СПОСОБ НАЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОЙ ОБОЛОЧКИ НА ВАРИСТОРНЫЙ БЛОК, А ТАКЖЕ ВАРИСТОРНЫЙ БЛОК ДЛЯ РАЗРЯДНИКА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
METHOD FOR SUPERPOSITION OF ELECTRIC INSULATING SHELL OVER VARISTOR UNIT, AND ALSO VARISTOR UNIT FOR OVERVOLTAGE PROTECTION DISCHARGER

Изобретение относится к способу наложения электроизоляционной оболочки на варисторный блок для разрядника защиты от перенапряжений, а также к варисторному блоку, изготавливаемому согласно этому способу.
Является известным вводить в сети передачи электроэнергии разрядники защиты от перенапряжений. Перенапряжения появляются, например, за счет ударов молнии в воздушные линии электропередачи. Разрядники защиты от перенапряжений служат для того, чтобы при появлении перенапряжений вызывать их исчезновение. Для этого разрядники защиты от перенапряжений снабжают варисторными блоками. Эти варисторные блоки в зависимости от приложенного напряжения имеют очень высокое или очень низкое полное сопротивление. За счет выбора соответствующих размеров или соответственно выбора варисторного блока можно в зависимости от уровня напряжения сети передачи электроэнергии управлять цепью разрядного тока. За счет разрядного тока, текущего через цепь разрядного тока, перенапряжение уменьшается. После достижения некритичного уровня напряжения варисторный блок опять принимает очень высокое полное сопротивление так, что путь разрядного тока является почти полностью прерванным.
Для образования варисторного блока для разрядника защиты от перенапряжений используют металлоксид. Металлоксид получают в виде блока, например, посредством способа спекания или прессования. Обусловленная способом обработки поверхность варисторного блока имеет известную шероховатость. Для уменьшения шероховатости и придания поверхности известной механической прочности является известным плотно обматывать варисторные блоки, например, пластмассовыми лентами так, что комплектный варисторный блок является покрытым и свободными остаются только необходимые для монтажа блока в цепь разрядного тока электрические контактные точки.
Такое обматывание следует производить с очень высококачественной пластмассой, так как варисторные блоки применяют в области среднего, высокого и сверхвысокого напряжения. Там появляются высокие электрические поля, которые сильно нагружают электрическую изоляцию. Электроизоляционная оболочка должна наматываться очень тщательно, чтобы не допускать никаких свободных пространств на варисторном блоке. Вследствие высококачественного и интенсивного относительно расходов изоляционного материала количество изоляционного материала должно поддерживаться возможно малым.
Нанесение электроизоляционной оболочки является сравнительно трудоемким и качество оболочки колеблется несмотря на самое тщательное нанесение оболочки.
В основе настоящего изобретения лежит поэтому задача указать способ, который позволяет быстрое наложение электроизоляционной оболочки на варисторный блок и позволяет при этом получать высокое качество перехода от варисторного блока к электроизоляционной оболочке.
Согласно изобретению эта задача решается в способе вышеназванного вида за счет того, что перед и во время наложения оболочки на варисторный блок удаляют газовые молекулы, находящиеся между оболочкой и поверхностью варисторного блока.
