ИЗОЛЯТОР-РАЗРЯДНИК
INSULATION ARRESTER

Настоящее изобретение относится к области высоковольтной техники, а более конкретно к изоляторам и устройствам грозозащиты.
Известен изолятор-разрядник (RU №108206, Н01В 17/00, 10.09.11), содержащий изоляционное тело, жестко закрепленные по центру изоляционного тела, по обе его стороны, первый и второй элементы арматуры, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи. Профиль из силиконовой резины жестко закреплен на ребре изоляционного тела, внутри профиля расположена периодическая система электродов. Между электродами выполнены отверстия, выходящие наружу профиля и образующие миниатюрные газоразрядные камеры. К первому и второму элементам арматуры гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами первый и второй подводящие электроды соответственно, каждый из которых отделен воздушным промежутком от изоляционного тела и вторым своим концом связан через воздушный промежуток с первым или вторым концом периодической системы электродов. По окружности изоляционного тела, с внутренней стороны периодической системы электродов, жестко закреплено кольцо из электропроводящего материала.
Недостатками данного изолятора-разрядника является малая надежность работы из-за использования искровых промежутков, которые недостаточно эффективно гасят дугу сопровождающего тока 50 Гц.
Известен изолятор-разрядник (Г.В.Подпоркин, Е.Ю.Енькин, А.Г.Золотых, В.Е.Пильщиков. Испытания полимерных мультикамерных изоляторов-разрядников для молниезащиты ВЛ 35, ПО кВ // Новое в российской электроэнергетике. 2013. №8, С.31-44), выбранный в качестве прототипа, содержит обрезиненный стеклопластиковый стержень, имеющий на своих концах верхний и нижний оконцеватели, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи. На стержне жестко закреплены дискообразные ребра. На ободе ребра расположена периодическая система радиально ориентированных единичных трубчатых камер мультикамерной системы - МКС, начало которой заканчивается верхним вертикальным отводом, а конец МКС заканчивается нижним вертикальным отводом. В полости каждой единичной камеры расположены два промежуточных электрода, причем каждый промежуточный электрод с помощью провода через внутренний торец трубчатой камеры электрически соединен с промежуточным электродом соседней единичной камеры. К верхнему и нижнему оконцевателям гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами верхний и нижний подводящие электроды соответственно, каждый из которых связан через воздушный промежуток с верхним отводом верхнего ребра или нижним отводом нижнего ребра.
Недостатком данного изолятора-разрядника является малая эффективность работы из-за недостаточно быстрого гашения разряда-дуги между промежуточными электродами в МКС после прохождении волны перенапряжения.
Перед авторами стояла задача - повысить эффективность работы изолятора-разрядника за счет увеличения скорости гашения разряда между промежуточными электродами единичных камер в МКС.
Технический результат достигается следующим образом. В изоляторе-разряднике, содержащем обрезиненный стеклопластиковый стержень, имеющий на своих концах верхний и нижний оконцеватели, один из которых служит для соединения с высоковольтным проводом, а второй - с опорой линии электропередачи, жестко закрепленные на стержне дискообразные ребра, на ободе ребра расположена периодическая система радиально ориентированных единичных трубчатых камер с соплами мультикамерной системы, начало которой заканчивается верхним вертикальным отводом, а конец заканчивается нижним вертикальным отводом, в полости каждой единичной трубчатой камеры расположены два промежуточных электрода, причем каждый промежуточный электрод с помощью провода через внутренний торец трубчатой камеры электрически соединен со смежным промежуточным электродом соседней единичной камеры, к верхнему и нижнему оконцевателям гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами верхний и нижний подводящие электроды соответственно, каждый из которых связан через воздушный промежуток с верхним отводом верхнего ребра или нижним отводом нижнего ребра, на верхней поверхности каждого ребра выполнена кольцевая канавка, которая с помощью радиальных каналов соединяется с внутренними полостями единичных трубчатых камер, причем последние ориентированы таким образом, что их сопла направлены верх, а их промежуточные электроды находятся ниже уровня кольцевой канавки.
На фиг. 1 показан изолятор-разрядник в сборе. На фиг. 2 приведен чертеж ребра изолятора-разрядника.
