МУЛЬТИКАМЕРНЫЙ РАЗРЯДНИК С РЕБРАМИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к области электротехники, в частности, к устройствам для защиты электрооборудования и несущих конструкций от грозовых перенапряжений. Полезная модель может быть использована для защиты, например, высоковольтных установок, изоляторов и других элементов высоковольтных линий электропередач, электрооборудования и других сооружений и устройств, для которых необходима грозозащита.
Уровень техники
Из патента CN208596864 известен мультикамерный разрядник, включающий продолговатое изоляционное тело, внутри которого размещены разрядные электроды, выходящие в разрядные камеры.
В процессе эксплуатации выхлопы смежных разрядных камер, расположенных между парой ребер, при больших перенапряжениях могут объединяться в единую дугу, что приводит к затруднению ее гашения, выгоранию разрядных камер и, соответственно, выходу из строя разрядника.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является исключение вероятности объединения выхлопов разрядных камер в единую разрядную дугу при минимизации веса разрядника.
Задача решается с помощью мультикамерного разрядника, содержащего продолговатое изоляционное тело с ребрами (преимущественно, последовательно расположенными и радиальными)  на его внешней поверхности и внутренними разрядными электродами, которые выходят в разрядные камеры, имеющие выходы на поверхность изоляционного тела. Между ребрами расположено по 5 выходов разрядных камер.
Продолговатое изоляционное тело может быть снабжено стержневым элементом, расположенным вдоль разрядных электродов на расстоянии от них. В частных вариантах реализации устройства разрядные электроды могут быть установлены в изоляционном элементе с образованием в разрядных камерах разрядных промежутков, размеры которых меньше толщины слоя диэлектрика, из которого выполнен изоляционный элемент, отделяющий разрядные промежутки от внешней поверхности изоляционного элемента. Мультикамерный разрядник снабжен концевым электродом, выполненным выступающим из изоляционного тела и электрически соединенный с одним или несколькими внутренними разрядными электродами. В предпочтительном варианте осуществления полезной модели изоляционное тело с радиальными ребрами может быть выполнено из силиконовой резины. Выходы разрядных камер могут снабжены выступами для снижения вероятности объединения отдельных разрядов в один. Ребра могут быть выполнены различного или одинакового размера (диаметра). Кроме того, ребра могу иметь диаметр, изменяющийся или неизменный вдоль края ребра. Ребра предпочтительно расположены в плоскостях, проходящих через разрядные электроды. Заявленные конструктивные особенности обуславливают получение оптимальной конфигурации разрядника.
Группировка выходов разрядных камер по 5 штук между соседними радиальными ребрами обеспечивает такой технический результат, как исключение риска объединения выхлопов соседних групп выходов в единую разрядную дугу при одновременной минимизации веса разрядника. В результате обеспечивается надежная работа разрядника при защите электрооборудования, например, такого как линии электропередачи, при требуемом эксплуатационном напряжении электрооборудования (т.е. номинальном напряжении разрядника), а также удобство его монтажа и обслуживания.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется фигуре, на которой представлен общий вид разрядника.
Осуществление полезной модели
Далее полезная модель описана со ссылкой на пояснительные чертежи, где показан возможный вариант реализации мультикамерного разрядника в соответствии с полезной моделью, который не ограничивает объем охраны. Варианты осуществления, раскрываемые в описании полезной модели, также не являются ограничивающими и предназначены для пояснения сущности полезной модели. Объем охраны ограничивается только формулой полезной модели.
Как показано на чертеже мультикамерный разрядник содержит продолговатое изоляционное тело 1, преимущественно цилиндрической формы, с радиальными ребрами 2 на его внешней поверхности.
Изоляционное тело 1 может быть полностью или частично выполнено из твердого диэлектрика, имеющего достаточную жесткость, прочность, твердость, упругость или другие механические свойства, обеспечивающие сохранение формы разрядника. В частном варианте изоляционное тело может быть выполнено из силиконовой резины, что минимизирует вес разрядника при обеспечении требуемых механических и электрических свойств, необходимых для предотвращения объединения разрядных дуг. В других возможных вариантах реализации устройства изоляционное тело 1 может быть выполнено из диэлектрического материала различной степени твердости с возможностью обеспечения стабильной формы радиальных ребер 2, например, из полиэтилена, что также способствует достижению технического результата полезной модели.
В случае выполнения изоляционного тела 1 из гибких или мягких диэлектрических материалов (например, из силиконовой резины или другого полимерного, органического или неорганического материала) для сохранения формы и требуемой жесткости изоляционное тело 1 может быть снабжено внутренним стержневым элементом 3, выполненным из диэлектрического и/или проводящего (например, металлического) материала. В случае если используется стержневой элемент 3 из проводящего материала, то во избежание прохождения разряда через стержень или его часть он покрывается диэлектрическим материалом для изолирования от электродов. При этом 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 стержня.