За счет удаления газовых молекул, которые находятся между электроизоляционной оболочкой и поверхностью варисторного блока, становится возможным сравнительно быстрое наложение электроизоляционной оболочки непосредственно на поверхность варисторного блока. За счет удаления газовых молекул предотвращают насколько это возможно нежелательное включение газов между варисторным блоком и электроизоляционной оболочкой. Так как во время наложения оболочки можно не обращать внимания на газовые включения, можно производить более быстрое наложение изоляционной оболочки на варисторный блок. За счет этого имеет место быстрое комплектование варисторных блоков. Так, например, может быть предусмотрено, что между оболочкой, а также поверхностью варисторного блока создают пониженное давление. Вследствие пониженного давления, имеющего место в граничной области, тогда можно легко наматывать, например, изоляционную ленту вокруг варисторного блока. Имеющее место вне места соединения пониженное давление прижимает изоляционную ленту к варисторному блоку. Дальнейший эффективный метод изготовления может предусматривать расположение электроизоляционной оболочки вокруг варисторного блока в виде шланга. При подобном расположении можно уже перед собственно нанесением оболочки на варисторный блок производить удаление газовых молекул в области наложения. Наряду с удалением газовых молекул из области места соединения, разумеется, должны удаляться также возможно имеющиеся инородные тела, такие как пыль. Электроизоляционные оболочки предпочтительно образованы из отвержденных или по крайней мере частично отвержденных пластмасс.
Особенно предпочтительная форма выполнения может при этом предусматривать, что наложение оболочки происходит в эвакуированном пространстве.
Особенно эффективное удаление газовых молекул из области наложения электроизоляционной оболочки на варисторный блок можно достигать за счет эвакуирования всего пространства. В этом случае, например, внутри герметичного бака создают сильное пониженное давление, обозначаемое также как вакуум. За счет этого обеспечено, что удаляется как газ, расположенный в области соединения, так и газ, находящийся вокруг всего устройства. За счет этого последующий приток нежелательных газовых молекул в место наложения электроизоляционной оболочки является вряд ли возможным.
Следующая предпочтительная форма выполнения может при этом предусматривать, что оболочку формируют под действием тепловой энергии.
В частности, при применении эвакуированного пространства является предпочтительным формировать оболочку под действием тепла и использовать возникающее при этом изменение формы для соединения с силовым замыканием между варисторным блоком и электроизоляционной оболочкой. Это имеет преимуществом, что не нужно вводить дополнительные средства повышения адгезии в область соединения, так как вследствие изменения формы имеет место достаточно изгибостойкое соединение между электрически изолирующим покрытием и варисторным блоком. Может быть также предусмотрено дополнительное введение в место соединения средства повышения адгезии, например термоклея, жиров или тому подобного.
Предпочтительным образом далее может быть также предусмотрено, что в качестве оболочки используют по крайней мере частично шланг из усаживаемого материала.
Шланги различных размеров из усаживаемого материала являются товаром, недорого продаваемым на метры. Так как варисторный блок вплоть до своих электрических точек контактирования должен почти полностью быть окружен электроизоляционной оболочкой, шланги из усаживаемого материала являются особенно пригодными для образования не имеющей промежутков поверхности на варисторном блоке. Кроме того, шланги из усаживаемого материала являются легкоформируемыми под действием тепловой энергии. При этом они развивают сравнительно высокий момент силы. За счет этого варисторный блок является поддерживаемым в своей механической стабильности. Далее исходящую от шланга из усаживаемого материала силу можно использовать для того, чтобы закреплять и позиционировать на варисторном блоке другие элементы, например арматурные элементы для образования точек подключения. При выборе подходящего шланга из усаживаемого материала толщину стенки при этом можно выбирать таким образом, что сам шланг из усаживаемого материала представляет собой амортизирующий слой вокруг варисторного блока. За счет этого является возможным защищать от механических повреждений используемый для образования варисторного блока металлоксид, который является относительно хрупким. За счет этого получаются другие преимущества относительно упрощенной транспортировки варисторных блоков.
Другой задачей изобретения является указание варисторного блока вышеназванного вида, который является используемым для разрядника защиты от перенапряжений, причем разрядник защиты от перенапряжений имеет оболочку из электроизоляционного материала. Варисторный блок должен иметь высокую механическую стабильность, а также быть хорошо защищенным от действующих снаружи механических сил.
Согласно изобретению это решается в случае варисторного блока вышеназванного вида с помощью того, что оболочка лежит непосредственно на поверхности варисторного блока и во время и/или перед нанесением оболочки на варисторный блок газовые молекулы, находящиеся между варисторным блоком и оболочкой, удалены.
