ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НЕЛИНЕЙНЫЙ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к устройствам для защиты изоляции высоковольтного оборудования электрических сетей и станций от атмосферных и кратковременных коммутационных перенапряжений.
Известно «Устройство для защиты от перенапряжений» (заявка на изобретение №98100697, 1998 г, заявитель АООТ "НИИ Электрокерамика"), содержащее, по меньшей мере, одну колонку варисторов, размещенную между двумя концевыми электродами в электроизоляционном цилиндре, расположенном в наружной полимерной оболочке, при этом в стенке изоляционного цилиндра по всей его высоте имеются сквозные каналы, соединяющие внутреннюю полость цилиндра с пространством между цилиндром и наружной полимерной оболочкой, причем каналы закрыты пробками.
Недостатком данного решения является его низкая надежность, так как в стенке изоляционного цилиндра выполнены сквозные каналы, соединяющие внутреннюю полость цилиндра с пространством между цилиндром и наружной полимерной оболочкой, которые являются концентраторами напряжений. При выполнении сквозных каналов в изоляционном цилиндре из композиционного материала происходит разрушение нитей арматуры, то есть нить теряет свою непрерывность и всю нагрузку воспринимает связующее, что значительно снижает несущую способность изоляционного цилиндра. Наличие сквозных каналов в изоляционном цилиндре значительно снижает надежность ограничителя перенапряжений и может привести к разрушению изоляционного цилиндра при приложении осевой растягивающей силы или изгибающего момента.
Наиболее близким, взятым в качестве прототипа является ограничитель перенапряжений (патент №2301471, 2006, патентообладатель БГТУ "ВОЕНМЕХ"), содержащий, по крайней мере, одну колонку варисторов, размещенную между верхним и нижним фланцами, а также изоляционный корпус, в котором она установлена. При этом в стенке изоляционной корпуса по всей ее высоте выполнены отверстия, в которых установлены полые иглы из электроизоляционного материала, имеющие сквозной канал, соединяющий полость корпусной изоляционной трубы с пространством между внешней цилиндрической поверхностью этой трубы и трекингозащитными ребрами..
К недостаткам данной конструкции необходимо отнести высокую материалоемкость конструкции, ее вес и трудоемкость изготовления. Выполнение отверстий в стенке стеклопластиковой трубы, в которые устанавливаются полые иглы, также снижает надежность конструкции. В случае повреждения колонки варисторов, через аппарат проходит ток короткого замыкания, который способен либо оторвать фланцы, либо разрушить (взорвать) всю конструкцию.
Задачей заявленного решения является снижение материалоемкости, трудоемкости, обеспечение взрывобезопасности конструкции.
Поставленная цель достигается, за счет того, что в известном ограничителе перенапряжений нелинейном, содержащем, по крайней мере, одну колонку варисторов, размещенную между верхним и нижним фланцами, согласно заявленного решения, по окружности колонки варисторов равномерно установлены стеклопластиковые стержни, которые зафиксированы в глухих отверстиях, выполненных по внутренней поверхности фланцев и запрессованы посредством состава из кремнийорганической резины с образованием трекингозащитных ребер по внешней поверхности ограничителя, а между верхним фланцем и колонкой установлена тарельчатая пружина.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявленного решения, выражается в снижении материалоемкости и трудоемкости изготовления, что достигается за счет того, что в отличие от прототипа, в котором изоляционный стеклопластиковый цилиндр является несущим корпусом, в заявленной конструкции вместо стеклопластикового цилиндра использованы стеклопластиковые стержни, расположенные равномерно по окружности колонки варисторов, зафиксированные в глухих отверстиях фланцев и запрессованные посредством состава из кремнийорганической резины с образованием трекингозащитных ребер по внешней поверхности ограничителя.
Кроме того, заявленная конструкция обеспечивает повышение взрывобезопасности ограничителя, за счет того, что в заявленной конструкции со стержнями основная площадь поверхности - это резина, которая при накоплении газов внутри легко разрывается и внутреннее давление в ΟΠΗ падает, что и позволяет избежать взрыва.
Таким образом, заявленное решение:
- повышает надежность, механическую прочность на изгиб и на растяжение, жесткость и взрывобезопасность ограничителя перенапряжений;
- существенно упрощает конструкцию ограничителя перенапряжений;
- повышает технологичность изготовления, существенно снижает материалоемкость конструкции;
- повышается ресурс безаварийной эксплуатации в экстремальных условиях;
- исключается срыв и разлет металлических электродов, варисторных дисков или их осколков и других элементов конструкции в случае возгорания электрической дуги в варисторной колонке в экстремальных эксплуатационных условиях.
Заявленное решение поясняется чертежами.
На фиг.1 показан ограничитель перенапряжений нелинейный
На фиг.2 показан разрез Α-A на фиг.1 Ограничитель перенапряжений нелинейный содержит, по крайней мере, одну колонку варисторов 5, которая размещена между верхним и нижним фланцами 1, равномерно по окружности колонки варисторов 5 расположены стеклопластиковые стержни 4, зафиксированные в глухих отверстиях, выполненных по внутренней поверхности фланцев 1, а между верхним фланцем и колонкой установлена тарельчатая пружина 3. По внешней поверхности ограничителя выполнены трекингозащитные ребра 2, которые образованы путем использования специальной прессформы. Внутренняя полость между колонкой варисторов 5 и стеклопластиковыми стержнями 4 заполнена посредством кремнийорганической резины, которая служит для улучшения теплоотвода и повышения пропускной способности ограничителя перенапряжений.
Колонка варисторов 5 помещается между 6 или 8 стеклопластиковыми стержнями 4, диаметр которых составляет ⌀4-6 мм. Стержни обеспечивают механическую прочность конструкции. Длина стержней, диаметр стержней и их количество зависят от класса напряжения аппарата. Концы стеклопластиковых стержней 4 вставляются в отверстия, выполненные по внутренней поверхности фланцев 1. Фланцы механически обжимаются, таким образом, чтобы каждый стеклопластиковый стержень 4 был зажат в своем отверстии. Вся конструкция помещается в специальную пресс-форму, сжимается и заливается составом из кремнийорганической резины. При этом заливаемый состав, заполняя прессформу, образует трекингозащитные ребра 2. Тарельчатая пружина 3 устанавливается между верхним фланцем 1 и колонкой варисторов 5 и оказывается в сжатом состоянии, чем обеспечивает компенсацию температурных расширений.
Достоинствами заявленного решения является улучшение технологичности изготовления, как следствие снижение до минимума применения ручного труда и снижение материалоемкости изделия, и, в конечном счете, цены.
Дополнительно получен положительный результат по улучшению важнейшей характеристики по безопасности в эксплуатации готового изделия - это обеспечение взрывобезопасности.
Проведенные испытания показали, что конструкция прототипа прошла испытания по взрывобезопасности при 10 кА тока короткого замыкания. Увеличение тока с 10 кА до 40 кА в старой конструкции очень проблематично, практически невозможно. Новая конструкция гарантировано обеспечивает взрывобезопасность с током короткого замыкания до 40 кА. Заявленная конструкция обеспечивает полную герметичность и необходимую механическую прочность, как на изгиб, так и на растяжение, а также существенно повышает взрывобезопасность конструкции.