемым или заземленным объектом, с которым отсутствует соединение разрядника, и концевым электродом, который используется для закрепления разрядника.
Такой единый разряд между концевым электродом, используемым для крепления разрядника, и другим концевым электродом на свободном конце разрядника или защищаемым или заземленным объектом может начаться после образования разрядов между промежуточными электродами с последующим их слиянием и переходом в одну дугу. Кроме того, такой прямой разряд может начаться сразу между концевым электродом, используемым для крепления разрядника, и другим концевым электродом на свободном конце разрядника или защищаемым или заземленным объектом в силу пробоя этого разрядного промежутка перенапряжением. Этот прямой разряд сложнее гасить и, как следствие, он дольше препятствует нормальной работе электрооборудования и, в некоторых случаях выводит его из строя.
Подобный разряд между концевым электродом, используемым для крепления разрядника, и другим концевым электродом на свободном конце разрядника или защищаемым или заземленным объектом также может разрушать мультикамерную систему разрядника, состоящую из промежуточных электродов, выходящих в открытые разрядные камеры, в том случае, когда мультикамерная система расположена вдоль прямой, соединяющей концевые электроды - в таком случае единая разрядная дуга проходит вдоль выходов разрядных камер и выжигает диэлектрический материал на выходах и внутри камер, искажая их геометрическую форму так, что в дальнейшем множество последовательных разрядов не могут сформироваться. В некоторых случаях это даже может приводить к окислению и/или выпадению промежуточных электродов.
Для предотвращения разрушительного воздействия единой дуги между концевым электродом, используемым для крепления разрядника, и другим концевым электродом на свободном конце разрядника или защищаемым или заземленным объектом, изоляционное тело разрядника в соответствии с настоящей полезной моделью выполнено изогнутым. При таком выполнении средняя часть изоляционного тела располагается в стороне от прямой линии, соединяющей концы изоляционного тела и, что более важно, концевые электроды, установленные на концах изоляционного тела. Прямая линия преимущественно проводится между соединениями концевых электродов и изоляционного тела (т.е. по границе между ними) из точек, расположенных на наиболее близком расстоянии друг к другу.
Прямой единый разряд преимущественно осуществляется по прямой линии, проходящей между концевыми электродами, или около этой линии, и это значит, что в изогнутом изоляционном теле, средняя часть которого располагается в стороне от этой линии, мультикамерная система, также находящаяся в средней части изоляционного тела, не будет подвергаться разрушительному воздействию такого прямого единого разряда.
Изгиб изоляционного тела может иметь различную форму, например, образованную несколькими прямыми и/или криволинейными отрезками, расположенными друг относительно друга под углами от 10° до 170°, предпочтительно под углами от 30° до 150° или от 45° до 135° или от 60° до 120° в том числе, например, под углом 90° На фиг. 1 показан вариант выполнения дугообразного изоляционного тела. Дуга может представлять собой часть кольца в секторе от 30° до 330° или от 45° до 315° или от 60° до 300° или от 90° до 270° или от 120° до 240° или от 150° до 210°, в том числе, например, в секторе 180°.
При выполнении изоляционного тела криволинейным, например, дугообразным, обеспечивается расположение выходов из разрядных камер не параллельно друг другу, а под углом друг к другу, т.е. направленными в разные стороны («веерообразно»). Это снижает вероятность объединения разрядных дуг из отдельных разрядных камер в одну дугу. Для того, чтобы разрядные дуги при выходе из камер направлялись друг от друга, а не по направлению друг к другу, разрядные камеры выходят на внешнюю сторону изгиба, например, как это показано на фиг. 1.
В некоторых случаях для защиты от выгорания концевых электродов они могут быть снабжены защитными электродами. Одним или несколькими защитными электродами может быть снабжен один или оба концевых электрода, причем на каждом из них может быть предусмотрен один или больше защитных электродов. Защитный электрод предпочтительно должен выступать в сторону от изоляционного тела для отведения разряда от изоляционного тела и разрядных камер. Выступающая часть защитного электрода преимущественно расположена вдоль изоляционного тела. Защитный электрод может быть выполнен в виде единого целого с концевым электродом или в виде отдельной детали, выполненной с возможностью соединения с концевым электродом. Кроме того, защитный электрод может иметь часть, выполненную с возможностью прикрепления к электрооборудованию.
Описанные примеры реализации полезной модели представлены с целью ее подробного пояснения и не являются ограничивающими объем охраны, который определяется формулой полезной модели. Описанные варианты осуществления полезной модели могут совмещаться в различных комбинациях, обеспечивающих одновременное получение дополнительных технических результатов, указанных по отношению к этим вариантам.