Непосредственное прилегание электроизоляционной оболочки на поверхности варисторного блока защищает последний от механической нагрузки. Появляющиеся силы с помощью оболочки ослабляются или соответственно распределяются на большую поверхностную область. Посредством удаления из области приложения между электроизоляционной оболочкой, а также варисторным блоком газовых молекул полые пространства исключены. Наряду с механической стабилизацией варисторного блока создается диэлектрически стабильное соединение между варисторным блоком и электроизоляционной оболочкой. За счет почти свободного от включений прилегания электроизоляционной оболочки на боковой поверхности варисторного блока исключается возникновение частичных разрядов. Подобные частичные разряды могут приводить при длительном применении варисторного блока к тому, что его электрические характеристики подвергаются негативному воздействию и при известных условиях происходит пробой электроизоляционной оболочки. Подобные пробои представляли бы в сети передачи электроэнергии замыкание на землю, с которым нельзя мириться.
Дальнейшая предпочтительная форма выполнения может предусматривать, что варисторный блок содержит множество стыкованных друг с другом варисторных элементов, места соединения которых по крайней мере частично перекрыты оболочкой.
Варисторный блок может быть составлен, например, из множества варисторных элементов. Эти частичные блоки могут, например, состоять все из одинакового металлоксида или быть составлены из различных металлоксидов, чтобы получить определенную характеристику сопротивления варисторного блока. Кроме того, может быть предусмотрено, что в составленный из множества варисторных элементов варисторный блок введены также металлические блоки или другие электропроводящие элементы. Для получения возможно малого переходного сопротивления между отдельными элементами они должны прижиматься друг к другу с высокой силой. Стягивание варисторных элементов может предпочтительно производиться электроизоляционной оболочкой. За счет перекрытия мест соединения электроизоляционной оболочкой боковое смещение отдельных варисторных элементов относительно друг друга исключается, так что после нанесения оболочки имеет место компактное устройство, состоящее из множества элементов и электроизоляционной оболочки. Кроме того, за счет перекрытия мест соединения закрываются имеющиеся там часто щели и выступы и получается внешне гладкая поверхность. В частности, на местах соединения между отдельными варисторными элементами является важным своевременно удалять нежелательные газовые молекулы так, что изоляционная оболочка надежно прилегает к поверхности варисторного блока.
Для достижения высокой механической прочности варисторного блока может быть далее предусмотрено, что на обращенных друг от друга концах варисторного блока расположены наконечники, которые имеют заплечики, которые перекрываются оболочкой.
Расположенные на обращенных друг от друга концах наконечники предпочтительно снабжены заплечиками, которые также перекрыты электроизоляционной оболочкой. В частности, при применении шланга из усаживаемого материала это является преимуществом, так как шланг из усаживаемого материала может оказывать усадочное действие также во многих измерениях. Во-первых, происходит прилегание шланга из усаживаемого материала к поверхности варисторного блока, во-вторых, усадочное действие можно использовать для стягивания варисторного блока, который составлен из различных варисторных элементов. В качестве наконечников варисторного блока можно использовать, например, концевые арматуры, которые служат для образования точки контактирования для введения варисторного блока в цепь разрядного тока. За счет перекрытия заплечиков, кроме того, обеспечивают всестороннее покрытие варисторного блока так, что исключено проникновение инородных тел или влажности.
Предпочтительным образом при этом может быть предусмотрено, что оболочка по крайней мере частично образована шлангом из усаживаемого материала.
По крайней мере частичное использование шлангов из усаживаемого материала, в частности полное покрытие варисторного блока шлангом из усаживаемого материала, позволяет быстрое нанесение электроизоляционной оболочки.
Примеры выполнения изобретения схематически показаны далее на чертежах и описываются ниже более подробно.