Внутри изоляционного тела 1 размещены разрядные электроды 4, выходящие в разрядные камеры 5 с образованием в них разрядных промежутков. Разрядные промежутки имеют размеры, предпочтительно не превышающие толщину слоя диэлектрика, из которого выполнен изоляционный элемент 1, отделяющий разрядные промежутки от внешней поверхности изоляционного элемента.
Разрядные камеры 5 имеют выходы 6 на наружную поверхность изоляционного тела 1. При этом выходы могут быть снабжены выступами (как показано на фигуре) для снижения вероятности объединения отдельных разрядов в один. Чем больше высота таких выступов, тем сложнее отдельным разрядам объединиться. Выходы 6 разрядных камер 5 преимущественно расположены в центрах выступов и сгруппированы по 5 выходов между соседними радиальными ребрами 2.
Радиальные ребра 2 могут быть выполнены различной формы и размеров для исключения вероятности объединения выхлопов разрядных камер 5 соседних групп выходов в единую разрядную дугу и обеспечения наименьшего веса разрядника в целом. В частных вариантах, ребра могут быть выполнены одинакового диаметра или разного диаметра. Кроме того, диаметр ребер может быть неизменным вдоль края ребра или изменяться. В зависимости от конфигурации разрядных камер и рабочего напряжения изменение конфигурации ребер может снижать вес разрядника при снижении риска объединения выхлопов соседних групп выходов в единую разрядную дугу.
Наличие ребер, установленных между выходами из разрядных камер, предотвращает объединение выхлопов из отделенных камер вследствие протяженного физического препятствия в виде ребер, отходящих на значительное расстояние от изоляционного тела, благодаря чему снижается вероятность объединения всех выхлопов в единую разрядную дугу, а объединение выхлопов в промежутках между ребрами маловероятно вследствие недостаточной напряженности электрического поля.
На концах изоляционного тела 1 крайние электроды 4 могут быть выполнены выступающими и могут быть соединены со смежными с ними электродами непосредственно или через искровые промежутки. Прикладываемое к защищаемому объекту перенапряжение воспринимается одним из крайних электродов, размещенным на свободном конце разрядника, который обеспечивает передачу разряда к последующим электродам. Перенапряжение может быть приложено как через разряд в том случае, когда между концевым электродом 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.
Крайний электрод на другом конце изоляционного тела также осуществляет передачу тока разряда с/на объект, на котором закреплен разрядник. Крепление разрядника может быть выполнено с помощью крепежного элемента (на фиг. не показан), соединенного с указанным электродом и жестко установленного на конце изоляционного тела (например, путем охвата и/или обжатия изоляционного тела или его части).
Электроды 4 могут быть выполнены различной формы (например, в виде прямоугольных пластин) и из различных материалов, например, из металла, графита или углеволокна. Ребра расположены в плоскостях, проходящих через разрядные электроды, что минимизирует длину, а значит и вес разрядника.
Разрядник работает следующим образом.
Для защиты высоковольтных установок или линий электропередачи разрядник устанавливается, например, на опоре линии электропередачи. При этом свободный конец разрядника с концевым электродом 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. При установке разрядника желательно размещать его так, чтобы выхлопы из разрядных камер не попадали на проводящие объекты для предотвращения слияния разрядных дуг.
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, 220 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 указанное перенапряжение. В результате этого последовательно пробиваются разрядные промежутки между защищаемым объектом и концевым электродом на свободном конце разрядника, между концевым электродом и внутренними электродами и другим концевым электродом, закрепленным на том конце разрядника, который крепится к опоре.
Благодаря разделению выходов разрядных камер группами по 5 штук между соседними радиальными ребрами исключает возможность слияния их выхлопов в единую дугу при одновременной минимизации веса разрядника. При большем количестве выходов разрядных камер между ребрами недопустимо увеличивается вероятность объединения разрядных дуг в одну дугу, что приводит к выходу разрядника из строя. При меньшем количестве выходов разрядных камер между ребрами недопустимо увеличивается вес разрядника, что усложняет его монтаж и обслуживание, а также ограничивает область применения.
Таким образом, 5 выходов разрядных камер между соседними радиальными ребрами одновременно снижает вероятность слияния разрядных дуг в одну дугу и минимизирует вес разрядника, то есть достигается оптимальное сочетание эксплуатационных свойств разрядника.
По 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.
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.