Обрезиненный стеклопластиковый стержень 1 (фиг. 1) имеет на своих концах верхний 2 и нижний 3 оконцеватели, один из которых служит для соединения с опорой линии электропередачи, а второй - с высоковольтным проводом. На стержне 1 жестко закреплены этажерочная конструкция дискообразных ребер 4. На ободе ребра 4 жестко закреплена периодическая система радиально ориентированных единичных трубчатых камер 5 с соплами 6 мультикамерной системы, начало которой заканчивается верхним вертикальным отводом 7, а конец мультикамерной системы заканчивается нижним вертикальным отводом 8. В полости каждой единичной трубчатой камеры 5 (фиг. 2) расположены два промежуточных электрода 9, 10, причем промежуточные электроды 9, 10 трубчатой единичной камеры 5 с помощью проводов 11 через внутренний торец трубчатой камеры 5 электрически соединены со смежными промежуточными электродами 9, 10 соседних единичных трубчатых камер 5, а промежуточный электрод 9 начальной единичной камеры соединен с верхним вертикальным отводом 7, а промежуточный электрод 10 конечной единичной камеры 5 соединен с нижним вертикальным отводом 8. К верхнему 2 (фиг. 1) и нижнему 3 оконцевателям гальванически или через воздушный промежуток присоединены своими первыми концами верхний 12 и нижний 13 подводящие электроды соответственно, каждый из которых связан через воздушный промежуток с верхним отводом 7 верхнего ребра 14 или нижним отводом 8 нижнего ребра 15. На верхней поверхности каждого ребра 4 выполнена кольцевая канавка 16, которая с помощью радиальных каналов 17 (фиг. 2) соединяется с внутренними полостями единичных трубчатых камер 5, причем последние ориентированы таким образом, что их сопла 6 (фиг. 1) направлены вверх. Промежуточные электроды 9, 10 (фиг. 2) находятся ниже уровня кольцевой канавки 16.
Изолятор-разрядник работает следующим образом: при воздействии грозового перенапряжения на изолятор-разрядник сначала пробивается искровой воздушный промежуток между нижним подводящим электродом 13 (фиг. 1) и нижним вертикальным отводом 8 нижнего ребра 15, а затем пробиваются искровые промежутки между промежуточными электродами 9 и 10 единичных трубчатых камер 5. В последующем пробивается искровой воздушный промежуток между верхним подводящим электродом 12 верхним вертикальным отводом 7 верхнего ребра 14. После пробоя искровых промежутков единичных трубчатых камер 5 в последних возникают каналы искрового разряда между промежуточными электродами 9 и 10 (фиг. 2), т.к. объемы камер 5 весьма малы, при расширении канала искрового разряда создается высокое давление, под действием которого каналы искровых разрядов между промежуточными электродами 9 и 10 перемещаются к соплу 6 и далее выдуваются наружу в окружающий ребро 4 воздух. Вследствие сказанного каналы искровых разрядов охлаждаются, суммарное сопротивление всех каналов увеличивается, т.е. общее сопротивление изолятора-разрядника возрастает, и происходит ограничение импульсного тока грозового перенапряжения. Одновременно с этим в воде, которая была уловлена кольцевой канавкой 16 и через радиальные каналы 17 и поступила во внутренние полости единичных камер 5, искровые разряды вызывают появление ударных волн и гидродинамических течений, которые воздействуют на каналы искровых разрядов между промежуточными электродами 9 и 10. Отмеченный эффект приводит к появлению дополнительной силы, «выдувающей» каналы искровых разрядов, и увеличению скорости ее нарастания. Из-за сказанного каналы охлаждаются быстрее, чем в прототипе, быстрее возрастает их сопротивление, что приводит к увеличению скорости гашения разряда. Изолятор-разрядник начинает работать как обычный изолятор.
На коротком участке мультикамерной системы между верхним 7 и нижним 8 подводящими отводами одного и того же ребра 4 электрической связи нет и разряд развивается по мультикамерной системе, занимающей примерно три четверти периметра ребра 4, а не по короткому участку между подводящими отводами 7 и 8.
Как можно заметить, эффективность работы изолятора-разрядника повышается за счет увеличения значения силы, действующей на каналы искровых разрядов в единичных трубчатых камерах 5, и скорости гашения разряда между промежуточными электродами 9 и 10 в единичных трубчатых камерах 5.