При этом на чертежах:
Фиг.1 - сечение через варисторный блок с непосредственно нанесенной на его поверхности электроизоляционной оболочкой,
Фиг.2 - варисторный блок во время нанесения электроизоляционной оболочки по первому способу,
Фиг.3 - варисторный блок при нанесении электроизоляционной оболочки по второму способу.
Фиг.1 показывает сечение через варисторный блок 1. Варисторный блок 1 содержит множество варисторных элементов 2а, 2b, 2с, 2d. Варисторные элементы 2а, 2b, 2c, 2d выполнены, например, цилиндрической формы и расположены своими осями цилиндров коаксиально к главной оси варисторного блока 3. Торцовые стороны варисторных элементов 2а, 2b, 2c, 2d расположены соответственно прилегающими друг к другу. В качестве варисторных элементов 2а, 2b, 2c, 2d можно применять, например, спеченные металлоксидные блоки. Кроме того, между варисторными элементами 2а, 2b, 2c, 2d можно вставлять также металлические блоки или металлические корпусы. В зависимости от имеющихся в распоряжении металлоксидов они могут иметь различные размеры. Посредством металлических блоков, которые вводят в варисторный блок 1, можно достигать компенсацию линейного расширения всего варисторного блока 1. Дополнительно металлический блок может служить в качестве потребителя тепловой энергии. Кроме того, между варисторными элементами 2 а, 2b, 2с, 2d могут быть вставлены также корпусные функциональные группы, в которых, например, установлены контрольные устройства для температуры варисторного блока 1. На обращенных друг от друга концах варисторного блока 1 соответственно расположены наконечники 4а, 4b. Наконечники 4а, 4b выполнены в виде токоведущей арматуры, то есть они выполнены в виде электропроводящих тел, которые имеют точки подключения, посредством которых варисторный блок 1 может быть введен в цепь разрядного тока. Варисторный блок 1 окружен в целом электроизоляционной оболочкой 5. Электроизоляционная оболочка 5 образована, например, намоткой из множества лент или так же образована, как в данном примере на Фиг.1, из шланга из усаживаемого материала. Электроизоляционная оболочка 5 непосредственно лежит на боковой поверхности варисторного блока 1, то есть между областью соединения варисторного блока 1 и электроизоляционной оболочкой 5 не имеется никаких газовых включений или других тел. Для получения сильного сцепления электроизоляционной оболочки 5 на варисторном блоке 1, однако, там может быть дополнительно расположено средство повышения адгезии, такое как, например, не содержащий включений термоклей или тому подобное.
Наконечники 4а, 4b имеют в радиальном направлении главной оси варисторного блока 3 обращенные друг от друга заплечики. Эти заплечики образованы за счет конического сужения периметра наконечников 4а, 4b относительно главной оси варисторного блока 3. Электроизоляционная оболочка 5 охватывает заплечики наконечников 4а, 4b так, что наконечники 4а, 4b, а также варисторные элементы 2а, 2b, 2c, 2d прижимаются друг к другу электроизоляционной оболочкой 5.
Посредством электроизоляционной оболочки 5 варисторный блок 1 защищен от механических воздействий снаружи. Кроме того, поверхность варисторного блока 1 сглажена наружу посредством электроизоляционной оболочки 5, а места соединения между собой варисторных элементов 2а, 2b, 2c, 2d перекрыты электроизоляционной оболочкой 5.
На Фиг.2 и 3 представлены два способа, которые служат для нанесения электроизоляционной оболочки на варисторный блок 1. Действующие одинаково функциональные группы снабжены на чертежах теми же самыми ссылочными позициями, как и на Фиг.1.
