ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ РАЗРЯДНИК

Полезная модель относится к искровым разрядникам высокого напряжения для защиты линий электропередачи, электрооборудования и элементов энергоснабжения от последствий грозовых перенапряжений.
Известен высоковольтный разрядник для грозозащиты элементов электрооборудования или линий электропередачи, включающий тело, выполненное из диэлектрика, внутри которого с промежутками расположены электроды, причем часть поверхностей смежных электродов размещена в разрядной камере, выполненной в виде щели с выходом в атмосферу.
(RU 2457592, H01T 4/16, опубликовано 27.07.2012)
Известен высоковольтный разрядник, включающий тело, выполненное из диэлектрика, внутри которого с промежутками расположены электроды, причем часть поверхностей смежных электродов размещена в разрядной камере, выполненной в виде прямоугольных или круглых отверстий с выходом в атмосферу, причем крайние электроды снабжены электрическим контактом с концевыми токовыводами. Кроме того, известный разрядник снабжен дополнительным электродом из металла, который размещен внутри тела разрядника и имеет электрический контакт с одним из концевых токовыводов.
(WO 2010/082861, H01T 4/16, опубликовано 22.07.2010)
Недостатком известных технических решений является сложность изготовления разрядников, которая связана с обеспечением точного позиционирования электродов внутри тела из диэлектрика, а также с обеспечением требуемых физико-механических свойств разрядных камер. Поэтому известные разрядники имеют ограниченный ресурс работы, жесткий спектр условий, при которых сохраняется их работоспособность, достаточно большой процент отказов.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение механической прочности и дугогасящих свойств разрядника, увеличении срока его службы и упрощение технологии изготовления.
Технический результат достигается тем, что высоковольтный разрядник включает концевые токовыводы и электроды, размещенные с промежутком в объеме диэлектрика, причем часть поверхности смежных электродов размещена в разрядной камере и крайние электроды соединены с концевыми токовыводами, при этом электроды выполнены в виде плоских колец и размещены в кольцевых пазах дисков из диэлектрика с центральным отверстием, которые собраны в пакет на центральном стержне, а разрядная камера в виде радиального паза с выходом в атмосферу выполнена в дисках со стороны, обратной стороне размещения электродов.
Технический результат также достигается тем, что центральный стержень выполнен из стеклопластика и снабжен покрытием из кремнийорганической резины; диски выполнены из полимерного материала, силиконовой резины или твердого диэлектрика; электроды выполнены из металла, полупроводника, сегнетоэлектрика или материалов с нелинейной проводимостью; соседние разрядные камеры образованы поворотом дисков по оси центрального стержня относительно друг друга; сечение разрядной камеры выполнено прямоугольной формы, причем площадь сечения уменьшается к выходу в атмосферу; диски снаружи дополнительно снабжены ребрами в виде кольца меньшей толщины.
Полезная модель может быть проиллюстрирована примером с использованием рис. 1-3, где:
1 - электрод;
2 - диск с центральным отверстием;
3 - центральный стержень с покрытием;
4 - разрядная камера;
5 - концевой токовывод;
6 - зона образования разряда;
7 - ребро.
Каждый модуль разрядника (рис. 2) по полезной модели включает диск 2 с центральным отверстием и электрод 1 в виде плоского кольца, размещенный в кольцевом пазу, выполненном в диске 2. Это позволяет формировать со стороны, обратной стороне размещения электрода, разрядную камеру 4 любой формы. Однако, наиболее оптимальным с точки зрения обеспечения высоких дугогасящий свойств разрядника является выполнение разрядной камеры 4 (рис. 1 и 2) в виде радиального паза с выходом в атмосферу, в которой размещены с промежутком части поверхности смежных электродов 1, причем сечение разрядной камеры 4 оптимально выполнять прямоугольной формы с уменьшением площади сечения к выходу в атмосферу.
В качестве материала электродов 1 можно использовать металл, полупроводник, сегнетоэлектрик или материал с нелинейной проводимостью. Для получения диска можно использовать диэлектрические полимерные материалы, силиконовую резину или твердые диэлектрики, применяя известные способы формообразования. Наиболее технологичным является получение модуля (рис. 2) литьем в форму с размещенной в ней электродом 1 из полимерного материала - кремнеорганической резины. При заливке одновременно формируют разрядную камеру 4 в виде радиального паза заданной формы, а также снаружи диска - ребро 7 в виде кольца меньшей толщины. В результате заливки часть поверхности электрода 1 находится разрядной камере (рис. 2).
Сборку пакета из дисков с электродами ведут с использованием центрального стержня 7 из стеклопластика с покрытием из силиконовой резиной. Слой резины защищает стеклопластик от атмосферных явлений. При этом возможно варьировать место расположения выхода разрядной камеры 4 в атмосферу, как установкой дисков без разрядной камеры 4, так и поворотом дисков по оси центрального стержня относительно друг друга.
При сопряжении двух дисков, один из которых снабжен разрядной камерой 4 в виде радиального паза заданной формы образуется искровой промежуток (рис. 3) между поверхностями смежных электродов. Толщина (высота) промежутка между электродами определена слоем изоляции и варьируется от 0,1 мм и более. Еще одним достоинством использования модулей является то, что свойства разрядника возможно менять простым добавлением модулей, а также местом расположения выхода разрядной камеры в атмосферу. Каждый модуль имеет свои удельные характеристики и класс разрядника (по напряжению и току) меняется с изменением их числа. Таким образом большой ассортимент изделий можно изготавливать при минимальных затратах на оборудование и оснастку. Размещение разрядных камер с поворотом относительно друг друга обеспечивает исключение слива дуги разрядов снаружи.
Дополнительные ребра 7 также обеспечивают защиту от слива дуги снаружи. Возникающая при разряде дуга выдувается из разрядной камеры наружу давлением раскаленного газа. В результате дуга остывает, сопротивление дуги растет, что приводит к гашению разряда.
После сборки устанавливают концевые токовыводы 5 и обеспечивают их электрический контакт (например, опрессовкой) с соответствующими крайними электродами.
В результате изготовления был получен высоковольтный разрядник по полезной модели, который обеспечил достижение поставленного технического результата: повышенную механическую прочность и дугогасящие свойства разрядника, увеличении срока его службы и упрощение технологии изготовления.