ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫЙ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты изоляции электрооборудования высокого напряжения станций и подстанций переменного и постоянного тока от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
Известно устройство для защиты от перенапряжений [1], содержащее параллельные колонки варисторов, размещенных в цилиндрическом изоляционном корпусе, заполненном изоляционным теплопроводным материалом, и канал для выхода газов. Канал для выхода газов выполнен в виде коаксиального изоляционного цилиндра, а параллельные колонки размещены между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью цилиндра.
Подобная конструкция также не обеспечивает необходимую взрывобезопасность, поскольку дуга, образующаяся при перекрытии колонок варисторов в аварийном режиме, и горячие газы могут вызвать его разрушение в результате резкого перепада температур. В указанной конструкции приходится применять толстостенный фарфор из высокопрочной массы, чтобы выдержать внутреннее давление газов при перекрытии до срабатывания всей системы взрывобезопасности (внутренний цилиндр-клапан).
Кроме того, недостатком устройства является то, что в нем необходимо использование изоляционного теплопроводящего сыпучего материала, например кварцевого песка. Наличие песка увеличивает вес и стоимость устройства, его материалоемкость, усложняет технологический процесс сборки устройства, так как необходимо обеспечить чистоту песка и требуемый гранулометрический состав.
Известно трехфазное устройство для ограничения перенапряжений [2], которое содержит три ячейки с варисторами (или варистор-ными столбиками) и прижимными контактами. Прижимные контакты выполнены в виде прижимной пластины, винта и гайки. Устройство просто в изготовлении, обеспечивает прочность контактов, но также не обладает достаточной надежностью.
Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать устройство для защиты от перенапряжений [3], которое содержит по меньшей мере одну колонку варисторов, размещенную с зазором, образующим канал для, выхода газов, в изоляционном цилиндре, расположенном в цилиндрическом изоляционном корпусе. Внутри изоляционного цилиндра с одной стороны закреплено кольцо с диаметрально фиксированной планкой, на которой закреплена колонка варисторов, а с противоположной стороны закреплены два кольца, между которыми установлен диск, фиксирующий колонку варисторов.
Совокупность перечисленных признаков позволяет решить задачу снижения материалоемкости, упрощения и удешевления технологического процесса сборки, а также повышения взрывобезопасности и надежности работы устройства.
Однако указанная конструкция не обеспечивает необходимой надежности контакта варисторов между собой и с соединительным контактом корпуса, а также не обеспечивает надежной взрывобезопасности.
Задача предлагаемого технического решения - повышение взрывобезопасности и надежности работы, упрощения технологического процесса сборки и повышения удобства эксплуатации.
Для решения поставленной задачи в ограничитель перенапряжений нелинейный, содержащий корпус с фланцами на торцах, внутри которого размещен, по меньшей мере, один модуль, включающий колонку варисторов, прижимной узел в виде кольца и узел электрического контакта, расположенный между колонкой варисторов и верхним фланцем, узел электрического контакта выполнен иначе, а
именно в виде скользящего подпружиненного соединения типа вилка-розетка. Кроме того в предлагаемом ограничителе перенапряжений между варисторами размещены тонкие шайбы из мягкой алюминиевой фольги.
Электрический контакт между модулями осуществляется также посредством соединения типа вилка-розетка.
Кроме того в корпусе ограничителя перенапряжений выполнены заглубления, расположенные по поверхности корпуса в шахматном порядке для повышения взрывобезопасности, поверхность корпуса покрыта праймером для увеличения адгезии с поверхностным кремнийорганическим покрытием, что исключает проникновение влаги и повышает качество и надежность работы устройства.
Для удобства пользователей корпус ограничителя перенапряжений закреплен на основании в виде крестовины.
Введение предлагаемого комплекса конструктивных усовершенствований в совокупности позволил повысить надежность устройства за счет повышения прочности электрического контакта между деталями и взрывобезопасности корпуса, а также позволил упростить технологию изготовления и повысить удобства при эксплуатации.