На Фиг.2 варисторный блок 1 снабжен электроизоляционной оболочкой 5а. Электроизоляционная оболочка 5а образована из множества витков, которые намотаны на варисторный блок 1. Для этого изоляционные ленты 6 плотно наматывают на варисторный блок 1. Также в этом варианте ленты 6 охватывают заплечики наконечников 4а, 4b и представляют собой, таким образом, надежное соединение между наконечниками 4а, 4b и варисторными элементами 2а, 2b, 2c, 2d. Для обеспечения возможно тесного прилегания изоляционных лент на поверхности варисторного блока 1 в непосредственной области зоны намотки изоляционных лент 6 создают сильно пониженное давление. За счет умелого расположения множества лент 6 и соответствующей техники намотки можно вызвать удаление нежелательных газовых молекул в непосредственной области зоны намотки. При этом там по сравнению с окружающей средой создают пониженное давление, в результате чего изоляционные ленты 6 прижимаются с натягом к поверхности варисторного блока 1.
Наряду с намоткой отдельных изоляционных лент 6 вокруг варисторного блока 1 этот способ может найти применение, однако, также при использовании шланга из усаживаемого материала. Там тогда внутри шланга из усаживаемого материала создают соответствующее пониженное давление и производят усадку шланга на варисторный блок 1. Также при подобном выполнении отдельные места соединения между варисторными элементами 2а, 2b, 2c, 2d и наконечниками 4а, 4b полностью окружают электроизоляционной оболочкой 5а.
Чтобы помешать распаданию прилегающих друг к другу варисторных элементов 2а, 2b, 2c, 2d или соответственно также наконечников 4а, 4b во время нанесения оболочки, они могут быть склеены между собой или также удерживаться в соответствующем зажимном устройстве. При этом может быть предусмотрено, что зажимное устройство после полного покрытия электроизоляционной оболочкой 5а удаляют и силы стягивания полностью создаются электроизоляционной оболочкой 5а.
Фиг.3 показывает дальнейшую возможность нанесения электроизоляционной оболочки 5b. В данном случае варисторный блок 1 расположен внутри эвакуированного от газовых молекул пространства 8. Посредством вакуумного насоса 9 из пространства 8 могут удаляться нежелательные газовые молекулы. При этом может быть предусмотрено, что эвакуирование производят во время нанесения оболочки на варисторный блок 1 и/или эвакуирование производят также еще перед началом нанесения изоляционной оболочки. Внутри эвакуированного пространства 8 расположен варисторный блок 1 в известном выполнении. Варисторный блок 1 окружен шлангом из усаживаемого материала 5b, который представляет собой электроизоляционную оболочку. Вследствие эвакуирования эвакуированного пространства 8 в этом пространстве еще имеется пренебрежимо малое количество газовых молекул. При подводе тепла через устройство нагрева 10 происходит усаживание шланга из усаживаемого материала 5b. Шланг из усаживаемого материала 5b может при этом непосредственно прилегать к поверхности варисторного блока 1. Вследствие вакуума, имеющегося внутри эвакуированного пространства 8, включение пустот между шлангом из усаживаемого материала 5b почти исключено. Длина шланга из усаживаемого материала 5b при этом выбрана таким образом, что он лежит над заплечиками наконечников 4а, 4b и прижимает друг к другу наконечники 4а, 4b с промежуточным вложением варисторных элементов 2а, 2b, 2c, 2d. За счет этого возникает механически стабильный блок, который имеет гладкую наружную поверхность. Для удержания наконечников 4а, 4b, а также варисторных элементов 2а, 2b, 2c, 2d варисторного блока 1 перед усадкой шлангом из усаживаемого материала 5b в нужном положении могут быть предусмотрены соответствующие дополнительные удерживающие устройства, или можно производить склеивание отдельных варисторных элементов 2а, 2b, 2c, 2d и наконечников 4а, 4b для монтажа.
Наряду с применением шланга из усаживаемого материала в эвакуированном пространстве 8 можно использовать также другие способы изготовления для нанесения электроизоляционной оболочки 5. Так, в эвакуированном пространстве 8 может быть также расположено намоточное устройство, которое наматывает изоляционные ленты вокруг варисторного блока 1 и образует таким образом электроизоляционную оболочку.