Предлагаемая конструкция поясняется чертежами, где показаны:
фиг.1 - продольный разрез ограничителя перенапряжения,
фиг.2 - продольный разрез узла стыковки колонки варисторов с фланцем корпуса,
фиг.3 - продольный разрез участка корпуса,
фиг.4 - продольный разрез узла стыковки модулей,
фиг.5 - соединение вилка-розетка
Ограничитель перенапряжения содержит корпус 1 из стеклопластика. Торцы корпуса закрыты фланцами 2. Внутри корпуса 1 размещены модули 3. Каждый модуль состоит из колонки варисторов 4. Каждый варистор 4 имеет форму шайбы. Между варисторами 4 проложены тонкие шайбы 5 из мягкой алюминиевой фольги. Контактная поверхность варисторных шайб не имеет ровной гладкой поверхности, что снижает надежность контакта между ними. Введение в конструкцию алюминиевых прокладок позволяет устранить этот недостаток. При сжатии колонки варисторов алюминиевые прокладки заполняют зазоры между ними, улучшают контакт варисторов в колонке, а также препятствуют попаданию между ними синтетического термостойкого покрытия (СКТН), которым обрабатывается колонка варисторов.
Контакт между варисторами обеспечивается за счет прижимного узла, который размещен между верхней шайбой колонки и верхним фланцем 2 корпуса. Прижимной узел выполнен в виде скользящего пружинящего соединения типа вилка 6 - розетка 7.
Аналогичная конструкция узла использована для обеспечения контакта между модулями 3, размещенными внутри корпуса 1. Для этого фланцы модулей 8 снабжены отверстиями в середине для соединительных контактов вилка-розетка 7. Сами фланцы 8 не имеют электрического контакта с вилкой-розеткой 7.
Модули 3 соединяются между собой посредством муфт 9.
Корпус 1 снабжен заглублениями 10 в виде участков с меньшей толщиной стен (до 0,5-1 мм). В случае электроперегрузки варисторов выделяется большое количество тепла и газов, которые могут привести к нарушению целостности корпуса. В предлагаемой конструкции газы скапливаются в местах заглублений и при больших перенапряжениях корпус разрывается, в первую очередь, в местах заглублений. Через образовавшиеся отверстия газы выходят наружу, предотвращая взрыв всей конструкции целиком. Заглубления расположены в шахматном порядке, что способствует повышению взрывобезопасности устройства.
Для улучшения защитных свойств корпуса на еговнутреннюю поверхность наносят кремнийорганическое покрытие. Предварительное покрытие корпуса специальным составом - праймером - позволяет увеличить адгезию, а следовательно надежность и качество покрытия за счет исключения проникновения влаги между корпусом и покрытием.
Свободные полости внутри собранного корпуса ограничителя напряжения заполняются синтетическим каучуком термостойким низкомолекулярным СКТН. Заполнение производится за счет создания в полости корпуса вакуума. Для этого через технологическое отверстие в верхнем фланце корпуса подключается насос, создающий вакуум. Через отверстие в нижнем фланце подается СКТН. Такой способ заполнения полостей исключает создание в полости воздушных пузырей. Наличие воздушных пузырей приводит к возникновению токов, которые могут привести к выходу из строя всего устройства.
Корпус 1, в котором помещено несколько модулей с варисторами, может быть закреплен на основании в виде крестовины 11. К крестовине корпус крепится с помощью растяжек 12 и муфты 13, жестко закрепленной на корпусе 1. Такое крепления позволяет выполнить опорный вариант ограничителя перенапряжения, который более предпочтителен для ОПН от 150кВ до 750 кВ.
Ограничитель перенапряжений работает следующим образом. В нормальном эксплуатационном режиме на устройство воздействует рабочее напряжение сети. При возникновении перенапряжений в сети устройство их ограничивает до заданной величины в соответствии с вольтамперной характеристикой устройства. Если произошло повреждение колонки варисторов 1, которое вызвало горение дуги тока короткого замыкания, то в пространстве, где горит дуга, начинает резко возрастать давление и раскаленные газы устремляются к предохранительному клапану. Когда давление достигает уровня срабатывания, клапан срабатывает и раскаленные газы через отверстия в выхлопных крышках фланцев выбрасываются наружу, что способст-
вует снижению давления внутри этого корпуса и предотвращает его взрывное разрушение.
Применение предлагаемой конструкции позволяет повысить взрывобезопасность и надежность работы, улучшить электрический контакт между элементами конструкции, упростить и удешевить технологический процесс сборки устройства для защиты от перенапряжений.
Список литературы
1. RU, патент 2097862, Н 01 С 7/12, 25.07.95
2. RU, заявка №95114325, Н 02 Н 9/04, 10.08.95 г.
3 RU, патент 2172036, H 01 C, 7/12, 18.08.2000 г.